当归化学成分及抗肿瘤作用机制的研究进展

王常明，姜睿斌，李 锋，*

(1.空军军医大学西京医院中医科，陕西 西安 710032；2.中国人民解放军第二一一医院中医科，黑龙江 哈尔滨 150080)

当归为伞形科植物当归[Angelica sinensis(Oliv.)Diels]的干燥根[1]，主产于甘肃东南部的岷县。当归味属甘、辛，温，归肝、心、脾经，无毒，其功效主要是补血活血，调经止痛，润肠通便。在临床使用当归治疗肿瘤类疾病，最早可追溯至《金匮要略》中的当归贝母苦参丸。随着天然药物化学分离和提纯技术水平的不断提高，以及药理学研究的不断深入，当归抗肿瘤活性成分的作用机制研究取得了较大进展。现就当归化学成分及抗肿瘤的作用机制综述如下。

1 当归化学成分研究

当归所含的主要成分为挥发油、多糖类、有机酸类、香豆素类以及其他物质等。主要具有抗肿瘤、平喘、活血补血、镇痛、调节免疫、抗血小板聚集、抗过敏、抗抑郁、抗HIV等多种作用。

1.1 挥发油

挥发油是当归的主要有效成分之一，挥发油不同部位所含成分不同，其中Z-藁本内酯的含量最高，其余为正丁烯基酞内酯、反式-罗勒烯、ɑ-蒎烯等。当归挥发油具有抗肿瘤、平喘、抑制子宫平滑肌收缩和镇痛等作用[2-7]。

1.2 多糖类

当归含有丰富的多糖。当归多糖通过水煮、乙醇沉淀的方法可得到粗提多糖(AP-I)。对AP-I进一步分离，可得到AP-I、AP-Ⅲ和AP-Ⅳ等分布及电荷特性的多糖成分。当归多糖具有抗肿瘤、造血和调节免疫等多种功效[8-11]。

1.3 有机酸类

阿魏酸为当归的主要有机酸类。当归不同部位阿魏酸含量有所不同，其中当归尾中阿魏酸含量最高。阿魏酸钠具有抗肿瘤、抗血小板聚集和抗过敏等多种功能[12-15]。

1.4 香豆素

当归中所含香豆素以呋喃香豆素结构类型为主，主要包括异欧前胡素、香柑内酯、欧前胡素、蛇床子素、前胡素、前胡醇等[16-17]，该类化合物对生长细胞具有促凋亡作用，可明显抑制肿瘤细胞增生[18]。同时还具有抗抑郁和抗HIV等作用[19-20]。

1.5 其他化学成分

此外，当归还含有丰富的氨基酸、蔗糖、胆碱和腺苷等物质，对机体的正常代谢起着重要作用[21]。

2 抗肿瘤作用机制

2.1 抑制肿瘤血管生成

血管将氧气及养料输送到机体各个组织器官，维持代谢更新和生长。近年来，抗血管生成已经成为肿瘤治疗的研究热点。直接作用的促血管生成分子对血管生成起主要作用，包括血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及其受体家族成员，血管生成素(angiogenin，Ang)及其受体家族成员(主要是Tie-2)，Notch受体[22]。

VEGF可直接作用于内皮细胞的表面受体，引起内皮细胞的增殖活化，发挥促血管再生作用[22]。大量学者通过实验研究揭示了当归抗肿瘤血管生成的作用机制。例如，Chen等[23]研究报道，用当归丙酮提取物(AE-AS)可抑制VEGFR2激活的PI3K/AKT/mTOR信号途径；同时，诱导HIF-1α蛋白降解，抑制部分WD重复和含有SOCS盒蛋白-1(WD repeat and SOCS boxcontaining protein-1，WSB-1)依赖性希佩尔林道病肿瘤抑制蛋白(protein Von Hippel-lindau，pVHL)的降解，通过以上两条信号通路，可抑制人膀胱癌(T24)细胞血管分支生成。另有研究[24]证实，欧前胡素可通过下调mTOR/p70S6K/4E-BP1和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)通路活性，抑制HIF-1α的合成，降低VEGF以及促红细胞生成素(erythropoietin，EPO)mRNA和蛋白质的表达水平，从而抑制人结肠癌细胞HCT116细胞株的血管生成。此外，Lin等[25]使用当归甲醇提取物(AS-M)作用于人多形性成神经胶质细胞瘤DBTRG-05MG细胞系，发现其可通过上调p53蛋白的表达，下调VEGF的表达，发挥抑制血管生成作用。

