木犀草素抗肿瘤作用研究概况

莫景颖，罗笑珊，张海怡，张 磊，王瑞雪*

(1.佛山科学技术学院 口腔医学院，广东 佛山 528225；2.江汉大学 医学院，湖北 武汉 430056)

肿瘤对人类的健康威胁日益突出，目前已成为最常见的致死疾病之一。近年来，天然中草药活性成分的抗肿瘤作用成为国内外研究的热点。木犀草素(Luteolin)作为一种天然黄酮类化合物，主要存在于马鞭草科、伞形科、十字花科、天南星科、锦葵科等植物及蔬菜中，具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗氧化、免疫调节等药理作用[1]，木犀草素以糖甙的形式存在，其化学结构如图1所示。

目前，木犀草素已被用于肝细胞癌、肺癌、结肠癌、直肠癌、食管癌、卵巢癌、黑色素瘤、骨肉瘤、畸胎瘤等肿瘤的治疗，研究发现木犀草素可抑制肿瘤细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞迁移和侵袭，并具有对其他抗肿瘤药物的增敏作用等，其抗肿瘤的发展潜力巨大。现综述木犀草素抗肿瘤的作用及机制的相关研究进展，以期为临床应用提供理论支持和科学依据。

1 抑制肿瘤细胞增殖

细胞通过分裂的方式进行增殖，需经历一段规律且稳定的细胞周期，呈高度的时空有序性和协同性。对于肿瘤细胞而言，因其细胞周期的正常调控体系遭受破坏，导致细胞增殖失控，从而诱发肿瘤。因此，针对肿瘤细胞周期不同阶段的多种关键事件，精准作用于其特定的细胞结构，调控基因、酶、细胞周期蛋白等，可为临床的肿瘤治疗提供研究思路。

在木犀草素的化学结构中，具有共轭双键的B环与C环处于同一平面，有利于接近酶底物结合位点，且其B环上具有相邻的两个羟基，有利于抑制酶活性，这两种结构均为其抑制肿瘤细胞的增殖提供了化学基础。木犀草素对肿瘤细胞的抑制作用具有浓度、时间依赖性，即浓度越高处理时间越长，其抑制肿瘤细胞的影响就越明显。姜泽群等[2]研究显示，木犀草素以剂量(5～100 μmol/L)和时间(24、48、72 h)依赖的方式抑制人非小细胞肺癌H460细胞的生长，其IC50为40 μmol/L。任开明等[3]发现木犀草素能抑制非小细胞肺癌A549细胞的增殖，并呈浓度依赖性。徐娜等[4]也发现木犀草素对小细胞肺癌H1688、H446细胞增殖具有相同的效果，并具有浓度依赖性。随着相关研究的深入，人们发现木犀草素对肿瘤细胞增殖的抑制作用与其对肿瘤细胞增殖基因的影响关系紧密。孟欣等[5]报道了木犀草素能通过抑制细胞增殖相关基因RPS15a、Bad的mRNA表达和促进增殖抑制基因Lrig1、TSPYL5、Bim的mRNA表达，从而达到抑制结肠癌HT-29细胞增殖的生物学功能。孟欣等[6]发现木犀草素可下调肝癌细胞增殖相关基因LETM1、URG11、PICK1、CyclinD1的mRNA表达以抑制肝癌细胞的增殖，其中CyclinD1蛋白是细胞从G1期转化为S期必需的蛋白，提示木犀草素发挥的抑制细胞增殖的作用可能是通过调控细胞周期阻滞实现的。这与史栋栋等[7]的发现相吻合，即木犀草素将MCF-7细胞阻滞在S期。此外，还有研究报道了木犀草素可通过上调miRNA-203的表达来抑制乳腺癌细胞增殖[8]。

2 促进肿瘤细胞分化

目前普遍认为，肿瘤细胞来源于一些未分化或微分化的干细胞，这些干细胞在生长过程中丧失了正常程序化的分化机制，且其恶变程度与分化程度呈负相关。通过诱导肿瘤细胞重新获得分化功能，使其“步入正轨”，或许是一种肿瘤治疗的有效手段。而在实际研究中，可从细胞分化的相关因素入手，如与细胞分化程度呈正相关的特异性物质等，以此探究该细胞的分化程度。研究发现[4]，经木犀草素处理48 h的小细胞肺癌H1688、H446细胞中碱性磷酸酶的活性明显高于对照处理组，提示木犀草素可促进癌细胞的分化。由此可知，促进肿瘤细胞的分化可能是木犀草素发挥抗肿瘤效应的作用机制之一。

