基于PI3K/AKT信号通路的中药单体治疗肺癌的研究进展①

闫明瑞，余想远

(桂林医学院广西肿瘤免疫与微环境调控重点实验室，广西 桂林 541199)

在中国，肺癌的发病率和死亡率一直居高不下，并在过去的几十年里一直增加，这是威胁人类生命健康的重大隐患[1]。肺癌的高发病率与空气污染、吸烟、生活习惯[2-3]等有关，而肺癌的高死亡率与肺癌前期诊断有关，近75%的肺癌病例在晚期被发现。此外，有限的诊断工具使早期检测复杂化[4]。目前，肺癌的治疗手段非常有限，包括化疗、放疗、手术切除和靶向治疗。肺癌的预后不良，需要新的治疗策略来改善肺癌患者的预后。

中药单体是从传统中药中提取出的一种化合物，是中药的主要有效成分。中药单体具有抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗氧化等药理作用。在目前的研究中，有许多中药单体被证实具有显著的抗肿瘤活性，中药单体有着低毒高效的天然优势[5]。此外，PI3K/AKT信号通路被认为是最关键的细胞内通路之一。PI3K/AKT信号通路的异常激活促进了肿瘤的多种特性，如增殖、细胞周期紊乱、迁移和侵袭，以及在许多恶性肿瘤中抑制细胞凋亡。研究人员发现许多中药单体能够通过调节PI3K/AKT/mTOR信号通路从而抑制肺癌的发生发展[6]。本文主要从中药单体通过调控PI3K/AKT信号通路抑制肺癌发展的相关研究进行综述，以期为中药单体治疗肺癌提供参考依据。

1 基于PI3K/AKT信号通路的中药单体在肺癌中的研究现状

1.1 中药单体通过调控PI3K/AKT信号通路抑制肺癌的机制

木犀草苷是从药用植物龙胆中分离出来的一种天然的黄酮类化合物。Zhou等[7]通过实验证明，木犀草苷对非小细胞肺癌(NSCLC)细胞具有抗癌作用，并证明木犀草苷通过诱导A549和H292中的G0/G1细胞周期阻滞来有效抑制肺癌细胞增殖。此外，Zhou等研究结果还表明，经木犀草苷处理后，A549和H292细胞没有产生大量的细胞凋亡，而木犀草苷处理后活性氧(ROS)水平以剂量依赖的方式显著增加，木犀草苷诱导自噬和ROS积累，最终导致细胞死亡。总的来说，木犀草苷主要依赖于抑制ROS介导的AKT/mTOR/p70S6K信号通路来诱导细胞自噬死亡，而不是NSCLC细胞凋亡。

牡荆素是在山楂中发现的一种天然化合物，具有广泛的抗肿瘤作用[8]。据文献报道[9]，一方面，牡荆素能够抑制A549细胞增殖，也能抑制NSCLC在体内的生长；另一方面，牡荆素降低了Bcl-2/Bax比值，导致细胞色素C从线粒体释放到细胞质，进一步导致Caspase-3的裂解最终导致细胞凋亡。此外，牡荆素处理A549细胞后降低了p-PI3K、p-AKT和p-mTOR的蛋白水平，同时用AKT激活剂SC79预处理，可显著抑制牡荆素诱导的A549细胞凋亡。研究结果表明，牡荆素可能通过抑制A549细胞中PI3K/AKT/mTOR信号通路诱导细胞凋亡。

羟基红花黄色素A是从红花中提取的主要成分，是一种查尔酮单体。Jiang等[10]研究发现脂多糖(LPS)可以促进肺癌细胞增殖、侵袭和迁移，抑制细胞凋亡。然而，羟基红花黄色素A处理肺癌细胞后以剂量依赖性的方式逆转LPS对增殖、凋亡、迁移和侵袭的影响。羟基红花黄色素A可以抑制A549和H1299细胞中LPS诱导的PI3K/AKT/mTOR信号通路和ERK/MAPK信号通路的表达。为了进一步证实，羟基红花黄色素A联合PI3K抑制剂(LY294002)或ERK抑制剂(SCH772984)处理A549和H1299细胞。研究结果显示，羟基红花黄色素A和PI3K抑制剂或ERK抑制剂的联合治疗比单独治疗有更好的效果，表明羟基红花黄色素A通过抑制PI3K/AKT/mTOR和ERK/MAPK信号通路来抑制A549和H1299细胞的增殖、迁移、侵袭和EMT。

