白藜芦醇抗肿瘤作用机制研究进展

魏晓楠，杨一琼，张敬美

1 济宁医学院精准医学研究院，山东济宁 272067；2 济宁医学院行为医学教育研究所，山东济宁 272067

目前，肿瘤仍然是全世界人类最常见的发病和死亡原因之一，传统的治疗方法包括：化疗、放疗、手术、靶向药物和免疫抑制，但是都因抗药性的产生而具有局限性，导致治疗效果不佳，预后差。因此，寻找无不良反应的天然化合物作为抗癌药物仍然是癌症治疗的首要目标。白藜芦醇是一种天然多酚类化合物，具有多种药理功能，包括抗氧化、抗炎、抗衰老、神经保护、心脏保护和抗癌功能。近年来，白藜芦醇的抗肿瘤作用逐渐引起研究者的重视，有望开发为新的抗肿瘤药物。本文详细综述了白藜芦醇抗肿瘤作用机制，以期为白藜芦醇能够更好地应用于临床提供参考。

1 白藜芦醇的理化性质

白藜芦醇又称芪三酚，化学名为3，5，4'－三羟基—1，2—二苯乙烯，分子式为C14H12O3，相对分子质量是228.25，存在于多种植物中，如葡萄、虎杖、花生［1］。它于自然条件下存在两种顺反异构体，反式构象多于顺式，且反式异构体的生理活性强于顺式异构体。白藜芦醇暴露于热和紫外线辐射下会使反式异构体转化为顺式异构体。白藜芦醇由植物的先天宿主反应系统产生，保护植物体免受外界真菌、细菌和病毒，以及有害环境影响，如紫外线辐射、臭氧暴露和毒素［2］。白藜芦醇的细胞吸收主要有主动运输和扩散两种方式，其血液运输涉及与白蛋白和脂蛋白的结合。目前，白藜芦醇主要通过植物提取、化学合成和生物系统表达三种方法分离、提纯［3］。

白藜芦醇难溶于水，但是易溶于有机溶剂，具有良好的细胞膜通透性。研究表明，反式白藜芦醇在高pH 值溶液中能够被快速降解，根据一阶动力学，反式白藜芦醇在1.2到10的pH值范围内，稳定性和溶解度呈指数下降，并且在37 ℃、pH 值7.4 的缓冲液中降解率较高［4］。人类胃肠道pH 值，胃内为1.5，肠内为8.5，这也解释了口服反式白藜芦醇的低生物利用率。白藜芦醇可通过增加溶解度的方式以提高自身生物利用率。白藜芦醇与疏水性中心环糊精结合，可使白藜芦醇的溶解度提高60 000倍，增加细胞吸收利用率。同时，白藜芦醇也可通过降低代谢速率的方式提高生物利用率。目前，白藜芦醇已可被加载到脂质体、环糊精、固体脂质纳米颗粒和纳米乳［5］。白藜芦醇利用率低，所以不少研究者将白藜芦醇与其他药物联合用药以提高白藜芦醇的生物利用率。白藜芦醇和5-FU 化疗药物联合治疗，通过增加化疗增敏剂和（或）减少化疗抗性效应，显著提高了5-FU 单独治疗结直肠癌细胞的效果［6］。此外，白藜芦醇还可以通过PI3K/Akt 信号通路协同5-FU 抑制结肠癌细胞SW620 的细胞增殖和促进其凋亡［7］。这也表明白藜芦醇具有抗肿瘤作用，具体的抗肿瘤机制也得到了证明。

