中藥治療結腸癌藥理機制研究進展

孫嘉玲 韓克起 方慧琪 張峻峰

中藥治療結腸癌可抑制腫瘤細胞轉移、誘導腫瘤細胞凋亡、有效幫助患者提高機體免疫功能[1],同時可發揮其增效減毒的功效,緩解現代醫學綜合治療引起的不良反應,有助于改善患者對放化療不耐受或耐受差的情況,并逆轉腫瘤細胞對抗腫瘤藥物的耐藥性[2-3]。此外中藥治療結腸癌可根據患者臨床癥狀、體征、體質情況等辨證施治,發揮整體治療效果[4]。本文就結腸癌患者經中藥治療的藥理機制進行綜述,旨在為探尋結腸癌臨床有效的中西醫結合治療方案提供更多的參考和依據。

1 中藥抑制結腸癌腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡

1.1 促進細胞形變

1.1.1 促進結腸癌LoVo細胞發生形變 對結腸癌腫瘤細胞形變的促進作用可進一步誘導腫瘤細胞凋亡,進而使腫瘤細胞增殖受到抑制。郭立達等[5]采用姜黃素處理體外培養的人結腸癌LoVo細胞,發現通過透射電鏡可發現人結腸癌LoVo細胞形態發生明顯改變,而四甲基偶氮唑鹽比色法顯示人結腸癌LoVo細胞大量死亡,說明姜黃素可通過促進人結腸癌LoVo細胞形變的發生而發揮對其增殖的抑制作用,進一步促進其凋亡。分析其相關機制可能在于,B淋巴細胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)基因家族蛋白可通過控制線粒體途徑而對細胞凋亡過程進行調節,而姜黃素能夠顯著促進半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3及Bcl-2相關X蛋白(Bcl2-associated X,Bax)表達,并使Bcl-2的表達得到抑制,因此對促進腫瘤結腸癌細胞凋亡的作用較有優勢。有研究顯示,苦參堿顯著下調Bcl-2和Bcl-xl表達水平,誘導卵巢癌細胞凋亡,并且可使卵巢癌細胞的侵襲及遷移的能力得到抑制,進而提高卵巢癌細胞CAOV-3衍生荷瘤小鼠的長期生存率[6]。

1.1.2 促進結腸癌HT-29細胞發生形變 片仔癀由麝香、三七等中藥精制而成,有研究發現,在使用片仔癀后,在倒置顯微鏡的觀察下發現HT-29細胞發生了明顯的形態變化,有效抑制其生長,進一步出現細胞凋亡的形態變化現象,導致細胞脫落,透明度降低,且體積縮小、變圓[7]。

1.2 線粒體途徑干擾細胞周期

導致細胞惡性增殖的主要病理機制之一為細胞周期失控,故用藥物阻滯細胞周期也是抗腫瘤的主要途徑。細胞凋亡蛋白酶-9在級聯反應上游的位置上,是細胞線粒體依賴的凋亡途徑中重要起始因子,同時Bcl-2基因及Bax也可通過影響氧負離子在線粒體細胞色素C相關途徑的傳遞而影響細胞凋亡。閻力君等[8]采用黃芪多糖對結腸癌細胞SW620進行干預,發現與空白組比較,黃芪多糖處理組結腸癌細胞SW620 G2/M期比例增加,早期凋亡率增加,且凋亡情況呈濃度依賴效應,同時抗凋亡基因Bcl-2表達降低,細胞色素C、細胞凋亡蛋白酶-9和促凋亡基因Bax表達量升高,說明黃芪多糖可通過調節線粒體凋亡通路相關蛋白表達而抑制結腸癌細胞SW620增殖,同時誘導其凋亡。而陳靈等[9]研究亦顯示,忍冬藤提取物可通過上調Bax/Bcl-2比值及調節相關蛋白的表達而促進結腸癌細胞線粒體膜電位坍塌,進而抑制結腸癌細胞增殖,并促進細胞凋亡,因此說明中藥可通過線粒體途徑干擾細胞周期,進而抑制腫瘤細胞增殖。

