非黑色素瘤皮肤癌防治中的天然产物研究进展

卓雅婷，皮佩灵，崔映月，刘蕴瑶，强磊

(中国药科大学，江苏 南京 211198)

非黑色素瘤皮肤癌患者遍布全球，其在美国是最常见的恶性肿瘤之一，约占美国所有新确诊癌症病例的40%，并呈上升趋势[1]。这背后代表着一系列的重大健康和经济问题，因此非黑色素瘤皮肤癌的预防和治疗刻不容缓[2]。

皮肤癌包括黑色素瘤和非黑色素瘤皮肤癌，其中非黑色素瘤皮肤癌又细分为基底细胞癌和鳞状细胞癌等。皮肤长期暴露于紫外线辐射是公认的皮肤癌危险因素[3]。据估计，约65%的黑色素瘤病例和约90%的非黑色素瘤皮肤癌病例与紫外线暴露密切相关[4]。紫外线辐射中的紫外线B(UVB，290～320 nm)是人类非黑色素瘤皮肤癌的主要诱导因素[5]。因此在本文中，主要针对UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌的预防和治疗进行总结概述。

UVB照射可以直接损伤DNA从而产生一系列光产物，包括环丁烷嘧啶二聚体(cyclobutane pyrimidine dimmer，CPD)等，如果这些损伤得不到及时修复，长期积累可造成基因突变[6]。基因突变导致相关信号转导通路上调或下调，其中包括细胞增殖、分化、死亡等相关通路，促进非黑色素瘤皮肤癌的发生发展[7]。因此，针对UVB诱导的皮肤炎症、DNA损伤、氧化应激和免疫抑制的有效药物研发显得尤其重要。已有许多研究表明，天然产物具有防止UVB引起的非黑色素瘤皮肤癌发生的潜力[8]。本文选取了近年来在UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌的防治方面研究较多的天然产物进行概括总结，为非黑色素瘤皮肤癌的化学预防和治疗提供参考。

1 白藜芦醇(resveratrol)

白藜芦醇是一种广泛存在于葡萄、各种坚果和浆果中的多酚类抗氧化剂。在体外，白藜芦醇提高经UVB照射的人角质形成细胞(human immortalized keratinocytes，HaCaT)的存活率，并降低细胞内活性氧水平，减弱caspase-3和caspase-8的激活，抑制核转录因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)的激活，起到光保护作用[9]。白藜芦醇抑制人皮肤鳞癌细胞A431的增殖并诱导其凋亡[10]。白藜芦醇通过抑制转移相关蛋白LIM结构域激酶1(LIM domain kinase 1，LIMK1)表达，从而抑制A431细胞的运动能力[11]。

在体内，白藜芦醇明显抑制UVB诱导的SKH-1小鼠的表皮增生，抑制环氧合酶和鸟氨酸脱羧酶(ornithine decarboxylase，ODC)的活性及表达，降低脂质过氧化水平，防止氧化应激[12]。白藜芦醇亦通过调节CKI-cyclin-CDK网络和抑制丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)途径减弱UVB造成的皮肤损害[13]。另有研究表明，白藜芦醇降低长期UVB导致的皮肤肿瘤发生率，延缓肿瘤发生，具有化学预防作用[14]。在UVB诱导的皮肤肿瘤中，survivin蛋白的mRNA水平、蛋白水平、蛋白磷酸化水平上调，促凋亡蛋白Smac/DIABLO(diablo IAP-binding mitochondrial protein)下调，而白藜芦醇可以逆转这些变化[14]。这表明白藜芦醇通过survivin途径对UVB致癌具有化学预防作用，有望预防和治疗UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌。

2 草质素(herbacetin)

草质素是一种黄酮醇化合物，存在于笔筒草和亚麻籽等植物之中。研究发现，草质素是一种新型的AKT(V-akt murine thymoma viral oncogene homolog)和ODC抑制剂，抑制UVB诱导的皮肤肿瘤的发生发展[15]。磷脂酰肌醇激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3K)/AKT信号通路是最常见的激活细胞增殖和存活的途径之一，是许多生长因子受体的下游细胞内信号转导途径[16]。在A431细胞中，草质素可与AKT1和AKT2形成氢键并抑制两者的活性[15]。UVB诱发高水平的多胺，而多胺水平升高与细胞生长、运动、转移和凋亡有关，与皮肤癌的发展相关[17]。ODC是多胺合成途径的第一个酶，相比于正常皮肤，在小鼠乳头状瘤中ODC活性明显升高[18]。而草质素可以显著抑制ODC活性[15]。基于上述机制，草质素可抑制A431细胞生长及其锚定非依赖性生长[15]。在UVB诱导的SKH-1小鼠皮肤肿瘤的体内模型中，草质素可显著减少皮肤肿瘤的大小及ODC的体内活性[15]。综前所述，草质素具有预防和治疗UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌的潜力。

