治療結直腸癌的中藥有效成分及相關信號通路的研究進展

李杏花，周小航，李晶，閆廣利，孫暉，王喜軍

(黑龍江中醫藥大學 國家中醫藥管理局中醫方證代謝組學研究中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

結直腸癌(colorectal cancer，CRC)是消化道最常見的惡性腫瘤之一，嚴重威脅人類健康，依據2020年國際癌癥研究機構發布的全球癌癥統計報告，目前全世界結直腸癌發病率為所有癌癥中第三位，死亡率為第二位；中國新增結直腸癌病例約55.5萬例，死亡28.6萬例，發病率和死亡率均高于世界平均水平[1]。近年來，隨著社會經濟生活水平的不斷提高，生活和飲食結構的改變，我國結直腸癌的發病率和死亡率明顯上升，且呈年輕化趨勢[2]。結直腸癌具有發病隱匿，早期臨床表現不明顯，診斷困難，預后極差的特點，大多數的結直腸癌患者發現時已處于中晚期或已出現轉移癥狀，五年生存率約為50%[3-4]。結直腸癌的治療以手術為主，輔以術后放療、化療和免疫治療，但是患者預后較差，且具有嚴重的副作用和毒性，包括惡心、嘔吐、口腔潰瘍、腹瀉、肝毒性、骨髓抑制、免疫抑制等[5]。我國多采用中醫藥聯合治療結直腸癌，中醫藥在腫瘤的治療中發揮了重要的作用，研究表明，中醫藥在改善患者臨床癥狀，提升機體免疫力，逆轉化療耐藥，防治腫瘤的復發、轉移等方面發揮了重要的作用[6]，因此，從傳統中藥出發尋找療效顯著、毒副作用小的結直腸癌治療藥物具有良好的應用前景。隨著結直腸癌發病機制研究的日漸深入，各種誘發結直腸癌的信號通路引發了廣泛的關注，在此背景下，中藥有效成分在預防和治療結腸癌方面的應用也得到了深入研究。中藥可以通過調節多種信號通路，誘導腫瘤細胞凋亡，抑制癌細胞的增殖、生長、侵襲和轉移，抑制結腸癌的發生和發展。本文就中藥有效成分通過PI3K/AKT、MAPK、Wnt/β-catenin、TGF-β、JAK-STAT、NF-κB、Notch、Hippo、Hedgehog等主要信號通路治療結直腸癌的作用機制進行了綜述，為中醫藥在結直腸癌防治方面的應用提供參考。

1 PI3K/AKT信號通路

1.1 PI3K/AKT信號通路與CRC的關系

PI3K/AKT信號通路是參與調節細胞增殖、分化、凋亡和其他細胞功能的主要生存信號通路之一[7]。研究表明，癌癥中PIK3CA、PIK3R1、PTEN、Act和其他基因的高頻突變將促進腫瘤組織中PI3K信號的異常激活[8]。PI3K可被酪氨酸激酶、G蛋白偶聯受體及Ras蛋白激活，催化二磷酸脂酰肌醇(PIP2) 磷酸化來合成三磷酸磷脂酰肌醇(PIP3)，PIP3可通過與AKT的PH區結合募集并激活AKT[9]，活化的AKT從細胞膜轉移到細胞質和細胞核，通過磷酸化激活或抑制下游增殖、凋亡、轉移等功能相關的酶、激酶和轉錄因子，從而參與細胞生長、腫瘤形成及侵襲方面的調控[10-12]。