1.3 內質網應激干擾細胞周期

內質網應激主要是由于活性氧、活性氮等刺激引起,持續的內質網應激可通過激活相關的細胞細胞通路引起細胞凋亡,而蛋白激酶R樣內質網激酶/內質網應激相關蛋白/細胞凋亡蛋白酶-12信號通路在內質網應激中起著重要作用[10]。大黃素主要提取自大黃、虎杖等傳統中藥,劉保榮等[11]取人結腸癌SW620細胞,并采用不同濃度的大黃素進行干擾,發現與正常對照組相比,大黃素干擾組細胞凋亡率顯著升高,同時,內質網應激相關蛋白和活化細胞凋亡蛋白酶-12的表達水平均顯著升高,且呈現濃度依賴性,說明大黃素可通過激活蛋白激酶R樣內質網激酶/內質網應激相關蛋白/細胞凋亡蛋白酶-12信號通路途徑促進內質網應激而誘導結腸癌SW620細胞凋亡。甘草查爾酮A是一種由甘草植物中提取得到的黃酮類化合物,有一定免疫調節、抗氧化、抗炎及抗癌等藥理作用,張九成等[12]研究顯示,甘草查爾酮A能夠提升HCT116細胞的活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,從而促進細胞凋亡,可通過ROS途徑介導癌細胞的凋亡。而王曉燕等[13]研究亦顯示,中醫藥通過可ROS介導的內質網應激調控細胞自噬和凋亡抑制結腸癌轉移,說明中藥通過調控內質網應激干擾細胞周期進而促進腫瘤細胞凋亡是切實可行的。

2 中藥抑制腫瘤細胞的侵襲和轉移

2.1 抑制血管新生作用

2.1.1 抑制血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的表達 抑制腫瘤組織中血管新生作用則可有效抑制腫瘤細胞的增殖和轉移,VEGF、MMP、血小板源性生長因子等均是目前公認的對腫瘤組織中血管新生具有重要促進作用的細胞因子,抑制相關因子的合成可有效抑制新生血管內皮合成,減少毛細血管基底膜和細胞基質的降解。肖云等[14]研究顯示,白花蛇舌草提取物中的槲皮素可明顯下調皮下CT26結腸癌小鼠模型腫瘤組織中VEGF的表達,熊果酸能對MMP-2的表達產生抑制作用,而MMP-2具有降解細胞外基質及血管基底膜中基質成分的作用,進而抑制CT26結腸癌小鼠模型腫瘤組織中血管生成;同時其結果顯示,采用白花蛇舌草乙醇提取物干預后,CT26結腸癌小鼠模型腫瘤血管密度和腫瘤組織體積均顯著降低,說明VEGF、MMP-2的表達會受到白花蛇舌草的影響而降低,進而可抑制腫瘤細胞組織內部血管新生作用,進而抑制腫瘤細胞增殖。夏雨等[15]采用復方腸復康膠囊同時對人結腸癌細胞 HT29和人結腸癌移植瘤裸鼠模型進行干擾,發現HT29 細胞的增殖、侵襲能力和血管生成能力明顯受到抑制,且小鼠腫瘤組織中為血管密度及 VEGF、VEGF受體蛋白的表達水平明顯下降,說明復方腸復康膠囊可通過抑制VEGF、VEGF受體的表達而抑制腫瘤細胞組織中的血管新生作用。

2.1.2 抑制α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、沉默信息調節因子1(sirtuin 1,SIRT1)的表達 α-SMA肌纖維母細胞的細胞表型可靠標志性蛋白,能有效反映纖維母細胞活性;SIRT1可促進多種非組蛋白底物去乙?；揎椷M而對腫瘤細胞的增殖、轉移等生命活動產生影響。阮善明等[16]采用虎杖根、水楊梅根及藤梨根組成的解毒三根湯對結腸癌肝轉移小鼠模型進行灌胃,小鼠模型肝臟、肺中α-SMA、SIRT1、細胞增殖核抗原表達情況采用免疫組化法進行檢測,結果發現其對腫瘤相關成纖維細胞活化具有有效抑制作用,可降低肺臟內SIRT1表達,同時抑制α-SMA、細胞增殖核抗原表達,進而抑制新生血管的生成和細胞外基質降解,李海星等[17]研究與之結果接近,認為吳茱萸堿對人結腸癌HCT-116細胞SIRT1合成具有抑制作用,說明中藥可通過調節α-SMA、SIRT1的表達而結腸癌腫瘤細胞的浸潤和轉移。

