中药抑制结肠癌血管生成的作用机制研究进展

张转红 ，刘 婷 ，高飞云 ，王彦钧，张育贵，孙宇靖，李越峰*

1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000

2.甘肃省中药制药工艺工程研究中心，甘肃 兰州 730000

结肠癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，发病率在整个恶性肿瘤中居第3 位[1]。目前，临床上治疗结肠癌的方法有手术、放化疗等，但均存在预后性差、易产生耐药性等不足。因此结肠癌治疗方案的优化和治疗靶点的寻找势在必行[2-3]。中药以多靶点、多途径的作用以及低不良反应在疾病的治疗中具有显著优势。通过查阅文献发现血管生成在结肠癌的发生、发展过程中起着至关重要的作用，结肠癌组织中的新生血管能为结肠癌细胞的持续生长提供营养物质和氧气[4]，从而为结肠癌细胞的侵袭转移和增殖提供有利条件[5]，是目前结肠癌领域的研究热点。结肠癌在中医学中属“肠积”“肠蕈”“肠风”“脏毒”等疾病范畴[6]，其转移、复发与血管新生密切相关。中医学认为肿瘤血管生成的前提是癌毒积聚，由于机体邪气内生，逐渐积聚形成癌毒，癌毒可消耗人体正气，造成机体脏腑功能失调，气血津液运行受阻，津液不能正常输出则留结为痰，血液不能正常运行则停留为瘀，癌毒与痰、瘀搏结形成肿块[7]。因此，解毒、扶正、活血、化痰等治则是紧扣结肠癌血管生成病机的重要治疗原则[8-9]。近年来，众多学者从清热解毒、健脾补肾、补气养血、化痰散结、活血通络等方面对结肠癌的治疗进行研究，并取得了长足进展[10-11]。本文主要从中药抑制促血管生长因子表达、抑制血管内皮细胞增殖及诱导其凋亡和调节相关信号通路等方面对中药抑制结肠癌血管生成作用机制的研究进展进行综述[12-13]，以期为今后中药治疗结肠癌的基础研究和临床应用提供参考。

1 抑制促血管生成因子表达

1.1 抑制血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达

VEGF 是目前已知血管生成促进因子中活性最强、特异性最高的血管生成因子[14]，VEGF 受体2（VEGF receptor 2，VEGFR2）是内皮细胞上VEGF的主要受体。临床研究显示检测VEGF 表达可作为临床监测肿瘤转移及预后情况的依据[15-16]。因此抑制VEGF 及其表面受体VEGFR2 的表达，可抑制肿瘤血管生成。梁文龙等[17]研究发现藤黄酸抑制结肠癌细胞生长的机制可能与抑制VEGFR2 的表达有关。李勇敏等[18]研究表明健脾消癌方拮抗结直肠癌转移可能是使结肠、肝、肺等组织VEGF 的降低与内皮抑素的升高来实现的。梁慧等[19]发现肠复方抑瘤的机制与下调VEGF 表达和减少瘤组织血管生成有关。复方肠复康胶囊、白花丹醌通过下调人结肠癌HT-29 细胞和结肠癌移植瘤裸鼠中VEGF、VEGFR2 蛋白表达水平，干预结肠癌血管生成[20-21]。李良明[22]研究表明半夏泻心汤干预的裸鼠组血清中碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、血管生成素-2（angiopoietin-2，Ang-2）、VEGF、微血管密度计数及VEGFR2mRNA 表达下降，提示半夏泻心汤可显著降低血清VEGF 等促血管生成因子含量，抑制血管新生。藤黄酸、健脾消癌方、肠复方、半夏泻心汤、复方肠复康胶囊、白花丹醌等均可通过抑制VEGF 等血管生成因子的表达抑制血管生成，从而抑制结肠癌的转移与发展。而以上中药复方或有效活性成分大多具有清热解毒、扶正固本、化痰散结、活血通络等功效。

1.2 降低基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）活性

MMP 可降解血管基底膜及细胞外基质中的胶原等基质成分，促进血管内皮细胞迁移，最终促进血管新生。在目前发现的26 种蛋白溶解酶中，MMP-9 和MMP-2 在肿瘤的生长和转移中具有非常重要的作用，包括降解细胞外基质和促进肿瘤血管新生[23-24]。研究发现MMP-2、MMP-9 的高表达与结肠癌预后密切相关[25-26]。肖云等[27]研究发现，白花蛇舌草可抑制MMP-2 表达，降低其活性，阻止血管基底膜和细胞基质的降解等途径抑制肿瘤血管的生成。去甲斑蝥素对人结肠癌裸鼠皮下移植瘤的生长和瘤内微血管的形成具有抑制作用，其机制与下调MMP-2、内皮细胞钙黏蛋白（vascular endothelial cell cadherin，VE-Cd）等促血管生成因子的表达有关[28]。吴东辉等[29]研究发现肠胃清可能通过下调趋化因子受体4（chemokine receptor 4，CXCR4）、趋化因子12（chemokine 12，CXCL12）在CRC 原位瘤组织中的表达，降低MMP-9 的表达，减少细胞外基质的降解，从而抑制结肠癌肝转移的发生。吴瑞影等[30]则发现胃肠清能抑制化疗诱导的小鼠结肠癌肺转移，其机制与下调肿瘤组织MMP-2、MMP-9 的表达，降低肿瘤组织微血管密度，减少肿瘤血管生成有关。谢斌等[31]发现清燥救肺汤可能通过降低MMP-9、核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）等蛋白表达，抑制小鼠结肠癌CT26 细胞增殖及侵袭转移。根据文献报道显示，白花蛇舌草、去甲斑蝥素、肠胃清、清燥救肺汤可通过抑制MMP-2、MMP-9 等促血管生成因子的表达，减少细胞外基质的降解，抑制结肠癌血管生成，从而抑制结肠癌细胞增殖及侵袭转移。

