重楼皂苷Ⅰ抗消化系统恶性肿瘤的作用及其机制研究进展*

李 杨 周 婉 金 甜 韩树堂

南京中医药大学附属医院(江苏省中医院)消化内镜中心(210000)

消化系统恶性肿瘤发病率逐年上升，手术是治疗消化系统恶性肿瘤的首选方法，但对晚期患者的疗效不佳；放疗、化疗是晚期患者的最主要治疗手段，但不良反应极大，对生存期以及生存质量的改善作用有限[1-2]。因此，寻找新型治疗药物显得十分重要。

重楼(polyphylla)，又称为七叶一枝花、蚤休，长期用于中药方剂以治疗消化系统肿瘤[3]。现代药理学研究显示其兼有镇静、镇痛、免疫调节、抗肿瘤等作用，特别是对多种肿瘤均有抑制作用。目前从重楼中分离出的有效成分主要为重楼皂苷Ⅰ(polyphylla saponins Ⅰ)、重楼皂苷Ⅱ、重楼皂苷Ⅲ、重楼皂苷Ⅴ、重楼皂苷Ⅵ等[4]。其中，对重楼皂苷Ⅰ的抗消化系统肿瘤作用及其机制的研究最为广泛、深入。重楼皂苷Ⅰ是重楼中含量最大的一种甾体皂苷，其制备和鉴定方法相对完善[5]。本文就重楼皂苷Ⅰ的抗消化系统肿瘤机制的研究进展作一综述。

一、重楼皂苷Ⅰ的抗消化系统肿瘤作用

1. 重楼皂苷Ⅰ的体外抗消化系统肿瘤作用：现有大量研究表明，重楼皂苷Ⅰ对胃癌[6]、肝癌[7]、胰腺癌[8]、结直肠癌[9]等多种消化系统肿瘤细胞株具有抑制作用。2008年，颜璐璐等[10]从滇重楼中自主分离了重楼皂苷Ⅰ～Ⅵ，对人结肠癌细胞株Caco-2、人肝癌细胞株BEL-7402、人肝癌细胞株HepG2等均有不同程度的抑制作用；在糖链相同情况下，薯蓣皂苷活性强于偏诺皂苷，而在母核结构相同情况下，糖链越多活性越强。说明重楼皂苷Ⅰ和重楼皂苷Ⅱ为活性较强的主要的重楼抗肿瘤成分，其抑制结肠癌、肝癌细胞增殖效果明确。江皓等[11]采用MTT法和流式细胞术检测重楼皂苷Ⅰ对胰腺癌PANC-1细胞增殖的抑制作用，结果显示不同浓度重楼皂苷Ⅰ能有效抑制胰腺癌细胞增殖，且呈时间-浓度依赖性。由此可见，重楼皂苷Ⅰ具有体外抗消化系统肿瘤的作用。

2. 重楼皂苷Ⅰ的体内抗消化系统肿瘤作用：Liu等[12]采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法(UPLC-QTOF-MS/MS)分析重楼皂苷Ⅰ的代谢物及其在大鼠体内的药代动力学，结果显示共检测出7种推定代谢物，包括6种Ⅰ期和1种Ⅱ期代谢物，重楼皂苷Ⅰ在大鼠体内的主要代谢过程为氧化、去糖基化和葡糖醛酸化。重楼皂苷Ⅰ和三种去糖基化代谢产物薯蓣次皂苷A(prosapogenin A)、延龄草皂苷(trillin)和薯蓣皂苷元(diosgenin)均可能具有抗肿瘤作用。胡炜彦等[13]将乳腺癌细胞MCF-7接种于小鼠制备荷瘤模型并给予不同剂量的重楼皂苷Ⅰ，4周后发现重楼皂苷Ⅰ可显著抑制裸鼠肿瘤的生长，尤其是高、中剂量组。胡静等[14]的研究也证实了含有有效成分重楼皂苷Ⅰ的重楼提取物对荷肝癌H22小鼠肿瘤的生长具有显著抑制作用。由此可见，重楼皂苷Ⅰ具有体内抗肿瘤的作用，且其体内代谢产物可能也具有抗肿瘤作用。重楼提取物在体内抑制消化系统肿瘤的生长，单体重楼皂苷Ⅰ的体内抗消化系统肿瘤作用可能需要进一步研究。

