黄芪多糖抗肿瘤作用机制研究进展

周蔚 陈连云

摘要：黄芪是一味传统的益气中药，而黄芪多糖（Astragalus Polysaccharides，APS）是黄芪的有效成分之一。大量研究显示，APS有明显的抗肿瘤作用。查阅近几年APS在抗肿瘤方面的研究文献资料，对其抗肿瘤作用机制进行综述，从而为APS抗肿瘤的临床应用提供理论基础。

关键词：黄芪多糖；抗肿瘤；作用机制

中图分类号：R285 文献标志码：A 文章编号：1007-2349（2018）10-0079-04

目前，肿瘤已经成为全球范围内死亡率最高的疾病之一[1]。我国肿瘤疾病的发病形势严峻，发病率与病死率均呈现上升的趋势，严重威胁着人们的身体健康和生活质量[1]。肿瘤，是机体中已成熟或在发育中的正常细胞，在内在或者外在因素的长时间刺激作用下，过度增生和异常分化所形成的新生产物[2]。而中医认为肿瘤的形成是由于机体正气不足，外邪内侵，邪气踞之所导致[3]。迄今为止临床上治疗肿瘤的手段或药物效果不甚令人满意[1]。因此，寻找有效的治疗方法或者药物对肿瘤的预防与治疗有着十分重要的意义。

药用黄芪，临床上常用的补益药之一，为豆科植物蒙古黄芪Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var.mongholicus（Bge.）Hsiao或膜荚黄芪Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.的干燥根[4]。有补气升阳，固表止汗，利水消肿，生津养血，行滞通痹，托毒排脓，敛疮生肌之功效[4]。黄芪具有丰富的化学成分，如多糖、黄酮、皂苷、氨基酸和多种微量元素等[5]。

黄芪多糖（Astragalus Polysaccharides，APS）是黄芪的主要活性单体之一，在临床上已广泛地用于治疗肝炎、肿瘤及糖尿病等，其中APS与抗肿瘤作用的研究得到人们日益关注。因此，本文就APS抗肿瘤作用机制及研究进展做一综述。

1 黄芪多糖抗肿瘤作用机制

1.1 抑制肿瘤细胞的增殖 肿瘤是一种细胞无限增殖、异常分化的疾病[6]。因此，抑制肿瘤细胞的无限增殖在肿瘤治疗中占有非常重要的地位[6]。郑学芝等[7]用不同浓度的APS处理体外培养的人结肠癌细胞株COLO205，利用MTT法检测细胞增殖抑制率，结果发现，用50 μg/mL以上浓度的APS处理COLO205 72 h后，各组细胞增殖抑制率均超过50%，提示COLO205的增殖活性受到明显抑制，并呈量效和时效关系。该研究表明APS使COLO205人结肠癌细胞增殖减慢，细胞凋亡增加，降低PCNA表达，而这可能是APS抗肿瘤机制之一[7]。

1.2 诱导肿瘤细胞的凋亡 细胞生长失控、分化和凋亡受阻均可以导致肿瘤的发生[8]。目前，诱导肿瘤细胞凋亡是治疗肿瘤较为有效的方法之一[8]。研究认为选择性诱导肿瘤细胞凋亡是APS发挥抗肿瘤作用的一个基本策略[9]。叶媚娜等[10]用不同浓度的APS分别干预MDA-MB-468细胞，结果发现不同浓度的APS能使MDA-MB-468细胞的增殖得到抑制，降低MDA-MB-468细胞AKt磷酸化的水平，并诱导其凋亡。因此，APS诱导肿瘤细胞凋亡可能是通过调节凋亡相关信号分子、凋亡基因等来实现的。