2 白藜芦醇的抗肿瘤机制

2.1 抑制肿瘤的发生 肿瘤形成的起始与暴露于致癌剂中或自发的基因突变有关，而白藜芦醇具有抑制肿瘤发生的作用。白藜芦醇可以通过抗自由基形成来抑制肿瘤的发生。氧化和自由基损伤被公认是引起细胞DNA 损伤，进而导致细胞恶变的重要机制之一。例如，白藜芦醇可以抑制人白血病HL-60细胞中十四烷酰佛波醇—乙酯诱导的自由基形成［8］。白藜芦醇还可以防止细胞膜内的脂质过氧化和氧化应激（ROS）引起的DNA 损伤。炎症是致癌的一个主要驱动因素，在肿瘤的发生中发挥作用。白藜芦醇可以作为抗炎剂抑制肿瘤发生。环氧化酶-2（COX-2）在大多数人类腺癌和结肠肿瘤的炎症期间表达上调。白藜芦醇降低了结肠癌细胞中COX-2蛋白的表达。SIRT-1可能通过激活NF-κB诱导炎症细胞因子。HOFSETH 等［9］发现，白藜芦醇也可以逆转结肠炎期间SIRT-1 的下调。再者，白藜芦醇可调节细胞色素P450 酶的活性和表达来抑制肿瘤的发生。细胞色素P450 酶（CYP1A1，CYP1B1）被认为是引起正常细胞癌变的最重要的酶之一。它可以使存在于工业废气及烟雾中的二恶英、多环芳香烃等致癌物质与胞浆芳香烃受体结合并活化成为最终致癌物，在此过程中释放出大量氧自由基，导致DNA 损伤发生突变。据报道，在人乳腺上皮细胞（MCF）-10A 中，四氯二苯并二恶英（TCDD）能诱导CYP1A1 和CYP1B1 的表达，白藜芦醇可以抑制TCDD 的诱导作用，从而抑制 CYP1A1 和 CYP1B1 的表达及其催化功能；还可以抑制人乳腺癌MCF-7 和肝癌HepG2 细胞中CYP1A1/1A2 酶和信号转导途径中致癌物激活酶的表达。白藜芦醇通过抑制NADPH 氧化酶/ROS/ERK 信号通路的传递，限制了高葡萄糖诱导的人体肾小管上皮HK-2 细胞向间充质细胞的转化。因此，白藜芦醇可以通过抗自由基形成、抗炎反应以及调节细胞色素P450酶的活性和表达，从而限制前致癌物的活化来预防癌症。

2.2 抑制肿瘤的发展 肿瘤启动子通常会改变抑癌基因表达，导致细胞增殖增加并减少细胞凋亡，进而促进肿瘤的发展。白藜芦醇可以通过多种途径抑制肿瘤的发展。

白藜芦醇通过阻滞细胞周期诱导肿瘤细胞凋亡，主要通过调节细胞周期蛋白以及细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的平衡来抑制细胞进入G0/G1期。研究表明，白藜芦醇处理的HL-60 细胞，G2/M期细胞数减少，亚G1 期细胞数增加，CyclinD1 表达显著下降，提示白藜芦醇通过下调CyclinD1表达，将HL-60 细胞阻滞在G0/G1 期，从而发挥抑制白血病细胞增殖的作用［10］。研究［11］发现，白藜芦醇能够上调 p21WAF1 和 p27KIP1 表达水平，诱导 G0/G1 期细胞周期停滞来抑制人前列腺基质永生化细胞WP⁃MY-1 细胞的增殖。另外，有研究表明，白藜芦醇可能通过下调细胞周期蛋白D1、CDK4 和CDK6 的表达，以及上调p21、p27和CDK抑制剂的表达，诱导细胞周期停滞在G0/G1期［12］。

白藜芦醇还可通过激活癌细胞内的细胞凋亡抑制肿瘤的发展。Bcl-2 家族的蛋白参与细胞凋亡过程，其可以分为两类，一类是抑制细胞凋亡，如Bcl-2，另一类是促进细胞凋亡，如Bax。维持促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白之间的平衡对细胞存活至关重要［13］。研究［14］发现，白藜芦醇能够降低抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，促进凋亡蛋白Bax 和Caspase-3 的表达，从而抑制人胰腺癌细胞增殖而起到抗肿瘤作用。YAO等［15］发现，白藜芦醇能增强卵巢癌细胞中miR-34a的表达，抑制Bcl-2 的抗凋亡作用，从而促进卵巢癌细胞凋亡。白藜芦醇抑制Bcl-2 家族蛋白并激活凋亡蛋白Bad、Bak 和Bax 来诱导癌细胞的细胞凋亡，其抑癌作用可能与p53 的激活有关。白藜芦醇参与的特定细胞死亡信号似乎与细胞类型有关，特别是细胞的p53 状态。有关研究［11］发现，白藜芦醇处理后，A549 细胞p53 蛋白表达明显升高，并呈浓度依赖的特性，提示白藜芦醇可能通过调节p53活性，上调Bax蛋白，改变Bcl-2/Bax比值，从而激活依赖线粒体的凋亡通路。还有研究［1］显示，白藜芦醇能够抑制PC-3 细胞增殖，并通过调控Caspase-3/Bax/Bcl-2信号通路促进凋亡的发生，具有治疗前列腺癌的应用前景。

