黃芪抗非小細(xì)胞肺癌作用機(jī)制研究進(jìn)展

劉玉才 劉亞群 莊海濤 王永鋒

山東省臨沂市中心醫(yī)院，山東 臨沂 276400

肺癌是臨床常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率均呈逐年上升趨勢，數(shù)據(jù)顯示，肺癌在我國及世界范圍內(nèi)的發(fā)病率和死亡率均位居所有惡性腫瘤的首位[1-2]。肺癌的主要組織學(xué)類型為非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)，約占所有肺癌的80%[3]。非小細(xì)胞肺癌的藥物治療方法有化學(xué)治療、分子靶向治療、抗血管生成治療以及免疫治療等[4]。近年來中醫(yī)藥治療非小細(xì)胞肺癌顯示出較好的效果，可延長患者的生存時間，提高生活質(zhì)量，降低不良反應(yīng)等[5]。

中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，肺癌發(fā)生是由于機(jī)體正氣虧損，外邪內(nèi)侵，邪毒蘊肺，導(dǎo)致肺氣阻郁，宣降失司，氣機(jī)不暢，日久而形成肺積，故治療上應(yīng)以扶正培本為主[6]。黃芪為臨床常用的補(bǔ)益類中藥，具有補(bǔ)氣健脾、升陽舉陷、益衛(wèi)固表等功效。研究[7-8]表明，黃芪含有多種活性成分，主要包括多糖類、皂苷類、黃酮類等，具有增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、調(diào)節(jié)機(jī)體代謝、保護(hù)心腦血管等多種藥理作用。近年來研究表明，黃芪具有明顯抗非小細(xì)胞肺癌作用，現(xiàn)將近年來黃芪抗非小細(xì)胞肺癌作用機(jī)制的相關(guān)研究綜述如下，希望能為黃芪的更深入研究及其臨床應(yīng)用提供參考。

1 抑制肺癌細(xì)胞增殖

肺癌細(xì)胞的無限增殖、異常分化是肺癌侵潤和轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)，因此抑制肺癌細(xì)胞增殖在肺癌的治療中占有非常重要的地位。研究表明，黃芪可抑制肺癌細(xì)胞增殖。吳憂等[9]觀察黃芪注射液對人肺癌A549細(xì)胞增殖的影響，結(jié)果表明，黃芪注射液在低濃度、短時間內(nèi)對A549細(xì)胞有促生長的作用，但在長時間、高濃度的作用下則對A549細(xì)胞有明顯抑制作用。席雪琴等[10]探討黃芪多糖在人血γδT細(xì)胞體外抑制人肺癌A549細(xì)胞增殖的作用，結(jié)果顯示，黃芪多糖及γδT細(xì)胞均能抑制A549細(xì)胞增殖，且二者聯(lián)合對A549細(xì)胞增殖的抑制率大于二者單獨抑制率之和，表明黃芪多糖可增強(qiáng)γδT細(xì)胞對人肺癌A549細(xì)胞增殖的抑制作用。

黃芪可通過調(diào)節(jié)某些特定的信號通路完成對肺癌細(xì)胞的抑制。PI3K/AKT信號通路是調(diào)控細(xì)胞增殖和生長的關(guān)鍵信號通路，生長因子可以通過激活PI3K信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘導(dǎo)Akt激活為磷酸化狀態(tài)，即p-AKT，來調(diào)控細(xì)胞增殖[11]。吳安妮等[11]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可通過抑制Akt信號通路中p-AKT的表達(dá)，抑制非小細(xì)胞肺癌A549、SPC-A1的增殖，且調(diào)控作用具有濃度依賴性。超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)具有抗氧化作用，可保護(hù)細(xì)胞免受損傷。在腫瘤細(xì)胞中，SOD及GSH-Px活力較正常細(xì)胞明顯下降。楊晶源等[12]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷能抑制人肺癌SPC-A-1細(xì)胞增殖，增加細(xì)胞凋亡率，其機(jī)制可能與其增加SOD及GSH-Px活性有關(guān)。以上研究表明，黃芪甲苷可通過抑制PI3K/AKT信號通路、抗氧化等作用，抑制肺癌細(xì)胞增殖，發(fā)揮抗肺癌作用。

