天然藥物抗腫瘤作用機制研究

房 淼 ，王德剛，劉培慶

（1. 中山大學(xué) 藥學(xué)院，廣東 廣州 510006；2. 珠海聯(lián)邦制藥股份有限公司，廣東 珠海 528467）

惡性腫瘤是危害人類生命健康的一種常見疾病，全世界惡性腫瘤發(fā)病率及死亡率一直呈上升趨勢。目前，對于惡性腫瘤的治療方法主要包括手術(shù)、放療及化療等，其中化療主要以合成藥物為主?；熕帉τ谀[瘤的抑制效果值得肯定，也是對惡性腫瘤較為有效而又普遍使用的治療方法之一，但其毒副作用廣泛而嚴重，且存在耐藥問題。此外，化療藥對腫瘤細胞與正常細胞的選擇性較差，在殺滅或抑制腫瘤細胞的同時也能損傷正常細胞的生長，且會對心、肝、腎及神經(jīng)系統(tǒng)功能產(chǎn)生直接的影響， 對人體產(chǎn)生一定的毒性。因此，尋找低毒高效的抗腫瘤藥物在腫瘤治療中顯得十分必要。來源于天然植物的抗腫瘤藥物因其低毒高效而表現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。

目前已批準(zhǔn)上市的抗腫瘤藥物中，超過60 %為天然藥物或以天然產(chǎn)物為先導(dǎo)化合物的合成和半合成衍生物，因此從天然植物中尋找新的具有抗腫瘤活性的藥物可能為惡性腫瘤患者帶來新的希望[1]。我國有豐富的藥用動、植物資源，如何發(fā)揮我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢，篩選具有抗腫瘤功效的天然藥物己逐漸受到醫(yī)學(xué)界的重視。本文就近年天然藥物在抗腫瘤方面的作用機制研究進行綜述，旨在為天然藥物來源的抗腫瘤藥物的研究與開發(fā)奠定一定基礎(chǔ)。

1 免疫增強作用

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移與機體免疫功能密切相關(guān)，大部分腫瘤患者，尤其是中晚期腫瘤患者普遍出現(xiàn)免疫功能低下等問題。機體的免疫系統(tǒng)包括特異性免疫和非特異性免疫。特異性免疫主要由T淋巴細胞參與的細胞免疫及B淋巴細胞參與的體液免疫，非特異性免疫主要由自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）和巨噬細胞構(gòu)成。NK是機體重要的免疫細胞，不僅能直接殺傷腫瘤細胞維持機體正常免疫及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，且在機體防御及腫瘤監(jiān)視過程中起重要作用。巨噬細胞通過釋放細胞因子發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)及免疫調(diào)節(jié)作用[2]。免疫療法作為目前腫瘤治療常用的方法之一，其作用機制主要是通過給予機體內(nèi)外刺激方式激發(fā)機體免疫功能，調(diào)動自身免疫防御、應(yīng)答系統(tǒng)來殺滅或抑制腫瘤細胞，最終達到治療腫瘤的目的。

20世紀50年代發(fā)現(xiàn)真菌多糖具有抗癌作用。靈芝多糖是靈芝主要活性成分之一，由于其具有免疫調(diào)節(jié)及抗腫瘤活性被人們廣泛關(guān)注。Wang等[3]研究表明，靈芝多糖通過提高血清白介素2（IL-2）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）和干擾素γ（INF-γ）的濃度，增強NK細胞和T細胞的細胞毒活性，促進樹突狀細胞的功能成熟，調(diào)節(jié)宿主的免疫應(yīng)答，從而抑制荷瘤大鼠體內(nèi)膠質(zhì)瘤的生長，并延長大鼠存活時間。枸杞多糖是枸杞子的主要生物活性成分之一，史翠珍等[4]灌胃給予胃癌模型大鼠不同濃度的枸杞多糖，分析給藥前后荷瘤大鼠免疫功能變化。結(jié)果表明與正常對照組相比，模型組大鼠外周血中CD4+CD25+T細胞比例上升、促炎性因子TNF-α表達上升、抗炎性因子IL-2表達降低，提示胃癌模型大鼠存在免疫抑制。枸杞多糖灌胃治療能明顯提高CD4+CD25+T細胞比例，降低TNF-α表達水平、升高IL-2表達水平，增加胸腺指數(shù)，提示枸杞多糖能改善胃癌大鼠免疫抑制，發(fā)揮抗腫瘤作用。Zhang等[5]從瑪卡的根部分離出MC-1多糖，研究表明MC-1能增強巨噬細胞RAW264.7吞噬能力，提高細胞中NO、TNF-α和IL-6的表達水平，提示瑪卡MC-1多糖具有免疫調(diào)節(jié)作用及抗腫瘤活性[6]。