二、重楼皂苷Ⅰ抗消化系统肿瘤的机制

1. 抑制肿瘤细胞增殖：肿瘤的发生因素涉及促进生长的信号过表达、细胞对生长抑制信号不敏感等方面。重楼皂苷Ⅰ能阻滞促癌细胞信号，增加肿瘤细胞对抑癌信号的敏感性。Xiang等[15-16]发现重楼皂苷Ⅰ可显著抑制肿瘤细胞生长，诱导细胞周期阻滞；其机制可能为重楼皂苷Ⅰ可降低组蛋白甲基化转移酶2(EZH2)、DNA甲基转移酶1(DNMT1)和长链非编码RNA HOX转录反义RNA(HOTAIR)蛋白表达。此外，p65与HOTAIR具有同向相互调节作用，重楼皂苷Ⅰ也可通过抑制p65蛋白和HOTAIR表达，从而抑制黏蛋白1(MUC1)基因的表达，抑制CRPC细胞的生长。董锐增等[17]的研究表明重楼皂苷Ⅰ能上调胃癌细胞MKN45中p21蛋白表达，从而抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡；且加热能增强这一效应。国内多项研究[18-21]亦证实，重楼皂苷Ⅰ能抑制肿瘤细胞细胞从G0/G1期向S期转化，将细胞周期阻滞于G2/M期，从而抑制肿瘤细胞增殖，发挥抗肿瘤的作用。

2. 促进肿瘤细胞凋亡

①线粒体途径：线粒体途径是细胞凋亡的主要途径之一。在受到外界有害物质刺激时，细胞内产生大量活性氧簇(ROS)和活性氮簇(RNS)，引起细胞组织过氧化，诱发线粒体膜电位改变，引起细胞色素C的释放，从而诱导细胞凋亡[22]。陈舒怡等[23]发现，给予肺癌NCI-H661细胞重楼皂苷Ⅰ干预后，caspase-8、caspase-9、Bcl-2表达呈逐渐减少的趋势，以Bcl-2表达最为显著；荧光显微镜下显示，重楼皂苷Ⅰ能快速导致肿瘤细胞线粒体碎裂。因此，线粒体途径是重楼皂苷Ⅰ诱导肿瘤细胞凋亡的机制之一。

②内质网应激途径：内质网是细胞内蛋白质折叠、修饰和运输的重要细胞器，对细胞外环境的改变具有高度敏感性。当外界环境发生改变时，内质网迅速作出反应，启动内质网应激，通过非折叠蛋白反应(UPR)，减少蛋白合成、活化蛋白酶体降解胞内异常蛋白，恢复内质网应激导致的损害。当外界刺激过于强烈或持久不能解除时，UPR可启动细胞程序性死亡[24]。阳丹丹等[25]对肝癌细胞的研究发现，重楼皂苷Ⅰ以时间-浓度依赖的方式抑制肿瘤细胞增殖，细胞呈现典型的凋亡形态。进一步研究发现，重楼皂苷Ⅰ可上调内质网应激通路的肌醇依赖酶1(IRE-1)，下调磷酸化氨基末端激酶1(p-JNK1)、X盒结合蛋白1(XBP1)蛋白水平以及活化内质网应激的标志蛋白caspase-12，但C/EBP同源蛋白(CHOP)水平无明显变化；内质网应激抑制剂4-PBA与2.5 μmol/L重楼皂苷Ⅰ联合应用时，肿瘤细胞凋亡率显著增加。由此可见，内质网应激参与了重楼皂苷Ⅰ诱导的肿瘤细胞凋亡。

③死亡受体途径：死亡受体途径为细胞外信号诱导的细胞凋亡途径，其中最典型的途径为死亡因子受体(Fas)/死亡因子Fas配体(FasL)信号通路。Fas又称APO-1(即CD95分子)，属肿瘤坏死因子α家族成员之一，为Ⅰ型膜蛋白，在细胞凋亡中具有信号转导的作用。FasL属细胞表面的一种Ⅱ型膜蛋白。FasL可与Fas结合，导致Fas胞内的死亡区形成三聚体的活化形式，随后募集Fas相关死亡结构域蛋白，形成死亡诱导信号复合物(DISC)，激活caspase-8，最终导致细胞凋亡[26]。2011年，有研究[7]发现重楼皂苷Ⅰ能上调肝癌细胞SMMC-7721中Fas的表达，且这种调控作用呈浓度依赖性。另有研究[27]发现，重楼皂苷Ⅰ作用于胶质细胞瘤细胞株U251后，细胞凋亡明显增加，同时Fas、caspase-8和caspase-3表达上调。由此可见，重楼皂苷Ⅰ可能通过死亡受体途径诱导肿瘤细胞凋亡。

④其他途径：重楼皂苷Ⅰ还可通过以下途径诱导肿瘤细胞凋亡：抑制白细胞介素-6(IL-6)的分泌，从而抑制JAK/STAT3信号通路[28]；降低低氧诱导因子-1α(HIF-1α)的表达[29]；抑制PI3K/AKT信号通路，抑制AKT磷酸化[11,30]；通过表观遗传学调控对肺癌食管癌缺失基因1(DLEC1)启动子发挥去甲基化作用，诱导DLEC1的表达来诱导肿瘤细胞凋亡，从而发挥抗癌作用[31]。