2.1.3 中藥對血管新生相關信號通路的影響 Wnt/β-catenin相關信號通路、蛋白激酶B(protein kinase,Akt/PKB)/磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)信號通路對細胞增殖、凋亡及血管新生等均有重要作用。戴國梁等[18]采用五味子乙素對結腸癌細胞進行干預,發現其可通過下調PI3K/Akt信號通路相關指標水平而抑制血管內皮生長因子A(VEGFA)和VEGF受體的表達,進而抑制腫瘤細胞遷移。金劍等[19]采用大黃素對人結腸癌細胞SW480移植瘤裸鼠模型進行干預,發現其可下調Wnt/β-catenin信號通路相關指標的表達,同時VEGF表達水平和腫瘤組織中的血管密度降低,且效果呈劑量依賴性,說明大黃素可通過調節Wnt/β-catenin信號通路相關指標的表達而對腫瘤組織中的血管新生作用產生影響。

2.2 調節信號通路的表達

2.2.1 趨化因子受體4/配體趨化因子配體12(CXCR4/CXCL12)信號通路 在腫瘤的遠處轉移過程中,CXCR4及CXCL12的相互作用發揮著重要作用,而抑制CXCR4/CXCL12信號通路的轉導有助于抑制腫瘤細胞的侵襲和轉移。馬漪等[20]研究顯示,白頭翁總皂苷可有效下調CT26結腸癌細胞模型小鼠脾臟瘤組織中趨化因子受體4、趨化因子配體12及MMP的表達而抑制腫瘤細胞的肝轉移。崔超宇等[21]研究顯示,腸復方對抑制裸鼠腸癌原位移植瘤中趨化因子2表達,進而抑制其發生轉移。說明中藥對惡性腫瘤轉移相關趨化因子表達具有調節作用。

2.2.2 Janus激酶(Janus kinase,JAK)/及轉錄激活因子3(recombinant signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)信號通路 JAK/STAT3信號通路可在經腫瘤相關細胞因子激活后在JAK激酶的協助下促使STAT3酪氨酸殘基705(Tyr705)磷酸化,并通過上調Bcl-2基因、MMP-1、VEGF等相關細胞因子的表達而促進腫瘤增殖與侵襲轉移。賈茹等[22]研究顯示,采用補腎解毒散結方提取物對人結腸癌細胞株LoVo細胞進行干預(補腎解毒散結方由肉蓯蓉、女貞子、八月札、山慈菇、地黃等中藥成分組成),可有效下調STAT3蛋白的表達,同時對人結腸癌LoVo細胞的克隆、遷移和粘附等過程具有抑制作用,說明補腎解毒散結方可通過對JAK/STAT3信號通路表達的影響,進一步使結腸癌腫瘤細胞的侵襲和轉移受到抑制。陳元巖等[23]采用華蟾素干預胃癌腫瘤細胞SGC-7901結果與賈茹等[22]結果的研究接近,提示華蟾素可通過調節JAK/STAT3信號通路而抑制腫瘤細胞侵襲和轉移。

2.2.3 胞質蛋白(β-catenin)/外因子(Wnt)信號通路 Wnt/β-catenin信號通路對VEGF、血管生成素(Ang-2)和堿性成纖維細胞生長因子(bFG)合成均有調節作用,進而調節腫瘤細胞的增殖和轉移。楊曉等[24]和劉宣等[25]研究均顯示,中藥方劑可榮光調節Wnt/β-catenin信號通路相關因子的表達而下調VEGF、Ang-2和bFGF表達,進而對結腸癌腫瘤細胞增殖產生抑制,抑制其侵襲和轉移

