大黄素抗肝癌作用机制及临床应用

罗兰, 王莹

南方医科大学中西医结合医院,广东 广州 510315

大黄作为我国传统中药之一,具有泻下攻积、清热凉血、泻火解毒、祛瘀通经之功效.诸家本草均提到大黄可下瘀血,凡瘀血滞留之症皆可用.《神农本草经》记载"大黄味苦,寒,主下瘀血、血闭、寒热,破癥瘕积聚",对大黄抗肿瘤作用详细进行描述.《药性论》记载大黄"通女子经候,利水肿,破痰实,冷热积聚,宿食,利大小肠,贴热毒肿,主小儿寒热时疾,烦热,蚀脓,破留血."《血证论.吐血》中提到"大黄一味既是气药,又是血药,止血不留瘀,尤为妙药."大黄可用于治疗肝癌中辨证属热毒、瘀血壅结的情况.茵陈蒿汤[1,2]、下瘀血汤[2,3]、龙胆泻肝汤[2]等经方验方常用于肝癌治疗,其中大黄均发挥重要作用,如下瘀血汤中以大黄为君药.下瘀血汤首见于张仲景的《金匮要略》,原主治"产妇腹痛,为腹中有干血著于脐下"之症.方中大黄荡涤瘀血,联合桃仁、土鳖虫逐瘀破结,三味相合共奏破血逐瘀之效,辨证用药得当,可用于治疗肝癌.汉代张仲景《伤寒论》中茵陈蒿汤为治疗黄疸的基本方剂.茵陈蒿、栀子、大黄三者配伍,可清热解毒,利胆退黄,可用于治疗肝癌术后湿热内阻黄疸[4].现代医家亦以大黄入方治疗肝癌.参桃软肝方是国医大师周岱翰教授治疗肝癌的经验方,其中大黄作为臣药,取其凉血祛瘀软肝之效.李穗晖等[5]以参桃软肝方治疗Child-Pugh C级原发性肝癌,发现其具有较好的瘤体稳定性疗效,能保护患者的肝功能.大黄的主要成分大黄素(Emodin),是一种游离型大黄蒽醌衍生物.大黄素具有抗肿瘤作用,且其毒性较低,是应用于临床抗肿瘤治疗的潜在有效药物.其作用机制与抑制肿瘤细胞增殖、促进其凋亡、抗血管生成等多种途径相关.随着关于大黄素抗肿瘤研究的不断深入,其在肝癌的研究也日益增多,大黄素抗肝癌作用及其机制归纳为以下几点:

1 抑制肝癌细胞的生长和增殖

细胞不受凋亡调控而异常增殖是肿瘤区别于正常细胞的重要特征.因此,抑制肿瘤细胞增殖,是肝癌治疗的一个重要策略.肿瘤细胞的恶性增殖涉及多种调控途径,而大黄素能通过多靶点抑制其增殖.异常激活的信号转导和转录激活因子3(STAT3)是促进肝癌细胞增殖、转移及血管生成的重要转录因子.动物体内实验证实,大黄素能通过抑制c-Src,JAK1/2激酶促进酪氨酸磷酸酶SHP-1表达,从而抑制STAT3激活[6].

2 诱导肝癌细胞凋亡

细胞凋亡机制失调是肝癌发生发展的一个重要原因.目前普遍认为主要的凋亡诱导途径有2条:(1)死亡受体介导的凋亡途径:位于细胞表面的死亡受体,主要是TNFR家族受体,与相应的死亡配体结合;半胱氨酸蛋白酶(Caspase)前体,形成死亡诱导信号复合体,再激活相应的Caspase等,诱导细胞凋亡.(2)线粒体凋亡途径:线粒体膜电位的破坏是线粒体损伤的重要标志,是凋亡的早期阶段.大黄素可以通过升高活性氧(Reactive oxygen species,ROS)而破坏线粒体膜电位.线粒体通路与死亡受体通路、内质网通路之间存在串活,在特定的情况下大黄素可能通过多条通路诱导肝癌细胞凋亡.AKT蛋白可以激活或抑制它的下游促凋亡蛋白caspase-9、Bad、NF-κB等,实现调节肝癌细胞的生长、分化与凋亡过程.而大黄素能抑制PDK/AKT信号通路而下调AKT蛋白的活性[7].

