隐丹参酮抑制肿瘤细胞增殖的分子机制

邓毅文，曾 瑜，李 娟，尹湘湘，罗晶婧,2，何迎春,2

(1.湖南中医药大学医学院，湖南长沙 410208；2.中医药防治眼耳鼻咽喉疾病湖南省重点实验室，湖南 长沙 410208)

中草药是中医治疗和预防疾病的重要药物，近些年发现一些中草药中存在对肿瘤具有独特治疗作用的成分。隐丹参酮(Cryptotanshinone, CPT)是一种从丹参酮(从中药丹参中提取的具有抑菌作用的脂溶性菲醌化合物)中分离得到的单体物质，具有抗氧化、抗衰老和抑菌等作用，且对治疗冠心病、心绞痛、心肌损害有一定疗效。近年来发现CPT对消化系统、呼吸系统、生殖系统、造血系统等系统的肿瘤细胞具有抑制增殖及诱导凋亡的作用，其作用机制涉及到多个信号通路。

1 CPT抑制肿瘤细胞增殖的分子机制

1.1 CPT抑制消化系统肿瘤细胞增殖的分子机制消化系统肿瘤对人体的危害性非常严峻，随着生活质量的提高，人民饮食及生活习惯的改变，消化系统恶性肿瘤患者逐年增加，对CPT作用于消化系统恶性肿瘤的研究大多集中于胃癌、肝癌及肠癌。在加入CPT作用后，肝癌HepG2细胞表现出丝/苏氨酸蛋白激酶磷酸化的增强，此时HepG2细胞表现出明显的增殖受抑，且与雷帕霉素靶蛋白复合物2(mTORC2)活性相关，CPT对HepG2细胞的增殖抑制作用与丝/苏氨酸蛋白激酶的抑制程度成正相关[1]。在其他相关研究中，发现CPT还可通过影响mTORC2的活性进而激活Akt，增强其对肝癌HepG2细胞增殖抑制效应[2]，对于HepG2细胞的抑制作用，相关学者表示也可能通过减小肿瘤细胞中B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)/Bcl-2相关X蛋白(Bax)比值，激活Caspase-3效应因子，发挥诱导凋亡的作用[3]；此外，CPT也可以通过AMP依赖的蛋白激酶诱导LKB1、TSC2和p53等肿瘤抑制因子的产生，引起细胞周期阻滞及细胞凋亡，其中LKB1也可通过抑制mTORC1达到抑制肿瘤细胞生长的作用[4]。CPT还可诱导肝癌H22细胞周期中S期缩短，G2/M周期阻滞，提高肿瘤细胞对放射线作用的敏感性，抑制肝癌细胞的增殖[5]。

在对胃癌细胞的作用上，CPT可通过诱导胃癌细胞阻滞于G2/M期，增加p-P38和磷酸化c-Jun氨基末端激酶(p-JNK)的表达，减少磷酸化信号转导与转录激活因子3(p-STAT3)和磷酸化细胞外信号调节激酶(p-ERK)的产生，同时伴随活性氧(ROS)积累，导致细胞增殖受限及细胞凋亡[6]。

胆管癌细胞中，CPT可通过抑制JAK2/STAT3和磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)/AKT/NF-κB信号通路，改变Bcl-2/Bax家族的表达方式，对胆管癌HCCC-9810和RBE细胞呈现生长抑制、诱导细胞凋亡、S期阻滞的作用特点[7]。

P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)是一种保护蛋白，在细胞抵御外界不良环境中发挥重要作用。CPT可以逆转P-gp介导的结肠癌细胞多药耐药，增强药物的抗肿瘤作用，机制可能是CPT降低P-gpRNA和相关蛋白的表达，进而降低P-gp腺苷三磷酸酶的活性[8]。CPT还可通过诱导细胞自噬性死亡及p53非依赖性毒性而抑制过表达多药耐药P-gp基因的结肠癌细胞生长，这与其激活ROS-p38 MAPK-NF-κB信号通路有关[9-10]。

1.2 CPT抑制呼吸系统肿瘤细胞增殖的分子机制在呼吸系统方面，研究主要集中在CPT对肺癌的影响，而对鼻、咽喉、气管及支气管的影响还未见报道。无论是动物实验，还是细胞实验，研究发现CPT均能够阻滞细胞周期，有效抑制肿瘤细胞增殖[11]。在对肺癌A549细胞的作用研究中，可明显观察到CPT抑制肺癌A549细胞的增殖与细胞内ROS的形成有关，且其浓度越高，抑制作用越明显[12]。根据CPT可使肺癌A549细胞周期阻滞的特点，进一步研究又证实，药物对其增殖抑制作用主要表现在：药物可使细胞周期阻滞于G1期，使G1期细胞比例上升，S期细胞比例下降，G1/S明显增大[13]。CPT与顺铂联合应用可增加肺癌A549细胞对顺铂的敏感度，加速细胞死亡，其作用效果比单纯顺铂治疗具有明显的优越性[14]。此外，在非小细胞肺癌NCI-H1975细胞中，CPT联合顺铂也可抑制该细胞的增殖和诱导凋亡，联合使用效果也比两药单独使用时明显，其机制主要是与抑制JAK2/STAT3磷酸化，并下调抗凋亡蛋白Bcl-2和Survivin的表达，提高Casepase-3和Casepase-9的活性有关，通过此机制产生抗增殖和促凋亡作用[15]。同时，CPT的抗肿瘤活性还与CD4+T细胞毒性增强有关，其毒性作用主要是通过激活JAK2/STAT4通路而实现的[16]。

