基于信號通路探討中藥單體干預骨肉瘤肺轉移的研究進展

高亞雄 李寧，2 高亞偉 丁聚賢

骨肉瘤（OS）是最常見的惡性原發性腫瘤，多累及兒童和青少年，其特點是易局部侵襲并轉移至肺部和骨骼[1]。骨肉瘤的預后較差，30%～40%的骨肉瘤患者會發生局部或遠處轉移，約90%的復發為肺轉移，通常發生在2～3年內[2]。盡管近年骨肉瘤的預后在多學科治療策略下有所改善，但肺轉移患者5年生存率低于15%，使骨肉瘤成為年輕患者中第二致命性癌癥[3]。細胞遷移和侵襲等多種病理生理過程與骨肉瘤的預后密切相關，但骨肉瘤細胞遷移和侵襲的有效分子機制與治療策略尚未明確，亟需開發新的治療方案以改善骨肉瘤患者預后及提高生存率。隨著對骨肉瘤肺轉移研究的不斷深入，有研究者發現PI3K/Akt、STAT3等多種信號通路共同參與骨肉瘤肺轉移過程[4，5]。中藥作為我國獨有的藥物，其抗癌性被廣泛研究且得到肯定。研究表明中藥抗腫瘤具有減毒增效、提高患者免疫功能及治療耐受性、延長生存時間的獨特優勢，同時可以通過多成分和多種機制協同作用達到抗腫瘤的效果[6]。本研究基于信號通路探討中藥單體干預骨肉瘤肺轉移的研究進展，旨在尋找延緩骨肉瘤肺轉移、延長患者生存期的有效治療方案，為臨床治療提供參考。

1 PI3K/Akt信號通路

1.1 PI3K/Akt信號通路在骨肉瘤肺轉移中的作用研究表明，在細胞增殖方面，PI3K/Akt信號通路在病理和生理條件下均發揮重要作用，是響應細胞外刺激的細胞內信號傳導的重要協調者[7]，PI3K/Akt也被認為是腫瘤發生和發展的關鍵調節因子[8]，為癌癥及相關疾病潛在靶點的研究熱點。多項研究表明，PI3K/Akt信號通路參與結直腸癌[9]、骨髓瘤[10]、血液病惡性腫瘤（急性淋巴細胞白血病、急性骨髓性白血病和慢性骨髓性白血病）[11]、乳腺癌[12]等疾病的發生和發展。據報道，PI3K/Akt信號通路在骨肉瘤中經常過度激活，并參與骨肉瘤細胞轉移[13]。Wang等[14]研究發現泛素結合酶E2T（UBE2T）在骨肉瘤組織和細胞系中過表達，此外，UBE2T基因敲除抑制了骨肉瘤細胞的增殖、遷移和侵襲，認為UBE2T對骨肉瘤細胞的抑制作用是通過抑制PI3K/Akt信號通路實現的。Jin等[15]研究表明，糖蛋白非轉移性黑色素瘤蛋白B（GPNMB）通過抑制PI3K/Akt信號通路調控骨肉瘤細胞的增殖和轉移。在骨肉瘤轉移和復發的分子機制研究中，有學者發現轉移相關肺腺癌轉錄本1（MalaT1）信使RNA在人骨肉瘤組織中高表達，其表達水平與肺轉移密切相關，該研究結果表明MalaT1可能通過PI3K/Akt信號通路抑制骨肉瘤生長和肺轉移[16]。Liu等[17]在研究有關骨肉瘤進展的確切分子時，首次證實PI3K/Akt信號通路參與了趨化因子Fractalkine/CX3CR1誘導的細胞間黏附分子-1（ICAM-1）在骨肉瘤肺轉移過程中的表達。Zhao等[18]研究腫瘤抑制基因STF cDNA 3（TSSC3）在骨肉瘤中抑制腫瘤發生和轉移的潛在機制發現，PI3K/Akt信號通路參與了TSSC3過表達時誘導骨肉瘤細胞自噬，而這種自噬功能在調節骨肉瘤肺轉移中具有抑制作用。干預PI3K/Akt信號通路可抑制骨肉瘤的肺轉移進程。

