丹參酮IIA的抗腫瘤藥理作用及其納米給藥系統研究進展＊

喬 利，韓茂森，高世杰，明 正，付先軍

（1. 山東中醫藥大學實驗中心 濟南 250355；2. 山東中醫藥大學國際交流與合作處 濟南 250355；3. 山東中醫藥大學中藥網絡藥理學實驗室 濟南 250355）

惡性腫瘤是一種能夠導致局部侵襲和全身性破壞的疾病，是當今危害人類生命健康的重要疾病之一。根據國家癌癥中心2019年最新發布的中國癌癥統計結果顯示[1]，世界癌癥病例不斷增加，我國癌癥患者人數約占全球40%；中國惡性腫瘤的發病率約為0.278%、死亡率為0.167%。根據GLOBOCAN2018[2]顯示，全球惡性腫瘤新發病例約1810 萬例，死亡病例約960 萬例，中國的發病率和死亡率均處于較高水平，尤其是死亡率，遠高于全球平均水平。化療是治療惡性腫瘤的重要策略之一，臨床常用的化療藥物，主要是通過對細胞毒作用來殺傷腫瘤細胞，但往往因為其毒副作用大，使許多患者難以承受；同時，某些腫瘤細胞因對化療藥物不敏感而難以達到治療效果。因此，臨床急需開發毒性小、療效好的新型抗腫瘤藥物，以降低腫瘤患者死亡率。中醫藥是我國在國際上治療腫瘤的特色手段，中醫藥治療具有其治療特點溫和不劇烈、毒副作用小、明顯縮小腫瘤體積、減輕并發癥、減少復發和轉移、提高患者生存質量的獨特優勢[3]。

丹參為唇形科植物丹參（Salvia miltiorrhiza Bge）的干燥根和根莖，具有活血祛瘀、通經止痛、清心除煩、涼血消癰的功效，古有“一味丹參，功同四物”之說[4]。丹參酮IIA（Tanshinone IIA，TSA）為丹參中提取的脂溶性菲醌類化合物，是丹參的主要有效成分，已在臨床上廣泛應用于心血管疾病治療和輔助治療[5-7]。最新研究表明，丹參酮IIA 具有明顯的抗腫瘤效果，對腫瘤細胞具有抑制增殖、誘導分化和凋亡、抑制新生血管形成及腫瘤轉移等作用[8，9]。本文主要探討丹參酮IIA 的抗腫瘤作用及其納米給藥體系的研究進展，以期為丹參酮IIA 的深入研究和臨床應用提供有價值的參考。

1 丹參酮IIA抗腫瘤機理

丹參酮IIA 抗腫瘤機理的主要研究焦點在于它的細胞毒性以及誘導分化和凋亡的作用。除此之外，丹參酮IIA 還具有抑制腫瘤細胞增殖以及侵襲和遷移等作用[10]。我們接下來將分別對這幾個方面進行概述。

1.1 抑制腫瘤細胞增殖

腫瘤細胞具有無限增殖的特點，抑制腫瘤細胞增殖是大多數藥物抗腫瘤的主要策略。經近年研究發現，丹參酮IIA 抑制腫瘤細胞增殖作用機制與抑制DNA 合成、阻滯細胞周期，上調凋亡基因、對原癌基因表達起到抑制的影響以及下調相關因子、蛋白、酶的表達等因素有關。前期的很多研究表明丹參酮IIA 可以抑制包括胃癌、肺癌、肝癌、乳腺癌多種癌細胞的增殖。Zhang 等人研究結果表明，丹參酮IIA 可以通過下調信號轉導與轉錄激活因子3（STAT3）的磷酸化，可以抑制人胃癌細胞（SNU638，MKN1和AGS）的增殖[11]。溫文浩等人以非小細胞肺癌A549 細胞作為研究對象，探究細胞自噬與細胞周期層面上丹參酮IIA 抑制細胞增殖的機制。結果顯示丹參酮IIA可以誘導A549細胞自噬，使細胞中Cyclin D1 表達水平降低，將A549細胞阻滯在G0/G1 期，從而抑制肺癌細胞的增殖[12]。丹參酮IIA 還可以通過抑制p53、細胞周期素B1（Cyclin B1）/細胞分裂周期基因2（CDC2）對鼻咽癌細胞起到抑制增殖和誘導凋亡的作用。Liu 等人研究結果表明丹參酮IIA 可通過激活PARP、P53、Cyclin B1/CDC2和Caspase 3介導的信號通路抑制人鼻咽癌細胞的增殖和誘導細胞凋亡[13]。

