毛兰素及其衍生物抗肿瘤作用研究进展

李 震，曹奕鸥，肖立俊，刘绍群，陈 义，苏 畅

（复旦大学附属中山医院闵行分院外科，上海 201199）

癌症是严重威胁人类生命健康和影响社会发展的重大疾病，我国恶性肿瘤发病约占全球总数的21.8%，在中国居民各类疾病死亡率中位居第一［1］。药物治疗在恶性肿瘤的综合治疗中居重要地位，但临床可供选择的种类有限，且原发和（或）继发性耐药及无法耐受的不良反应所致患者自行停药严重影响了癌症的总体治愈率。从中草药提取物中筛选低毒安全有效的抗肿瘤药物一直是学界的研究热点［2］，鼓槌石斛（Dendrobium chrysotoxumLindl.）别名金弓石斛，属单子叶植物纲微子目兰科，是我国特有的名贵中药材，记载“石斛除痹下气，补五脏虚劳赢瘦，强阴益精，久服，厚肠胃，补内绝不足，平胃气，长肌肉，逐皮肤邪热痱气，脚膝疼冷痹弱，定志除惊，轻身延年”。传统中医药中石斛常用于滋阴补益；而现代药理研究则表明，石斛具有扩张血管、抗衰老、增强人体免疫力和抗肿瘤等作用［3］。毛兰素｛C18H22O5，2-甲氧基-5-［2-（3，4，5-三甲氧基-苯基）-乙基］-苯酚｝ 是从鼓槌石斛中分离得到的一种低分子量天然产物，相对分子质量318.36［4］，属于联苄类化合物，是鼓槌石斛、金钗石斛［5］发挥药用价值的重要生物活性成分，具有抗菌［6］、抗病毒［7］以及抗血管生成等活性，近年来研究显示，毛兰素及其衍生物在抗肿瘤临床治疗方面应用潜力巨大［8］。现就其抗肿瘤的作用和机制研究作一综述，以期为进一步发掘毛兰素抗肿瘤价值提供参考与思路。

1 抗肿瘤细胞增殖

恶性肿瘤细胞具有永生化（即无限增殖）的特点，这也是其区别于正常细胞及良性肿瘤细胞最为显著的生物学特征，与细胞核内端粒酶异常激活密切相关［9］。端粒酶的激活是保证肿瘤细胞不退出细胞周期的重要环节，通过抑制肿瘤细胞端粒酶可使端粒无法维持稳定长度，端粒随肿瘤细胞的分化而缩短，最终致细胞衰老死亡［10］。洪卫等［11］采用MTT 法检测毛兰素对胃癌细胞SGC-7901 抑制率，发现毛兰素对SGC-7901 的抑制效果呈浓度依赖性，在0～0.125 μg／mL 范围内相关系数达0.905；而实时定量PCR 检测结果表明不同浓度的毛兰素皆可抑制端粒酶活性，且在作用48 h 后达到高峰；苏鹏等［12］的研究也表明，毛兰素可通过抑制Akt 激酶活性、下调Mcl-1 蛋白表达及激活DNA 修复酶PARP，阻滞其细胞周期于G2／M 期，从而对人肝癌细胞Huh7 起到增殖抑制作用，随药物浓度与时间增加其抑制率呈明显的剂量时间效应，其48 h 半数抑制浓度IC50为37.4 nmol／L，而毛兰素对正常肝细胞L02 则没有明显抑制作用；Soussi 等研究证实［13］，毛兰素异构体氮杂异毛兰素在极低浓度下即可阻滞多种肿瘤细胞周期于G2／M 期，是一种潜在的抗肿瘤药物；Lam 等［14］研究则显示，毛兰素和毛兰素衍生物ZJU-6 皆可阻滞人乳腺癌细胞MCF-7 于G2／M 期，并伴随有丝分裂崩毁。在间叶组织来源肿瘤方面，毛兰素同样能发挥细胞周期阻滞作用，Wang等［15］研究显示，毛兰素可通过上调ROS／JNK 信号通路诱导人骨肉瘤细胞G2／M 期阻滞，同时免疫印迹法检测细胞周期调控通路相关蛋白的结果表明，骨肉瘤细胞CyclinB1、p-Cdk1、p-Cdc25c、p21、p27 表达上调，而Cdk1 的表达则受到抑制。

2 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡又称为细胞程序性死亡，是于生理条件下，由各种始动因素触发细胞内置死亡程序从而诱导细胞主动死亡的过程，肿瘤的发生不仅是细胞过度增殖的结果，同时也与细胞凋亡受阻关系密切［16］。Li 等［17］研究表明，毛兰素可显著抑制白血病HL-60 细胞增殖，抑制效果优于长春新碱，AO／EB 染色提示HL-60 细胞出现了凋亡小体，抽提DNA 行凝胶电泳染色成像后呈梯状条带（DNA ladder），而进一步的免疫组化提示抗凋亡蛋白bcl-2 表达下降及促凋亡蛋白bax 表达上调。bax 及bcl-2 是重要的凋亡调控点，两者动态平衡的保持与偏移是细胞凋亡能否发生的决定性因素［18］，bcl-2 位于线粒体上，通过影响线粒体膜的通透性阻止细胞色素C（cyt-c）释放而发挥抗凋亡作用；bax 则可与bcl-2 结合形成同源二聚体，参与构成跨线粒体膜的通道蛋白，降低跨膜电位，引导cyt-c 外流引发细胞凋亡［19］。崔名扬等［20］的研究则显示毛兰素作用于结肠癌Caco-2 细胞后，可通过影响线粒体功能，引起线粒体跨膜电位改变诱导肿瘤细胞凋亡，且伴随caspase-3 活性裂解片段表达增高。caspase-3 是在细胞凋亡过程中caspase 家族内被激活的关键蛋白激酶和主要效应因子，触发凋亡的因素最终大多数均需通过caspase-3 介导的信号传导通路致细胞凋亡［21-22］。毛兰素可能通过驱使肿瘤细胞中的bax 蛋白转位至线粒体膜上，并与bcl-2 蛋白形成同源二聚体，在线粒体膜上形成通透性转变孔道，破坏膜内、外离子及蛋白浓度差，释放cyt-c 等促凋亡因子。在三磷酸脱氧腺苷（dATP）存在下，cyt-c 与凋亡酶激活因子1（Apaf-1）结合形成凋亡体，并招募无活性的酶前体procaspase-9 在其上寡聚，进而激活caspase-3，启动caspase 级联反应，诱导肿瘤细胞凋亡。