另一方面，白藜芦醇通过抑制PI3K/Akt 途径诱导凋亡，经白藜芦醇和抑制剂处理后细胞中PI3K、Akt 蛋白表达下降，因此推断，白藜芦醇促进甲状腺乳头状癌细胞凋亡可能与下调PI3K/Akt 信号通路有关［16］。白藜芦醇能抑制信号转导转录激活子3（STAT3）和NF-κB 进而抑制肿瘤发展。STAT3 是促进肿瘤细胞增殖、侵袭、血管生成和转移的关键因素，白藜芦醇通过抑制STAT3 抑制肿瘤生长并刺激细胞凋亡。NF-κB 可调节抗凋亡基因，如 TNF-α 受体相关因子2（TRAF2）。肿瘤细胞中的STAT3 和NF-κB 通过乙酰化和（或）磷酸化的方式激活，与癌症的发展密切相关。白藜芦醇通过消除IκB-α 激酶的激活来抑制NF-κB 的活性，从而下调某些抗凋亡和促进增殖的基因产物，比如Survivin、cIAP-2、cy⁃clinD1、XIAP、Bcl-xL、Bfl-1/A1、Bcl-2 和TRAF2，诱导人多发性骨髓瘤细胞凋亡并阻止其增殖。LI 等［17］的研究表明，白藜芦醇可以通过G1期细胞周期停滞抑制细胞增殖，并诱导癌细胞凋亡，而不影响正常细胞，表明AKT/STAT3 通路可能是白藜芦醇的一个新靶点。另一项研究报告称，白藜芦醇可以通过抑制PI3K/AKT 通路的激活来诱导Ishikawa 细胞的凋亡，进而抑制子宫内膜癌细胞的增殖，未来可能成为子宫内膜癌辅助治疗的新药物［18］。

2.3 抑制肿瘤的转移 在分子水平上，肿瘤的侵袭和转移的过程可分成三步：黏附、趋化运动、降解。只要其中的一个环节被抑制，就可以使肿瘤的转移被阻断，因此白藜芦醇如何在分子水平抑制肿瘤的侵袭也成为近年来肿瘤研究的热点。

白藜芦醇可通过抑制基质金属蛋白酶（MMPs）及血管生成标记物的表达，来预防癌症及其转移。癌细胞的侵袭和转移涉及通过蛋白水解酶（如MMPs）破坏细胞外基质和基底膜。MMPs 是参与肿瘤细胞迁移、增殖、侵袭和转移的主要蛋白酶。其中，MMP-2 和MMP-9 是参与转移过程的关键酶。此外，MMP-2 和 MMP-9 是受 TGF-β 调控的下游靶蛋白。研究［19］发现，白藜芦醇显著抑制乳腺癌细胞MDA231 中 MMP-2 和 MMP-9 的 表 达 ，通 过 降 低MMP-2 和MMP-9 的表达和分泌来抑制乳腺癌细胞的迁移。还有研究［20］发现，白藜芦醇能抑制肾癌细胞体外增殖能力，可能通过下调MMP-2与MMP-9的表达而抑制肾癌细胞786-O 与ACHN 体外迁移与侵袭能力。