1.2 抑制腫瘤細胞的侵襲和轉移

腫瘤細胞轉移是惡性腫瘤的主要特征，現在大多數腫瘤臨床治療上面臨的主要問題是腫瘤的復發和轉移。腫瘤細胞可以破壞細胞外基質，從而實現浸潤轉移，有效的抑制腫瘤細胞的侵襲和轉移是現在腫瘤治療需要解決的問題[14]。Dong 等人的研究表明高劑量的丹參酮IIA 通過上調跨膜受體Nortch-1 信號通路的表達和下調基質金屬蛋白酶9（MMP-9），病毒性細胞骨髓增生病癌基因（c-Myc）和Bcl-2 表達來抑制星形細胞瘤的轉移[15]。Yu 等人將不同濃度的丹參酮IIA和胃癌細胞株SGC-7901 進行共培養，發現隨著丹參酮IIA 濃度的增加胃癌細胞的轉移率逐漸降低，最終結果表明丹參酮IIA 可以抑制胃癌細胞的轉移通過下調叉頭框轉錄因子FOXM1的表達[16]。

1.3 抑制腫瘤血管生成

血管作為營養物質和氧氣供給的主要場所，它的生成對于腫瘤的生長、入侵和轉移等過程至關重要，腫瘤細胞能夠分泌包括血管內皮生長因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）、血管生成素等多種因子，這些因子可以促進腫瘤部位的血管生成，從而促進腫瘤的生長[17]。因此，抑制腫瘤血管的生成也是癌癥治療的一大有效策略。丹參酮IIA 具有明顯的抗血管生成作用，在血管內皮細胞中可以通過下調基質金屬蛋白酶2（MMP-2）的表達來抑制腫瘤的入侵和轉移，起到抑制腫瘤血管生成的作用[18]。在人的非小細胞肺癌A549 細胞系中，丹參酮IIA 可以降低VEGF 的表達，Xie 等人通過分子互作實驗中丹參酮IIA 可以和VEGF受體蛋白很好的通過氫鍵或者π-π堆積作用結合，進一步說明丹參酮IIA 是VEGF 的抑制劑，最終研究結果表明丹參酮IIA 可能通過靶向VEGF/VEGFR2的蛋白激酶結構域來抑制血管生成[19]。β-catenin蛋白在VEGF 介導的抗血管生成中起著至關重要的作用，VEGF 的激活主要是通過有氧條件下的轉化生長因子（Transforming growth factor-β，TGF-β）和乏氧條件下的 乏 氧 誘 導 因 子1α（Hypoxia-inducible factors-1α，HIF-1α）信號通路來實現的，在人類結直腸癌中，丹參酮IIA 可以通過在有氧條件下抑制TGF-β通路和無氧條件下抑制HIF-1α通路的表達成為很好的抗血管生成劑[20]。另外，最近也有研究表明丹參酮IIA在結直腸癌細胞中可以通過減少促血管生成因子的分泌來抑制血管生成[21]。

