天然药物抗肿瘤作用机制研究

房 淼 ，王德刚，刘培庆

（1. 中山大学 药学院，广东 广州 510006；2. 珠海联邦制药股份有限公司，广东 珠海 528467）

恶性肿瘤是危害人类生命健康的一种常见疾病，全世界恶性肿瘤发病率及死亡率一直呈上升趋势。目前，对于恶性肿瘤的治疗方法主要包括手术、放疗及化疗等，其中化疗主要以合成药物为主。化疗药对于肿瘤的抑制效果值得肯定，也是对恶性肿瘤较为有效而又普遍使用的治疗方法之一，但其毒副作用广泛而严重，且存在耐药问题。此外，化疗药对肿瘤细胞与正常细胞的选择性较差，在杀灭或抑制肿瘤细胞的同时也能损伤正常细胞的生长，且会对心、肝、肾及神经系统功能产生直接的影响， 对人体产生一定的毒性。因此，寻找低毒高效的抗肿瘤药物在肿瘤治疗中显得十分必要。来源于天然植物的抗肿瘤药物因其低毒高效而表现出了独特的优势和广阔的应用前景。

目前已批准上市的抗肿瘤药物中，超过60 %为天然药物或以天然产物为先导化合物的合成和半合成衍生物，因此从天然植物中寻找新的具有抗肿瘤活性的药物可能为恶性肿瘤患者带来新的希望[1]。我国有丰富的药用动、植物资源，如何发挥我国传统医学的优势，筛选具有抗肿瘤功效的天然药物己逐渐受到医学界的重视。本文就近年天然药物在抗肿瘤方面的作用机制研究进行综述，旨在为天然药物来源的抗肿瘤药物的研究与开发奠定一定基础。

1 免疫增强作用

肿瘤的发生、发展、转移与机体免疫功能密切相关，大部分肿瘤患者，尤其是中晚期肿瘤患者普遍出现免疫功能低下等问题。机体的免疫系统包括特异性免疫和非特异性免疫。特异性免疫主要由T淋巴细胞参与的细胞免疫及B淋巴细胞参与的体液免疫，非特异性免疫主要由自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）和巨噬细胞构成。NK是机体重要的免疫细胞，不仅能直接杀伤肿瘤细胞维持机体正常免疫及内环境稳定，且在机体防御及肿瘤监视过程中起重要作用。巨噬细胞通过释放细胞因子发挥抗肿瘤效应及免疫调节作用[2]。免疫疗法作为目前肿瘤治疗常用的方法之一，其作用机制主要是通过给予机体内外刺激方式激发机体免疫功能，调动自身免疫防御、应答系统来杀灭或抑制肿瘤细胞，最终达到治疗肿瘤的目的。

20世纪50年代发现真菌多糖具有抗癌作用。灵芝多糖是灵芝主要活性成分之一，由于其具有免疫调节及抗肿瘤活性被人们广泛关注。Wang等[3]研究表明，灵芝多糖通过提高血清白介素2（IL-2）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）和干扰素γ（INF-γ）的浓度，增强NK细胞和T细胞的细胞毒活性，促进树突状细胞的功能成熟，调节宿主的免疫应答，从而抑制荷瘤大鼠体内胶质瘤的生长，并延长大鼠存活时间。枸杞多糖是枸杞子的主要生物活性成分之一，史翠珍等[4]灌胃给予胃癌模型大鼠不同浓度的枸杞多糖，分析给药前后荷瘤大鼠免疫功能变化。结果表明与正常对照组相比，模型组大鼠外周血中CD4+CD25+T细胞比例上升、促炎性因子TNF-α表达上升、抗炎性因子IL-2表达降低，提示胃癌模型大鼠存在免疫抑制。枸杞多糖灌胃治疗能明显提高CD4+CD25+T细胞比例，降低TNF-α表达水平、升高IL-2表达水平，增加胸腺指数，提示枸杞多糖能改善胃癌大鼠免疫抑制，发挥抗肿瘤作用。Zhang等[5]从玛卡的根部分离出MC-1多糖，研究表明MC-1能增强巨噬细胞RAW264.7吞噬能力，提高细胞中NO、TNF-α和IL-6的表达水平，提示玛卡MC-1多糖具有免疫调节作用及抗肿瘤活性[6]。