3 丁香酸(syringic acid)

丁香酸是天然存在的O-甲基化三羟基苯甲酸，分布于棕榈和棕榈油以及葡萄酒中[19]。过量的活性氧直接诱导蛋白质、脂质和DNA的损伤，导致还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶的失衡，促进皮肤癌变[20]。丁香酸作为Nox家族成员之一NADPH氧化酶的抑制剂，可以抑制UVB诱导的活性氧产生，具有治疗非黑色素瘤皮肤癌的潜力[21]。丁香酸显著抑制UVB诱导的皮肤肿瘤的发生，降低肿瘤数量[21]。研究表明，蛋白酪氨酸磷酸酶-κ(protein-tyrosine phosphatase-κ，PTP-κ)的氧化损伤参与UVB介导的表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)激活，而EGFR的激活在皮肤癌变中起着核心作用[22]。EGFR激活后刺激MAPK和PI3K/AKT等途径，导致环氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)的转录激活，引发炎症，促进肿瘤的发生发展[23]。丁香酸通过抑制UVB诱导的HaCaT细胞中的活性氧产生从而抑制PTP-κ的氧化，并且抑制EGFR以及下游MAPK、PI3K/AKT信号通路因子的磷酸化[21]。综前所述，丁香酸主要通过抑制Nox/PTP-κ/EGFR轴发挥其在UVB诱导的皮肤癌中的化学预防和治疗作用。

4 甘草酸(glycyrrhizic acid)

甘草酸是甘草中最主要的活性成分，属于三萜类化合物[24]。UVB诱导活性氧产生，从而导致Ca2+干扰内质网的稳态[25]。然而甘草酸可以显著改善人皮肤成纤维细胞Hs68内的氧化紊乱和Ca2+失调，抑制内质网应激反应，防止细胞膜电位损失和细胞死亡[26]。皮肤细胞中的自噬水平不足会抑制DNA损伤识别相关蛋白的募集和核苷酸切除修复，从而阻断DNA损伤的有效修复[27]。然而甘草酸抑制原代人皮肤成纤维细胞HDF产生氧化应激反应及死亡，防止CPD形成并通过调节自噬通量防止DNA损伤[28]。

甘草酸抑制UVB引起的BALB/c小鼠表皮增生、淋巴细胞浸润以及多种炎症相关蛋白p38、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)、COX-2、细胞间黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)等的表达[29]。甘草酸还延缓SKH-1小鼠皮肤肿瘤发生，减少肿瘤数量，抑制了肿瘤生长[30]。其作用机制是下调CPD、增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear，PCNA)、NF-κB、前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、COX-2和一氧化氮，并下调p53和p21/Cip1以防止DNA损伤和促进DNA损伤修复[30]。基于上述作用，甘草酸有望用于UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌的预防和治疗。

5 胡桃苷(juglanin)

胡桃苷是一种从何首乌中提取的天然产物，是何首乌中各种化合物中的功能成分。胡桃苷可减少UVB诱导的SKH-1小鼠皮肤红斑且显著抑制表皮增生和炎性细胞浸润[31]。p38和JNK的磷酸化是暴露于UVB照射后的细胞应激指标[32]，此外，PI3K/AKT信号通路及其调节的哺乳动物西罗莫司靶蛋白(mechanistic target of rapamycin，mTOR)与UVB诱导的皮肤癌相关[33-34]。胡桃苷可抑制UVB引起的小鼠皮肤中p38和JNK磷酸化水平的增加、PI3K的表达激活、AKT磷酸化和mTOR磷酸化[31]。暴露于UVB之后，皮肤中的白细胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)的产生和分泌增加，它们与止血功能状态、局部炎症反应紧密相关[35]。胡桃苷可以显著降低UVB引起的上述促炎细胞因子的产生和分泌。综前所述，胡桃苷通过抑制p38/JNK和PI3K/AKT/NF-κB对抗UVB造成的炎症产生、细胞增殖存活方面的影响，从而发挥对UVB诱导的皮肤癌的治疗性作用，有望成为预防和治疗UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌的药物之一。