3 促进肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞出现自主有序的死亡，可分为死亡受体途径和线粒体途径。线粒体途径主要是通过改变线粒体膜结构和电位变化来改变线粒体通透性，进而释放出细胞色素C、凋亡诱导因子、核酸内切酶G等凋亡物质。研究发现，木犀草素通过线粒体途径调控肿瘤细胞的凋亡，主要表现在增加促凋亡蛋白的表达，以及抑制抗凋亡蛋白的表达。王丽芳等[9]研究发现，木犀草素可以通过抑制AKT的活化、增加p53、bax和cleaved-caspase3的表达、减少bcl-2的表达，诱导细胞进入凋亡途径。也有报道[10]指出，bcl-2与腺嘌呤核苷酸转运体(Adenine nucleotide translocator，ANT)结合会抑制线粒体膜通道的形成，而bax与ANT作用则会形成通道，同时bcl-2蛋白活性受到AKT、p53、NF-κB的调节，而bcl-2可直接或间接对bax进行调节。孟欣等[6]发现木犀草素可以通过促进促凋亡基因Merlin、AlkBH8、AR-ID1A的mRNA表达来促进肝癌细胞的凋亡。这些研究提示，木犀草素可作为细胞外信号使癌细胞产生胞内信号从而改变癌细胞线粒体膜结构增加其通透性，使癌细胞释放细胞色素C、凋亡诱导因子等凋亡物质来促进癌细胞的凋亡。有关研究亦证明，木犀草素可诱导癌细胞发生凋亡，如肝癌[11-12]、胶质瘤[13]、食道癌[14]、黑色素瘤细胞[15]、畸胎瘤[16]、胆管癌[17]、肝胆管型肝癌[17]、结直肠癌[18]、白血病[19]。木犀草素还能通过调控miRNA发挥促细胞凋亡的功能，如miR-34a-5p[2]、miR-203[8]、microRNA-6809-5p[20]。

4 抑制肿瘤细胞迁移和侵袭

4.1 抑制肿瘤血管生成

肿瘤的侵袭、迁移是肿瘤发展过程中的重要环节，而肿瘤的侵袭、迁移与肿瘤血管生成密切相关。其中，血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)是一种重要的促血管生成细胞因子，在肿瘤血管生成过程中扮演重要角色。付银锋等[21]运用60 μmol/L木犀草素处理黑素瘤细胞A375和B16F10 48 h后发现，木犀草素能显著降低VEGF表达，从而减少新生血管生成，最终抑制黑素瘤细胞侵袭。姜泽群等[2]报道了经木犀草素处理的肝癌细胞，其细胞内的血管新生分子(Uba2、VEGF、Fraj-1、HIF-1α、Rac1)的表达显著降低。基质蛋白金属酶家族(Matrix metalloproteinase，MMPs)具有降解细胞外基质和基底膜作用，在肿瘤侵袭、迁移和血管生成中发挥重要作用。在肿瘤微环境发生缺血缺氧时，肿瘤细胞会通过提高MMP-2和MMP-9的表达为肿瘤细胞的迁移进行助力。有研究[3-4，22]证明，木犀草素有抑制肿瘤细胞迁移相关蛋白酶的作用，如MMPs家族的成员MMP-2和MMP-9。魏付桥等[22]通过不同浓度的木犀草素分别处理结肠癌HCT116后发现，癌细胞的迁移与侵袭能力受到明显抑制，其作用机制与MMP-2、MMP-9的下调和E-cadherin的上调密切相关。赵喜等[23]报道了经木犀草素处理后的人结肠癌细胞LS174T，细胞内的ATAD2表达降低，从而下调MMP-2、MMP-9及p-NF-κB的表达来抑制肿瘤细胞侵袭。还有研究[24]发现，经不同浓度的木犀草素(10 μmol/L、20 μmol/L、40 μmol/L)处理人结肠癌干细胞后，木犀草素可通过下调TCF-4、MMP-2和β-Catenin蛋白的表达，来降低癌细胞的Ⅳ型胶原酶的降解，从而抑制癌细胞的迁移与侵袭。

4.2 逆转肿瘤的上皮间质转化

上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)指上皮细胞向间质细胞转化，参与肿瘤的发生过程，是肿瘤细胞发生浸润转移的关键步骤。李春雨等[25]发现，木犀草素具有体外抑制HepG2肝癌细胞侵袭迁移的作用，其机制与EMT相关。还有研究显示，木犀草素通过逆转或降低促进EMT的蛋白表达来抑制EMT。缪存静等[26]研究发现，木犀草素可逆转由TGF-β1诱导的人肺癌A549细胞发生EMT，其分子机制可能是木犀草素对EMT相关蛋白E-cadherin和波形蛋白(Vimentin)的表达逆转。阮君山等[27]研究发现，木犀草素通过特异性结合并下调细胞整合素，最终抑制人肺癌H1975、A549细胞发生EMT。分子层面的研究显示，木犀草素通过抑制IBP、SphK1、FAK、Vimentin、N-cadherin的mRNA表达来抑制癌细胞EMT[5]。曲国欣等[28]发现，木犀草素可通过下调Vimentin进而抑制骨肉瘤U2OS细胞的EMT。Schomberg等[29]通过16 μmol/L木犀草素处理人黑色素瘤细胞3 d后，应用转录组测序技术检测发现，尽管木犀草素调控4种不同黑色素瘤的具体基因不同，但这些基因均涉及ECM或细胞黏附途径。