2 抑制肿瘤细胞增殖

无限增殖是肿瘤的一个重要特征，肿瘤细胞无限增殖主要是调控细胞存活的基因出现异常、细胞周期紊乱所致。细胞周期分为静止期（G0），DNA合成前期（G1），DNA合成期（S），有丝分裂前期（G2）和有丝分裂期（M），某些药物可直接抑制肿瘤细胞增殖或通过抑制细胞周期使细胞进入静止状态，从而发挥抗肿瘤作用。

柴胡皂苷是中药柴胡抗肿瘤等作用的主要成分之一。刘志华等[7]研究表明柴胡皂苷D能抑制宫颈癌Hela细胞的增殖，显著增加宫颈癌细胞的凋亡比例，不同浓度柴胡皂苷给药干预后，S期细胞比例降低，G1期细胞比例增加，细胞周期停滞在G1期。进一步研究发现，柴胡皂苷能通过抑制细胞周期蛋白cyclin D和cyclin E，从而抑制宫颈癌细胞Hela增值，促进细胞凋亡。刘勇华等[8]研究表明从中药苦参中提取出的氧化苦参碱对胃癌细胞SGC-7901增殖有显著的抑制作用，且对SGC-7901细胞增殖抑制率随药物浓度和培养时间的增加而增加。龙葵碱是从中药龙葵中分离得到的生物碱类天然产物，属于甾族生物碱苷类化合物。赵逸斌等[9]应用MTT法检测龙葵碱对结肠癌细胞株SW480的作用，结果表明与对照组比较，不同浓度龙葵碱对SW480细胞生长均有抑制作用，且作用具有时间-剂量依赖性。

3 诱导肿瘤细胞分化

诱导分化治疗主要是利用药物诱导机体内肿瘤细胞向正常细胞转化，其优势是对正常细胞无损伤，无骨髓抑制等副作用。紫草素是紫草中重要的活性物质，研究表明其对多种肿瘤细胞显示出显著的抗肿瘤活性[10]。研究表明紫草素能调控细胞内氧化应激反应，增强人急性髓系白血病U937细胞分化基因CD11b和CD14 mRNA的表达，诱导U937细胞向成熟单核-巨噬细胞方向分化[11]。潘燕燕[12]研究表明雷公藤内酯酮能显著抑制白血病细胞HL60和U937的生长，引起细胞体积增大，抑制细胞核分裂及细胞出现老化等形态学改变。此外，雷公藤内酯酮能激活白血病细胞中老化关键基因TERT的表达，诱导细胞老化并发生凋亡，发挥抗肿瘤作用。

4 抑制肿瘤细胞转移和侵袭

肿瘤细胞能经血液、淋巴和体腔迁移到其他部位，进而发展和扩散。破坏细胞外基质（extracellular matrix，ECM）屏障和上皮细胞-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是肿瘤的侵袭与转移过程中的两个重要途径。ECM 由基底膜和细胞间基质组成，基质金属蛋白酶（MMP）能降解ECM中各种蛋白成分，破坏防御肿瘤细胞侵袭的重要组织屏障，导致肿瘤细胞侵袭与转移。EMT主要的特征表现为上皮型标志物如E-黏蛋白（E-cadherin）的缺失或下调，肿瘤细胞易脱离原发灶形成游离细胞，导致肿瘤细胞原位浸润性及迁移游走。间质型标志物如神经-钙黏蛋白（N-cadherin）的上调，能介导肿瘤细胞由上皮向间叶转化并促进血管增生，提高肿瘤细胞的侵袭能力[13-15]。

刘琦等[16]研究表明山慈姑-蜂房药对能明显抑制人乳腺癌MDA-MB-231细胞侵袭能力，其分子机制可能与下调细胞MMP-9 mRNA表达，上调基质金属蛋白酶组织抑制剂1（TIMP-1）mRNA表达，降低MMP-9 mRNA/TIMP-1 mRNA比值，抑制细胞对ECM及基底膜的降解，降低肿瘤细胞的侵袭能力相关。龙葵碱主要来源于茄科植物马铃薯的块茎及龙葵的全草。郭玲等[17]研究发现龙葵碱能抑制胶质瘤U251细胞的侵袭与迁移，划痕实验结果表明不同浓度的龙葵碱作用于胶质瘤U251细胞48 h后，细胞迁移能力明显减弱，且随药物浓度的升高其抑制能力增强。Transwell实验结果表明，与对照组相比，龙葵碱给药组U251细胞迁移及侵袭数量明显减少，提示龙葵碱能够抑制U251细胞迁移和侵袭，该抑制作用呈浓度依赖性。人参皂苷CK是天然二醇型人参皂苷在人肠道细菌作用下的主要降解产物。彭文婷等[18]研究表明人参皂苷CK能明显抑制肝癌细胞HepG2的活力，迁移及侵袭并影响EMT相关标志蛋白的表达即升高E-cadherin表达、降低N-cadherin表达，从而负性调节HepG2细胞的EMT进程。此外不同浓度的人参皂苷CK能抑制细胞外调节蛋白激酶（ERK）和蛋白激酶B（Akt）磷酸化，提示其抑制肝癌细胞的迁移和侵袭的能力与ERK和Akt信号通路相关。

