當歸化學成分及抗腫瘤作用機制的研究進展

王常明，姜睿斌，李 鋒，*

(1.空軍軍醫大學西京醫院中醫科，陜西 西安 710032；2.中國人民解放軍第二一一醫院中醫科，黑龍江 哈爾濱 150080)

當歸為傘形科植物當歸[Angelica sinensis(Oliv.)Diels]的干燥根[1]，主產于甘肅東南部的岷縣。當歸味屬甘、辛，溫，歸肝、心、脾經，無毒，其功效主要是補血活血，調經止痛，潤腸通便。在臨床使用當歸治療腫瘤類疾病，最早可追溯至《金匱要略》中的當歸貝母苦參丸。隨著天然藥物化學分離和提純技術水平的不斷提高，以及藥理學研究的不斷深入，當歸抗腫瘤活性成分的作用機制研究取得了較大進展?，F就當歸化學成分及抗腫瘤的作用機制綜述如下。

1 當歸化學成分研究

當歸所含的主要成分為揮發油、多糖類、有機酸類、香豆素類以及其他物質等。主要具有抗腫瘤、平喘、活血補血、鎮痛、調節免疫、抗血小板聚集、抗過敏、抗抑郁、抗HIV等多種作用。

1.1 揮發油

揮發油是當歸的主要有效成分之一，揮發油不同部位所含成分不同，其中Z-藁本內酯的含量最高，其余為正丁烯基酞內酯、反式-羅勒烯、ɑ-蒎烯等。當歸揮發油具有抗腫瘤、平喘、抑制子宮平滑肌收縮和鎮痛等作用[2-7]。

1.2 多糖類

當歸含有豐富的多糖。當歸多糖通過水煮、乙醇沉淀的方法可得到粗提多糖(AP-I)。對AP-I進一步分離，可得到AP-I、AP-Ⅲ和AP-Ⅳ等分布及電荷特性的多糖成分。當歸多糖具有抗腫瘤、造血和調節免疫等多種功效[8-11]。

1.3 有機酸類

阿魏酸為當歸的主要有機酸類。當歸不同部位阿魏酸含量有所不同，其中當歸尾中阿魏酸含量最高。阿魏酸鈉具有抗腫瘤、抗血小板聚集和抗過敏等多種功能[12-15]。

1.4 香豆素

當歸中所含香豆素以呋喃香豆素結構類型為主，主要包括異歐前胡素、香柑內酯、歐前胡素、蛇床子素、前胡素、前胡醇等[16-17]，該類化合物對生長細胞具有促凋亡作用，可明顯抑制腫瘤細胞增生[18]。同時還具有抗抑郁和抗HIV等作用[19-20]。

1.5 其他化學成分

此外，當歸還含有豐富的氨基酸、蔗糖、膽堿和腺苷等物質，對機體的正常代謝起著重要作用[21]。

2 抗腫瘤作用機制

2.1 抑制腫瘤血管生成

血管將氧氣及養料輸送到機體各個組織器官，維持代謝更新和生長。近年來，抗血管生成已經成為腫瘤治療的研究熱點。直接作用的促血管生成分子對血管生成起主要作用，包括血管內皮細胞生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及其受體家族成員，血管生成素(angiogenin，Ang)及其受體家族成員(主要是Tie-2)，Notch受體[22]。

VEGF可直接作用于內皮細胞的表面受體，引起內皮細胞的增殖活化，發揮促血管再生作用[22]。大量學者通過實驗研究揭示了當歸抗腫瘤血管生成的作用機制。例如，Chen等[23]研究報道，用當歸丙酮提取物(AE-AS)可抑制VEGFR2激活的PI3K/AKT/mTOR信號途徑；同時，誘導HIF-1α蛋白降解，抑制部分WD重復和含有SOCS盒蛋白-1(WD repeat and SOCS boxcontaining protein-1，WSB-1)依賴性希佩爾林道病腫瘤抑制蛋白(protein Von Hippel-lindau，pVHL)的降解，通過以上兩條信號通路，可抑制人膀胱癌(T24)細胞血管分支生成。另有研究[24]證實，歐前胡素可通過下調mTOR/p70S6K/4E-BP1和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)通路活性，抑制HIF-1α的合成，降低VEGF以及促紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)mRNA和蛋白質的表達水平，從而抑制人結腸癌細胞HCT116細胞株的血管生成。此外，Lin等[25]使用當歸甲醇提取物(AS-M)作用于人多形性成神經膠質細胞瘤DBTRG-05MG細胞系，發現其可通過上調p53蛋白的表達，下調VEGF的表達，發揮抑制血管生成作用。