6 花青素(proanthocyanidins)

花青素广泛存在于蔬菜、种子、树皮、水果之中，葡萄籽是其丰富来源。花青素可以抑制UVB诱导的SKH-1小鼠皮肤肿瘤的发生发展，包括降低肿瘤发生率、肿瘤大小和肿瘤数量[3]。花青素增强切除修复相关基因如XP (xeroderma pigmentosum complementation group)A、XPC、DDB2(damage specific DNA binding protein 2)等的表达，有助于快速修复UVB诱导的CPD[3]。此外，花青素增强UVB诱导的XPA蛋白的核内累积并增强核XPA与核XPA的结合，以IL-12依赖的途径促进DNA损伤修复[3]。

花青素能够缓解UVB诱导的免疫抑制，降低患非黑色素瘤皮肤癌的风险[36]，其中，免疫因子白细胞介素-10(interleukin-10，IL-10)与此治疗作用相关[3]。原花青素可以降低IL-10水平，从而避免UVB诱导的免疫抑制[3]。此外，花青素可减少其他抑制免疫反应的炎症介质的产生，降低小鼠受到UVB诱导的皮肤癌风险[36]。综上所述，对于UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌的预防和治疗而言，花青素具有强大潜力。

7 木犀草素(luteolin)

木犀草素是一种天然的类黄酮，其化学结构为3′,4′,5,7-四羟基黄酮，富含于洋葱、西兰花、胡萝卜、胡椒、橄榄和芹菜之中[37]。木犀草素可以有效减少UVB诱导的CPD形成，并且通过干扰MAPK途径抑制皮肤红斑产生和COX-2及PGE2的上调，从而减少UVB造成的皮肤伤害[38]。此外，木犀草素抑制了UVB诱导的SKH-1小鼠皮肤肿瘤发生率、多样性和整体大小，这主要通过靶向蛋白激酶Cε(protein kinase Cε，PKCε)和Scr激酶发挥化学预防作用[37]。PKCε是一种与钙无关的蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)亚型，与皮肤的增殖、分化和致癌作用有关[39]。Scr激酶是一种非受体酪氨酸激酶，在包括皮肤癌在内的多种肿瘤中被激活或者过表达，并且与肿瘤细胞增殖、转移和血管生成密切相关[40]。木犀草素通过ATP竞争性的方式直接结合PKCε和Scr激酶，减弱两者的活性，随后抑制UVB诱导的MAPK磷酸化和AKT信号通路[37]。由此可见，木犀草素可以作为一种潜在药物，用于预防和治疗UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌。

8 芹菜素(apigenin)

芹菜素是一种生物类黄酮，其化学结构为5,7,4′-三羟基黄酮，存在于茶、芹菜、百里香等多种食物中[41]。芹菜素抑制UVB诱导的角质形成细胞增殖并阻断其细胞周期进程，减弱小鼠表皮增厚[42]。芹菜素降低UVB诱导的人皮肤成纤维细胞HDFα的CPD形成频率并抑制XPC、XPB、XPG、XPF等的表达下调，恢复核苷酸切除修复[43]。此外，芹菜素可以减少UVB诱导的凋亡蛋白Bax和caspase-3的表达[43]。

在恶性鳞状细胞癌中，芹菜素通过激活AMP依赖的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase，AMPK)通路而抑制UVB诱导的mTOR信号激活[42]。mTOR是增殖和自噬之间的信号传递枢纽，芹菜素则通过mTOR信号增强自噬而对抗UVB诱导的细胞增殖[42]。在皮肤癌的发生过程中，TSP1(thrombospondin-1)蛋白过表达抑制了血管生成并降低了鳞状细胞癌的发生率[44]。而芹菜素可以通过驱动mRNA结合蛋白HuR恢复TSP1的表达，导致炎症因子的显著减少，从而改善UVB的致癌作用[2]。综上所述，芹菜素不仅具有预防UVB照射致癌的作用，还具有治疗非黑色素瘤皮肤癌的潜力。