2 誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡

肺癌發(fā)生發(fā)展的原因之一是癌細(xì)胞凋亡受抑制，因此誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡在肺癌治療中具有重要意義。研究證明，黃芪可通過調(diào)控某些信號通路及Bax和Bcl-2基因、增強(qiáng)凋亡蛋白酶半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)等的表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

PI3K/AKT信號通路在肺癌等惡性腫瘤細(xì)胞中存在異常激活，與細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、凋亡等密切相關(guān)，對腫瘤的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要，阻斷該通路可降低腫瘤細(xì)胞活性，從而減緩腫瘤細(xì)胞增殖和生長[13-14]。于超等[14]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪注射液能夠抑制肺癌細(xì)胞PI3K/AKT信號通路的激活，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制細(xì)胞增殖與遷移。

PTEN蛋白為一種腫瘤抑制因子，在細(xì)胞的生長、凋亡等方面發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，PTEN表達(dá)水平的降低對腫瘤發(fā)生具有重要影響。NEDD4-1是一種E3泛素化連接酶，能使PTEN發(fā)生泛素化，通過多泛素化促進(jìn)PTEN在胞質(zhì)中降解，從而負(fù)調(diào)控PTEN的穩(wěn)定性。在大多數(shù)惡性腫瘤組織中，存在NEDD4-1的高表達(dá)和PTEN的表達(dá)缺失[15]。賈力維等[15]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷能能明顯抑制非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞增殖、遷移并誘導(dǎo)其凋亡，其機(jī)制可能是其抑制NEDD4/PTEN通路，并促進(jìn)Bax表達(dá)有關(guān)，抑制Bcl2的表達(dá)，最終增強(qiáng)cleaved Caspase-3的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

Smac/Diablo是存在于線粒體中的促凋亡蛋白，能夠直接誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡或?qū)е录?xì)胞的死亡。Caspase-3參與了細(xì)胞的生長、分化與凋亡，Smac/Diablo可以調(diào)控Caspase-3促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡[16]。莊夢婕等[16]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖聯(lián)合順鉑能夠抑制小鼠Lewis肺癌細(xì)胞的生長，其機(jī)制可能與升高凋亡蛋白Caspase-3、Smac/Diablo的表達(dá)有關(guān)。

Wnt/β-catenin通路與腫瘤細(xì)胞的生長、凋亡密切相關(guān)，在肺癌中，其明顯上調(diào)并促進(jìn)原癌基因表達(dá)，抑制Wnt/β-catenin通路，可抑制肺癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)凋亡[17]。曹旸等[17]研究發(fā)現(xiàn)，貝伐單抗聯(lián)合黃芪甲苷，可通過協(xié)同下調(diào)Wnt/β-catenin信號通路，從而抑制肺癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)肺癌細(xì)胞的凋亡。以上研究表明，黃芪及有效成分黃芪多糖、黃芪甲苷可通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT、NEDD4/PTEN、Wnt/β-catenin等通路以及升高凋亡蛋白酶Caspase-3的表達(dá)，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡。

3 抑制肺癌細(xì)胞侵襲和遷移

腫瘤細(xì)胞向周圍組織的侵襲、遷移是腫瘤復(fù)發(fā)的主要原因，也是腫瘤患者死亡的主要原因之一，在腫瘤患者的治療過程中，抑制腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移尤為重要[18]。研究表明，黃芪的有效成分具有抑制肺癌細(xì)胞侵襲、遷移的作用。