1.2 中藥治療CRC與PI3K/AKT信號通路的關系

原青花素是天然存在的多酚化合物，具有抗炎、抗增殖和抗腫瘤活性。研究表明蓮房中的主要成分原花青素可顯著抑制HCT116結腸癌細胞的增殖、遷移和侵襲，其抑癌機制可能是通過抑制PI3K/AkT信號傳導途徑，改變相關凋亡蛋白Bcl- 2、Bax和Caspase-3表達，發揮抗結直腸癌的作用[13]；雷公藤甲素是從雷公藤中提取的二萜類化合物，具有廣譜的抗癌活性，通過體內抗裸鼠結腸癌和體外抗結腸癌HT29細胞的研究發現，雷公藤甲素在體內外均能抑制人結腸癌HT29細胞的增殖同時誘導其凋亡，并通過抑制PI3K/Akt信號通路抑制結腸癌裸鼠的腫瘤生長[14]；大黃素是大黃根和根莖的主要成分之一，對多種人類癌癥具有抗腫瘤活性，大黃素可上調5-Fu耐藥細胞系(SW480/5-Fu)中的Bax和caspase3的表達，下調Bcl-2、p-ERK和p-Akt的表達，通過抑制PI3K/AKT信號通路來逆轉5-氟尿嘧啶耐藥性，從而誘導細胞凋亡以增強抗腫瘤活性[15]；柚皮苷是廣泛存在于柑橘類水果中的二氫黃酮化合物，具有抗氧化、抗潰瘍、抗過敏、抗癌、降脂活性等多種藥理作用。柚皮苷以劑量依賴性方式抑制SW620和HCT116細胞的增殖，其抑癌機制可能是通過抑制PI3K/AKT/mTOR信號通路，降低細胞中p-PI3K、p-AKT和p-mTOR的表達水平來實現[16]。

2 MAPK信號通路

2.1 MAPK信號通路與CRC的關系

MAPK信號通路是介導細胞外信號到細胞內反應的重要信號轉導系統，通常稱為由RAS、RAF、絲裂原活化蛋白/細胞外信號調節激酶(MEK)和細胞外信號調節激酶(ERK)組成的蛋白激酶級聯，通過多級蛋白激酶的級聯反應傳導細胞外信號，然后進一步激活下游靶基因以調節不同的生理過程，如細胞生長、分化、凋亡和死亡[17-18]。研究表明，結直腸癌中MAPK通路KRAS、NRAS、HRAS等基因突變會促使其在腫瘤組織中的異常激活[19]，MAPK通路的異常激活在CRC發生發展中起重要作用，是結直腸癌潛在的治療靶點[20]。

2.2 中藥治療CRC與MAPK信號通路的關系

人參皂苷是人參中具有抗氧化、抗炎、抗癌活性的主要化合物，可通過調節JNK和p38 MAPK 信號傳導，調節抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-XL的表達，并誘導MCL的表達，并增加促凋亡蛋白Bax和Bad、caspase-3和聚ADP核糖聚合酶的表達，誘導腫瘤細胞凋亡，從而發揮抗結直腸癌作用[21]；香草醛是一種廣泛用于食品的天然食用香料成分，研究表明其具有多種抗癌作用，可通過激活結直腸癌細胞中的ASK1-p38 MAPK 通路來促進細胞凋亡并減弱人體對 5-氟尿嘧啶的耐藥性[22]。

3 Wnt/β-catenin信號通路

3.1 Wnt/β-catenin信號通路與CRC的關系

Wnt信號通路通常分為兩類，分別為經典的β-catenin依賴型和非經典的β-catenin非依賴型通路[23]，調節細胞生長、增殖、分化、遷移，廣泛參與機體的生物學過程調控。Wnt/β-catenin通路的異常激活以及細胞核內β-catenin的異常積累與腫瘤的發生發展密切相關[24], 參與調節腫瘤的生長、維持干細胞穩態、調節腫瘤微環境和代謝，并在各種惡性腫瘤中發揮關鍵的調節作用[25-26]，在超過90%的結直腸癌患者中可觀察到由于APC的突變或者是Wnt/β-catenin信號通路的異常激活導致的β-catenin及下游包括c-myc、CCND1等的過表達[27-28]，因此該通路是治療結直腸癌的潛在的治療靶點。