9 水飞蓟宾(silibinin)

水飞蓟宾是一种从水飞蓟中获得的天然黄酮寡糖。水飞蓟宾已显示出对包括皮肤癌在内的多种癌症的抗肿瘤治疗潜力[45]。当UVB造成DNA损伤时，为响应损伤，p53的转录活性和非转录活性均被激活[46]。水飞蓟宾通过上调p53及其下游靶标GADD45α(growth arrest and DNA damage inducible α)，增强p53的核定位，从而促进UVB诱导的CPD修复并防止细胞凋亡[47]。水飞蓟宾还增强IL-12的产生和分泌，并通过IL-12依赖的方式加速UVB诱导的DNA损伤的修复，保护细胞免于凋亡[48]。

水飞蓟宾可有效防止光致癌，延长UVB诱导的皮肤肿瘤潜伏期，降低皮肤肿瘤的数量、体积[49]。水飞蓟宾还可通过阻断SKH-1小鼠皮肤中的MAPK、p38、JNK和AKT活性，阻止UVB引起的皮肤癌症的发生发展[49]。因此，水飞蓟宾是一种适用于UVB照射导致的非黑色素瘤皮肤癌的潜在预防和治疗药物。

10 α-檀香醇(α-santalol)

α-檀香醇是一种从檀香树中分离提取出的天然产物。α-檀香醇以浓度依赖和剂量依赖的方式诱导A431细胞死亡[50]。其机理是通过激活上游caspase-8和caspase-9参与caspase-3的激活和聚(ADP-核糖)聚合酶(poly ADP-ribose polymerase，PARP)的裂解，此外，α-檀香醇还造成了线粒体膜的破坏，促进细胞色素C释放到细胞质中[50]。

α-檀香醇显著抑制UVB诱导的SKH-1小鼠皮肤炎症、皮肤肿瘤发生率和肿瘤多样性。α-檀香醇对皮肤癌的抗肿瘤作用是通过激活caspase[50]和G2/M细胞周期阻滞[51]导致肿瘤细胞死亡。α-檀香醇降低cyclinA、cyclinB1、cyclinD1、cyclinD2和CDK1、细胞周期依赖性激酶2(cyclin dependent kinase 2，CDK2)、细胞周期依赖性激酶4(cyclin dependent kinase 4，CDK4)、细胞周期依赖性激酶6(cyclin dependent kinase 6，CDK6)的表达，上调Cip1/p21的表达[52]，并显著增加凋亡蛋白、caspase-3、caspase-8和肿瘤抑制因子p53的水平[53]。α-檀香醇亦抑制UVB诱导的ODC的活性并对正常组织没有毒性[54]。此外，α-檀香醇还能作为抗过氧化物，抑制皮肤的脂质过氧化，从而阻止UVB诱导的小鼠皮肤肿瘤的发展[55]。基于上述作用，α-檀香醇具有针对UVB诱导的非黑色素瘤皮肤癌的预防和治疗潜力。

11 讨论

非黑色素瘤皮肤癌是世界上最常见的癌症之一，其主要是由紫外线特别是UVB辐射引起的。UVB辐射诱发非黑色素瘤皮肤癌的发病率和风险不断上升，然而其预防和治疗手段受限且预后欠佳，因此迫切需要新的策略来控制其发生发展。基于毒性小和抗癌活性高的前提，天然产物是具有前景的预防和治疗非黑色素瘤皮肤癌的补充或替代方法。相比于其他治疗手段和方法，天然产物具有易获得、成本低、耐受性好、副作用小等优势。本文综述的10种天然产物满足药物需具有强大抗癌活性的要求，它们能干预UVB辐射诱导的皮肤癌发生、发展及恶化中的一个或多个步骤，其中包括DNA损伤、基因突变、增殖、凋亡、坏死、炎症、免疫抑制等多个方面，为非黑色素瘤皮肤癌的预防和防治提供了一定的思路。但是，天然产物的开发仍有待解决一些问题，例如体内生物利用度问题、体内代谢转化问题等，因此仍需要结合现代药物制剂研发等技术手段进行深入研究以解决问题。此外，部分天然产物目前还停留在临床前研究阶段，尚缺乏临床数据，因此其在临床的疗效作用还有待商榷。