免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄子(immunoglobulin-like transcript，ILT)是近年來發(fā)現(xiàn)的一類免疫球蛋白超家族，ILT4為其中的重要成員，在非小細(xì)胞肺癌、結(jié)腸癌等組織中均有表達(dá)，屬于抑制性受體，能夠調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的活化，發(fā)揮免疫抑制作用[19]。張振飛等[19]研究表明，黃芪甲苷能夠下調(diào)免疫調(diào)節(jié)因子ILT4的表達(dá)，抑制免疫逃逸，從而抑制非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞的增殖、侵襲及遷移。

細(xì)胞內(nèi)Janus蛋白酪氨酸激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3信號通路(JAK/STAT3)的異常激活與惡性腫瘤細(xì)胞異常增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)。張時文等[20]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可通過抑制JAK/STAT3轉(zhuǎn)錄激活效應(yīng)，抑制人肺癌A549細(xì)胞的侵襲和遷移，從而達(dá)到對人非小細(xì)胞肺癌的治療作用。

轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的形成是造成腫瘤轉(zhuǎn)移的重要免疫學(xué)機(jī)制，腫瘤細(xì)胞自身可以改造腫瘤微環(huán)境并反過來影響其狀態(tài)和行為，因此，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵還需從腫瘤微環(huán)境與腫瘤轉(zhuǎn)移之間的動態(tài)關(guān)系著手[21-22]。CD44、CD62P、骨橋蛋白(osteopontin，OPN)、基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)、基質(zhì)金屬蛋白酶抑制因子-2(TIMP-2)等轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白作為腫瘤轉(zhuǎn)移微環(huán)境中的成員可激活相關(guān)信號通路，從而加速腫瘤的轉(zhuǎn)移[23]。劉丹等[22-23]觀察了黃芪多糖及聯(lián)合順鉑對小鼠Lewis肺癌術(shù)后復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的影響，結(jié)果表明，黃芪多糖能夠抑制Lewis肺癌細(xì)胞的遷移、侵襲；黃芪多糖聯(lián)合順鉑可以抑制小鼠肺癌術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移，其機(jī)制可能與抑制復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白OPN、CD44、CD62P、TIMP-2，MMP-2及 MMP-9等的表達(dá)有關(guān)。以上研究表明，黃芪的有效成分可通過下調(diào)免疫調(diào)節(jié)因子ILT4的表達(dá)、抑制JAK/STAT3轉(zhuǎn)錄激活效應(yīng)以及調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境等作用，發(fā)揮抑制肺癌細(xì)胞侵襲和遷移。

4 誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞自噬

細(xì)胞自噬是一種存在于真核細(xì)胞中的普遍現(xiàn)象，它與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。腫瘤細(xì)胞可通過自噬作用來抵抗由于過度增殖造成的營養(yǎng)缺乏，獲得繼續(xù)增長的能量以維持其生存。因此，應(yīng)用某些藥物抑制腫瘤細(xì)胞的自噬，可起到抑制抗腫瘤生長的目的[24-25]。自噬與肺癌發(fā)生和治療的關(guān)系是近年來的研究熱點。

王雪林等[25-26]研究表明，黃芪多糖可通過抑制人肺癌A549細(xì)胞的自噬而發(fā)揮抗腫瘤作用，其機(jī)制可能為①與其抑制PI3K/AKT信號通路有關(guān)；②與其上調(diào)肺癌A549細(xì)胞自噬相關(guān)哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表達(dá)以及下調(diào)微管相關(guān)蛋白1輕鏈3B(LC3B)和beclin1表達(dá)有關(guān)。龐歆橋等[27]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷能夠調(diào)節(jié)自噬相關(guān)通路過程中P62和LC3蛋白的表達(dá)，來實現(xiàn)對肺癌A549抑制作用，而且黃芪甲苷與貝伐單抗聯(lián)用后能顯著增強(qiáng)貝伐單抗對肺癌A549細(xì)胞的抑制作用。