3 中藥改善機體免疫功能

3.1 調節炎癥—免疫信號通路

核因子-κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信號通路與機體免疫功能密切相關,被認為是連接炎癥和癌癥的分子中心,其可通過調節細胞因子粘附分子、急性期反應性蛋白細胞因子、免疫調節分子的生長因子和生長調節基因的轉錄而參與到免疫反應、炎癥反應、細胞增殖及凋亡等多種生物進程中,同時其還對腫瘤壞死因子、Toll樣受體、MMP-9、磷酸腺苷激活蛋白激酶等蛋白酶或受體具有調節作用。

藥理研究顯示,積雪草中分離純化的羥基積雪草酸可通過調節機體NF-κB信號通路和機體免疫功能提高機體抗腫瘤功效[26]。張驊[27]采用積雪草提純的羥基積雪草酸在體外處理裸鼠結腸癌細胞CT26,發現其可以促進腫瘤細胞凋亡,其作用機制可能與免疫-炎癥相關信號通路的調節有關。羅歡等[28]研究亦顯示,益氣解毒方提取物可有效抑制結腸癌HCT116細胞NF-κB信號通路相關蛋白NF-κB、IκK、IκB的表達(益氣解毒方由黨參、黃芪、天花粉、黃連、茯苓、白花蛇舌草及甘草等中藥成分組成),促進細胞凋亡。

3.2 調節免疫功能

3.2.1 特異性免疫 T淋巴細胞是機體免疫功能的重要組成部分,對于清除機體惡性腫瘤細胞具有重要作用,因此調節T淋巴細胞功能對提高機體免疫功能、改善腫瘤細胞引起的免疫抑制具有重要作用。冬蟲夏草是我國傳統保健品和中藥材,基礎研究發現,冬蟲夏草可促進小鼠T淋巴細胞增加,同時在一定濃度下,可促進人扁桃體活化T淋巴細胞分泌功能,此結果說明冬蟲夏草對于提高機體免疫相關抗腫瘤作用具有較好的應用效果和前景[29]。賈燕麗等[30]學者采用芪蟾口服結腸靶向片與5-氟尿嘧啶聯合干預治療對小鼠CT26結腸癌移植瘤進行干預,結果發現,與單獨使用5-氟尿嘧啶相比,聯合芪蟾口服結腸靶向片的組抑瘤率明顯升高,同時小鼠外周血CD3+、CD4+水平采用流式細胞儀進行檢測,CD8+細胞比例及CD4+/CD8+均升高,同時張美娜等[31]的網絡藥理研究顯示,丹參酮可促進T淋巴細胞激活。

3.2.2 非特異性免疫 枸杞子多糖、當歸多糖、茯苓多糖、豬苓多糖及靈芝多糖等均可誘導樹突狀細胞(dendritic cell,DC)成熟,對T細胞增殖和腫瘤殺傷產生刺激。黃芪注射液可對荷結腸癌小鼠免疫功能產生正向調節作用,進而提高小鼠免疫系統對腫瘤細胞的殺傷作用[32]。此外,人參多糖能夠將T淋巴細胞及單核巨噬細胞激活,誘導生成干擾素γ(interferon-γ,IFN-γ)和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α),進一步發揮免疫促進活性,從而實現對腸道黏膜淋巴細胞功能的調節[33]。