豆蔻明是一种从黄花蒿和多种其他植物中分离出来的天然查尔酮，具有多种药理功能，包括抗炎、抗感染、血管舒张、降血糖、抗氧化和抗癌[11]。Zhou等[12]研究发现豆蔻明在NSCLC中具有抗癌作用。豆蔻明通过激活被裂解的半胱天冬酶-3蛋白来抑制细胞增殖并触发细胞凋亡，还通过抑制细胞周期蛋白D1/CDK4复合物来诱导G2/M细胞周期阻滞。此外，豆蔻明通过逆转上皮细胞-间充质转化(EMT)过程抑制了NSCLC细胞的侵袭和迁移。Zhou等探索其潜在机制表明豆蔻明通过抑制PI3K/AKT/mTOR通路来发挥抗癌作用。

白藜芦醇是一种小分子多酚化合物，存在于干燥的根茎和根、葡萄科、豆科和花生的皮肤和种子中[13]。Li等[14]探讨白藜芦醇对肺癌H466细胞的影响。白藜芦醇抑制了H446细胞的增殖并诱导H446细胞凋亡，这可能与白藜芦醇刺激H446细胞时的氧化应激水平和线粒体膜电位异常有关。此外，白藜芦醇可能通过PI3K/AKT/c-Myc信号通路发挥其抗肿瘤作用。

灵芝酸DM(GA-DM)是灵芝的主要抗癌成分。Xia等[15]研究发现灵芝酸DM通过调节PI3K/AKT/mTOR能够上调LI3B-Ⅰ、LI3B-Ⅱ、Cleaved-Caspase-3，从而诱导抑制NSCLC细胞自噬和凋亡。

柳穿鱼黄素是一种黄酮类化合物，广泛分布在多种药用植物中[16]。Xu等[17]研究证明柳穿鱼黄素对人NSCLC癌细胞具有抗肿瘤作用，能够通过PTEN/PI3K/AKT信号通路抑制NSCLC细胞增殖、转移和EMT，促进细胞凋亡。

此外，还有许多中药单体通过抑制PI3K/AKT信号通路，抑制肺癌细胞的增殖、侵袭和迁移并诱导肺癌细胞凋亡，如姜黄素[18]、叶黄素[19]、银杏酸[20]。

1.2 中药单体基于PI3K/AKT信号通路对荷瘤小鼠的治疗作用

甲基莲心碱是一种从莲花中分离出来的双苯基异喹啉生物碱，因其抗炎和抗癌活性引起了人们的关注[21]。Sivalingam等[22]通过二乙基亚硝胺化学诱导建立Wistar大鼠肺癌模型，探讨甲基莲心碱对Wistar大鼠肺癌的治疗作用。实验结果表明，甲基莲心碱通过抑制氧化应激、PI3K/AKT/mTOR信号通路和降低炎症基因NF-κB、CYP2E1、VEGF和COX-2的表达来抑制二乙基亚硝胺诱导的Wistar大鼠肺癌，同时调节细胞凋亡基因的表达。

人参皂苷Rg3是从中药人参中提取的有效单体成分，人参皂苷Rh3具有抗肿瘤作用。Xie等[23]在裸鼠体内构建了A549和H23细胞移植的异种移植模型。在异种移植模型中，实验结果显示，Rg3治疗后显著降低肿瘤的重量和体积，促进肿瘤细胞凋亡。此外，Rg3治疗也能够抑制异种移植瘤组织中PI3K/AKT信号通路的表达。

毛兰素是一种从黄花石斛中提取的低分子量化合物。近年来的研究表明，毛兰素对多种类型的肿瘤都有抑制作用[24]。Zhang等[25]通过体外实验验证了毛兰素可以抑制H1975、A549和LLC肺癌细胞的生长，但对正常细胞的生长无明显的毒性作用。毛兰素下调了抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，上调了Bax、Caspase-3和Caspase-9的表达，诱导肺癌细胞凋亡，诱导G2/M细胞周期阻滞，抑制肺癌细胞侵袭和转移，抑制PI3K、AKT、mTOR磷酸化水平。毛兰素抗肺癌并诱导肺癌细胞凋亡的机制与抑制PI3K/AKT/mTOR通路有关。在体内实验中，毛兰素可抑制肿瘤生长，抑制肿瘤血管生成，增强免疫功能。网络药理学中分子对接结果分析表明，毛兰素有可能与PI3K、AKT和mTOR三种蛋白结合，毛兰素在体内外均可通过PI3K/AKT/mTOR通路抑制肺癌细胞的生长。

