異鼠李素抗癌作用及其機制的研究進展

任靜 戴秋芹 陳 燃 官成濃 劉 文 李祥勇

1.廣東醫(yī)科大學廣東省教育廳醫(yī)學活性分子重點實驗室 廣東醫(yī)科大學生物化學與分子生物學研究所廣東醫(yī)科大學抗腫瘤活性物質(zhì)研發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心，廣東湛江 524023；2.廣東醫(yī)科大學附屬東莞第一醫(yī)院腫瘤科，廣東東莞 523000

在當前社會中，腫瘤仍然是威脅人類健康的重要因素，更是導致死亡的首要原因[1]。目前，腫瘤的治療主要有手術治療、放射治療、化學治療和免疫治療等，然而由于腫瘤細胞對放、化療的不敏感及其嚴重毒副作用，不僅影響治療效果更影響患者生活質(zhì)量。因此，尋找高效低毒的抗癌活性物質(zhì)，對于腫瘤的有效治療具有重要的現(xiàn)實意義。異鼠李素是一種來源于天然植物的黃酮類藥物，具有多種生物學活性。近年來，異鼠李素由于對腫瘤細胞潛在的細胞毒性和較小的副作用，已成為重要的天然抗癌藥物而倍受關注。本文擬具體闡述異鼠李素的抗癌作用及其機制，旨在為腫瘤治療提供新的思路和策略。

1 異鼠李素的來源與生物學功能

近年來，植物衍生藥物在腫瘤治療領域的使用顯著增加，其中包括大約4000 種植物來源的黃酮類化合物。異鼠李素是一種天然的小分子黃酮類化合物，廣泛存在于沙棘、銀杏等多種植物中，其化學名為3，5，7-三羥基-2-（4-羥基-3-甲氧基苯基）苯并吡喃-4-酮，分子式為C16H12O7。研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素具有抗心肌缺氧缺血、抗心律失常、降低血清膽固醇等作用，目前已被廣泛地用于心血管、風濕病等的臨床治療[2-3]。

2 異鼠李素的抗癌作用

大量的流行病學研究認為，黃酮類的攝入與癌癥的發(fā)生呈負相關[4-5]，且黃酮類化合物被認為是治療癌癥的潛在和安全的化療藥物[6]。近年來，一些體外研究發(fā)現(xiàn)異鼠李素能有效抑制胃癌[7]、胰腺癌[8]、肺癌[9]、肝癌[10]和乳腺癌[11]等多種癌細胞的生長增殖。此外，體內(nèi)實驗也表明異鼠李素處理后，動物模型體內(nèi)腫瘤細胞數(shù)目減少，增殖速度減慢，腫瘤體積顯著縮小[9,12-14]（表1）。以上結(jié)果提示異鼠李素對多種癌癥都具有廣泛的藥理作用。

表1 異鼠李素對不同異種移植瘤生長的抑制

3 異鼠李素的抗癌機制

對藥物抗癌機制的探討是明確藥物機理不可或缺的一步，目前研究發(fā)現(xiàn)異鼠李素的抗癌作用主要有阻滯細胞周期、誘導細胞凋亡、促進細胞自噬、抑制其侵襲、轉(zhuǎn)移以及增強化療敏感性等。

3.1 阻滯癌細胞的細胞周期

細胞周期是真核細胞通過復制與分裂完成細胞生長增殖的全過程，包括G1期、S 期、G2期、M 期。細胞周期受細胞周期蛋白（Cyclin）、細胞周期蛋白依賴性激酶和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑等各種調(diào)節(jié)因子的平衡調(diào)控。當任何一種調(diào)控因子發(fā)生紊亂都將導致細胞周期活動異常，細胞增殖不受控制，從而誘發(fā)腫瘤[15]。Park 等[16]2019 年發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可以誘導膀胱癌細胞中活性氧（reactive oxygen species，ROS）升高，同時降低膀胱癌細胞Cyclin B1 的表達，將細胞周期阻滯在G2/M 期，在使用抗氧化劑NAC 過后，G2/M 期細胞數(shù)目減少，提示異鼠李素可以通過活性氧干預膀胱癌細胞細胞周期變化，同樣在肝癌[10]、乳腺癌[17]、宮頸癌[18]、結(jié)腸癌[19]及食管癌[20]的研究中也得到了類似的結(jié)果（表2）。