1.2.1 调控Bcl-2/Bax及Caspase蛋白酶活性 肿瘤发生的最主要原因是可诱导细胞凋亡的一系列因子（Caspase基因家族、P53基因等）受到抑制，使细胞凋亡过程不能正常激活，因此癌基因及其产物不能被清除[11]。Bcl-2基因（即B细胞淋巴瘤/白血病-2基因）是一种原癌基因，具有抑制细胞凋亡的作用[12]。目前，人们已经发现的Bcl-2蛋白家族按功能可分为两类，一类如Bcl-2，具有抑制凋亡作用，另一类则具有促进凋亡作用，如Bax[13]。此外，Caspase活性的变化在凋亡过程中也发挥着关键作用[14]。研究表明APS可通过上调人肝癌细胞HepG2中Bax的表达，下调Bcl-2的表达，下调Bcl-2/Bax，促进Caspase-9、Caspase-3的表达，诱导癌细胞的凋亡，进而抑制肿瘤的生长[15]。由此说明APS可能是通过调控癌基因和抑癌基因mRNA的表达和蛋白的产生来发挥抗肿瘤作用。

1.2.2 调节凋亡相关信号通路 核因子-κB（Nuclear Factor κB，NF-κB）通常在正常细胞中不表达，其在肿瘤发生过程中的过度表达，会使细胞凋亡减少[16]。因此，抑制它在肿瘤细胞中的过度表达，在肿瘤治疗中具有重大意义[17]。在大多数肿瘤细胞中NF-κB信号通路都被持续激活，活化的NF-κB可以抑制TNF-α并且促进VEGF等的表达，从而促进肿瘤细胞的生长和转移[18]。聂超[19]研究APS对人胃癌细胞SGC-7901移植瘤的抑制效应及机制，结果发现APS对SGC-7901细胞移植瘤具有明显的抑制作用，其机制可能与下调Bcl2/Bax和上调Fas/Fasl有关，同时APS可上调PTEN、CDX2表達和下调NF-κB（p65）的表达。因此，可以推断APS可能是通过抑制活化NF-κB信号通路后上调凋亡基因Fas、Bcl-2的表达，从而诱导细胞凋亡。

细胞外信号调节激酶（Extracellular regulated protein kinases1/2，ERK1/2）是细胞内信号转导的重要途径，它参与细胞的生长、发育和分裂等一系列生理过程[20]。ERK1/2异常表达在细胞的恶性转化和肿瘤的发生发展中发挥着重要作用[21]。王宏艳[22]研究发现APS处理HepG2后，细胞发生凋亡，且ERK1/2表达下降。此外，ERK1/2是有丝分裂原激活蛋白激酶（Mitogen activatedproteinkinase，MAPK）家族的一员，因此，认为抑制MAPK信号通路也可能是APS抗肿瘤机制之一[23]。

1.3 调控细胞周期生长 细胞周期是指细胞前一次分裂结束，到下一次分裂完成所经历的过程[24]。细胞周期可以分为G1期、S期、G2期和M期四个时期。其中G1/S期和G2/M期的转换是两个重要的合成转换点[25]。研究显示，许多癌基因或者抑癌基因可参与细胞的调控或者其本身即是细胞周期调控的主要部分[26]。李蓉等[27]发现APS、顺铂对人肺腺癌A549细胞增殖具有时间-浓度依赖性抑制作用，而APS能使A549细胞出现G1期细胞阻滞（P<0.01），与顺铂联用后，G1和S期均受到阻滞（P<0.01），两药联合使用之后效果更加明显。这表明APS可阻滞肿瘤细胞于G1期，并且延缓细胞周期的进程，为其在协同化疗药物抗肿瘤方面的应用及研究提供了理论基础[28]。

1.4 免疫调节作用 在不同的癌症疾病中，机体的免疫功能与肿瘤的发生、发展密切相关[29]。当机体处于正常状态时，CD4+/CD8+处于相对稳定的状态，以便维持机体的免疫功能[30]。而癌症患者体内免疫功能受到抑制，表现为T细胞亚群比例失调[31]。CD4+是辅助性T细胞，在机体的免疫应答中发挥主要辅助及诱导作用，而CD8+则发挥抑制作用，因此维持CD4+/CD8+的平衡是机体免疫系统正常的关键所在[32]。邹品文等[33]对S180肉瘤小鼠模型用APS进行干预，体内结果显示APS对S180肉瘤小鼠有显著的抑瘤作用（P<0.01），可使外周血CD4+细胞表达增加，CD8+细胞表达降低，调节T淋巴细胞亚群比例趋于正常。这就说明APS通过调节免疫功能从而发挥抗S180肉瘤作用。