5 調(diào)節(jié)免疫功能

研究發(fā)現(xiàn)免疫功能紊亂是肺癌發(fā)病的重要基礎(chǔ)，多數(shù)肺癌患者存在免疫功能紊亂，表現(xiàn)為輔助性T細(xì)胞(Th1)和輔助性T細(xì)胞(Th2)處于失衡狀態(tài)，而Th1和Th2細(xì)胞失衡可引發(fā)免疫逃避，免疫逃逸對肺癌的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移起到關(guān)鍵作用。因此，糾正免疫細(xì)胞的失衡有助于肺癌的治療[28-29]。研究表明，黃芪及其化學(xué)成分可通過調(diào)節(jié)肺癌的免疫細(xì)胞及細(xì)胞因子以提高機(jī)體免疫功能，抑制免疫逃逸，抑制肺癌細(xì)胞的生長。

劉艷玲等[30]研究表明黃芪多糖能夠抑制Lewis肺癌移植瘤生長，提高肺癌小鼠脾組織CD3+、CD4+、CD8+比例和CD4+/CD8+比值；增加Th1型細(xì)胞因子IL-2、IFN-γ含量，降低Th2型細(xì)胞因子IL-4、IL-10含量，逆轉(zhuǎn)和平衡Th1/Th2漂移，提高肺癌小鼠免疫功能；降低小鼠Toll樣受體4(toll-like receptor 4，TLR4)、髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)和核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)p65蛋白和mRNA表達(dá)。表明黃芪多糖具有抗肺癌和免疫調(diào)節(jié)作用，其作用機(jī)制可能與抑制TLR4/MyD88/NF-κB信號通路活化有關(guān)。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)腫瘤患者體內(nèi)存在一類來源于骨髓且發(fā)育未成熟的異質(zhì)性細(xì)胞群體，統(tǒng)稱為髓源性抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressorcells，MDSCs)。MDSCs參與抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸，加速腫瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移。因此，清除或降低MDSCs是腫瘤免疫治療的重要手段[31]。劉素霞[31]研究了黃芪多糖對MDSCs亞群的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MDSCs參與了非小細(xì)胞肺癌的發(fā)展過程，黃芪多糖與非小細(xì)胞肺癌患者外周血共培養(yǎng)后，MDSCs百分率顯著下降，其機(jī)制可能是通過促進(jìn)MDSCs的分化成熟而調(diào)節(jié)患者的免疫功能。

細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4 (cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)是介導(dǎo)腫瘤免疫逃逸的重要抑制性分子，分為可溶性CTLA-4 (sCTLA-4)和膜型CTLA-4 (mCTLA-4)，二者具有相同的生物學(xué)效應(yīng)，發(fā)揮免疫抑制作用。研究[32-33]顯示晚期非小細(xì)胞肺癌患者外周血中sCTLA-4高表達(dá)，有些中藥復(fù)方可下調(diào)sCTLA-4的表達(dá)，改善外周細(xì)胞免疫功能。姜怡等[33]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可通過下調(diào)mCTLA-4及sCTLA-4表達(dá)，提高抗肺癌免疫應(yīng)答、逆轉(zhuǎn)CTLA-4介導(dǎo)的肺癌免疫逃逸，從而發(fā)揮抗肺癌作用。以上研究表明，黃芪的有效成分可通過糾正Th1和Th2細(xì)胞失衡、抑制TLR4/MyD88/NF-κB信號通路活化、降低MDSCs水平、下調(diào)CTLA-4的表達(dá)等作用，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能，抑制肺癌細(xì)胞的生長。

