半夏化學成分及抗腫瘤作用機制研究進展

王 恒，于 淼，李偉楠，王常明

（1.中國人民解放軍聯勤保障部隊第967醫院旅順口醫療區，遼寧 大連 116000；2.中國人民解放軍聯勤保障部隊第962醫院，黑龍江 哈爾濱 150080）

近年來，腫瘤發病率呈逐年上升的趨勢，抗腫瘤藥物的研發越來越受到科學家的關注。腫瘤作為現代醫學的病名，屬中醫學中“癥瘕”“積聚”等范疇。歷代醫家將癌癥的病因病機總結為虛、毒、痰、瘀四端，痰凝血瘀、毒蘊正虧是其根本病機[1]。中藥因在抗腫瘤治療中顯示出臨床療效好、不良反應少的優勢，成為新的研究熱點。

半夏為天南星科植物半夏Pinellia ternate（Thunb.）Breit.的干燥塊莖，主產于四川、河南、湖北、貴州、安徽等地，屬于化痰止咳平喘藥。半夏辛、溫，歸脾、胃、肺經，有毒，臨床常用其炮制品。其功效為燥濕化痰，降逆止嘔，消痞散結[2]。半夏治療腫瘤由來已久，最早可追溯至《傷寒雜病論》中用于治療“胃反”（胃癌）的大半夏湯[3]。至金元時期，朱丹溪在其所著《丹溪心法》云：“凡人身上中下有塊者多是痰……”。化痰法是中醫治療腫瘤的重要治療原則，在抑制腫瘤細胞增殖、轉移和改善患者臨床癥狀等方面發揮很好的療效[4]。有研究[5]顯示，在食管癌用藥規律統計中，半夏使用頻數居首位。半夏在抗腫瘤作用方面有較好的臨床療效。

隨著中藥藥理學研究方法的不斷創新，天然藥物化學分離和提純技術不斷提高，半夏抗腫瘤活性成分和作用機制的研究取得了深入進展，對中藥臨床應用起到了指導作用。現就半夏化學成分及抗腫瘤作用機制綜述如下。

1 半夏化學成分研究

1.1 生物堿類 生物堿類是半夏塊莖中重要的生理活性物質，主要包括L-麻黃堿、葫蘆巴堿、膽堿、鳥苷、腺苷、胸苷、次黃嘌呤核苷、尿苷、絲膠樹堿、2-戊基吡啶、N-乙基苯胺、尿嘧啶脫氧核苷、N-苯亞甲基異甲胺等25種成分[6-7]。半夏經過不同的方法炮制后，生物堿含量有明顯差異，其含量水平由高到低依次為生半夏、法半夏、姜半夏、清半夏[8]。半夏中生物堿類具有抗腫瘤、祛痰、鎮咳、鎮靜、止吐、抗心律失常、鎮痛、抗炎等作用[9]。

1.2 有機酸類 半夏塊莖中有機酸類包括油酸、硬脂酸、亞油酸、11-二十碳烯酸、10,13-二十碳二烯酸、山酸、二十五烷、琥珀酸（丁二酸）、十六烷酸乙酯、花生酸、十七烷酸等。半夏塊莖中含有大量不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸類成分。張科衛等[10]采用氣相色譜-質譜聯用法對半夏甲醇提取物進行分析，發現其不飽和脂肪酸以亞油酸為主，飽和脂肪酸以棕櫚酸為主，并鑒定出15種飽和脂肪酸和4種不飽和脂肪酸。半夏中有機酸有止咳、祛痰、抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡等作用[11-13]。

1.3 揮發油類 半夏經過“同時蒸餾-萃取”裝置法處理，可提取檸檬醛、丁基乙烯基醚、3-乙酰氨基-5-甲基異惡唑、3-甲基-二十烷、1-辛烯、棕櫚酸乙酯、紅沒藥烯、乙烯基環己烷、苯甲醛、紅沒藥烯、2,5-二甲基十四烷、丁基苯等60多種揮發油成分[7]。半夏揮發油類對放化療引起的白細胞減少癥有治療作用[14]。

1.4 蛋白質類 半夏蛋白主要由植物蛋白酶抑制劑和半夏凝集素組成。半夏的鮮汁中可以分離提取出分子量為44 000Da的半夏蛋白。同時，半夏還含有一種對甘露糖具有專一性結合能力的蛋白——半夏凝集素，是相對分子量為3.4×104～4.08×104Da的大分子抑制劑。其可抑制胰蛋白酶對酰胺、酯、血紅蛋白和酪蛋白等底物的水解，還可以凝集紅細胞[7，15]。

1.5 黃酮類和糖類 半夏中含有的黃酮類化學成分主要有芹菜苷、7-甲基芹菜定、黃芩素、黃芩苷、6-醛基異麥冬黃酮B、6C-β-D吡喃二糖-8C-β-D-吡喃半乳糖-5,7,4’-三羥基黃酮等，具有抗腫瘤、抗氧化、抗炎、改善循環等功效[7,16-17]。