Tie-2受体是血管内皮细胞表达的另一种酪氨酸激酶受体，在血管生成中发挥重要作用。血管生成素2(Ang2)是Tie-2的主要配体之一，可与VEGF协同，促进血管生成[22]。Jung等[26]采用Real-time PCR和Western blot等多种方法研究发现，前胡素(decursin)可通过抑制血管生成素2，血管生成素受体Tie-2，血管内皮生长因子受体-1(Flk-1)和内皮型一氧化氮合酶的表达，影响内皮祖细胞的分化和功能，从而抑制早期肿瘤的血管生成。

2.2 影响肿瘤细胞周期

细胞周期时相特异性抗肿瘤药物主要根据其对不同时相细胞具有特异性的杀伤力，对肿瘤细胞周期的特异性阻滞，越来越受到学者的广泛关注。当归抗肿瘤活性成分作用于不同肿瘤细胞后，可使其阻滞在细胞周期的不同时相。例如，Su等[4]将从当归中提取的N-正丁烯基酞内酯(N-butylidenephthalide，NBP，BP)作用于乳腺癌细胞(MDA-MB-231和MCF-7细胞株)后，发现其可通过上调p-cdc25c(ser216)蛋白和下调细胞周期蛋白B1和cdc2水平，诱导其出现G2/M期阻滞。同时，Tsai等[27]研究显示将BP作用于人多形性成胶质细胞瘤DBTRG-05MG和RG2细胞株后可通过上调p21和p27的表达，减少Rb蛋白的磷酸化，并下调细胞周期调节剂，诱导细胞停滞在G0/G1期。此外，将当归甲醇提取物(AS-M)作用于DBTRG-05MG细胞系后发现其可上调p16蛋白的表达，阻止Rb蛋白磷酸化，致使细胞发生G1期阻滞[25]。另有报道，欧前胡素可下调cyclin D1和c-Myc蛋白，上调p21蛋白水平，使人结肠癌细胞HCT-116细胞株在G1期阻滞[24]。另据Gao等[13]研究报道，阿魏酸(ferulic acid，FA)可通过上调p53和p21的蛋白的表达，下调细胞周期蛋白D1和E的表达，诱导宫颈癌细胞在G1/S期阻滞。