6 逆轉(zhuǎn)耐藥性

腫瘤細(xì)胞對藥物產(chǎn)生耐藥性是腫瘤患者治療失敗的主要原因之一，因此抑制腫瘤細(xì)胞耐藥在肺癌的治療中具有重要地位。研究[34]表明，PI3K/AKT信號通路的異常激活與腫瘤多藥耐藥的發(fā)生密切相關(guān)，有些中藥復(fù)方或單體可通過抑制PI3K/AKT信號通路的異常激活，減少腫瘤多藥耐藥相關(guān)蛋白P-gp的表達(dá)，從而逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥。柳葉等[35]研究了黃芪多糖對人肺癌順鉑(DDP)耐藥株A549/DDP細(xì)胞耐藥性的影響，結(jié)果顯示：與順鉑組比較，順鉑+黃芪多糖組A549/DDP細(xì)胞遷移數(shù)降低，A549/DDP細(xì)胞凋亡率升高，線粒體膜電位降低，A549/DDP細(xì)胞中Bcl-2和P-gp蛋白表達(dá)水平降低，p-PI3K/PI3K和p-AKT/AKT比值降低，Bax蛋白表達(dá)水平升高。表明黃芪多糖可以降低A549/DDP細(xì)胞耐藥性，其機(jī)制可能與其阻斷PI3K/AKT信號通路，降低P-gp蛋白表達(dá)以及誘導(dǎo)線粒體凋亡有關(guān)。

7 預(yù)防肺癌的發(fā)生

周威等[36]研究黃芪甲苷對烏拉坦誘導(dǎo)的肺癌小鼠的防治作用，結(jié)果顯示，黃芪甲苷可顯著抑制烏拉坦誘導(dǎo)的小鼠肺癌發(fā)生，顯著改善肺癌小鼠的生存質(zhì)量和肺組織病理變化，降低血清中肺癌標(biāo)志物癌胚抗原(CEA)、糖鏈抗原125 (CA125)水平，其作用機(jī)制可能與減少Wnt-1、β-catenin、C-myc、Cyclin D1蛋白表達(dá)及抑制Wnt/β-catenin信號通路活化有關(guān)。

8 小結(jié)與展望

綜上所述，黃芪及其活性成分黃芪多糖、黃芪甲苷具有較好的抗非小細(xì)胞肺癌的作用，能夠抑制肺癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡、抑制肺癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移、調(diào)節(jié)免疫功能、誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞自噬、逆轉(zhuǎn)肺癌細(xì)胞耐藥性、預(yù)防肺癌發(fā)生等。黃芪抗非小細(xì)胞肺癌的作用機(jī)制較復(fù)雜，與其調(diào)控某些特定的信號通路、抗氧化、增強(qiáng)半胱氨酸蛋白酶的表達(dá)、抑制基質(zhì)金屬蛋白酶活性、調(diào)控癌基因和抑癌基因的表達(dá)、調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子、降低腫瘤多藥耐藥相關(guān)蛋白的表達(dá)等機(jī)制有關(guān)。臨床應(yīng)用已證實，黃芪輔助治療非小細(xì)胞肺癌具有較好的效果，可提高臨床療效，降低化療引起的不良反應(yīng)[37]，因此，黃芪在非小細(xì)胞肺癌治療方面有較好的臨床應(yīng)用前景。但仍存在一些問題：由于中藥成分復(fù)雜多樣，其抗腫瘤作用常常表現(xiàn)為多靶點、多途徑、多層次的特點，目前的研究還不能全面、深入地闡明黃芪抗非小細(xì)胞肺癌的作用機(jī)制，需進(jìn)一步對其作用靶點和途徑進(jìn)行深入探索，以尋求更加確切的作用機(jī)制；另外，黃芪作為扶正固本的主要藥物，在治療非小細(xì)胞肺癌的中藥復(fù)方中的應(yīng)用非常普遍，但其單方中藥制劑用于治療非小細(xì)胞肺癌的臨床報道較少，且均為小樣本量，今后需開展大樣本的臨床研究以驗證其治療非小細(xì)胞肺癌的效果；黃芪的有效成分用于治療非小細(xì)胞肺癌的新藥研究有待開發(fā)。總之，隨著黃芪抗非小細(xì)胞肺癌作用機(jī)制研究地不斷深入，將為其治療非小細(xì)胞肺癌的臨床應(yīng)用提供更為詳細(xì)、確實的理論依據(jù)。