3 抑制肿瘤细胞迁移

侵袭性生长和远处转移是恶性肿瘤区别于良性肿瘤的重要特质之一，抑制恶性肿瘤细胞的转移以及防止术后残余肿瘤细胞的扩散是肿瘤综合治疗的重点目标。肿瘤细胞在三维培养基质中有间充质式迁移和阿米巴式迁移［23］，其中，间充质式迁移的推进依赖于水解酶对胞外基质降解及整合素介导的黏附间的协同作用［24］。Sun 等［25］在毛兰素影响乳腺癌细胞株T47D 细胞迁移能力的研究显示，毛兰素可通过下调细胞外调节蛋白激酶ERK1／2 的活性，抑制基质金属蛋白酶MMP2 和MMP9 的表达，同时上调MMP2 和MMP9 相对应的抑制剂TIMP2 和TIMP1（天然人成纤维细胞基质金属蛋白酶抑制物）的表达，共同影响两者酶活性，进而抑制细胞外基质的降解；毛兰素还可通过上调上皮标志物E-cadherin 表达，下调间质标志物N-cadherin 和纤维黏连蛋白（FN）的生成来抑制肿瘤细胞的运动能力。

4 抗肿瘤血管生成

肿瘤血管生成指肿瘤中已有的血管以出芽方式产生新的血管，在肿瘤的生长、浸润和转移中起着重要作用。如何有效的抑制肿瘤血管生成是当前抗肿瘤研究的热点问题［26］。Gong 等［27］研究表明，毛兰素可通过激活JNK／SAPK 信号通路下调人脐静脉内皮细胞乳酸产量、葡萄糖消耗和细胞内ATP 水平，抑制内皮细胞代谢的效用提示了毛兰素的抗血管生成作用；笔者近期研究［28］显示，毛兰素可能是通过阻断JAK2／STAT3 信号通路的磷酸化，下调其下游靶基因MMP-2 和MMP-9 表达，并减少吲哚胺2，3 双加氧酶（IDO）介导的炎症介质COX-2、HIF-1α 及IL-6 的表达，从而对IDO 诱导的血管生成产生抑制作用，IDO 是一种含亚铁血红素的酶，通过催化氧化裂解色氨酸分子中的吲哚环使色氨酸沿犬尿酸途径分解代谢，也是一种重要的内源性免疫抑制酶［29］；新近的研究发现IDO 还具有促肿瘤血管生成作用；Ploder 等［30］研究显示IDO 在催化色氨酸代谢过程中可增加组织中IL-6 的生成，激活STAT3 信号通路，增加下游VEGF 基因的表达，进而促进肿瘤血管的形成。

5 抗肿瘤多药耐药

化疗在多种肿瘤的综合治疗中起重要作用，能改善患者的生存质量，延长其生存期，但原发性和（或）继发性耐药的产生常常导致化疗失败［31］。当肿瘤在对一种抗肿瘤药物产生耐药性的同时，对结构和作用机制不同的其他抗肿瘤药物也产生交叉耐药性，称之为多药耐药（MDR）［32］，加用多药耐药逆转剂或化疗增敏剂是解决这一问题的有效手段之一［33］，目前认为MDR 是由多种因素造成的，其中MDR-l 基因及其编码的药物流出蛋白（Pgp）通过影响药物运输和解毒对多药耐药形成起关键性作用［34］。Ma 等［35］将人类MDR1 基因转染入鼠黑色素瘤细胞株，建立对长春花碱及阿霉素具有交叉耐药性的黑色素瘤细胞株，予毛兰素进行干预，以P-gp 竞争抑制剂维拉帕米为参照，采用分光光度计测定肿瘤细胞内阿霉素含有量，结果发现毛兰素可抑制MDR1 介导的药物流出作用，增加阿霉素在肿瘤细胞中的积蓄。

6 分析与展望

毛兰素可发挥抗肿瘤细胞增殖、诱导凋亡、抑制肿瘤细胞迁移、抗肿瘤血管生成、抗肿瘤多药耐药等多方面作用，在抗癌治疗方面具有广阔的应用前景。然而，毛兰素抗肿瘤作用及机理方面尚有一些未知问题有待解答，如抗肿瘤多药耐药的具体机制，异构体、衍生物与原药抗肿瘤效用的异同，能否通过下调IDO 表达阻断肿瘤细胞免疫逃逸等，这些问题的深入研究将为毛兰素开发成为高效抗癌药物提供实验及理论基础，也有助于名贵中药材鼓槌石斛药用价值的进一步发掘。