3.3 改善免疫相關細胞因子合成

多種細胞因子與腫瘤細胞對機體的免疫耐受和免疫逃逸有關,如轉化生長因子-β1可促進腫瘤細胞的免疫耐受,Smad3轉化生長因子-β1具有協同作用,與而白介素-10則可調節T淋巴細胞亞群水平而調節機體免疫功能,白介素-2功能則與白介素-10相反。崔宇等[34]采用免疫增效方(黃芪、女貞子、當歸、枸杞子、白術、五味子)水提物對結腸癌LoVo細胞進行干預,發現其對轉化生長因子-β1的合成具有顯著的抑制作用,拮抗腫瘤相關的免疫耐受,同時通過將白介素-10的合成提高,進一步促進CD4+T細胞的增殖和分化,從而發揮免疫促進作用,且此結果具有濃度依賴性。孟鑫等[35]采用麥冬皂苷 B對人結腸癌 SW620 細胞進行干預,發現其可有效下調轉化生長因子-β1、Smad3的表達,同時腫瘤細胞增殖速率明顯降低,說明麥冬皂苷可通過對結腸癌細胞的抑制作用與其下調化生長因子-β1的表達有關。張濤等[36]研究顯示,由救必應、水蛭、三七、白術、白芍、炙甘草等中藥成分組成的健脾清熱活血方可能通過對微小核糖核酸-222-3p的抑制作用,使轉化生長因子-β1表達減少,并導致細胞遷移能力降低,并誘導腫瘤細胞出現凋亡。唐源等[37]研究則顯示,氧化苦參堿對結腸癌大鼠進行干預后白介素-10水平上調、白介素-2水平下調,且大鼠腫瘤細胞檢測結構不清晰,無明顯細胞核,并呈片狀壞死現象,腫瘤組織體積明顯縮小,說明結腸癌大鼠結腸癌細胞的壞死凋亡與白介素-10表達水平上調、白介素-2水平下調有關。

4 中藥對結腸癌細胞耐藥的逆轉作用

在對惡性腫瘤患者進行治療的過程中,腫瘤細胞的耐藥問題已經成為化療治療的最大障礙,目前認為結腸癌化療耐藥產生的相關機制主要包括藥物外排泵表達升高引起腫瘤細胞對藥物的吸收減少、藥物作用靶點改變及絲裂原活化蛋白激酶信號通路、C-Jun氨基末端信號通路等腫瘤細胞耐藥相關信號通路激活等。

4.1 改善機體中抗腫瘤藥物的藥代動力學、提高腫瘤細胞對抗腫瘤藥物的敏感性

在臨床治療的過程中,隨著抗腫瘤藥物應用時間的延長,結腸癌患者機體腫瘤細胞耐藥相關信號通路被激活,影響腫瘤細胞對抗腫瘤藥物的吸收和敏感性,同時影響抗腫瘤藥物在機體中的藥代動力學,使得腫瘤細胞產生耐藥。參麥注射液是一種以紅參、麥冬為主要原料制成的中國專利注射劑,有研究采用參麥注射液對結腸癌Caco-2和LoVo細胞進行體內外試驗,其中體外試驗表明,采用參麥注射液聯合紫杉醇、阿霉素共同處理結腸癌Caco-2和LoVo細胞,發現參麥注射液可改善紫杉醇和阿霉素亞細胞分布的藥代動力學變化[38];而體內實驗中,參麥注射液可增強裸小鼠結腸癌LoVo異種移植腫瘤細胞對紫杉醇和阿霉素的敏感性,同時提高兩者在小鼠血液中的濃度,體內外試驗均表明參麥注射液對紫杉醇和阿霉素治療結腸癌的抗腫瘤活性具有促進作用。有學者采用龍牙草、敗醬草和龍葵三種中藥材混合提取物聯合5-氟尿嘧啶對結腸癌LoVo細胞系進行干預,發現與5-氟尿嘧啶單獨使用相比,聯合中藥提取物可通過調節Bcl-2家族蛋白的表達而細胞在S期停滯,進而影響細胞增殖[39]。

4.2 抑制相關蛋白的表達而降低結腸癌腫瘤細胞耐藥性

4.2.1 抑制MMP-9表達 MMP-9可通過促進腫瘤細胞的增殖和粘附作用而提高腫瘤細胞耐藥性,而上皮細胞鈣粘蛋白則對腫瘤細胞的增殖和粘附具有抑制作用,閆克敏等[40]采用人參皂苷對結腸癌耐藥細胞HCT116/L-OHP進行體外培養,發現人參皂苷可通過促進上皮細胞鈣粘蛋白的表達及抑制MMP-9的表達,進一步使結腸癌耐藥細胞HCT116/L-OHP的增殖、侵襲和轉移能力得到抑制。此外,謝斌等[41]研究亦顯示,清燥救肺湯可有效抑制結腸癌細胞合成MMP-9。