半夏中糖類成分主要包括甘露糖、果糖、葡萄糖、木糖、半乳糖、吡喃型β-D葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖酸、鼠李糖、鹽藻糖、核糖等，具有抗氧化、抗腫瘤作用[7]。

1.6 氨基酸類 半夏中含有17種氨基酸，如蘇氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、胱氨酸、谷氨酸、4-氨基丁酸、3-氨基-2-萘甲酸、十三烷酰甘氨酸、油酰甘氨酸、N-十二烷基丙氨酸、N-十二烷酰-L-絲氨酸、N-（4-甲基-2-戊酸）-谷氨酸等。其中2種為非必需氨基酸，7種為人體必需氨基酸，半夏中氨基酸類成分具有鎮吐、抗早孕作用[18-19]。

1.7 無機元素類 半夏中含有豐富的無機元素。其中K、Ca、Na、Mg、Al、Fe、Zn等元素的含量較高；Ba、Mn、Ni、Co、Cu等元素的含量較低；Cr、Hg和Cd等重金屬及有害元素也有檢出[20]。無機元素在參與體內代謝活動、維持免疫力、保持身體健康等方面發揮了重要作用[21]。

1.8 其他化學成分 半夏中還有苯酚類鄰二羥基苯酚、蒽醌類大黃酚、酯類正十六碳酸-1-甘油酯、對二羥基苯酚、萜類化合物環阿爾廷醇、煙酰胺、3,4-二羥基苯甲酸等成分[22-23]。半夏凝集素具有凝血作用，但對人的紅細胞不產生凝集作用[24]。

2 半夏抗腫瘤的作用機制

2.1 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。參與細胞凋亡信號識別、整合和執行的相關分子發生突變和異常表達均可能導致腫瘤的發生。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2個進化保守的蛋白家族：凋亡的執行者——半胱氨酸蛋白酶（Caspase）家族蛋白，以及調控線粒體完整性者——B淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）家族蛋白[25]。

半夏提取物在體內可通過浸潤CD8+T細胞和CD4+T細胞，并直接抑制腫瘤生長和無血管壞死的抵抗力，根除野生型C57BL/6小鼠中已建立的皮下HPV+TC-1腫瘤[26]。半夏多糖提取物可通過提高小鼠血清超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）水平，降低丙二醛（MDA）水平來抑制腫瘤細胞增長[27]。從掌葉半夏塊莖中提取出的3種新的生物堿可顯著抑制人宮頸癌Hela細胞的增殖[28]。姜半夏乙醇提取物可通過下調人胃腺癌SGC7901細胞的鈉氫交換蛋白1（NHE1）和腺苷三磷酸酶（V-ATPase）的表達，逆轉細胞內堿外酸的異常微環境，從而抑制腫瘤細胞的生長增殖[29]。

另有研究顯示，將掌葉半夏脂溶性提取物聯合順式-二氯二氨鉑-Ⅱ（CDDP）作用于人宮頸癌細胞，其可通過上調p53依賴的凋亡相關蛋白和剪切酶Caspases-9、Caspases-3表達，同時下調凋亡抑制蛋白Bcl-2，促進腫瘤細胞凋亡[30]。半夏水提物作用于人慢性髓系白血病K562細胞后，細胞凋亡百分率隨半夏水提取液濃度增加而增加[31]。半夏多糖（PTPA）可通過下調抗凋亡Bcl-2蛋白表達，上調促凋亡Bax蛋白表達，誘導細胞凋亡[32]。

2.2 影響腫瘤細胞周期 細胞周期時相特異性抗腫瘤藥物對不同時相的細胞具有特異性的殺傷力。其已成為研究領域的新熱點。有研究顯示，半夏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，從半夏的塊莖中分離純化得到多糖成分（PTP），將PTP作用于人肝癌Hep G2細胞后，其可通過阻滯細胞S期發揮劑量依賴性誘導凋亡作用[33]。半夏脂溶性提取物聯合順式-二氯二氨鉑-Ⅱ（CDDP）作用于人宮頸癌細胞（SiHa系和CaSki系），可使SiHa系、CaSki系分別在細胞G0/G1期和G2/M期停滯，發揮抗腫瘤作用[34]。半夏水提物作用于人慢性髓系白血病K562細胞后，其可誘導K562細胞周期阻滯在G0/G1期[31]。不同濃度的β-谷甾醇（β-Sitosterol，BS）處理腺癌人類肺泡基底上皮細胞（A549細胞）72 h后，細胞周期調節因子Cyclin-D1和CDK-2的表達均呈劑量依賴性降低，Cyclin-D1和CDK-2的下調證實了BS的抗癌作用與細胞周期停滯有關[35]。

2.3 抑制腫瘤血管生成 近年來，抑制血管生成已經成為腫瘤治療研究的新熱點。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（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）及Notch受體[25]。