2.3 抑制肿瘤细胞生长和增殖、诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是多细胞生物体发育和维持自稳态的重要生理过程和调节方式。凋亡作为一种细胞内在的程序性自杀机制，其整个过程受到严格的信号调控，主要涉及两个进化保守的蛋白家族：凋亡的执行者—— Caspase家族蛋白和调控线粒体完整性者——Bcl-2家族蛋白[22]。Yang等[9]研究报道，当归多糖通过下调人神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y中microRNA-675的表达，抑制PI3K/AKT和JAK/STAT信号通路，诱导细胞凋亡。Zhang等[28]将当归多糖作用于神经胶质细胞瘤U251细胞株后，通过TUNEL染色和Western blot研究，发现其可通过抑制细胞周期蛋白D1、B和E的表达，下调凋亡抑制蛋白Bcl-2，增加促凋亡蛋白Bax和Caspase-3剪切酶的表达，诱导其凋亡。同时，抑制转化生长因子(TGF-β)信号通路，并刺激E-钙黏蛋白的表达，从而阻止细胞生长。Jia等[29]研究报道，当归多糖也可通过上调p53、p21、p16和Rb等衰老相关基因的表达，下调周期蛋白依赖性激酶4(CDK4)和周期蛋白E(Cyclin E)，诱导白血病干细胞衰老。另据Jung等[30]研究报道，从当归根状茎的氯仿可溶部分中分离出来的顺式-内酯可通过诱导BAX和BAK向线粒体的转位以及电压依赖性阴离子通道1(voltage-dependent anion channel 1，VDAC1)的过度表达，降低细胞活性氧自由基和线粒体膜电位，抑制细胞生长和增殖，增强肿瘤细胞凋亡。此外，将BP分别作用于乳腺癌细胞(MDA-MB-231和MCF-7细胞株)及人膀胱癌细胞(5637、BFTC、T24和TCCSUP细胞株)后，其作用机制明显不同。一方面，其可能通过上调p-cdc25c(ser216)蛋白和下调细胞周期蛋白B1和cdc2水平，诱导细胞凋亡[4]；另一方面，其以时间和剂量依赖性方式通过激活Caspase-9和Caspase-3诱导膀胱癌细胞凋亡[31]。

另外，欧前胡素和异欧前胡素抗肿瘤作用机制的研究也取得了深入的进展。Wang等[32]研究报道，将欧前胡素分别作用于HeLa细胞和293细胞，可抑制TNF-α诱导的氧自由基并由其介导PI3K/Akt/NF-κB信号通路。同时通过抑制TNF-α诱导的抗凋亡蛋白(c-IAP2、Bcl-2和Bcl-xL)的表达，激活半胱天冬酶蛋白质家族，提高聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase，PARP)剪切活性，最后诱导细胞通过线粒体途径凋亡。此外，Zheng等[33]使用高效液相色谱和Western blot等研究欧前胡素和异欧前胡素对结肠癌HT-29细胞株的作用，发现其可通过降低p53、Bcl、Bax基因表达，并激活Caspase级联反应，阻滞细胞周期，诱导细胞凋亡。

2.4 降低黏附性、侵袭力，抑制肿瘤细胞转移

转移是恶性肿瘤危及生命的最主要生物学特性，所以在治疗原发肿瘤的同时，如何抑制肿瘤转移成为当前众多学者关注的焦点和热点。钙黏蛋白(cadherin)是一种跨膜蛋白，主要参与同质细胞间的黏附调控。其中，E-上皮钙黏蛋白主要参与上皮细胞之间的细胞联系[22]。研究[4，31]显示将BP作用于人乳腺癌细胞(MDA-MB-231和MCF-7细胞株)及人膀胱癌细胞后，均可通过上调E-钙黏蛋白和下调N-钙黏蛋白的表达，同时调节上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)相关基因，进而抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭。此外，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)和细胞外基质(extracellular matrix，ECM)在恶性肿瘤细胞转移过程中也发挥重要作用。ECM的降解和MMPs活性的增强，均可以促进肿瘤细胞的侵袭和转移。Kim等[34]报道，当归提取物前胡醇(decursinol angelate，DA)可通过抑制PI3K、ERK和NF-κB通路的活化，减少促炎细胞因子和MMP-9的表达。同时，下调β1整合素的表达水平，降低肿瘤细胞对ECM的黏附，抑制肿瘤细胞转移。Kim等[35]将DA作用于人乳腺癌MCF-7细胞株，发现其可通过抑制佛波脂(12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate，TPA)诱导的MMP-9表达和细胞侵袭等途径，限制乳腺癌细胞的转移。另据Gao等[13]研究报道，阿魏酸可通过降低基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达，抑制宫颈癌HeLa和Caski细胞的转移。