甜菜素是存在于甜菜根、蘑菇、火龙果和块茎的一种糖苷，其具有抗氧化、抗炎以及治疗哮喘、糖尿病、心血管疾病的药理作用[26]。Yin等[27]研究发现，甜菜素治疗后降低了无胸腺BALB/c裸鼠血清肿瘤标志物癌胚抗原(CEA)和促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β和IL-6)的水平，以此来介导炎症诱导的致癌过程。此外甜菜素治疗导致所有标记酶(AHH、LDH、GGT、50-NT)水平接近正常水平，这表明其对肺癌有抗癌潜力。后续Yin等通过RT-PCR实验验证了甜菜素治疗后PI3K、AKT和mTOR的表达下调，提示甜菜素的治疗作用可能和PI3K/AKT/mTOR信号通路有关。

Yu等[28]通过建立A549/CDDP细胞异种移植瘤模型来评价黄芩素联合CDDP给药与单独给药的治疗效果。研究结果显示，黄芩素联合CDDP给药治疗后，荷瘤小鼠的肿瘤体积与重量都要小于单独给药治疗。

1.3 中药单体基于PI3K/AKT信号通路逆转肺癌耐药的机制

雷公藤氯内酯醇(T4)是从雷公藤中提取而来。Chen等[29]发现T4能够抑制A549和A549/CDDP(对顺铂耐药)肺癌细胞增殖并诱导细胞自噬。Chen等通过蛋白质印迹实验发现T4能够影响P13K、AKT、mTOR、TSC-2、p70S6K、4E-BP1的磷酸化产物的蛋白表达水平，而先加入PI3K抑制剂(MG-3)预处理后，再加入T4处理的细胞活力没有显著差异，提示T4诱导的自噬与PI3K/AKT/mTOR信号通路密切相关。此外，MDR1被认为是癌症治疗耐药的一个极其重要的分子靶点。在Chen等研究中细胞经T4处理后对A549/DDP细胞有更好的杀伤作用，T4降低了MDR1的RNA和蛋白表达。因此，T4可以提高A549/DDP细胞对顺铂的敏感性。

黄芩素是一种在中国古代广泛应用的生物活性类黄酮，具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化和抗肿瘤等药理活性[30]。Yu等[28]研究发现黄芩素在体内和体外都显著增强了CDDP的药效。Yu等研究结果还表明，黄芩素通过抑制EMT和抗凋亡基因，逆转了A549肺癌细胞对顺铂的抗药性，这是由PI3K/AKT/NF-kB通路介导的。

2 展望

肺癌是高发病率和高死亡率的癌症。中药单体在治疗肺癌上有着巨大潜力，目前提取的中药单体对肺癌有较强的抑制作用且剂量较低，通常对正常肺细胞无毒性。细胞自噬和凋亡是影响肿瘤发生发展的重要因素。中药单体均能诱导细胞自噬和凋亡，但其诱导自噬和凋亡的机制没有深入研究。此外，肺癌细胞的侵袭也是导致肺癌死亡率高的一个重大因素。中药单体通过介导PI3K/AKT信号通路来抑制EMT和下调MMP家族基因，从而抑制肺癌细胞的侵袭和转移，但有关抑制肺癌侵袭的研究也只有细胞层面，缺乏体内实验和其他更多实验的支持。顺铂是治疗肺癌的关键用药，而顺铂容易产生耐药性。中药单体已在体内裸鼠实验证明能够恢复顺铂敏感性，加大对肺癌细胞的毒性。联合用药对肺癌有较好的治疗效果，但缺乏中药单体增强顺铂敏感性的机制研究。PI3K/AKT信号通路在肺癌中发挥着重要作用，而中药单体能够抑制PI3K/AKT信号通路来发挥抗肿瘤作用。因此，中药单体有望成为PI3K/AKT信号通路抑制剂，为治疗肺癌提供新的靶向药物。

综上所述，中药单体通过抑制PI3K/AKT信号通路来抑制细胞增殖，抑制细胞侵袭和EMT，诱导肺癌细胞自噬和凋亡，阻滞细胞周期，诱导氧化应激。虽然中药单体在治疗肺癌机制方面已有部分研究，但这些研究仅在细胞和动物层面，仍有许多问题需要解决，距离临床研究仍有很长的路要走。