Tie-2受體是血管內皮細胞表達的另一種酪氨酸激酶受體，在血管生成中發揮重要作用。血管生成素2(Ang2)是Tie-2的主要配體之一，可與VEGF協同，促進血管生成[22]。Jung等[26]采用Real-time PCR和Western blot等多種方法研究發現，前胡素(decursin)可通過抑制血管生成素2，血管生成素受體Tie-2，血管內皮生長因子受體-1(Flk-1)和內皮型一氧化氮合酶的表達，影響內皮祖細胞的分化和功能，從而抑制早期腫瘤的血管生成。

2.2 影響腫瘤細胞周期

細胞周期時相特異性抗腫瘤藥物主要根據其對不同時相細胞具有特異性的殺傷力，對腫瘤細胞周期的特異性阻滯，越來越受到學者的廣泛關注。當歸抗腫瘤活性成分作用于不同腫瘤細胞后，可使其阻滯在細胞周期的不同時相。例如，Su等[4]將從當歸中提取的N-正丁烯基酞內酯(N-butylidenephthalide，NBP，BP)作用于乳腺癌細胞(MDA-MB-231和MCF-7細胞株)后，發現其可通過上調p-cdc25c(ser216)蛋白和下調細胞周期蛋白B1和cdc2水平，誘導其出現G2/M期阻滯。同時，Tsai等[27]研究顯示將BP作用于人多形性成膠質細胞瘤DBTRG-05MG和RG2細胞株后可通過上調p21和p27的表達，減少Rb蛋白的磷酸化，并下調細胞周期調節劑，誘導細胞停滯在G0/G1期。此外，將當歸甲醇提取物(AS-M)作用于DBTRG-05MG細胞系后發現其可上調p16蛋白的表達，阻止Rb蛋白磷酸化，致使細胞發生G1期阻滯[25]。另有報道，歐前胡素可下調cyclin D1和c-Myc蛋白，上調p21蛋白水平，使人結腸癌細胞HCT-116細胞株在G1期阻滯[24]。另據Gao等[13]研究報道，阿魏酸(ferulic acid，FA)可通過上調p53和p21的蛋白的表達，下調細胞周期蛋白D1和E的表達，誘導宮頸癌細胞在G1/S期阻滯。