VEGF可通過直接作用于內皮細胞表面受體，引起內皮細胞增殖活化，發揮促進血管再生作用[25]。半夏的活性成分黃芩素可通過下調VEGF、成纖維細胞生長因子受體-2（FGFR-2）表達，并上調RB-1（腫瘤抑制基因，調節細胞生長和分化）表達，以抑制腫瘤血管生成[36]。豆甾醇可通過破壞TNF-α-VEGFR-2軸來抑制內皮細胞的增殖、遷移，抑制毛細血管網絡的形成，降低VEGF-2信號傳導的下游效應因子（包括Src、Akt、PCL和FAK），下調炎癥細胞因子的產生、巨噬細胞募集和腫瘤血管生成，進而有效地抑制異種的膽管癌生長[37]。

2.4 降低黏附性、侵襲力，抑制腫瘤細胞轉移 惡性腫瘤轉移是其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學者關注的新熱點。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[25]。上皮-間充質轉化（EMT）過程涉及TGF-β、Wnt、Notch等信號通路，可破壞細胞間黏附，使細胞失去極性、重塑細胞骨架等[38]，使上皮細胞向間質細胞轉化，從而實現腫瘤細胞的轉移和浸潤，且EMT可促使基質金屬蛋白酶（MMPs）高表達。黃芩苷可抑制乳腺癌細胞（MDA-MB-231細胞）的TGF-β介導的EMT過程[39]。研究發現，黃芩苷可通過下調誘導EMT過程中的轉錄因子Snail-1和Slug表達，同時增加上皮表型標記物E-cadherin的表達量來抑制骨肉瘤細胞的侵襲[40]。

基質金屬蛋白酶（MMPs）和細胞外基質（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，均可促進腫瘤細胞的侵襲和轉移。有研究表明，制半夏水煎劑在體外可通過抑制MMP-16，降低腫瘤微環境中細胞外基質的降解作用，進而抑制腫瘤的侵襲和轉移[41]。

67kDa層黏連蛋白受體（67LR）和細胞分裂周期蛋白42（Cdc42）在調節細胞生長和轉移中發揮重要作用，67LR和Cdc42的過表達被認為與細胞黏附、遷移和增殖的調節有關[42-45]。PTPA通過內在的線粒體半胱天冬酶依賴性途徑和抑制Sk-ChA-1細胞中67LR或Cdc42表達發揮其抗腫瘤和抗轉移功能[32]。

2.5 逆轉腫瘤耐藥和化療增敏 化學藥物治療和放射治療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化療增敏，成為腫瘤藥物開發領域的一個新的熱點。研究發現，半夏水提物和醇提物能下調細胞膜泵糖蛋白p170的表達，抑制癌細胞將化療藥泵出細胞外，從而達到部分逆轉多藥耐藥細胞系K562/A02對阿霉素的耐藥[46-47]。黃芩素可通過下調miR-424-3p和靶向PTEN/PI3K/Akt信號通路抑制細胞生長，并增加A549和H460細胞對順鉑的敏感性[48]。掌葉半夏提取物對宮頸癌Hela細胞有明顯的抑制生長和促凋亡作用，同時能提高Hela細胞對順鉑的敏感性[49]。黃芩苷可通過誘導肝癌細胞的凋亡和自噬，降低P-糖蛋白和細胞淋巴瘤/白血病-xl的表達水平，逆轉肝癌細胞P-gp介導的多重耐藥性，提高肝癌細胞對5-氟尿嘧啶和表阿霉素的敏感性[50]。

3 小 結

伴隨著腫瘤發病率的逐年提升，科學研究的不斷深入，腫瘤的綜合治療手段也在不斷創新，主要包括化療、放療、靶向藥物治療、免疫治療等。而在治療中出現的諸如腫瘤細胞化療耐藥、腫瘤多部位轉移、腫瘤放療敏感性差等問題得到了臨床腫瘤學家的高度關注。尋找新的方法解決現階段面臨的問題，成為科研的新熱點。中藥的藥理作用逐漸明確，不良反應少，其作用靶點多、多信號通路調控等優勢日趨顯現出來，使其成為抗腫瘤藥物研發領域的新希望。但在其研究中，也存在作用強度低、靶向性差，以及作用機制研究不夠清晰等不足，尤其在分子機制層面研究不夠深入。同時中藥單體配伍、抗腫瘤中藥藥對、中藥復方的研究還不夠全面，還未能將中藥配伍減毒增效的理論更好地在抗腫瘤治療中發揮出來。

綜上所述，半夏含多種抗腫瘤活性成分，可通過抑制腫瘤細胞生長和增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、影響腫瘤細胞周期、抑制腫瘤血管生成、降低黏附性和侵襲力、抑制腫瘤細胞轉移、逆轉腫瘤耐藥和化療增敏等多種途徑及信號通路發揮抗腫瘤作用。其抗腫瘤作用靶點多，效果顯著，不良反應少，將在未來新的抗腫瘤藥物研發中更值得關注。隨著分子生物學和藥學技術的不斷進步和研究的不斷深入，半夏單體、復方、藥對配伍抗腫瘤作用機制將不斷被揭示，半夏在腫瘤的治療中將得到更加廣泛的臨床應用。