白藜芦醇还可以通过抑制与上皮细胞—间质转化（EMT）相关的信号通路，抑制肿瘤侵袭和转移的发展。转化生长因子β（TGF-β）是一种可促进癌细胞的侵袭、增殖、EMT 和血管生成的细胞因子，且TGF-β/Smad 信号通路可在癌症转移过程中激活EMT。研究［21］发现，白藜芦醇通过降低波形蛋白（Vimentin）、纤连蛋白的表达，并增加E-cadherin 的表达来提高顺铂抑制TGF-β1 诱导的MDA231 细胞迁移和侵袭的作用，而E-cadherin 的表达则是逆转EMT，这表明白藜芦醇赋予顺铂逆转EMT 的功效，从而起到抗肿瘤作用。白藜芦醇还可以作用于AKT1，通过 AKT/GSK-3β/Snail 信号通路逆转 EMT，从而抑制结肠癌细胞的侵袭和转移［22］。白藜芦醇是STAT3 乙酰化的抑制剂，在暴露于27-羟基胆固醇（27HC）的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中，白藜芦醇抑制了 Ac-STAT3、p-STAT3 和 EMT 标志物的表达。此外，白藜芦醇对STAT3 信号的抑制可以防止27HC 诱导的肿瘤微环境中EMT 之间的交叉对话［23］。 另 外 研 究［24］发 现 ，白 藜 芦 醇 通 过 AKT/GSK3β/Snail 信号通路抑制结肠癌的 EMT，E-cad⁃herin 表达明显增加，N-cadherin 表达在体外和体内都有所下降。

血管生成是肿瘤转移的一个重要因素。肿瘤块的持续扩大需要新的血管形成，为快速繁殖的肿瘤细胞提供足够的氧气和代谢物。血管内皮生长因子（VEGF）是肿瘤细胞分泌的重要血管生成因子，它刺激肿瘤新血管生成和血管通透性。白藜芦醇可以降低许多癌细胞中VEGF 的水平。研究［25］发现，白藜芦醇通过抑制PI3K/AKT 和MAPK 的激活，抑制了A2780/CP70 和 OVCAR-3 细胞中 VEGF 的表达，从而抑制了人类卵巢癌的进展和血管生成。

白藜芦醇还可以逆转重金属致癌和耐药肿瘤细胞的转移。结直肠癌是由遗传因素和环境因素引起的。重金属在环境污染中起着关键作用。Cd 与多种肿瘤的发生密切相关。众所周知，m6A 的表达可以调节人类细胞中的RNA 甲基化状况。m6A 明显影响基因表达的调节，并与包括癌症在内的各种人类疾病有关。m6A 对mRNA 的修饰可以增加ZEB1在结直肠癌细胞中的表达。Cd 上调了结直肠癌细胞中 N-adherin、Vimentin 和 ZEB1 的表达，而下调了E-cadherin 的表达。白藜芦醇可以通过调节ZEB1的m6A 修饰和EMT 相关标志物的表达，来逆转Cd促进的结直肠癌细胞的迁移、侵袭和EMT 进程。白藜芦醇可能是治疗结直肠癌的一个新目标［26］。顺铂耐药是口腔鳞状细胞癌患者临床治疗中的一个主要问题。研究发现，白藜芦醇通过磷酸化ERK/p-38和抑制MMP-2/9 抑制耐顺铂的人类口腔癌细胞CAR的转移。多柔比星（DOX）是潜在的化疗药物之一，具有降低癌细胞活力的高能力。然而，对DOX 治疗的抗性是一个普遍现象。PTEN 参与了EMT 介导的耐药性。已有研究［27］表明，白藜芦醇能够通过刺激PTEN 来抑制DOX抗性，被激活的PTEN 会明显减弱Akt信号通路，从而抑制EMT介导的耐药性。

3 展望

综上所述，白藜芦醇通过多种机制发挥抗肿瘤作用，具有作为抗癌药的巨大潜力，可用于预防和治疗多种癌症。尽管对白藜芦醇的抗癌活性进行了数以千计的临床前研究，但在转化研究和临床试验方面取得的进展甚微。大多数研究都集中在它的抗癌作用、细胞机制和体外及体内的信号转导途径上。在各种限制中，不良的药代动力学和低效力似乎是白藜芦醇的两个主要瓶颈。白藜芦醇一直被期望能改善癌症并促进癌症治疗的突破。因此，提高白藜芦醇在人体中的生物利用率，是基础研究成果转化为治疗剂开发的关键。为增加白藜芦醇的生物利用度并使其发挥佐剂的潜在作用，应积极将研究集中在白藜芦醇的转运系统、制剂、白藜芦醇代谢的调控以及白藜芦醇与其他化合物可能的相互作用上，使白藜芦醇能够更有效地应用于抗癌治疗。

利益冲突所有作者声明不存在利益冲突

作者贡献声明魏晓楠：论文撰写，收集和分析相关文献资料；杨一琼：收集相关文献资料；张敬美：指导及修正论文思路和内容