2 抑制腫瘤細胞增殖

無限增殖是腫瘤的一個重要特征，腫瘤細胞無限增殖主要是調(diào)控細胞存活的基因出現(xiàn)異常、細胞周期紊亂所致。細胞周期分為靜止期（G0），DNA合成前期（G1），DNA合成期（S），有絲分裂前期（G2）和有絲分裂期（M），某些藥物可直接抑制腫瘤細胞增殖或通過抑制細胞周期使細胞進入靜止?fàn)顟B(tài)，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。

柴胡皂苷是中藥柴胡抗腫瘤等作用的主要成分之一。劉志華等[7]研究表明柴胡皂苷D能抑制宮頸癌Hela細胞的增殖，顯著增加宮頸癌細胞的凋亡比例，不同濃度柴胡皂苷給藥干預(yù)后，S期細胞比例降低，G1期細胞比例增加，細胞周期停滯在G1期。進一步研究發(fā)現(xiàn)，柴胡皂苷能通過抑制細胞周期蛋白cyclin D和cyclin E，從而抑制宮頸癌細胞Hela增值，促進細胞凋亡。劉勇華等[8]研究表明從中藥苦參中提取出的氧化苦參堿對胃癌細胞SGC-7901增殖有顯著的抑制作用，且對SGC-7901細胞增殖抑制率隨藥物濃度和培養(yǎng)時間的增加而增加。龍葵堿是從中藥龍葵中分離得到的生物堿類天然產(chǎn)物，屬于甾族生物堿苷類化合物。趙逸斌等[9]應(yīng)用MTT法檢測龍葵堿對結(jié)腸癌細胞株SW480的作用，結(jié)果表明與對照組比較，不同濃度龍葵堿對SW480細胞生長均有抑制作用，且作用具有時間-劑量依賴性。

3 誘導(dǎo)腫瘤細胞分化

誘導(dǎo)分化治療主要是利用藥物誘導(dǎo)機體內(nèi)腫瘤細胞向正常細胞轉(zhuǎn)化，其優(yōu)勢是對正常細胞無損傷，無骨髓抑制等副作用。紫草素是紫草中重要的活性物質(zhì)，研究表明其對多種腫瘤細胞顯示出顯著的抗腫瘤活性[10]。研究表明紫草素能調(diào)控細胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，增強人急性髓系白血病U937細胞分化基因CD11b和CD14 mRNA的表達，誘導(dǎo)U937細胞向成熟單核-巨噬細胞方向分化[11]。潘燕燕[12]研究表明雷公藤內(nèi)酯酮能顯著抑制白血病細胞HL60和U937的生長，引起細胞體積增大，抑制細胞核分裂及細胞出現(xiàn)老化等形態(tài)學(xué)改變。此外，雷公藤內(nèi)酯酮能激活白血病細胞中老化關(guān)鍵基因TERT的表達，誘導(dǎo)細胞老化并發(fā)生凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用。