3. 抑制肿瘤新生血管形成：持续血管生成是癌症发展的关键步骤，也是肿瘤生长和转移扩散的前提条件。越来越多的研究已表明，血管生成调节剂和激活致癌基因对维持血管生成至关重要[32-33]。有研究[14]将重楼醇提物予H22荷瘤小鼠灌胃，发现重楼醇提物对小鼠H22移植瘤具有一定的生长抑制作用，同时可明显抑制肿瘤组织微血管密度，推测其抗肿瘤作用可能与血管生成抑制作用有关。随后，邓碧凡等[29]采用qPCR和蛋白质印迹法检测肿瘤细胞中血管内皮生长因子(VEGF)的表达情况，发现重楼皂苷Ⅰ能抑制低氧条件下肿瘤细胞 VEGF的表达。由此可见，重楼皂苷Ⅰ能通过抑制肿瘤新生血管的形成来抑制肿瘤。

4. 抑制肿瘤细胞迁移：肿瘤转移是原位癌细胞侵袭周围组织，通过血管或淋巴管到达其他组织或器官进行定植的过程，其对肿瘤的远处生长具有重要意义。肿瘤细胞迁移是肿瘤转移的关键步骤。2012年，有研究[21]发现重楼皂苷Ⅰ能对高转移性肿瘤细胞的体外增殖产生抑制作用。此后，对重楼皂苷Ⅰ抑制肿瘤细胞迁移的研究成为热点之一。牟海军等[34]通过细胞划痕实验检测顺铂、重楼皂苷Ⅰ以及两者联合作用对肿瘤细胞迁移能力的影响。结果显示顺铂、重楼皂苷Ⅰ以及两者联合均能使细胞划痕愈合距离缩短，两者联合时距离最短，抑制迁移的作用最强。

5. 调节肿瘤细胞的免疫功能：调节细胞毒性T细胞(CTL细胞)的抗肿瘤免疫应答效应是抗肿瘤药物进行免疫治疗的前提[35]，重楼皂苷Ⅰ可能具有这种作用。胡文静等[36]建立小鼠肝癌H22实体瘤模型，将小鼠随机分空白对照组、重楼皂苷组、环磷酰胺组，各组连续灌胃给药10 d。结果显示重楼皂苷组脾指数、CTL细胞杀伤率显著高于空白对照组和环磷酰胺组。推测重楼皂苷的抑瘤机制可能与其调节机体的免疫功能有关。对于重楼皂苷Ⅰ单体的免疫调节功能，目前尚未见文献报道，这可能成为研究重楼皂苷Ⅰ抗肿瘤作用的关键点之一。

6. 抑制肿瘤细胞对化疗药物的抵抗：化疗药物抵抗预示肿瘤预后不佳，重楼皂苷Ⅰ可抑制肿瘤细胞对化疗药物的抵抗，改善预后。庞晓辉等[37]采用大剂量冲击法诱导结肠癌SW480、LoVo细胞对奥沙利铂耐药，检测重楼皂苷Ⅰ对耐药细胞及其亲代细胞的毒性作用，以及经重楼皂苷Ⅰ处理后耐奥沙利铂细胞的比例。结果显示耐奥沙利铂的LoVo、SW480细胞奥沙利铂的IC50值较亲代细胞提高525倍，且具有更强的侵袭性。重楼皂苷Ⅰ处理细胞后，耐奥沙利铂细胞的比例明显降低。说明重楼皂苷Ⅰ能促进结肠癌耐药细胞凋亡并减少其对奥沙利铂的耐药性。

重楼皂苷Ⅰ不仅能改善传统化疗药物的耐药性，也能调节新型抗肿瘤药物的耐药性。吉非替尼(gefitinib)是一种口服表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI)，对EGFR-TK的抑制可阻碍肿瘤生长、转移和血管生成，并促进肿瘤细胞凋亡[38]。研究发现，最初对EGFR-TKI有应答的携带EGFR突变的非小细胞肺癌(NSCLC)患者将逐渐对其耐药。重楼皂苷Ⅰ能抑制吉非替尼耐药细胞和异种移植瘤模型的细胞活力并诱导细胞凋亡，其具体机制可能是下调转录因子MALAT1和STAT3[39]。

三、总结和展望

重楼皂苷Ⅰ可有效抑制消化系统恶性肿瘤的发生、发展，其主要机制可能是抑制肿瘤细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤新生血管形成、抑制肿瘤细胞迁移、调节肿瘤细胞的免疫功能、调节肿瘤细胞对化疗药物的抵抗等。目前的研究多集中于不同种类的消化系统肿瘤细胞株和肿瘤细胞-动物成瘤模型，对其机制的探究仍较少。重楼皂苷Ⅰ在治疗消化系统肿瘤方面具有很大的潜力，需行更多、更深入的研究进行证实，以期早日应用于临床。