5 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是指细胞在基因调控下进行的自主性、有序性死亡，是维持细胞内环境稳定的重要机制。细胞凋亡不同于细胞坏死，前者是一个主动过程，后者是被动的过程。不同细胞内的基因直接控制着细胞凋亡的发生和发展，此外，外界因素通过细胞传导作用也可对细胞的相关基因表达及活化产生影响，间接调控细胞凋亡。肿瘤细胞的凋亡与凋亡诱导基因和凋亡抑制基因等存在着直接关系。凋亡诱导基因主要包括肿瘤抑制基因p53和B淋巴细胞瘤2相关X蛋白（Bax）等；凋亡抑制基因主要包括B淋巴细胞瘤2（Bcl-2）基因和B淋巴细胞瘤2基因相关启动子（Bad）等，细胞能否正常凋亡与促凋亡基因和抗凋亡基因表达的强弱相关。

白英为茄科植物，具有清热利湿、解毒消肿、抗癌等功效。遇常红等[19]研究表明不同浓度的白英乙醇提取物能诱导消化系肿瘤人肝癌细胞SMMC-7721和胃癌细胞SGC-7901凋亡，其可能作用机制与调控凋亡抑制因子survivin、半胱氨酸蛋白水解酶（caspase）-3/7表达相关。通过内源性途径调控survivin表达，启动细胞凋亡的级联反应，导致癌细胞凋亡。王玉贤等[20]研究表明冬虫夏草蛋白提取物对人肺癌细胞A549增殖有显著抑制效应。进一步研究发现冬虫夏草蛋白提取物通过上调促凋亡基因Bax表达，降低抗凋亡基因Bcl-2表达，降低Bcl-2/Bax比值，促进细胞进入凋亡状态，诱导肿瘤细胞凋亡。中药积雪草具有抗肿瘤、抗氧化及消除自由基等作用。潘金丽[21]研究发现积雪草通过上调Bax表达，下调Bcl-2表达，诱导卵巢癌A2780细胞凋亡，对A2780细胞的生长有较好的抑制作用。一叶荻碱是大戟科叶底珠属植物一叶荻主要生物碱之一。研究表明右旋叶荻碱能上调Bax和p53蛋白表达，下调Bcl-2、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和核糖体蛋白S6激酶（p70S6K）基因和蛋白表达，抑制乳腺癌细胞MCF-7生长，诱导细胞凋亡，发挥抗肿瘤作用[22]。中药夏枯草具有清火，明目，散结，消肿的功效。Hwang等[23]发现夏枯草醇提物具有诱导人肝癌细胞HepG2、人结肠癌细胞HT29、A549、人胃癌细胞MKN45和人宫颈癌细胞HeLa凋亡作用，并能显著增加p-53、Bax和凋亡相关因子（Fas）重组蛋白的表达。

6 抗肿瘤血管生成

血管生成（angiogenesis）是指在原有微血管的基础上生成新的毛细血管。正常成熟组织的血管系统可以认为是静止的，内皮细胞的更新也极为缓慢。而肿瘤血管生成时，内皮细胞在短暂时间内即可完成增殖更新。血管是保证肿瘤细胞营养的关键，肿瘤的生长和转移过程离不开血管的生成，抑制肿瘤内血管的生成，肿瘤的生长过程就会受到明显限制，甚至凋亡或坏死[24]。血管内皮生长因子（VEGF）是由内皮细胞产生的一种血管生成因子，能促进肿瘤的生长。因此抑制VEGF基因的表达成为治疗肿瘤的一种重要途径。