1.4 誘導腫瘤細胞分化

腫瘤細胞通常呈現異常分化的的特點，誘導分化主要是誘導腫瘤細胞向正常細胞分化，從而使腫瘤細胞失去無限繁殖的能力，這也是目前抗腫瘤的新途徑[22]。一些研究表明丹參酮IIA 可以通過調控分化相關基因的表達來達到誘導腫瘤細胞分化的目的[23]。Wang 等人用丹參酮IIA 處理人腦膠質瘤細胞，并進行體外實驗檢測其誘導細胞凋亡以及誘導分化的作用。發現丹參酮IIA 對膠質瘤細胞的抑制具有劑量和時間的依賴性。結果表明丹參酮IIA 對人腦膠質瘤細胞的生長具有較強的抑制、誘導凋亡和分化作用[24]。李慧等人研究丹參酮IIA 與丹參酮IIA 磺酸鈉對人白血病K562細胞的體外增殖抑制與誘導分化作用，結果表明丹參酮IIA 對K562 細胞具有明顯的增殖抑制與誘導分化作用，而丹參酮IIA磺酸鈉無此藥理活性[25]。

1.5 誘導腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡是細胞在生長發育過程中發生的程序性的細胞死亡，一些腫瘤的產生與細胞失去了正常凋亡功能有關，越來越多的研究表明細胞凋亡的異常在腫瘤的發展過程中起著非常重大的作用，目前誘導腫瘤細胞凋亡可以作為治療腫瘤的新策略[26]。細胞凋亡主要有3種途徑，分別是線粒體、死亡受體以及內質網途徑。丹參酮IIA 可以通過內質網應激介導的凋亡途徑引起腫瘤細胞的凋亡。Chiu 和Su 等人研究發現在人的胰腺癌BxPC3 細胞中，丹參酮IIA 可以增加蛋白激酶R樣內質網激酶（Protein kinase R-like ER kinase，PERK）、跨 膜 感 應 蛋 白 肌 醇 酶 1（Inositol requiringenzyme-1，IRE-1）、活化轉錄因子-6（Activating transcription factor-6，ATF-6）以及CHOP 等蛋白的表達，從而激活內質網應激介導的細胞凋亡[27]。丹參酮IIA 在人的乳腺癌細胞BT-20 細胞中通過增加半胱氨酸蛋白酶-12（Caspase-12）、DNA 損傷誘導基因153（GADD153）等蛋白的表達引起內質網應激造成細胞的凋亡從而抑制腫瘤細胞的繁殖[28]。

1.6 逆轉腫瘤細胞的多藥耐藥性

腫瘤細胞多藥耐藥（Multidrug resistance，MDR）是臨床化療失敗的主要因素之一，逆轉多藥耐藥性是抗癌的一大機制。多藥耐藥性的發生多是由于體內多藥耐藥相關蛋白（Multidrug resistance associated protein，MRP）尤其是P 糖蛋白的高表達[29]。何欣等人研究發現，丹參酮IIA加環磷酰胺對小鼠S-180腫瘤有明顯的抑制作用，其中P 糖蛋白、拓撲異構酶II（TopoII）、肺癌耐藥蛋白（LRP）表達率顯著降低。說明丹參酮IIA 逆轉多藥耐藥可能與降低P 糖蛋白、LRP、Topo II的表達有關[30]。另外，丹參酮IIA還可以逆轉腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性，Xu等人通過對阿霉素敏感的胃癌細胞株SNU-719 和SNU-610，以及對阿霉素相對耐藥的細胞株SNU-638、SNU-668、SNU-216 和SNU-620 進行實驗，探討丹參酮IIA 克服胃癌細胞對常用抗癌藥物阿霉素耐藥性的能力。結果表示丹參酮IIA通過對MRP1功能的抑制增強了細胞周期阻滯，增加了細胞凋亡和誘導自噬性細胞死亡，從而增強了阿霉素對耐藥胃癌細胞的抗癌療效[31]（圖1）。