3.2 中藥治療CRC與Wnt/β-catenin信號通路的關系

燈盞花素是從中草藥燈盞花中提取的一種天然黃酮類化合物，可通過下調Wnt/β-catenin信號級聯反應，延緩腫瘤細胞增殖和遷移，誘導細胞凋亡，增強Bax表達并降低Bcl-2水平來改善結腸炎相關的結直腸癌[29]；姜黃素是一種從姜黃根莖中分離的天然酚類化合物，可有效治療多種類型的癌癥，研究表明，姜黃素可通過抑制促炎細胞因子的表達和下調Wnt/β-catenin 信號通路中的Axin2來發揮抗結直腸癌作用[30]，并通過調節TET1/NKD2/WNT 信號通路，抑制EMT進程，逆轉5-氟尿嘧啶對HCT-116細胞的抗耐藥作用[31]；葫蘆素E是一種天然三萜類化合物，廣泛分布于膳食植物中，具有抗腫瘤作用，可通過降低TFAP4/Wnt/β-catenin信號傳導使結直腸癌細胞對化療敏感，逆轉5-氟尿嘧啶耐藥性[32]。

4 TGF-β信號通路

4.1 TGF-β信號通路與CRC的關系

TGF-β是一種多功能細胞因子，在細胞增殖、凋亡、分化、上皮間充質轉化、血管生成和轉移等生物學過程中起關鍵作用，在正常的上皮細胞和早期腫瘤細胞里，TGF-β通路可以抑制細胞增殖，誘導細胞凋亡。在腫瘤發生過程中，腫瘤細胞可以通過信號通路成員的缺失或功能改變來逃避TGF-β的抑瘤作用，然而，在腫瘤形成的后期，TGF-β通過誘導腫瘤細胞的遷移、浸潤和EMT，促進腫瘤細胞的轉移[33-34]。

4.2 中藥治療CRC與TGF-β信號通路的關系

黃連素是主要來源于黃連的根和樹皮的最重要的異喹啉類生物堿，具有抗菌、抗炎、抗組胺、抗膽堿能、解熱、抗癌、抗氧化等藥理作用，研究表明，黃連素可通過抑制TGF-β/Smads信號通路中p-Smad2和p-Smad3的表達，上調促凋亡蛋白裂解的caspase-9，阻斷細胞周期S 期并增加細胞周期蛋白 P27和 P21的表達, 促進結腸癌細胞 HCT-116中的細胞凋亡[35]；蘿卜硫素是存在于十字花科蔬菜中的一種異硫氰酸鹽，具有廣泛的抗腫瘤活性，可通過調節TGF-β1、p-Smad3、Smad4蛋白表達，阻滯TGF-β1/Smad信號傳導，進而抑制Cyclin D1及c-Myc蛋白表達，從而抑制結腸癌HT-29細胞增殖[36]；樺木酸源自樺木素，由于其抗腫瘤能力，已被用作細胞毒性藥物治療腫瘤，研究表明，樺木酸通過調控TGF-β/Smad信號通路來抑制結腸癌細胞生長和轉移[37]。

5 JAK-STAT信號通路

5.1 JAK-STAT信號通路與CRC的關系

JAK-STAT信號通路是許多細胞因子和生長因子的經典信號轉導通路，在生理過程中具有多種作用，包括細胞生長、分化、凋亡以及免疫調節的過程，當細胞因子(白介素、干擾素、生長因子)與酪氨酸激酶相關受體結合后，導致JAK激活，進而磷酸化并激活STAT，然后激活的STATs易位到細胞核以調節它們的靶基因[38]，在多種人類惡性腫瘤中可觀察到STAT3的過度激活[39]，與正常組織相比，STAT3參與眾多信號通路并在腫瘤細胞中過度表達，被認為是未來抗腫瘤治療的潛在靶點。

5.2 中藥治療CRC與JAK-STAT信號通路的關系

芝麻素是芝麻中的主要木脂素，已知具有多種生物學效應，芝麻素可通過抑制 JAK2/STAT3 信號通路來發揮對人結直腸癌(HCT116)細胞的抗增殖和凋亡作用，降低IL-6誘導的MMP-1、MMP-2和MMP-9的表達水平[40]；華蟾素是一種由蟾蜍皮膚干燥而成的水浸膏，廣泛應用于臨床癌癥治療，可通過抑制STAT3的磷酸化，并阻斷IL-6誘導的 STAT3 核易位，從而誘導上皮間質轉化 (EMT)，進而抑制腫瘤的生長[41]；薯蕷皂苷是從薯蕷科山藥等植物中提取的甾體皂苷，具有抗真菌、抗病毒和抗癌活性，可抑制 STAT3 磷酸化和 STAT3 靶基因產物，并抑制 IL6 誘導的p-STAT3核易位，從而發揮抗結直腸腫瘤活性[42]。