2.3 抑制腫瘤細胞生長和增殖、誘導腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡是多細胞生物體發育和維持自穩態的重要生理過程和調節方式。凋亡作為一種細胞內在的程序性自殺機制，其整個過程受到嚴格的信號調控，主要涉及兩個進化保守的蛋白家族：凋亡的執行者—— Caspase家族蛋白和調控線粒體完整性者——Bcl-2家族蛋白[22]。Yang等[9]研究報道，當歸多糖通過下調人神經母細胞瘤細胞系SH-SY5Y中microRNA-675的表達，抑制PI3K/AKT和JAK/STAT信號通路，誘導細胞凋亡。Zhang等[28]將當歸多糖作用于神經膠質細胞瘤U251細胞株后，通過TUNEL染色和Western blot研究，發現其可通過抑制細胞周期蛋白D1、B和E的表達，下調凋亡抑制蛋白Bcl-2，增加促凋亡蛋白Bax和Caspase-3剪切酶的表達，誘導其凋亡。同時，抑制轉化生長因子(TGF-β)信號通路，并刺激E-鈣黏蛋白的表達，從而阻止細胞生長。Jia等[29]研究報道，當歸多糖也可通過上調p53、p21、p16和Rb等衰老相關基因的表達，下調周期蛋白依賴性激酶4(CDK4)和周期蛋白E(Cyclin E)，誘導白血病干細胞衰老。另據Jung等[30]研究報道，從當歸根狀莖的氯仿可溶部分中分離出來的順式-內酯可通過誘導BAX和BAK向線粒體的轉位以及電壓依賴性陰離子通道1(voltage-dependent anion channel 1，VDAC1)的過度表達，降低細胞活性氧自由基和線粒體膜電位，抑制細胞生長和增殖，增強腫瘤細胞凋亡。此外，將BP分別作用于乳腺癌細胞(MDA-MB-231和MCF-7細胞株)及人膀胱癌細胞(5637、BFTC、T24和TCCSUP細胞株)后，其作用機制明顯不同。一方面，其可能通過上調p-cdc25c(ser216)蛋白和下調細胞周期蛋白B1和cdc2水平，誘導細胞凋亡[4]；另一方面，其以時間和劑量依賴性方式通過激活Caspase-9和Caspase-3誘導膀胱癌細胞凋亡[31]。

另外，歐前胡素和異歐前胡素抗腫瘤作用機制的研究也取得了深入的進展。Wang等[32]研究報道，將歐前胡素分別作用于HeLa細胞和293細胞，可抑制TNF-α誘導的氧自由基并由其介導PI3K/Akt/NF-κB信號通路。同時通過抑制TNF-α誘導的抗凋亡蛋白(c-IAP2、Bcl-2和Bcl-xL)的表達，激活半胱天冬酶蛋白質家族，提高聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase，PARP)剪切活性，最后誘導細胞通過線粒體途徑凋亡。此外，Zheng等[33]使用高效液相色譜和Western blot等研究歐前胡素和異歐前胡素對結腸癌HT-29細胞株的作用，發現其可通過降低p53、Bcl、Bax基因表達，并激活Caspase級聯反應，阻滯細胞周期，誘導細胞凋亡。

2.4 降低黏附性、侵襲力，抑制腫瘤細胞轉移

轉移是惡性腫瘤危及生命的最主要生物學特性，所以在治療原發腫瘤的同時，如何抑制腫瘤轉移成為當前眾多學者關注的焦點和熱點。鈣黏蛋白(cadherin)是一種跨膜蛋白，主要參與同質細胞間的黏附調控。其中，E-上皮鈣黏蛋白主要參與上皮細胞之間的細胞聯系[22]。研究[4，31]顯示將BP作用于人乳腺癌細胞(MDA-MB-231和MCF-7細胞株)及人膀胱癌細胞后，均可通過上調E-鈣黏蛋白和下調N-鈣黏蛋白的表達，同時調節上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)相關基因，進而抑制腫瘤細胞的遷移和侵襲。此外，基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)和細胞外基質(extracellular matrix，ECM)在惡性腫瘤細胞轉移過程中也發揮重要作用。ECM的降解和MMPs活性的增強，均可以促進腫瘤細胞的侵襲和轉移。Kim等[34]報道，當歸提取物前胡醇(decursinol angelate，DA)可通過抑制PI3K、ERK和NF-κB通路的活化，減少促炎細胞因子和MMP-9的表達。同時，下調β1整合素的表達水平，降低腫瘤細胞對ECM的黏附，抑制腫瘤細胞轉移。Kim等[35]將DA作用于人乳腺癌MCF-7細胞株，發現其可通過抑制佛波脂(12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate，TPA)誘導的MMP-9表達和細胞侵襲等途徑，限制乳腺癌細胞的轉移。另據Gao等[13]研究報道，阿魏酸可通過降低基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)的表達，抑制宮頸癌HeLa和Caski細胞的轉移。