4 抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移和侵襲

腫瘤細胞能經(jīng)血液、淋巴和體腔遷移到其他部位，進而發(fā)展和擴散。破壞細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）屏障和上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移過程中的兩個重要途徑。ECM 由基底膜和細胞間基質(zhì)組成，基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）能降解ECM中各種蛋白成分，破壞防御腫瘤細胞侵襲的重要組織屏障，導(dǎo)致腫瘤細胞侵襲與轉(zhuǎn)移。EMT主要的特征表現(xiàn)為上皮型標(biāo)志物如E-黏蛋白（E-cadherin）的缺失或下調(diào)，腫瘤細胞易脫離原發(fā)灶形成游離細胞，導(dǎo)致腫瘤細胞原位浸潤性及遷移游走。間質(zhì)型標(biāo)志物如神經(jīng)-鈣黏蛋白（N-cadherin）的上調(diào)，能介導(dǎo)腫瘤細胞由上皮向間葉轉(zhuǎn)化并促進血管增生，提高腫瘤細胞的侵襲能力[13-15]。

劉琦等[16]研究表明山慈姑-蜂房藥對能明顯抑制人乳腺癌MDA-MB-231細胞侵襲能力，其分子機制可能與下調(diào)細胞MMP-9 mRNA表達，上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑1（TIMP-1）mRNA表達，降低MMP-9 mRNA/TIMP-1 mRNA比值，抑制細胞對ECM及基底膜的降解，降低腫瘤細胞的侵襲能力相關(guān)。龍葵堿主要來源于茄科植物馬鈴薯的塊莖及龍葵的全草。郭玲等[17]研究發(fā)現(xiàn)龍葵堿能抑制膠質(zhì)瘤U251細胞的侵襲與遷移，劃痕實驗結(jié)果表明不同濃度的龍葵堿作用于膠質(zhì)瘤U251細胞48 h后，細胞遷移能力明顯減弱，且隨藥物濃度的升高其抑制能力增強。Transwell實驗結(jié)果表明，與對照組相比，龍葵堿給藥組U251細胞遷移及侵襲數(shù)量明顯減少，提示龍葵堿能夠抑制U251細胞遷移和侵襲，該抑制作用呈濃度依賴性。人參皂苷CK是天然二醇型人參皂苷在人腸道細菌作用下的主要降解產(chǎn)物。彭文婷等[18]研究表明人參皂苷CK能明顯抑制肝癌細胞HepG2的活力，遷移及侵襲并影響EMT相關(guān)標(biāo)志蛋白的表達即升高E-cadherin表達、降低N-cadherin表達，從而負性調(diào)節(jié)HepG2細胞的EMT進程。此外不同濃度的人參皂苷CK能抑制細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）和蛋白激酶B（Akt）磷酸化，提示其抑制肝癌細胞的遷移和侵襲的能力與ERK和Akt信號通路相關(guān)。

5 誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡是指細胞在基因調(diào)控下進行的自主性、有序性死亡，是維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要機制。細胞凋亡不同于細胞壞死，前者是一個主動過程，后者是被動的過程。不同細胞內(nèi)的基因直接控制著細胞凋亡的發(fā)生和發(fā)展，此外，外界因素通過細胞傳導(dǎo)作用也可對細胞的相關(guān)基因表達及活化產(chǎn)生影響，間接調(diào)控細胞凋亡。腫瘤細胞的凋亡與凋亡誘導(dǎo)基因和凋亡抑制基因等存在著直接關(guān)系。凋亡誘導(dǎo)基因主要包括腫瘤抑制基因p53和B淋巴細胞瘤2相關(guān)X蛋白（Bax）等；凋亡抑制基因主要包括B淋巴細胞瘤2（Bcl-2）基因和B淋巴細胞瘤2基因相關(guān)啟動子（Bad）等，細胞能否正常凋亡與促凋亡基因和抗凋亡基因表達的強弱相關(guān)。