6 NF-κB信號通路

6.1 NF-κB信號通路與CRC的關系

NF-κB是在真核生物中普遍存在一種核轉錄因子調節劑，已發現其參與調節細胞增殖、凋亡、分化等多種細胞過程中的基因表達，通常是以 NF-κBp50/NF-κBp65 二聚體形式存在各種細胞的細胞質中，當受到氧化應激、促炎細胞因子、生長因子、病毒、細菌因子等刺激后，IκB激酶被激活，促使NF-kB與IkB解離，NF- kB得以活化，轉移到細胞核中，促進細胞增殖相關基因(包括細胞周期蛋白D1、細胞周期蛋白E、細胞周期蛋白依賴激酶(CDK)-2、IL-6和cMyc)以及抗凋亡基因(包括Bcl-xL, Bcl-2, cIAPs、c-FLIP)的表達[43-44]，異常的NF-κB信號已顯示與多種腫瘤有關，包括乳腺癌、結腸癌、白血病、淋巴瘤、肺癌、前列腺癌、胰腺癌、甲狀腺癌和卵巢癌。

6.2 中藥治療CRC與NF-κB信號通路的關系

二氫楊梅素是從藤茶中提取的黃酮類化合物，具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤等藥理活性，可抑制 NF-κB/p65表達，減少NF-κB/p65 易位到細胞核以沉默Nrf2信號，從而抑制 HCT116/OXA和HCT8/VCR細胞系中的MRP2表達及其啟動子活性來恢復結直腸癌細胞對奧沙利鉑和長春新堿的化學敏感性[45]；厚樸酚是從厚樸中分離出的一種多酚類物質，其抗癌活性已在各種腫瘤中進行了研究，研究表明，厚樸酚可有效降低參與腫瘤進展的PKCδ和NF-κB相關蛋白的磷酸化，通過阻斷PKCδ/NF-κB信號傳導來抑制結直腸癌進展[46]；大蒜素是大蒜中的主要活性成分，具有抗菌消炎、抗腫瘤、提高免疫力等藥理作用，研究表明，大蒜素聯合X線放療可下調結直腸癌組織NF-κB、IKKβ mRNA和p-NF-κB、p-IKKβ蛋白的表達水平，上調IκBα mRNA和pNF-κB α蛋白的表達水平，提示大蒜素在結直腸癌中輻射增敏的機制可能與抑制NF-κB信號通路有關[47]。

7 Notch信號通路

7.1 Notch信號通路與CRC的關系

Notch信號通路是在腫瘤發生、進展、血管生成、侵襲和轉移及預后中起著至關重要的作用[48]，Notch信號通路由Notch受體及其配體和細胞內效應器分子3個部分組成[49]，Notch 信號的激活需要通過 Notch 受體及其配體相互作用進行細胞間接觸，受體的胞外域被金屬蛋白酶腫瘤壞死因子-α轉化酶(TACE)切割，產生Notch胞內域，被釋放進入胞質，并轉移到細胞核，與DNA結合蛋白C-啟動子結合因子1/hairless 抑制因子/Lag-1(CSL)結合，進而啟動下游靶基因的轉錄和表達，從而調節細胞凋亡、增殖、血管生成、細胞遷移等促進腫瘤發生發展[50-51]。

7.2 中藥治療CRC與Notch信號通路的關系

研究表明，葫蘆素B和葫蘆素I通過降低Notch 1～4受體及其配體(Jagged 1/2、DLL1/3/4)、γ-分泌酶復合蛋白(Presenilin 1、Nicastrin)和下游靶標Hes-1的表達來抑制Notch信號傳導，抑制結直腸癌[52]；姜黃素[53]、蘆丁[54]可顯著抑制結腸癌SW480細胞Notch1基因的激活以及其介導的下游靶基因Hes-1的表達，通過抑制Notch1信號通路來誘導癌細胞凋亡。