4.2.2 抑制P-糖蛋白表達 P-糖蛋白可通過縮短抗腫瘤藥物排出時間而降低抗腫瘤藥物在腸道的吸收作用因此提高腫瘤細胞的耐藥性。蘇建偉等[42]研究顯示,苦參堿可通過對磷酸肌醇3激酶/蛋白激酶B信號通路的調控,抑制P-糖蛋白的表達而促進腫瘤細胞凋亡,且其作用效果與苦參堿濃度呈正比。李雪蓮等[43]研究亦顯示,葛根芩連水煎液可逆轉P-糖蛋白介導的腫瘤細胞多藥耐藥性。

4.3 通過影響酶表達而降低結腸癌腫瘤細胞對抗腫瘤藥物的耐藥性

4.3.1 谷胱甘肽S轉移酶-π(glutathione S-transferase-π,GST-π) 酶系統活性改變是導致腫瘤細胞耐藥的重要機制之一,GST-π可通過將抗腫瘤藥物過氧化產物還原為無毒物質,同時可促進P-糖蛋白合成,進而降低抗腫瘤藥物對腫瘤細胞的毒性作用。金秀東等[44]采用復方五味子素B對結腸癌耐奧沙利鉑細胞進行干預,發現GST-π表達顯著降低,而結腸癌細胞對奧沙利鉑敏感性提高。王亞琪等[45]研究則顯示,益氣化瘀解毒方可通過抑制GST-π及其他相關因子表達而提高Sorafenib獲得性耐藥人肝癌QGY7702細胞對化療藥物的敏感性。

4.3.2 蛋白激酶C(protein kinase C,PKC) PKC是一種G蛋白偶聯受體系統中的效應物,對耐藥基因多表達具有誘導作用,同時其能夠對人結直腸腺癌細胞HCT-15的多藥耐藥性產生抑制,用PKC特異性抑制劑進一步抑制PKCα可增加多重耐藥性表達降低及阿霉素誘導的細胞凋亡。葛倩等[46]研究發現,西黃丸可逆轉PKC相關的大腸癌細胞株多藥耐藥情況,而梅武軒等[47]研究顯示,益氣化瘀中藥可下調胃癌前病變大鼠PKC的表達。

4.4 逆轉CSCs介導的耐藥性

CSCs是一種可自我分化和自我更新的腫瘤細胞,具有與正常干細胞相近的功能,其本身耐藥性較強,對化療藥物的殺傷作用具有一定的逃逸作用。有學者研究發現,使用片仔廣能夠使結直腸癌細胞系HT-29中CSCs的增殖得到明顯抑制,降低其多藥耐藥基因-1表達水平及其引起的藥物外排,進而提高化療藥物對腫瘤細胞的殺傷作用[48]。李成軍等[49]研究亦顯示,黃芪多糖可通過誘導自噬作用促進結腸癌干細胞凋亡。

5 總結與展望

結腸癌是我國高發的疾病,現代醫學通常采用手術、放療、化療等進行治療,不良反應較多且腫瘤細胞容易產生耐受性,影響治療效果,而中藥在治療結腸癌方面具有獨特的優勢,其具有抗癌譜廣的優點,且毒副作用較小。通過多成分、多層次、多靶點共同協調,不僅可發揮其減毒作用大大降低機體不良反應,還可通過提高機體免疫功能、抑制結腸癌腫瘤細胞增殖、侵襲、轉移和腫瘤組織中血管新生作用,促進腫瘤細胞凋亡,經腫瘤細胞耐藥性逆轉等多方面發揮其抗腫瘤作用。在現階段,中藥治療結腸癌的研究大多還處于基礎研究階段,缺乏中藥治療結腸癌更深入的理論及系統化的研究,其藥物作用機理和在體內生物活性情況的研究還比較欠缺,因此在中藥治療結腸癌方面,還應應用現代醫學新技術,加強多學科合作研究,從分子水平和基因水平研究中藥治療結腸癌的抗腫瘤機制,為臨床中藥治療結腸癌提供基礎理論依據,有助于提高結腸癌患者疾病控制效果,同時加快我國天然抗腫瘤藥物的研究與開發,為廣大結腸癌患者謀取福利。