2.5 逆转肿瘤耐药和放化疗增敏

化学药物治疗和放化疗疗法仍然是当今肿瘤治疗的主要手段。但细胞耐药和放化疗治疗不敏感，成为当今困扰临床医生决策的又一难题。中药逆转肿瘤耐药和放化疗增敏，成为肿瘤药物开发领域一个新的热点。据报道[36]，谷胱甘肽S-转移酶(GST)的过表达同时伴随多耐药性被认为是导致肿瘤反复发作的主要原因之一。Huang等[37]发现，采用高通量筛选法从当归中分离得到的当归酸(Z)-藁苯内酯-11-醇酯(11-angeloylsenkyunolide F)和tokinolide B对GST有抑制作用。动力学分析表明它们是可逆的、非竞争性的抑制剂。

此外，Qi等[38]研究报道，将Z-藁本内酯(Z-LIG，占当归挥发油中50%以上的苯酞化合物[39])作用于MCF-7TR5细胞，发现Z-藁本内酯可通过抑制自噬，恢复Nur77在MCF-7TR5细胞中的表达，促进Nur77与Ku80的相互作用，从而消除DNA-PKCs与DNA末端的结合。同时，Z-藁本内酯可使不依赖于半胱氨酸蛋白酶凋亡途径的MCF-7TR5细胞致敏，并增强他莫昔芬(Tamoxifen，TAM)引起的DNA损伤。Ma等[40]的研究表明，Z-藁本内酯可通过下调MTA1、IFI16、HDAC1/24/5/7，并影响NuRD复合物中MTA1/HDAC1/HDACs的相互作用，导致ERα积累。ERα重新表达，作为雌激素拮抗剂的他莫昔芬与雌激素竞争结合，诱导细胞恢复对他莫昔芬的敏感性，致使细胞生长停滞。Choi等[41]研究报道，前胡素(decursin)通过抑制NF-κB转录活性，降低P-糖蛋白的表达水平，增加对多柔比星耐药的卵巢癌细胞化学敏感性并诱导多柔比星存在下的细胞凋亡。Shehzad等[42]研究显示，DA作用于人白血病HL-60细胞株后，通过抑制Ras/Raf/Erk和NF-κB的激活通路，阻断前列腺素E2(PGE2)诱导的细胞存活。同时，DA介导的COX-2和TNF-α抑制PKA的表达，并最终诱导细胞凋亡。

将N-BP作用于人乳腺癌细胞株后可通过降低Rad51的表达水平，增强癌细胞对红外线(infrared ray，IR)诱导的DNA损伤敏感度，提高对放疗的敏感性[4]。

3 小结

当归化学成分复杂，多种抗肿瘤活性成分可分别通过抑制肿瘤血管生成、影响肿瘤细胞周期、抑制肿瘤细胞生长和增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、降低黏附性和侵袭力、抑制肿瘤细胞转移、逆转肿瘤耐药和放化疗增敏等多种途径发挥抗肿瘤作用。

但是，与其他抗肿瘤中药研究一样，当归在抗肿瘤作用研究和使用中也存在一些问题。例如，目前对当归抗肿瘤作用主要集中在单体有效成分的抗肿瘤作用机制研究，研究范围相对比较局限。其次，缺乏对肿瘤患者不同的临床分期，使用当归的具体时间和剂量的研究。结合当前最新的研究思路和方法，建议可采用如下方法进一步研究：①采用当归含药血清抗肿瘤机制研究，对其药物口服吸收入血后的抗肿瘤有效成分，进行进一步明确，为下一步研究提供基础；②分别取肿瘤患者不同分期的肿瘤细胞，在不同时间段和使用不同剂量进行干预，明确最佳干预时间和剂量，为临床给药的实际应用提供参考。

当归以其抗肿瘤作用靶点多，不良反应少，在未来抗肿瘤药物研发中值得持续关注。随着科学技术的不断进步和研究的不断深入，其作用机制不断被揭示，当归在临床肿瘤的治疗中将得到更加广泛的应用。