2 丹參酮IIA納米技術的應用

丹參酮IIA 為小分子脂溶性成分，因其難溶于水的性質極大的限制了其在臨床上的應用。在以往的實驗研究中，有使用羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）或是其他表面活性劑來助懸或助溶丹參酮IIA[32]，但效果并不理想。在臨床上，丹參酮IIA 主要是通過磺酸化修飾改造其化學結構，增加其水溶性[33]。丹參酮IIA磺酸鈉可以有效解決難溶于水的問題，但目前主要被用于冠心病（如心絞痛和心肌梗死）的治療，關于抗腫瘤方面的應用研究還很少。除此之外，經過口服或靜脈注射給藥后，進入體內的藥物代謝速度過快，導致半衰期過短，易于外排，使得藥物濃度在體內降低過快，導致最終到達腫瘤部位的丹參酮IIA 濃度不足以達到有效治療濃度，藥效的發揮受到嚴重的限制[34]。此外，由于丹參酮IIA 磺酸鈉水溶液在長時間的光照或劇烈震動下很容易失去磺酸基并再次轉化為丹參酮IIA，從而導致注射部位疼痛和血管炎[35]。因此研究和開發治療腫瘤的新型丹參酮IIA 劑型已成為該研究領域的重點與難點。納米技術的出現和發展成為解決這一問題的關鍵手段。

納米技術（Nano-technology）是指在納米（0.1-100 nm）范圍內通過直接操縱原子、分子，對物質的材料和結構進行研究處理的技術，誕生并崛起于20 世紀80年代末，被公認為是支撐21世紀人類文明的三大核心技術之一[36]。自徐碧輝教授等提出“納米中藥”這一概念后，納米技術在中藥領域的研究和應用越來越受到重視。利用納米技術，可以通過改善水難溶性成分的溶解度、脂難溶性成分的透膜性以及有效成分的穩定性來提高中藥有效成分的口服生物利用度；將中藥有效成分與納米載體相結合，通過延長藥物的體內作用時間、降低藥物毒性、提高腫瘤組織和細胞的靶向性來改善半衰期短、穩定性差、毒副作用大等實際臨床應用中的問題[37]。

目前隨著納米技術在中醫藥領域的不斷發展，納米載體在遞送中藥有效成分方面的優勢日益凸顯，合理選擇納米載體與不同的中藥有效成分相結合構建納米遞藥系統成為促進中藥有效成分在臨床應用的重要途徑之一，同時有利于加速中醫藥的現代化。目前在丹參酮IIA 的劑型研究中常用的納米載體主要有脂質體、納米粒、納米乳液、納米膠束、固體分散體和水凝膠（圖2）。接下來分別對丹參酮IIA 的遞送系統進行綜述。

圖1 丹參酮IIA的抗腫瘤機理

圖2 丹參酮IIA常見的納米劑型

2.1 脂質體

脂質體是一種脂質構成的封閉單核泡或雙層泡囊結構，可以有效地包裹親水性或親脂性藥物，具有良好的生物相容性和生物可降解性，從而使其成為臨床方面常用的一個藥物遞送系統[38]。林珈好制備了丹參酮IIA（TSN）、丹酚酸B（Sal B）以及甘草次酸（GA）共載的復方脂質體（GTS-lip），其體外細胞藥效結果表明在一定濃度范圍內，可以明顯抑制肝星狀細胞（HSC）增殖，且該作用在24 h 時與脂質體給藥濃度呈現一定的劑量依賴關系[39]。張兆穎等采用薄膜分散法制備TanIIA 脂質體（TanIIA-LP），并采用改良MTT 法測定對腫瘤細胞增殖的抑制作用，結果與游離藥物相比，TanIIA 脂質體對HepG2/ADR 具有更強的增殖抑制作用，并呈時間和劑量依賴性，證明TanIIA 脂質體具有治療多藥耐藥肝癌的前景[40]。