1.2 中藥單體通過PI3K/Akt信號通路干預骨肉瘤肺轉移人參為五加科植物的干燥根和根莖，具有補脾益肺、生津養血等功效[19]。最新研究表明，人參成分可誘導細胞凋亡，抑制腫瘤增殖、轉移，增強免疫功能和逆轉耐藥性等，在腫瘤的預防和治療中發揮重要作用[20]。人參皂苷是人參中最有效的成分，人參皂苷-Rg5（G-Rg5）可降低PI3K、Akt和mTORC1的磷酸化水平，抑制PI3K/Akt/mTORC1的激活，最終通過自噬途徑誘導人骨肉瘤細胞凋亡[21]。Lv等[22]通過實驗研究證實了當歸和白花蛇舌草的提取成分歐前胡素（Imperatorin，IMP）在體外和體內對人骨肉瘤細胞的抑制作用，其抑制骨肉瘤生長的分子機制為IMP使PTEN-PI3K-Akt-mTOR/p21信號通路失活，從而誘導細胞自噬和骨肉瘤細胞周期G0、G1停滯，發揮其對骨肉瘤細胞增殖、侵襲、遷移等的抑制作用。在雞血藤、黃芪、苦參、紅三葉草等多種中藥中可提取到具有抗腫瘤、抗炎等功效的芒柄花素（Formononetin，FN），其又名刺芒柄花素、芒柄花黃素[23]，Hu等[24]研究發現FN對人骨肉瘤細胞株具有抑制增殖的作用，其潛在機制可能與誘導骨肉瘤細胞內Bcl-2和Bax的表達有關，在深入研究其具體生物學機制后，進一步證實FN具有促進骨肉瘤細胞停滯和凋亡的作用，其藥理機制可能與抑制細胞內miR375/ERα-PI3K/Akt信號通路有關[25]。

國外研究者發現姜黃素類似物DK1能夠調節與骨肉瘤增殖、轉移和血管生成有關的如PI3K/Akt和NF-κB腫瘤通路，通過減少人骨肉瘤細胞的運動、遷移和侵襲以及微血管形成來抑制骨肉瘤細胞的轉移和血管生成[26]。此外，Wu等[27]通過建立異種移植小鼠模型，觀察到原花青素（PB2）對骨肉瘤細胞增殖和凋亡的影響，并經體內外實驗表明PB2可以通過抑制PI3K/Akt信號通路誘導骨肉瘤細胞凋亡，并增加凋亡相關蛋白的表達水平，從而抑制骨肉瘤細胞的增殖。Wang等[28]研究表明，中藥雄黃的主要活性成分硫化砷（As2S2）可通過激活ROS/JNK和阻斷Akt/mTOR信號通路誘導人骨肉瘤細胞G2/M期阻滯、凋亡和自噬。Huang等[29]在小鼠體內模型研究中藥桂皮主要活性成分桂皮醛（CA）對骨肉瘤的影響，發現CA可以抑制骨肉瘤的生長，其潛在機制是CA通過抑制Wnt/Catenin和PI3K/Akt信號通路來抑制骨肉瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和促進細胞凋亡。Wang等[30]在骨肉瘤細胞實驗研究中發現五味子活性單體五味子乙素（Sch B）可通過PI3K/Akt信號通路調控circ_0009112/miR-708-5p軸，抑制骨肉瘤細胞活力和遷移，促進細胞凋亡。

2 STAT3信號通路

2.1 STAT3信號通路在骨肉瘤肺轉移中的作用STAT3作為Janus激酶信號轉導和轉錄激活因子（JAKSTAT）家族的成員，屬于細胞質轉錄因子，其作用是將信號從細胞表面傳遞到細胞核從而參與細胞增殖、分化和血管生成等多種生物學功能[31]。研究表明STAT3失調與骨肉瘤的發生、發展和轉移有關[32]。Han等[33]研究發現，腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）通過激活COX-2/STAT3軸和上皮-間充質轉化（EMT）促進骨肉瘤的轉移和侵襲。Yang等[34]研究長鏈非編碼RNA功能障礙在骨肉瘤中的作用和機制顯示，STAT3信號通路在THAP9反義RNA1（THAP9-AS1）調節的骨肉瘤細胞功能中起著重要作用，THAP9-AS1可通過JAK2/STAT3信號通路促進體內腫瘤生長和轉移，研究還發現THAP9-AS1的過表達促進了人骨肉瘤MG63細胞的肺轉移。Liu等[35]在研究凝血酶敏感蛋白-1（TSP1）是否影響骨肉瘤的抗腫瘤免疫結果中表明，TSP1可以通過激活STAT3途徑實現程序性死亡配體1（PDL1）上調，該體內實驗也表明過表達TSP1可促進原發病灶的生長，而敲除TSP1可通過恢復抗腫瘤免疫，有效抑制原發病灶的生長和肺轉移。Zheng等[36]研究證明血管內皮生長因子受體2（VEGFR2）可抑制STAT3的表達，進一步表明抑制VEGFR2可顯著降低骨肉瘤體內肺轉移能力。Wang等[37]在研究骨肉瘤的發病機制并確定其潛在的治療靶點時證明STAT3抑制劑納帕卡辛（NP）可減弱人骨肉瘤細胞（U2OS）的肺轉移能力。Chen等[38]在研究長鏈非編碼RNA NEAT1和microRNA-483（miR-483）對骨肉瘤EMT的潛在調控作用時發現，NEAT1增加了STAT3的表達而抑制了STAT1的表達，進而增加了骨肉瘤細胞的EMT，研究結果表明NEAT1通過miR-483/STAT3軸促進了骨肉瘤體內肝、肺轉移。以上研究結果均表明過表達的STAT3信號加速了骨肉瘤的肺轉移進程。