4.3 相关信号通路

近年来研究发现，木犀草素发挥抑制肿瘤细胞侵袭、迁移的作用与多种信号通路相关。Yao等报道[30]了木犀草素通过上调miR-384和下调PTEN的表达来抑制结肠癌细胞迁移。Chen等[31]发现，木犀草素抑制宫颈癌细胞转移可通过下调RPS基因的表达和阻断Akt/Mtor/c-Myc的信号通路实现。Han等[32]研究发现，木犀草素通过上调FZD6来抑制Wnt信号通路从而抑制前列腺癌的发生与转移。有研究[33]表明，木犀草素发挥抑胃癌的作用主要是通过Notch通路调控EMT来实现。也有研究[20]表明，木犀草素抑制肝癌细胞生长，主要通过促进miRNA-6809-5p的表达进而抑制肝癌细胞中FLOT1的表达，以及Erk1/2 p38和NF-κB/p65的信号。

5 干扰肿瘤细胞代谢

代谢是生命体表现其生命活动的最基本特征之一，其最小单位为细胞，表现为各种能量的转化，包括各种放能反应和吸能反应。若抑制代谢反应中的关键酶活性，这些活性受影响的酶则无法催化生成相应的代谢物，可减慢肿瘤疾病发展的进程。史栋栋等[7]研究发现，木犀草素可能对乳腺癌细胞MCF-7细胞的氨基酸代谢有阻碍作用，推测木犀草素可能抑制了磷酸戊糖途径中核酸酶及其核酸苷酶的活性，从而使磷酸的含量下降，最终抑制核酸代谢。通过分析木犀草素处理后的细胞代谢机制，抓住关键酶并深入研究，有利于倒推木犀草素发挥具体抗癌作用的结构，可为探寻和研发更多同类抗肿瘤药物提供有价值的参考。

6 对抗肿瘤药物的增敏作用及逆转耐药作用

放化疗是治疗恶性肿瘤的常用方法，由于瘤体内存在程度不同的抗辐射乏氧细胞，同时正常组织对放化疗的耐受程度也不尽相同，因此运用中草药有效成分来提高肿瘤对放化疗的敏感性，是近年来的热门话题。有证据表明，木犀草素可作为抗肿瘤药物增敏剂应用于恶性肿瘤的治疗，如治疗肝细胞癌和肾细胞癌的小分子多激酶抑制剂索拉非尼，铂类抗癌药物如顺铂、奥利沙铂等。Tu等[34]研究发现，放射性耐药是口腔鳞状细胞癌(Oral squamous cell carcinoma，OSCC)患者复发、转移及致死的重要原因。Tu等通过MTT试验发现，OSCC表现出抗辐射表型，而木犀草素联合治疗则增强了OSCC的辐射效应，表明木犀草素对其他抗肿瘤药物具有增敏作用，甚至可逆转耐药性。化疗相关的基础研究[35]显示，木犀草素可通过JNK信号途径增加肝癌细胞对索拉菲尼的敏感性。有研究[36]显示，木犀草素增加肝癌细胞对顺铂的敏感性，也是通过JNK通路发挥作用。还有研究[37]指出，木犀草素可通过抑制CCNE2表达，增加他莫昔芬耐药细胞株对化疗药物他莫昔芬的敏感性。此外，木犀草素能增强奥沙利铂的疗效，其机制是木犀草素可将奥沙利铂使细胞周期阻滞转化为凋亡[38]。同时，也有研究[39]报道木犀草素与5-氟脲嘧啶联用可促进p53、p21、caspase-3的表达，从而提高抗肿瘤的效应。木犀草素还能促进肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(Tumor necrosis factor related apoptosis-induced ligand，TRAIL)诱导的肝癌细胞[40]、肾癌细胞[41]发生凋亡，以增加癌细胞对TRAIL的敏感性。除了促进癌细胞发生凋亡，木犀草素也能通过抑制肿瘤细胞的侵袭迁移，从而增加耐药型乳腺癌细胞对顺铂的敏感性[42]。

7 结语

综上，木犀草素的抗肿瘤机制种类繁多且较复杂，目前引起广泛关注的主要有干扰细胞代谢、阻滞细胞周期、诱导细胞凋亡、抑制肿瘤细胞侵袭浸润、提高放化疗的疗效以及增敏其他抗肿瘤药物等。木犀草素作为一种具有多种生物活性的天然化合物，在植物界分布较广且价格低廉，是一种前景广阔的潜在抗肿瘤药物。木犀草素通过多种机制发挥抗炎症、抗氧化等作用[1]，为医药和科研领域带来了新的研究方向。此外，木犀草素对于临床上多种疾病的治疗亦有较大优势。但目前对木犀草素的研究大多停留于体外实验层面，实验影响因素单一，今后应加强木犀草素的体内抗癌作用研究，以及木犀草素与放化疗合用的疗效、机制及使用条件等研究，探索木犀草素的临床应用价值，以便更好地服务于肿瘤患者。同时，由于天然分子药物的化学结构脆弱、溶解性差，使得它们的临床应用受到阻碍，因此运用纳米颗粒组装以提高天然分子药物(木犀草素)的稳定性和溶解度，亦是木犀草素应用研究的新方向。