1.3 CPT抑制生殖系统肿瘤细胞增殖的分子机制CPT对生殖系统肿瘤如卵巢癌、乳腺癌、宫颈癌和前列腺癌细胞增殖的抑制作用比较显著。

CPT可激活caspase级联，诱导卵巢癌细胞凋亡；同时，CPT可提高顺铂对A2780卵巢癌细胞的敏感性，增强其抗肿瘤作用[17]。肿瘤相关成纤维细胞能够促进肿瘤的发生和转移，肿瘤相关成纤维细胞的条件培养基可以减弱卵巢癌A2780和ES2细胞对顺铂的敏感性，并保护其免受顺铂诱导的细胞凋亡。当卵巢癌细胞暴露于肿瘤相关成纤维细胞的条件培养基时，Bcl-2和Survivin以及其上游因子p-STAT3的表达水平显著增加，而CPT可通过抑制STAT3信号通路，减少细胞中Bcl-2蛋白的表达，诱导卵巢癌细胞凋亡[18]。

在乳腺癌MCF-7细胞中，CPT可在一定程度上通过与细胞中雌激素受体α结合，抑制mTOR信号通路的传导，影响乳腺癌MCF-7细胞的增殖及细胞周期；而CPT对乳腺癌MDA-MB-231细胞生长的抑制作用不显著，可能与该类细胞中无雌激素受体α表达相关[19-20]。CPT还可通过提高JAK2和STAT4的磷酸化作用及诱导细胞毒性CD4+T细胞分泌穿孔素来抑制乳腺肿瘤的生长[21]。

在男性生殖系统肿瘤中，CPT能抑制前列腺癌细胞增殖和促进其凋亡，其作用可能与下调异黏蛋白MTDH基因和蛋白表达,抑制其下游PI3K/AKT信号通路关键蛋白p-AKT mRNA的生成和蛋白表达，减少抗凋亡蛋白Bcl-2的表达有关[22]。

1.4 CPT对造血系统肿瘤细胞增殖的分子作用在造血系统肿瘤中，CPT同样发挥了较好的抗肿瘤作用。伊马替尼是传统的用于治疗慢性骨髓性白血病(CML)的药物，但目前有多种白血病细胞株对其产生了耐药。研究[23]发现，CML细胞K562及其耐药株K562-R在经过CPT处理后，能够增强细胞对伊马替尼的敏感性，体现出药物对细胞的增殖抑制和凋亡诱导作用，同时细胞中多种凋亡蛋白及其降解产物表达水平明显增强,但CPT对CML细胞中P-gp表达无影响。此外，CPT可通过使蛋白Bax/Bcl-2的比例增加，线粒体膜电位的降低，来发挥对K562细胞的凋亡诱导作用[24]。CPT还可通过抑制STAT5的磷酸化而使细胞活力下降，阻断IL-6介导的STAT3激活[25]。同时，NF-κB作为潜在的转录因子，也参与了CPT与白血病细胞株的相互作用，CPT可能是通过抑制NF-κB的活性或由JAK/STAT3/5和SHP1/2信号通路介导来发挥其抗肿瘤活性[26-27]。

1.5 CPT抑制其他系统肿瘤细胞增殖的分子机制CPT是恶性神经胶质瘤C6的抗增殖剂[28]，通过抑制STAT3蛋白Tyr705处的磷酸化，抑制STAT3核转位，从而产生抗增殖作用。进一步研究还证实，当STAT3通路的调节蛋白Cyclin D1和Survivin下调后，细胞周期明显阻滞在G1/G0期[29]。

CPT同样可通过抑制肾癌细胞中STAT3 Tyr705的磷酸化、阻止核移位、降低p-AKT、HGF、CyclinD1、EKK2、C-myc、Bcl-2的表达，提高细胞中Cleaved Caspase-3的表达量，削弱肾癌细胞的增殖能力[30]。CPT还可通过增加肾癌干细胞中Cleaved Caspase-3的表达，减少Ki-67的表达，增加肾癌干细胞死亡率[31]。

2 结语及展望

CPT是从丹参中提取的天然化合物，具有多种药理活性。依上所述，CPT主要通过调控JAK2/STAT3、PI3K/AKT/NF-κB、ROS-p38 MAPK-NF-κB、SHP1/2等信号通路，一方面影响细胞周期相关蛋白表达，导致消化系统、呼吸系统、生殖系统、造血系统、泌尿系统等系统肿瘤细胞的细胞周期阻滞，另一方面下调Survivin蛋白和增加Bax/Bcl-2的比例，提高Caspase-3，Caspase-9等凋亡蛋白表达，诱导自噬，达到抑制细胞增殖及诱导细胞凋亡的作用。

本文所述仅是CPT抑制部分肿瘤细胞增殖及诱导凋亡的作用及部分作用机制。CPT针对其他器官系统肿瘤，比如内分泌系统、免疫系统及运动系统等，以及呼吸、生殖系统中CPT还未涉及的方面，是否同样具有抑制增殖和诱导凋亡的效应及可能机制尚未有深入研究报道。有研究[17]表明CPT可通过下调MMP-2和MMP-9的表达来抑制卵巢癌细胞迁移，针对其他肿瘤细胞迁移和浸润的影响尚待进一步研究。此外，CPT的药理学活性还体现在抗新血管生成及调控活性氧水平上，但其具体机制还尚未阐明，需要结合更多的动物及细胞学实验进行更多更深层次的研究，我们希望通过全面了解CPT的作用机制，进而发掘CPT对肿瘤细胞作用的更多方面，为推动其开发成新药奠定基础，使广大肿瘤患者受益。