毛蘭素及其衍生物抗腫瘤作用研究進展

李 震，曹奕鷗，肖立俊，劉紹群，陳 義，蘇 暢

（復旦大學附屬中山醫院閔行分院外科，上海 201199）

癌癥是嚴重威脅人類生命健康和影響社會發展的重大疾病，我國惡性腫瘤發病約占全球總數的21.8%，在中國居民各類疾病死亡率中位居第一［1］。藥物治療在惡性腫瘤的綜合治療中居重要地位，但臨床可供選擇的種類有限，且原發和（或）繼發性耐藥及無法耐受的不良反應所致患者自行停藥嚴重影響了癌癥的總體治愈率。從中草藥提取物中篩選低毒安全有效的抗腫瘤藥物一直是學界的研究熱點［2］，鼓槌石斛（Dendrobium chrysotoxumLindl.）別名金弓石斛，屬單子葉植物綱微子目蘭科，是我國特有的名貴中藥材，記載“石斛除痹下氣，補五臟虛勞贏瘦，強陰益精，久服，厚腸胃，補內絕不足，平胃氣，長肌肉，逐皮膚邪熱痱氣，腳膝疼冷痹弱，定志除驚，輕身延年”。傳統中醫藥中石斛常用于滋陰補益；而現代藥理研究則表明，石斛具有擴張血管、抗衰老、增強人體免疫力和抗腫瘤等作用［3］。毛蘭素｛C18H22O5，2-甲氧基-5-［2-（3，4，5-三甲氧基-苯基）-乙基］-苯酚｝ 是從鼓槌石斛中分離得到的一種低分子量天然產物，相對分子質量318.36［4］，屬于聯芐類化合物，是鼓槌石斛、金釵石斛［5］發揮藥用價值的重要生物活性成分，具有抗菌［6］、抗病毒［7］以及抗血管生成等活性，近年來研究顯示，毛蘭素及其衍生物在抗腫瘤臨床治療方面應用潛力巨大［8］。現就其抗腫瘤的作用和機制研究作一綜述，以期為進一步發掘毛蘭素抗腫瘤價值提供參考與思路。

1 抗腫瘤細胞增殖

惡性腫瘤細胞具有永生化（即無限增殖）的特點，這也是其區別于正常細胞及良性腫瘤細胞最為顯著的生物學特征，與細胞核內端粒酶異常激活密切相關［9］。端粒酶的激活是保證腫瘤細胞不退出細胞周期的重要環節，通過抑制腫瘤細胞端粒酶可使端粒無法維持穩定長度，端粒隨腫瘤細胞的分化而縮短，最終致細胞衰老死亡［10］。洪衛等［11］采用MTT 法檢測毛蘭素對胃癌細胞SGC-7901 抑制率，發現毛蘭素對SGC-7901 的抑制效果呈濃度依賴性，在0～0.125 μg／mL 范圍內相關系數達0.905；而實時定量PCR 檢測結果表明不同濃度的毛蘭素皆可抑制端粒酶活性，且在作用48 h 后達到高峰；蘇鵬等［12］的研究也表明，毛蘭素可通過抑制Akt 激酶活性、下調Mcl-1 蛋白表達及激活DNA 修復酶PARP，阻滯其細胞周期于G2／M 期，從而對人肝癌細胞Huh7 起到增殖抑制作用，隨藥物濃度與時間增加其抑制率呈明顯的劑量時間效應，其48 h 半數抑制濃度IC50為37.4 nmol／L，而毛蘭素對正常肝細胞L02 則沒有明顯抑制作用；Soussi 等研究證實［13］，毛蘭素異構體氮雜異毛蘭素在極低濃度下即可阻滯多種腫瘤細胞周期于G2／M 期，是一種潛在的抗腫瘤藥物；Lam 等［14］研究則顯示，毛蘭素和毛蘭素衍生物ZJU-6 皆可阻滯人乳腺癌細胞MCF-7 于G2／M 期，并伴隨有絲分裂崩毀。在間葉組織來源腫瘤方面，毛蘭素同樣能發揮細胞周期阻滯作用，Wang等［15］研究顯示，毛蘭素可通過上調ROS／JNK 信號通路誘導人骨肉瘤細胞G2／M 期阻滯，同時免疫印跡法檢測細胞周期調控通路相關蛋白的結果表明，骨肉瘤細胞CyclinB1、p-Cdk1、p-Cdc25c、p21、p27 表達上調，而Cdk1 的表達則受到抑制。

2 誘導腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡又稱為細胞程序性死亡，是于生理條件下，由各種始動因素觸發細胞內置死亡程序從而誘導細胞主動死亡的過程，腫瘤的發生不僅是細胞過度增殖的結果，同時也與細胞凋亡受阻關系密切［16］。Li 等［17］研究表明，毛蘭素可顯著抑制白血病HL-60 細胞增殖，抑制效果優于長春新堿，AO／EB 染色提示HL-60 細胞出現了凋亡小體，抽提DNA 行凝膠電泳染色成像后呈梯狀條帶（DNA ladder），而進一步的免疫組化提示抗凋亡蛋白bcl-2 表達下降及促凋亡蛋白bax 表達上調。bax 及bcl-2 是重要的凋亡調控點，兩者動態平衡的保持與偏移是細胞凋亡能否發生的決定性因素［18］，bcl-2 位于線粒體上，通過影響線粒體膜的通透性阻止細胞色素C（cyt-c）釋放而發揮抗凋亡作用；bax 則可與bcl-2 結合形成同源二聚體，參與構成跨線粒體膜的通道蛋白，降低跨膜電位，引導cyt-c 外流引發細胞凋亡［19］。崔名揚等［20］的研究則顯示毛蘭素作用于結腸癌Caco-2 細胞后，可通過影響線粒體功能，引起線粒體跨膜電位改變誘導腫瘤細胞凋亡，且伴隨caspase-3 活性裂解片段表達增高。caspase-3 是在細胞凋亡過程中caspase 家族內被激活的關鍵蛋白激酶和主要效應因子，觸發凋亡的因素最終大多數均需通過caspase-3 介導的信號傳導通路致細胞凋亡［21-22］。毛蘭素可能通過驅使腫瘤細胞中的bax 蛋白轉位至線粒體膜上，并與bcl-2 蛋白形成同源二聚體，在線粒體膜上形成通透性轉變孔道，破壞膜內、外離子及蛋白濃度差，釋放cyt-c 等促凋亡因子。在三磷酸脫氧腺苷（dATP）存在下，cyt-c 與凋亡酶激活因子1（Apaf-1）結合形成凋亡體，并招募無活性的酶前體procaspase-9 在其上寡聚，進而激活caspase-3，啟動caspase 級聯反應，誘導腫瘤細胞凋亡。