2.2 納米粒

納米粒是一種尺寸為1 nm-100 nm 的微小材料，主要包括無機納米顆粒及高分子納米顆粒，有些納米顆粒如白蛋白納米顆粒等已應用于臨床，其具有增強對藥物的保護，控制釋放，延長循環，并改善靶向性等優點[41，42]。陳晨等人采用高壓均質法制備了平均粒徑為175.7±3.07 nm的丹參酮IIA白蛋白納米粒，通過實驗得出丹參酮IIA 白蛋白納米粒的在水中的溶解度達到708 mg·L-1，較游離丹參酮IIA 的水溶性提高了近300 倍，并且通過體外細胞實驗展現出更優的抗腫瘤效果[43]。Yu 等人構建了以銀納米顆粒（AgNPs）為核，以殼聚糖（CS）或者溶菌酶（Lys）丹參酮IIA 作為外層的納米復合物（TSIIA @ CS/Lys @ AgNPs），該納米復合物表現出了良好的抗菌性能。另外，將該納米復合物放在聚乳酸-羥基乙酸/N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中可以形成原位有機凝膠，實現了丹參酮IIA 的緩釋，同時在在較低的給藥頻率下比氧氟沙星療效好[44]。Wang等人采用乳液旋蒸法制備了腫瘤靶向丹參酮IIA擔載的mPEG-PLGA-PLL-cRGD 高分子納米顆粒（TNPs），用于抗肝癌的研究。TNPs 對肝癌細胞的毒性明顯高于對照組游離的丹參酮IIA，且該納米顆粒可以有效的背肝癌細胞內化，增強抗癌療效[45]。

2.3 納米乳

納米乳液的液滴尺寸通常為20-600 nm，其具有提高藥物生物利用度、改善物理穩定性以及具有較大表面積，從而提供較大的吸收等特點[46]。Ma 等人采用高壓均質法以磷脂、油酸乙酯、甘油和Pluronic F68 為原料，制備了丹參酮IIA 微乳液，與游離藥物相比，丹參酮IIA 微乳液處理的小鼠肝癌H22 細胞中Bax 和Caspase-3 mRNA 表達上調，Bcl-2 mRNA 和蛋白水平下降，呈劑量依賴性，表現出更優的抗腫瘤效果[47]。Chu等人研制了靜脈注射丹參酮IIA脂質乳劑，其具有生物利用度高，個體差異低、穩定性高、緩釋等優點。采用體外實驗觀察其對人類肝癌細胞株HepG2，SMMC7721 和BEL7404 的影響，結果顯示其對腫瘤細胞展示出顯著的增殖效果，該乳劑與游離丹參酮IIA相比，其釋放藥物以抑制腫瘤細胞的時間顯著增長，證明其達到緩釋的目的[48]。Wang 等人合成了丹參酮IIA（TSN）和川芎嗪（TMP）共包覆的水包油的納米乳（TSN/TMP O/W NEs），該納米乳的平均粒徑為32.5 nm、包覆率大于95%，相比游離的丹參酮IIA 生物利用度明顯提高且在腦組織中的濃度增加[49]。

2.4 納米膠束

納米膠束是同時具有疏水嵌段和親水嵌段的兩親性共聚物，其具有穩定性好以及易于被改造修飾等特點[50]。Chen 等人制備了甘草次酸偶聯聚乙二醇-二硫鍵聚乳酸的雙功能生物可降解丹參酮IIA 膠束體系（GA-PEG-SS-PLGA），其zeta 電位為37.6 mV，有利于膠體在水溶液中的穩定性。通過體內抗腫瘤實驗結果顯示，GA-PEG-SS-PLGA 膠束治療的腫瘤具有更大的壞死面積和更多的細胞凋亡，因此與游離的丹參酮IIA 相比GA-PEG-SS-PLGA 膠束能顯著延長TIIIA 的保留期和增強肝臟的分布[51]。Zhang 等人采用薄膜水化法制備了包裹丹參酮IIA 的TPGS-g-PLGA/Pluronic F68 混合膠束，該納米膠束表現出高度穩定以及藥物的持續釋放，通過藥代動力學研究表明，該納米膠束顯著延長了丹參酮IIA 的循環時間并改善其生物利用度。與游離丹參酮IIA 相比，丹參酮IIA 混合膠束對人類肝細胞癌HepG2 細胞具有更高的細胞毒性和促凋亡作用[52]。