8 Hedgehog信號通路

8.1 Hedgehog信號通路與CRC的關系

Hedgehog信號通路是調控胚胎分化、系統發育和器官形成的重要信號傳導通路，異常激活的Hedgehog信號轉導途徑與結直腸癌的增殖分化、細胞凋亡、血管新生、侵襲轉移等生物學功能密切密切相關[55]。在正常生理狀態下，Ptch 與 Smo 結合形成復合物, 對Smo產生抑制作用，當有活性的Hh蛋白存在時，Hh與Ptch結合，接觸Ptch對Smo的抑制，信號向下游傳遞激活Gli，Gli進入細胞核內上調血管內皮細胞生長因子、纖維母細胞生長因子等下游靶基因的表達[56]，Hedgehog信號通路的異常激活可誘導皮膚癌、乳腺癌、肺癌、腦膠質瘤、結直腸癌、胃癌等多種惡性腫瘤的發生[57]。

8.2 中藥治療CRC與Hedgehog信號通路的關系

研究表明，齊墩果酸通過抑制STAT3和Hedgehog通路在體內和體外抑制結直腸癌血管生成[58]；熊果酸抑制SW480細胞的生長和增殖，其作用機制可能是通過抑制Hedgehog信號通路來促進細胞凋亡[59]。

9 Hippo信號通路

9.1 Hippo信號通路與CRC的關系

Hippo信號通路是一種高度保守的細胞信號轉導通路，通過調節細胞增殖和凋亡來控制器官大小和細胞分化，對結直腸癌的發生發展具有重要意義[60]，主要由LATS1/LATS2、MST1/MST2、MOB1和YAP/TAZ、TEA結構域1～4等組成[61]，當上游的膜蛋白受體感受到胞外環境的生長抑制信號后，Mst1/2激酶被上游激酶TAOK激活，與SAV1形成復合物，使SAV1磷酸化，并與LATS1/2相互作用，激活LATS1/2激酶隨，繼而磷酸化YAP和TAZ，從而抑制YAP和TAZ的轉錄活性，上調抑制增殖和促凋亡的基因的表達[62]，減少細胞增殖，加速細胞凋亡，導致組織萎縮等。

9.2 中藥治療CRC與Hippo信號通路的關系

研究表明，葫蘆素B、巖藻多糖可通過抑制Hippo信號通路中核心蛋白YAP的表達來降低結腸癌干細胞的增殖、遷移和侵襲能力，從而干預結腸癌的轉移[63-64]。穿心蓮內酯可通過下調HT-29細胞的YAP、TOPO-1、BCL-2表達，增加伊立替康對結直腸癌細胞的細胞毒性，可作為化療輔助藥物[65]。

10 總結和展望

基于以上綜述，中藥有效成分可通過不同靶點調控結直腸癌相關信號通路，抑制結直腸癌細胞增殖、遷移、侵襲，促進結直腸癌細胞凋亡，還能提高化療和放療敏感度，抑制腫瘤耐藥性，涉及的信號通路有PI3K/AKT、MAPK、Wnt/β-catenin、TGFβ、JAK-STAT、NF-κB、Notch、Hippo、Hedgehog信號通路等。中藥有效成分調控信號通路對結直腸癌的作用機制及研究靶點總結，見表1。現有研究涉及的中藥有效成分眾多，深入性、系統性有待加強，可將相同信號通路或靶點的中藥成分進行分類研究，然后將不同信號通路的藥物在中醫理論的指導下進行配伍形成中藥復方，以實現多靶點、多通路協同治療結直腸癌的效果。另外，中醫藥在干預和治療結直腸癌的機制研究中，多集中于對中藥單體或其提取物在單一信號通路的研究，然而不同的信號通路并非單一的，是相互關聯呈網狀的，共同構成一個復雜的調控網絡。在臨床治療中，中藥常以組方形式運用，可增加對經典方劑對多條信用通路串話調節的作用機制的研究，探討其信號通路網絡與“君、臣、佐、使”組方原則之間的關系，為中醫藥治療結直腸癌的臨床運用提供更多的理論依據，且目前研究中藥單體治療結直腸癌的實驗多以動物或細胞實驗為主，臨床樣本較少，未來需要加強在臨床中對中藥治療結直腸癌的作用機制研究。

表1 中藥有效成分對結直腸癌相關信號通路的調控作用