2.5 逆轉腫瘤耐藥和放化療增敏

化學藥物治療和放化療療法仍然是當今腫瘤治療的主要手段。但細胞耐藥和放化療治療不敏感，成為當今困擾臨床醫生決策的又一難題。中藥逆轉腫瘤耐藥和放化療增敏，成為腫瘤藥物開發領域一個新的熱點。據報道[36]，谷胱甘肽S-轉移酶(GST)的過表達同時伴隨多耐藥性被認為是導致腫瘤反復發作的主要原因之一。Huang等[37]發現，采用高通量篩選法從當歸中分離得到的當歸酸(Z)-藁苯內酯-11-醇酯(11-angeloylsenkyunolide F)和tokinolide B對GST有抑制作用。動力學分析表明它們是可逆的、非競爭性的抑制劑。

此外，Qi等[38]研究報道，將Z-藁本內酯(Z-LIG，占當歸揮發油中50%以上的苯酞化合物[39])作用于MCF-7TR5細胞，發現Z-藁本內酯可通過抑制自噬，恢復Nur77在MCF-7TR5細胞中的表達，促進Nur77與Ku80的相互作用，從而消除DNA-PKCs與DNA末端的結合。同時，Z-藁本內酯可使不依賴于半胱氨酸蛋白酶凋亡途徑的MCF-7TR5細胞致敏，并增強他莫昔芬(Tamoxifen，TAM)引起的DNA損傷。Ma等[40]的研究表明，Z-藁本內酯可通過下調MTA1、IFI16、HDAC1/24/5/7，并影響NuRD復合物中MTA1/HDAC1/HDACs的相互作用，導致ERα積累。ERα重新表達，作為雌激素拮抗劑的他莫昔芬與雌激素競爭結合，誘導細胞恢復對他莫昔芬的敏感性，致使細胞生長停滯。Choi等[41]研究報道，前胡素(decursin)通過抑制NF-κB轉錄活性，降低P-糖蛋白的表達水平，增加對多柔比星耐藥的卵巢癌細胞化學敏感性并誘導多柔比星存在下的細胞凋亡。Shehzad等[42]研究顯示，DA作用于人白血病HL-60細胞株后，通過抑制Ras/Raf/Erk和NF-κB的激活通路，阻斷前列腺素E2(PGE2)誘導的細胞存活。同時，DA介導的COX-2和TNF-α抑制PKA的表達，并最終誘導細胞凋亡。

將N-BP作用于人乳腺癌細胞株后可通過降低Rad51的表達水平，增強癌細胞對紅外線(infrared ray，IR)誘導的DNA損傷敏感度，提高對放療的敏感性[4]。

3 小結

當歸化學成分復雜，多種抗腫瘤活性成分可分別通過抑制腫瘤血管生成、影響腫瘤細胞周期、抑制腫瘤細胞生長和增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、降低黏附性和侵襲力、抑制腫瘤細胞轉移、逆轉腫瘤耐藥和放化療增敏等多種途徑發揮抗腫瘤作用。

但是，與其他抗腫瘤中藥研究一樣，當歸在抗腫瘤作用研究和使用中也存在一些問題。例如，目前對當歸抗腫瘤作用主要集中在單體有效成分的抗腫瘤作用機制研究，研究范圍相對比較局限。其次，缺乏對腫瘤患者不同的臨床分期，使用當歸的具體時間和劑量的研究。結合當前最新的研究思路和方法，建議可采用如下方法進一步研究：①采用當歸含藥血清抗腫瘤機制研究，對其藥物口服吸收入血后的抗腫瘤有效成分，進行進一步明確，為下一步研究提供基礎；②分別取腫瘤患者不同分期的腫瘤細胞，在不同時間段和使用不同劑量進行干預，明確最佳干預時間和劑量，為臨床給藥的實際應用提供參考。

當歸以其抗腫瘤作用靶點多，不良反應少，在未來抗腫瘤藥物研發中值得持續關注。隨著科學技術的不斷進步和研究的不斷深入，其作用機制不斷被揭示，當歸在臨床腫瘤的治療中將得到更加廣泛的應用。