2.2 中藥單體通過STAT3信號通路干預骨肉瘤肺轉移有研究報道川楝子和苦楝皮的提取物川楝素（TSN）除誘導人卵巢癌細胞、肺癌細胞凋亡外，還可誘導胃癌細胞凋亡[39]。Zhang等[40]在體外和體內實驗中證明了其在骨肉瘤中的療效，該研究結果表明TSN通過直接與STAT3-SH2結構域結合，從而抑制STAT3的激活并可下調STAT3下游靶基因的表達，證明TSN是一種有效的STAT3酪氨酸磷酸化抑制劑，可以在骨肉瘤生長和轉移過程中抑制其進一步發展。根據現有資料統計，紫斑牡丹種子中白藜蘆醇含量最高，達到870.0μg/g，其次是具有清熱解毒等功效的虎杖中白藜蘆醇含量為420.9μg/g，被證明具有抗炎、抗腫瘤和調節免疫作用[41，42]。Peng等[43]觀察了白藜蘆醇對骨肉瘤干細胞的影響并探索了其潛在的分子機制，結果表明白藜蘆醇減少了骨肉瘤干細胞的增殖，抑制了骨肉瘤細胞的增殖和成瘤能力，這與抑制細胞因子相關的JAK2/STAT3信號傳導通路有關。木香烴內酯具有廣譜的生物活性和潛在的抗腫瘤活性，是一種活性倍半萜內酯，來源于雪蓮和木香等多種藥用植物[44]。Jin等[45]通過雙重熒光素酶試驗證實了木香烴內酯抑制STAT3活性，進一步發現木香烴內酯抑制組成型STAT3磷酸化，減少STAT3相關蛋白的表達，并可通過抑制STAT3信號通路抑制骨肉瘤轉移。蓽茇酰胺又稱蓽茇明堿，可從具有溫中散寒、下氣止痛功效的蓽茇中分離出來，在蓽茇酰胺的所有生物活性中，抗腫瘤活性尤為突出[46，47]，其可顯著抑制如胃癌[47]、肺癌[48]等腫瘤細胞的生長。Hu等[49]研究蓽茇酰胺在體外和體內骨肉瘤細胞生長和轉移中的功能時表示蓽茇酰胺通過降低miR-30d-5p表達從而上調細胞因子信號傳導3（SOCS3）并使JAK2/STAT3信號通路失活，最終抑制骨肉瘤的發展，該研究表明蓽茇酰胺在骨肉瘤的治療中起重要作用。姜黃素可從具有破血行氣、通絡止痛功效的中藥姜黃中提取，因其具有抗炎、抗感染和抗腫瘤等多種藥理作用而被廣泛研究[50]。Sun等[51]在研究姜黃素通過滅活p-JAK2/p-STAT3通路對骨肉瘤細胞的作用并評估其對骨肉瘤預后影響時發現，姜黃素可以抑制人骨肉瘤MG-63細胞的增殖、遷移和侵襲并通過抑制p-JAK2/p-STAT3途徑誘導骨肉瘤細胞周期G0、G1停滯，另外該研究還顯示p-JAK2和STAT3的表達呈線性相關，兩者均與肺轉移有關。

3 展望

PI3K/Akt信號通路與STAT3信號通路的激活在骨肉瘤肺轉移進程中發揮關鍵作用，因此抑制上述信號通路或有望成為防治骨肉瘤肺轉移的潛在方式之一，但骨肉瘤肺轉移相關信號通路尚未明確，因此還需進行大量基礎及臨床研究來進一步確定骨肉瘤肺轉移與信號通路之間的關系。

目前，隨著現代研究手段的發展以及對中藥理論、實踐研究的不斷深入，中藥有效成分與提取物能夠以其單一或復合的獨特作用方式調控相關信號通路，并且傳統中藥的作用方式和途徑得到了證實。多種中藥有效成分在干預骨肉瘤肺轉移中療效顯著，如姜黃素能夠通過PI3K/Akt信號通路[26]、STAT3信號通路[51]抑制骨肉瘤肺轉移進程，這進一步佐證了中藥治療骨肉瘤肺轉移多靶點、多途徑的作用優勢，但由于傳統中藥成分復雜，作用機制廣泛，因此，深入研究中藥調控骨肉瘤肺轉移相關信號通路的機制十分必要。未來需要更深層、更詳盡的機制研究及臨床前試驗和臨床試驗，以便尋找更有效、精確的藥物成分為中藥治療骨肉瘤肺轉移與開發相關新藥物提供理論依據。