3 抑制腫瘤細胞遷移

侵襲性生長和遠處轉移是惡性腫瘤區別于良性腫瘤的重要特質之一，抑制惡性腫瘤細胞的轉移以及防止術后殘余腫瘤細胞的擴散是腫瘤綜合治療的重點目標。腫瘤細胞在三維培養基質中有間充質式遷移和阿米巴式遷移［23］，其中，間充質式遷移的推進依賴于水解酶對胞外基質降解及整合素介導的黏附間的協同作用［24］。Sun 等［25］在毛蘭素影響乳腺癌細胞株T47D 細胞遷移能力的研究顯示，毛蘭素可通過下調細胞外調節蛋白激酶ERK1／2 的活性，抑制基質金屬蛋白酶MMP2 和MMP9 的表達，同時上調MMP2 和MMP9 相對應的抑制劑TIMP2 和TIMP1（天然人成纖維細胞基質金屬蛋白酶抑制物）的表達，共同影響兩者酶活性，進而抑制細胞外基質的降解；毛蘭素還可通過上調上皮標志物E-cadherin 表達，下調間質標志物N-cadherin 和纖維黏連蛋白（FN）的生成來抑制腫瘤細胞的運動能力。

4 抗腫瘤血管生成

腫瘤血管生成指腫瘤中已有的血管以出芽方式產生新的血管，在腫瘤的生長、浸潤和轉移中起著重要作用。如何有效的抑制腫瘤血管生成是當前抗腫瘤研究的熱點問題［26］。Gong 等［27］研究表明，毛蘭素可通過激活JNK／SAPK 信號通路下調人臍靜脈內皮細胞乳酸產量、葡萄糖消耗和細胞內ATP 水平，抑制內皮細胞代謝的效用提示了毛蘭素的抗血管生成作用；筆者近期研究［28］顯示，毛蘭素可能是通過阻斷JAK2／STAT3 信號通路的磷酸化，下調其下游靶基因MMP-2 和MMP-9 表達，并減少吲哚胺2，3 雙加氧酶（IDO）介導的炎癥介質COX-2、HIF-1α 及IL-6 的表達，從而對IDO 誘導的血管生成產生抑制作用，IDO 是一種含亞鐵血紅素的酶，通過催化氧化裂解色氨酸分子中的吲哚環使色氨酸沿犬尿酸途徑分解代謝，也是一種重要的內源性免疫抑制酶［29］；新近的研究發現IDO 還具有促腫瘤血管生成作用；Ploder 等［30］研究顯示IDO 在催化色氨酸代謝過程中可增加組織中IL-6 的生成，激活STAT3 信號通路，增加下游VEGF 基因的表達，進而促進腫瘤血管的形成。

5 抗腫瘤多藥耐藥

化療在多種腫瘤的綜合治療中起重要作用，能改善患者的生存質量，延長其生存期，但原發性和（或）繼發性耐藥的產生常常導致化療失敗［31］。當腫瘤在對一種抗腫瘤藥物產生耐藥性的同時，對結構和作用機制不同的其他抗腫瘤藥物也產生交叉耐藥性，稱之為多藥耐藥（MDR）［32］，加用多藥耐藥逆轉劑或化療增敏劑是解決這一問題的有效手段之一［33］，目前認為MDR 是由多種因素造成的，其中MDR-l 基因及其編碼的藥物流出蛋白（Pgp）通過影響藥物運輸和解毒對多藥耐藥形成起關鍵性作用［34］。Ma 等［35］將人類MDR1 基因轉染入鼠黑色素瘤細胞株，建立對長春花堿及阿霉素具有交叉耐藥性的黑色素瘤細胞株，予毛蘭素進行干預，以P-gp 競爭抑制劑維拉帕米為參照，采用分光光度計測定腫瘤細胞內阿霉素含有量，結果發現毛蘭素可抑制MDR1 介導的藥物流出作用，增加阿霉素在腫瘤細胞中的積蓄。

6 分析與展望

毛蘭素可發揮抗腫瘤細胞增殖、誘導凋亡、抑制腫瘤細胞遷移、抗腫瘤血管生成、抗腫瘤多藥耐藥等多方面作用，在抗癌治療方面具有廣闊的應用前景。然而，毛蘭素抗腫瘤作用及機理方面尚有一些未知問題有待解答，如抗腫瘤多藥耐藥的具體機制，異構體、衍生物與原藥抗腫瘤效用的異同，能否通過下調IDO 表達阻斷腫瘤細胞免疫逃逸等，這些問題的深入研究將為毛蘭素開發成為高效抗癌藥物提供實驗及理論基礎，也有助于名貴中藥材鼓槌石斛藥用價值的進一步發掘。