白英為茄科植物，具有清熱利濕、解毒消腫、抗癌等功效。遇常紅等[19]研究表明不同濃度的白英乙醇提取物能誘導(dǎo)消化系腫瘤人肝癌細胞SMMC-7721和胃癌細胞SGC-7901凋亡，其可能作用機制與調(diào)控凋亡抑制因子survivin、半胱氨酸蛋白水解酶（caspase）-3/7表達相關(guān)。通過內(nèi)源性途徑調(diào)控survivin表達，啟動細胞凋亡的級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致癌細胞凋亡。王玉賢等[20]研究表明冬蟲夏草蛋白提取物對人肺癌細胞A549增殖有顯著抑制效應(yīng)。進一步研究發(fā)現(xiàn)冬蟲夏草蛋白提取物通過上調(diào)促凋亡基因Bax表達，降低抗凋亡基因Bcl-2表達，降低Bcl-2/Bax比值，促進細胞進入凋亡狀態(tài)，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡。中藥積雪草具有抗腫瘤、抗氧化及消除自由基等作用。潘金麗[21]研究發(fā)現(xiàn)積雪草通過上調(diào)Bax表達，下調(diào)Bcl-2表達，誘導(dǎo)卵巢癌A2780細胞凋亡，對A2780細胞的生長有較好的抑制作用。一葉荻堿是大戟科葉底珠屬植物一葉荻主要生物堿之一。研究表明右旋葉荻堿能上調(diào)Bax和p53蛋白表達，下調(diào)Bcl-2、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和核糖體蛋白S6激酶（p70S6K）基因和蛋白表達，抑制乳腺癌細胞MCF-7生長，誘導(dǎo)細胞凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用[22]。中藥夏枯草具有清火，明目，散結(jié)，消腫的功效。Hwang等[23]發(fā)現(xiàn)夏枯草醇提物具有誘導(dǎo)人肝癌細胞HepG2、人結(jié)腸癌細胞HT29、A549、人胃癌細胞MKN45和人宮頸癌細胞HeLa凋亡作用，并能顯著增加p-53、Bax和凋亡相關(guān)因子（Fas）重組蛋白的表達。

6 抗腫瘤血管生成

血管生成（angiogenesis）是指在原有微血管的基礎(chǔ)上生成新的毛細血管。正常成熟組織的血管系統(tǒng)可以認為是靜止的，內(nèi)皮細胞的更新也極為緩慢。而腫瘤血管生成時，內(nèi)皮細胞在短暫時間內(nèi)即可完成增殖更新。血管是保證腫瘤細胞營養(yǎng)的關(guān)鍵，腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移過程離不開血管的生成，抑制腫瘤內(nèi)血管的生成，腫瘤的生長過程就會受到明顯限制，甚至凋亡或壞死[24]。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是由內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的一種血管生成因子，能促進腫瘤的生長。因此抑制VEGF基因的表達成為治療腫瘤的一種重要途徑。

從中藥斑蝥主要抗癌成分斑蝥素經(jīng)脫甲基得到的去甲斑蝥素，能抑制多種癌細胞系增殖，誘導(dǎo)細胞凋亡。研究表明去甲斑蝥素抑制結(jié)腸癌細胞LoVo的生長和血管生成，主要作用機制與抑制VEGF和血管內(nèi)皮生長因子受體2（VEGFR-2）相關(guān)[25]。蛇床子素是中藥蛇床子的主要有效成分。蘇立平等[26]發(fā)現(xiàn)蛇床子素通過降低肝癌血管內(nèi)皮細胞VEGF的表達，影響腫瘤微血管生成，降低腫瘤微血管密度，減小微血管直徑，對小鼠腫瘤生長有一定的抑制作用。羥基紅花黃色素A（HSYA）是一種從中藥紅花中提取的黃酮類化合物，具有抗腫瘤活性。Yang等[27]研究表明HSYA可通過抑制VEGFA、堿性成纖維細胞生長因子和VEGFR-1的分泌而顯著抑制腫瘤生長。