表2 異鼠李素對不同腫瘤細胞細胞周期的影響及其機制

3.2 調(diào)控癌細胞的凋亡與自噬

細胞凋亡是細胞接受內(nèi)外源死亡信號后發(fā)生的細胞死亡，是包括異鼠李素在內(nèi)的多種藥物發(fā)揮抗腫瘤作用的主要機制，其過程涉及對凋亡相關的蛋白（如Bcl-2 家族成員）的表達調(diào)控。Cai 等[21]2020 年研究異鼠李素在前列腺癌細胞中的作用時發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可以下調(diào)抗凋亡相關蛋白Bcl-2 的表達，增加促凋亡相關基因Bax 的表達，促進PI3K/Akt/mTOR 通路的激活，從內(nèi)源性線粒體途徑促進細胞凋亡。Duan 等[12]也發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可以升高Bax 的水平，降低Bcl-2 的表達，與此同時還發(fā)現(xiàn)糖酵解相關蛋白6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2，6-二磷酸酶4（6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2，6-biphosphatase，4PFKFB4）的表達也下調(diào)，PI3K/Akt 通路激活，核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB）入核減少，提出異鼠李素可以抑制PI3K/Akt 通路和NF-κB 通路，且抑制作用與PFKFB4相關。此外，半胱氨酸天門冬氨酸蛋白酶（caspase）也與細胞凋亡有密切聯(lián)系，其中caspase9 和caspase3 是參與細胞凋亡過程中重要的啟動者和參與者，是典型的內(nèi)源性凋亡因子。異鼠李素能通過增強caspase3、caspase9 蛋白的切割來誘導癌細胞的凋亡。Park 等[16]2019 年的研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素不僅對細胞周期有影響，同時也可以降低pro-caspase9和pro-caspase3 的表達，通過AMPK/mTOR 途徑誘導膀胱癌細胞凋亡。與此同時，異鼠李素在肺癌[22-23]、乳腺癌[24]、食管癌[25]、胃癌[26]、皮膚癌[27]等癌細胞中也發(fā)揮促進細胞凋亡的作用（表3）。

表3 異鼠李素對不同腫瘤細胞細胞凋亡的影響及其機制

除細胞調(diào)亡外，自噬也是細胞死亡的主要形式。當自噬啟動時，微管相關蛋白1 輕鏈3（LC3）被切斷，產(chǎn)生LC3-Ⅱ蛋白，從而誘導細胞發(fā)生自噬并促進死亡，因此，誘導自噬也被認為藥物發(fā)揮抗癌作用的重要機制[28]。有研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素處理后的A549 細胞中LC3-Ⅱ的表達水平以劑量依賴的方式顯著增加，同時自噬標志蛋白Beclin1 蛋白也呈上升趨勢，提示異鼠李素在肺癌細胞中可通過誘導自噬發(fā)揮抗腫瘤作用[9]。

3.3 抑制癌細胞的侵襲、遷移

癌細胞的侵襲轉(zhuǎn)移是癌癥預后不良和患者死亡的最主要因素，而上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-mesenchymal transition,EMT）被認為是惡性腫瘤惡性轉(zhuǎn)移和復發(fā)的最關鍵步驟之一。目前認為EMT 主要受激酶信號通路調(diào)控，包括PI3K/Akt 和MAPK 家族成員（JNK1/2、ERK1/2 和p38）[29]。在異鼠李素的抗腫瘤研究中，Luo等[30]2019 年發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可以抑制Akt 和ERK1/2的激活,卻不影響p-JNK1/2 和p-p38 的活性，表明異鼠李素可選擇性阻斷Akt/ERK1/2 信號通路抑制EMT，從而抑制肺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPs）通過降解細胞外基質(zhì)中的各種蛋白成分,破壞腫瘤細胞侵襲的組織學屏障，在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起關鍵性作用。Li等[31]2015 年發(fā)現(xiàn)異鼠李素能通過下調(diào)MMP2和MMP9的表達和活性來顯著抑制MDA-MB-231 細胞的遷移和侵襲。同時，也有研究表明異鼠李素可以通過升高HIF-1α 水平抑制腫瘤細胞的遷移侵襲[32]，這也為異鼠李素的抗腫瘤研究提供了新思路（表4）。