2.5 固體分散體

固體分散體是由至少兩種不同的組分，親水性基質和親水性藥物組成的一組固體產物。藥物可以分散成無定形顆粒（團簇）或結晶顆粒。其改善了水溶性差的藥物在藥物組合物中的溶解度，并加快了溶解速度，從而提高了藥物的生物利用度[53]。Yan 等人采用多孔二氧化硅為載體，制備了丹參酮IIA 固體分散體，通過大鼠藥代動力學研究其藥物溶出度顯著高于游離丹參酮IIA，從而對丹參酮IIA 生物利用度具有改善[54]。Luo 等人采用pH 轉化法制備了殼聚糖-丹參酮IIA 固體分散體（TA-CS-SD），體外細胞毒性試驗反映出的丹參酮IIA 的抗腫瘤活性在TA-CS-SD 中顯著增強，具有更顯著的抗腫瘤效果。體外溶出實驗驗證了固體分散體顯著提高了丹參酮IIA 的溶出度，進而提高了其生物利用度[55]。

2.6 水凝膠

表1 丹參酮IIA納米藥物特點及治療效果

水凝膠是通過化學/物理交聯形成的高分子三維網絡結構，其網絡結構可以鎖住大量的水分子，物質在其傳遞的過程類似于水中的傳輸[56]。并可以有效地控制藥物釋放的時間，在提高藥物療效、降低毒性，對改善臨床上輸送需要大劑量以達到治療效果的藥物方面有良好效果[57]。Shu 等人通過自組裝制備了2-萘乙 酸-Gly-Arg-Gly-Asp-Phe-Phe-Gly 多 肽（Nap-Peptide）與丹參酮IIA 衍生物合成的水凝膠（Nap-Ts），通過體外藥物釋放以及體內釋放實驗證明其具有緩釋效果，采用肝癌SCG7901細胞，HepG2細胞和MDAMB-231 細胞檢測其抗腫瘤活性作用，結果顯示Nap-Ts 能使癌細胞的形態發生改變，并表現出更高的抗腫瘤效果[58]。 Yin 等 人 分 別 構 建 FHADFHAD、FHMDFHMD，FHFD、和FHFDFHFD 四種肽（丙氨酸（A），蛋氨酸（M），苯丙氨酸（F），組氨酸（H）和天冬氨酸酸（D）），通過凝膠行為評估，FHFDFHFD 八肽具有最佳的膠凝時間。丹參酮IIA擔載的FHFDFHFD 八肽水凝膠，采用MTT 法觀察其對小細胞肺癌A549 的影響，純水凝膠顯示對細胞無明顯毒性，丹參酮IIA 水凝膠具有比丹參酮IIA 更強的抗癌能力[59]。Li 等人等人將疏水的丹參酮IIA（Tan）包載在了多肽（萘乙酸-苯丙氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸，Nap-FFG）自組裝的超分子水凝膠中（Tan@Nap-FFG），體外藥物釋放實驗和體內藥代動力學測試證明該水凝膠可以緩釋藥物，降低藥物毒性，改善藥代動力學行為[60]。

3 總結

綜上所述，丹參酮IIA 可以抑制腫瘤細胞的增殖、抑制腫瘤血管的生成、誘導腫瘤細胞分化、誘導細胞凋亡，在抗腫瘤方面展現出良好的療效，但主要是體外實驗以及動物體內實驗，缺乏一定的臨床藥效檢驗。通過與納米技術的綜合運用，可以有效的改善丹參酮IIA 的水溶性差以及生物利用度低的問題。納米載體與不同的中藥有效成分相結合構建納米遞藥系統將成為促進中藥有效成分在臨床應用的重要途徑之一，同時有利于加速中醫藥現代化的步伐。本文通過對丹參酮IIA 的抗腫瘤機理及其納米遞藥系統的研究進展進行綜述，以期為丹參酮IIA 的深入研究和臨床應用提供參考。