3 抑制肝癌细胞转移

3.1 抗肿瘤细胞黏附与侵袭

侵袭是指正常组织屏障破坏并伴随肿瘤细胞侵犯周围组织进入循环系统的过程,是肿瘤转移的前提.恶性肿瘤细胞侵袭基底膜时,细胞与细胞外基质(ECM)的黏附是肿瘤侵袭的首要步骤.破坏细胞黏附是预防和治疗癌症转移的重要策略.基质金属蛋白酶(MMPs)是细胞侵袭中必不可少的蛋白水解酶,受多种相关因子调控.大黄素可调节MMPs和上下游TIMPs[8],从而抑制肿瘤侵袭转移.

3.2 抑制肿瘤血管生成

血管生成对肿瘤的生长、转移具有极其重要的作用.血管内皮生长因子(VEGF)和转化生长因子β(TGFβ)在肿瘤血管生成过程中起着非常关键的作用.研究发现[9,10],缺氧是肿瘤恶性进展过程中的一个普遍现象,是肿瘤血管生成开关启动的一个关键性因素,而调节肿瘤细胞对缺氧微环境适应的关键转录分子是缺氧诱导因子-1α(HIF-1α).大黄素可能通过降低肝癌细胞HIF-1α的表达,改善细胞缺氧微环境,抑制肝细胞癌血管生成来发挥抗肿瘤作用[11].

3.3 抑制肿瘤细胞迁移

迁移是肿瘤转移的关键环节.上皮-间质转变(Epithelial-Mesenchymal Transition,EMT)赋予细胞转移和入侵的能力,EMT最主要的标志性变化是钙黏附蛋白E(E-cadherin)表达的减少或丢失.研究表明,E-cadherin结构和功能异常可致肿瘤细胞间黏附松散,肿瘤细胞脱落并沿淋巴管血管外膜及组织间隙浸润蔓延,形成转移.E-cadherin的表达下调或抑制和功能丧失均可启动EMT,癌细胞经过这种细胞表型的转化获得更高的侵袭性[12].研究发现,大黄素能显著抑制肝癌HepG2细胞黏附率、迁移、侵袭能力,其机制可能与增强E-cadherin及抑制Slug蛋白表达有关[13].

4 化疗增敏

大黄素除自身能诱导肿瘤细胞凋亡外,还能增强化学抗癌药物对肝癌细胞的细胞毒作用.大黄素联合化疗药物使用可能提高治疗效果并减轻相关不良反应.概括大黄素增敏作用的可能机制包括有:(1)抑制Her-2/neu或CKII激酶;(2)产生ROS;(3)抑制NF-κB和AP-l活性.报道证明大黄素的作用可以看作是自由基产生器[14].另外,大黄素产生的ROS被证明与其他的化疗药物之间有协同作用,在诱导ROS增加的同时进行双重的调节包括增强前细胞凋亡与抑制抗细胞凋亡.

5 放疗增效

肿瘤细胞突变导致其对放疗耐受从而降低放疗的敏感性.而放疗对正常细胞的损伤是其主要副作用之一.现代研究发现,大黄素增强放疗效果的同时能减轻其副作用.Hwang SY等[15]以大黄素联合放射(10Gy)治疗,发现大黄素能有效抑制肝癌细胞HepG2的增殖,降低细胞缺氧引起的放射抵抗,其机制与激活凋亡信号通路如剪切聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶-1(PARP-1)以及下调组蛋白去甲基化酶JMJD1A和JMJD2B有关.

6 小结与展望

中药大黄作为抗肿瘤中药,在肝癌治疗中广泛应用.大黄素是大黄的主要成分,作为一种天然的蒽醌类化合物,存在于很多植物的根和皮、霉菌、地衣中,是许多中草药的有效成分[16,17],如大黄、虎杖、芦荟、何首乌等.大黄素是一种天然低毒的抗肿瘤单体,已成为近年来研究的热点.目前研究初步发现其能通过抑制肿瘤细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡、抑制侵袭转移,起到肝癌防治作用,其抗肿瘤作用具有多靶点、多效应、多途径的特点.大黄素的抗肝癌作用,具有较好的实验研究及临床开发潜能.尽管现代研究对大黄素抗肝癌的作用有了较广泛的认识,但目前已发现的大黄素抗肝癌作用及机制仍需要进一步印证和深入探索.例如今后的研究可以尝试通过观察大黄素对抑癌基因甲基化检测,探索大黄素抗肝癌的表观遗传调控机制.如何从多层次、多学科对大黄素的抗肝癌作用机理进行具体化、客观化、定性定量的研究,并将实验研究结果运用于临床,仍有待探索研究.