表4 異鼠李素對不同腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移的影響及其機制

3.4 增強化療藥物的敏感性

當前化學療法仍是腫瘤患者臨床治療的首要手段，然而耐藥能使腫瘤細胞逃避化療藥物的殺傷從而影響治療效果，甚至導致治療失敗。順鉑和卡鉑是臨床治療中廣泛使用的化療藥物，近年來也面臨耐藥影響治療效果的問題[33]。Zhang 等[23]2015 年發(fā)現(xiàn)，與單獨使用順鉑/卡鉑相比，異鼠李素聯(lián)合順鉑/卡鉑處理，能有效使A549 的細胞周期阻滯在G2/M 期，激活凋亡信號caspase 家族,使細胞存活率降低，表明異鼠李素提高了A549 細胞對順鉑/卡鉑的藥物敏感性。除鉑類藥物外，卡培他濱也是一種常用的化療藥物，主要適用于對紫杉醇和包括有蒽環(huán)類抗生素化療方案治療無效的晚期乳腺癌，直腸癌和胃癌的治療，其抗腫瘤作用可能涉及對轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 的表達調(diào)控[34]。有研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌細胞SNU-5 和SNU-16 中，異鼠李素可以抑制NF-κB 調(diào)控的多種基因產(chǎn)物的表達，并誘導了PARP 蛋白的裂解，由此增強卡培他濱對胃癌細胞的凋亡作用。進一步，在體內(nèi)實驗中發(fā)現(xiàn)，與卡培他濱處理比較，卡培他濱聯(lián)合異鼠李素處理可以顯著抑制胃癌異種移植瘤的體內(nèi)生長，而且聯(lián)合處理組的腫瘤組織中癌基因Ki-67 的表達明顯下降，同時與NF-κB活性相關的分子p65、VEGF、COX2 和MMP9 也顯著下調(diào)[7]。以上結(jié)果表明，異鼠李素可以通過調(diào)控NF-κB增強卡培他濱對胃癌細胞的抗腫瘤作用。

3.5 增強放療敏感性

放射治療是治療癌癥的常用方法，腫瘤細胞對放射治療的敏感性是影響放療效果主要因素。研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素處理后可明顯降低接受放射治療的肺癌細胞的體外存活率，表明異鼠李素可提高肺癌細胞對放射治療的敏感性。進一步的機制研究顯示異鼠李素的放射增敏作用可能與細胞IL-13 表達增加，NF-κB激活抑制和細胞DNA 損傷增強密切相關，表明異鼠李素處理可顯著提高肺癌細胞的放射敏感性，在輔助放射治療中具有潛在的應用價值[35]。

4 總結(jié)與展望

黃酮類藥物臨床應用中具有廣泛的前景，近年來不斷有研究認為黃酮類藥物（如槲皮素、木犀草素等）在多種腫瘤中發(fā)揮較強的抗癌作用[36-37]。異鼠李素是來源于沙棘、銀杏等多種植物的黃酮類物質(zhì)，目前研究發(fā)現(xiàn)其可通過細胞周期阻滯，誘導凋亡和抑制細胞侵襲轉(zhuǎn)移等方式發(fā)揮抗癌作用[16,12,21]。異鼠李素還被發(fā)現(xiàn)可作為放射治療/化學治療增敏劑，通過提高放射治療和化學治療的有效率實現(xiàn)對腫瘤的有效治療[24,35]。然而，目前對于異鼠李素的抗癌研究還存在研究范圍有限、研究深度不夠等局限，而對于異鼠李素在抗腫瘤過程中是如何調(diào)控腫瘤相關基因的表達或相關代謝通路的具體作用機制仍不明確，存在較大空白。因此，未來關于異鼠李素抗癌作用的探討應重點放在異鼠李素具體作用靶點的研究以明確其作用機制，這將為異鼠李素后期的腫瘤臨床治療提供理論基礎和實驗依據(jù)。此外，腫瘤發(fā)生是多方面綜合影響的結(jié)果，單一藥物的抗腫瘤作用可能難以達到較理想的抗癌目的，因此，開展包括異鼠李素在內(nèi)的多種藥物聯(lián)合作用可能是未來抗腫瘤治療的重要方向。