从中药斑蝥主要抗癌成分斑蝥素经脱甲基得到的去甲斑蝥素，能抑制多种癌细胞系增殖，诱导细胞凋亡。研究表明去甲斑蝥素抑制结肠癌细胞LoVo的生长和血管生成，主要作用机制与抑制VEGF和血管内皮生长因子受体2（VEGFR-2）相关[25]。蛇床子素是中药蛇床子的主要有效成分。苏立平等[26]发现蛇床子素通过降低肝癌血管内皮细胞VEGF的表达，影响肿瘤微血管生成，降低肿瘤微血管密度，减小微血管直径，对小鼠肿瘤生长有一定的抑制作用。羟基红花黄色素A（HSYA）是一种从中药红花中提取的黄酮类化合物，具有抗肿瘤活性。Yang等[27]研究表明HSYA可通过抑制VEGFA、碱性成纤维细胞生长因子和VEGFR-1的分泌而显著抑制肿瘤生长。

7 逆转肿瘤细胞多药耐药性

多药耐药（multidrug resistance，MDR）是指肿瘤细胞在对一种抗癌药物出现耐药性的同时，对其他作用机理、结构与靶点和均不相同的抗癌药物也能产生一定的耐药性，多药耐药性是导致抗肿瘤化疗失败的重要原因之一。多药耐药的发生与多种因素相关，如多药耐药相关蛋白（MRP）、乳腺癌耐药蛋白（BCRP）、肺耐药蛋白（LRP）表达增加，谷胱甘肽转移酶（GST）活性增强，DNA拓朴酶活性改变、钙离子浓度的改变和多药耐药基因MDR1及其编码的p-糖蛋白（P-gp）介导的耐药等。逆转肿瘤细胞的多药耐药性已经成为提高肿瘤治疗效果的关键问题之一。

姜黄素来源于姜科植物中药姜黄的地下根茎，含两种不饱和酮，为二酮类化合物，具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗感染、抗肿瘤、抗凝、抗肝纤维化、抗动脉粥样硬化等药理活性[28]。Shah等[29]发现用姜黄素（20 μmol/L）对原发性白血病细胞干预24 h，BCRP、LRP、MDRl基因表达分别降低27.97 %，31.30 %，35.75 %。Prasad等[30]用姜黄素干预结肠癌细胞caco-2后，P-gp的表达较空白对照组大幅降低。Liu等[31]研究表明20（S）-人参皂苷Rg3（RG3）能增加化疗药物顺铂在耐药肺癌细胞A549中的细胞毒性，调节A549细胞耐药性，恢复肺癌细胞对顺铂化疗的敏感性。进一步通过动物实验对小鼠肿瘤组织中MDR介导蛋白进行检测，结果表明RG3能降低P-gp、MRP1和LRP1的表达，有效逆转肺癌的多药耐药作用，协同顺铂发挥抗肿瘤作用。

8 抑制端粒酶活性

端粒酶是一种负责延长端粒的核蛋白逆转录酶，包括端粒酶RNA、端粒酶相关蛋白和端粒酶催化亚基3个主要部分，能维持细胞染色体的稳定性及细胞活性。在正常细胞和组织中，端粒酶的活性被抑制，均无端粒酶活性存在，而在恶性肿瘤细胞中其阳性率可达84 %～95 %，因此抑制端粒酶活性已成为中药抗癌的一个新靶点。

从中药蟾酥中提取出的蟾蜍灵具有抗癌、强心、镇痛等多种药理作用。张滢等[32]研究表明蟾蜍灵能抑制胶质瘤细胞系细胞及人原代胶质瘤细胞增殖，诱导人脑胶质瘤细胞死亡，抑制人端粒酶催化亚单位hTERT蛋白的表达来降低端粒酶活性，发挥其抗肿瘤作用。此外，张洁等[33]应用不同浓度白藜芦醇对鼻咽癌CNE-2细胞进行干预，结果表明，与对照组相比，给药组中CNE-2细胞端粒酶活性明显降低，随着药物浓度升高，肿瘤细胞内端粒酶活性依次下降，呈浓度相关性，提示白藜芦醇能抑制CNE-2细胞增殖，诱导细胞凋亡。

9 展望

天然药物由于具有多靶点、效率高、毒副作用小、不易产生耐药性等优点，能通过多种途径直接作用于肿瘤自身或通过提高机体免疫能力达到预防和治疗肿瘤的目的。我国是天然药物的大国，随着对天然药物抗肿瘤机制的认识和研究不断深入，更好更准确地应用优势资源，促进天然药物的开发，具有广阔的发展前景，可为更多的肿瘤患者带来福音。