7 逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥性

多藥耐藥（multidrug resistance，MDR）是指腫瘤細胞在對一種抗癌藥物出現(xiàn)耐藥性的同時，對其他作用機理、結(jié)構(gòu)與靶點和均不相同的抗癌藥物也能產(chǎn)生一定的耐藥性，多藥耐藥性是導(dǎo)致抗腫瘤化療失敗的重要原因之一。多藥耐藥的發(fā)生與多種因素相關(guān)，如多藥耐藥相關(guān)蛋白（MRP）、乳腺癌耐藥蛋白（BCRP）、肺耐藥蛋白（LRP）表達增加，谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（GST）活性增強，DNA拓樸酶活性改變、鈣離子濃度的改變和多藥耐藥基因MDR1及其編碼的p-糖蛋白（P-gp）介導(dǎo)的耐藥等。逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞的多藥耐藥性已經(jīng)成為提高腫瘤治療效果的關(guān)鍵問題之一。

姜黃素來源于姜科植物中藥姜黃的地下根莖，含兩種不飽和酮，為二酮類化合物，具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗感染、抗腫瘤、抗凝、抗肝纖維化、抗動脈粥樣硬化等藥理活性[28]。Shah等[29]發(fā)現(xiàn)用姜黃素（20 μmol/L）對原發(fā)性白血病細胞干預(yù)24 h，BCRP、LRP、MDRl基因表達分別降低27.97 %，31.30 %，35.75 %。Prasad等[30]用姜黃素干預(yù)結(jié)腸癌細胞caco-2后，P-gp的表達較空白對照組大幅降低。Liu等[31]研究表明20（S）-人參皂苷Rg3（RG3）能增加化療藥物順鉑在耐藥肺癌細胞A549中的細胞毒性，調(diào)節(jié)A549細胞耐藥性，恢復(fù)肺癌細胞對順鉑化療的敏感性。進一步通過動物實驗對小鼠腫瘤組織中MDR介導(dǎo)蛋白進行檢測，結(jié)果表明RG3能降低P-gp、MRP1和LRP1的表達，有效逆轉(zhuǎn)肺癌的多藥耐藥作用，協(xié)同順鉑發(fā)揮抗腫瘤作用。

8 抑制端粒酶活性

端粒酶是一種負責(zé)延長端粒的核蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶，包括端粒酶RNA、端粒酶相關(guān)蛋白和端粒酶催化亞基3個主要部分，能維持細胞染色體的穩(wěn)定性及細胞活性。在正常細胞和組織中，端粒酶的活性被抑制，均無端粒酶活性存在，而在惡性腫瘤細胞中其陽性率可達84 %～95 %，因此抑制端粒酶活性已成為中藥抗癌的一個新靶點。

從中藥蟾酥中提取出的蟾蜍靈具有抗癌、強心、鎮(zhèn)痛等多種藥理作用。張瀅等[32]研究表明蟾蜍靈能抑制膠質(zhì)瘤細胞系細胞及人原代膠質(zhì)瘤細胞增殖，誘導(dǎo)人腦膠質(zhì)瘤細胞死亡，抑制人端粒酶催化亞單位hTERT蛋白的表達來降低端粒酶活性，發(fā)揮其抗腫瘤作用。此外，張潔等[33]應(yīng)用不同濃度白藜蘆醇對鼻咽癌CNE-2細胞進行干預(yù)，結(jié)果表明，與對照組相比，給藥組中CNE-2細胞端粒酶活性明顯降低，隨著藥物濃度升高，腫瘤細胞內(nèi)端粒酶活性依次下降，呈濃度相關(guān)性，提示白藜蘆醇能抑制CNE-2細胞增殖，誘導(dǎo)細胞凋亡。

9 展望

天然藥物由于具有多靶點、效率高、毒副作用小、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點，能通過多種途徑直接作用于腫瘤自身或通過提高機體免疫能力達到預(yù)防和治療腫瘤的目的。我國是天然藥物的大國，隨著對天然藥物抗腫瘤機制的認識和研究不斷深入，更好更準(zhǔn)確地應(yīng)用優(yōu)勢資源，促進天然藥物的開發(fā)，具有廣闊的發(fā)展前景，可為更多的腫瘤患者帶來福音。