此外，有研究显示APS可诱导树突状细胞（Dendritic cells，DC），并对异基因外周血T淋巴细胞的增殖有明显刺激作用，提示APS可促进DC成熟，增强DC抗原提呈功能，特异性激活T细胞，产生细胞免疫[34]。巨噬细胞是机体非特异性免疫防御中起重要作用的效应细胞[35]。研究发现APS可通过激活巨噬细胞，刺激其释放细胞因子（TNF-α、IFN-γ等），从而发挥抗肿瘤的作用[36]。

细胞因子是必需的免疫应答组分，起着关键的抗肿瘤作用[36]。Lai等[37]研究APS对H22荷瘤小鼠肿瘤生长及细胞因子水平的影响，实验结果显示APS组的IL-2，IL-6，TNF-α细胞因子与对照组相比显著增加，表明APS可以通过促进IL-2，IL-6，TNF-α细胞因子的产生来增强机体的免疫应答，并在抑制肿瘤中起重要作用。由此看出，细胞因子可以直接调节肿瘤生长，抑制肿瘤增殖或促使其分化，也可以通过诱导细胞因子网络中其他成员来发挥抗肿瘤的作用。

红细胞免疫是机体的一种防御机制，其表面的特殊蛋白补体受体1（complementreceptor type 1，CR1）能黏附循环免疫复合物（Circulating immune complex，CIC），将其携带到肝脏及脾脏中而被巨噬细胞所吞噬，可防止癌细胞的血行转移[38]。因此，通常认为红细胞免疫黏附活性可有效防止癌细胞扩散。APS可通过增加小鼠肿瘤模型中红细胞CR1的数量，升高红细胞C3b受体促进率和增强红细胞CR1的天然免疫活性，来提高肿瘤机体红细胞免疫功能[39]。尹伟等[40]研究APS对红细胞调控T淋巴细胞增殖的影响，发现APS和红细胞共同作用于该试验体系时，APS促进细胞免疫是通过调控红细胞的免疫功能以及间接促进T淋巴细胞的增殖活性来实现得。

1.5 对氧化应激的影响 氧化应激是指生物体细胞在受到外界各种应激刺激时，机体内产生高水平高活性物质，比如活性氧自由基（Reactive oxygen species free radicals，ROS）、活性氮自由基（reactive nitrogen species，RNS）等[41]。研究发现细胞内高浓度的ROS/RNS可能对DNA、蛋白质和脂质等造成明显的损害，随着信号通路网络被激活，可能导致细胞发生癌变[42]。因此适当的抗氧化治疗、清除体内自由基对于防治肿瘤尤为重要。实验证明APS具有抗氧化能力，可清除细胞内氧化应激所产生的ROS和RNS，增加SOD、CAT和GSH-Px的酶活性和抑制脂质过氧化，减少自由基对于人体的损伤，有助于减少肿瘤的形成[43]。

2 问题与展望

作为传统中药，黄芪及APS在临床上广泛用于治疗糖尿病、抗菌、抗病毒和抗肿瘤等[4-5]。大量研究显示，APS不仅能提高机体免疫力，而且在机体整体水平上对某些肿瘤细胞有直接抑制作用，能够诱导肿瘤细胞的凋亡，并且通过清除、抑制自由基来达到抗肿瘤的目的，临床上已证实对于肿瘤防治方面具有良好前景[4-5]。APS虽然广泛应用于抗肿瘤治疗过程中，对治疗肿瘤也有着积极意义，但同时也存在一些问题，APS在抗肿瘤过程中使用的量效关系还没有得到规范化管理[44]。APS联合用药的效果强于单一用药，并且可能会延缓抗肿瘤药物耐药现象的产生[45]，因此遴选效优毒副作用小的联合用药治疗方案将是未来努力的方向。

随着APS抗肿瘤作用机制的不断深入研究，将为APS在肿瘤临床治疗中的应用提供更为详细、确实的理论依据，也使APS抗肿瘤的临床应用得到进一步拓展。

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