中药通过抑制促血管生成因子抑制结肠癌血管生成的具体机制见表1。

表1 中药抑制促血管生成因子的表达作用Table 1 Inhibition of angiogenic factor expression by traditional Chinese medicine

2 抑制血管内皮细胞增殖及诱导其凋亡

血管内皮细胞作为与血管生成有关因素的最终作用点，在结肠癌细胞新血管生成中起着重要作用[32-33]。胡静等[34]通过白头翁醇提物干预人脐静脉血管内皮HUVEC 细胞和人肠癌LoVo 细胞后，发现其能在体外有效抑制血管生成，机制与抑制HUVEC 增殖、迁移和小管形成，诱导HUVEC 凋亡，阻滞HUVEC 细胞周期有关。Feng 等[35]建立了结肠癌细胞与人脐静脉内皮细胞体外共培养模型，发现姜黄素抑制了人结肠癌 HCT116 细胞和HUVEC 细胞增殖，抑制了VEGFAmRNA 的表达。提示姜黄素能抑制结肠癌的生长，减少肿瘤血管生成，改善肿瘤血管结构并恢复正常肿瘤血管。Chen等[36]通过建立体内外模型，发现黄花败酱醇提物可抑制HUVEC 细胞增殖，降低结肠癌肿瘤组织和HT-29 细胞中VEGF 的表达。研究发现，白头翁醇提物、姜黄素、黄花败酱醇提物可通过诱导内皮细胞凋亡或抑制其增殖，抑制结肠癌血管生成，从而抑制结肠癌生长发展。中药通过诱导肿瘤内皮细胞凋亡及抑制其增殖抗结肠癌血管生成的具体机制见表2。

表2 中药抑制血管内皮细胞增殖及诱导其凋亡作用Table 2 Inhibition of proliferation and inducing apoptosis of vascular endothelial cells by traditional Chinese medicine

3 调节相关信号通路

3.1 Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）相关信号通路

Wnt/β-catenin 信号通路可参与结肠癌细胞的增殖、侵袭迁移以及结肠癌组织血管生成等过程[37]。金剑等[38]发现大黄素可抑制裸鼠人结肠癌移植瘤的生长及微血管形成，其机制可能为下调Wnt/βcatenin 通路中的促血管生成因子表达。丹参酮IIA可以阻断Wnt/β-catenin 信号通路，下调VEGF 表达，抑制结肠癌血管生成[39]。健脾解毒方可以通过环氧化酶-2（cyclooxgenase-2，COX）-Wnt/β-catenin信号通路下调VEGF、Ang-2 和bFGF 表达，抑制裸鼠人结肠癌皮下移植瘤的生长和血管新生[40]。综上所述，大黄素、丹参酮IIA和健脾解毒方可通过Wnt/β-catenin 信号通路，下调VEGF 等促血管生成因子表达，从而抑制结肠癌血管生成，见图1。

图1 Wnt/β-catenin 信号传导途径Fig.1 Wnt/β-catenin signal transduction pathway

3.2 信号转导及转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）信号通路

STAT3 是信号转导和转录激活子家族的成员，参与细胞增殖、凋亡和血管生成等基本生物过程的控制[41]。伍婧等[42]通过分析结肠癌组织标本及相应癌旁组织中STAT3、VEGF 阳性表达与微血管计数的相关性，结果发现STAT3 和VEGF 在结肠癌组织中表达明显升高，提示与血管生成联系密切。研究发现STAT3 活化后，可以直接调控VEGF 表达促进血管生成；也可以通过活化缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）间接促进血管生成[43]。焦河玲[44]推测苦豆碱通过白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）/Janus 激酶（Janus kinase，JAK）-STAT3 信号通路，抑制STAT3 磷酸化，从而下调B淋巴细胞瘤-2 基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）、Bcl-2 相关X 蛋白（Bcl-2 associated X protein，Bax）、VEGF，诱导凋亡，抑制血管生成，进而抑制结肠癌细胞生长与转移。Zhou 等[45]研究发现冬凌草素可能通过抑制JAK-STAT3 信号通路下调VEGF、bFGF，上调血管抑制素和内皮抑制素水平，从而抗结肠癌血管生成。Lin 等[46]研究发现夏枯草可能通过抑制STAT3 信号通路活性，下调VEGFA、VEGFR2 的表达，抑制血管生成。孙予祥[47]发现解毒活血方对裸鼠CRC 移植瘤VEGF 表达有明显抑制作用，进一步研究发现解毒活血方可通过抑制STAT3 活化，下调VEGF 表达，发挥抗结肠癌血管生成的作用。杨彦等[48]研究表明解毒活血复方可能通过抑制STAT3 的活性，下调VEGF、MMP-2 蛋白表达，从而抑制LoVo 细胞裸鼠移植瘤血管生成。综上所述，苦豆碱、夏枯草和解毒活血方可通过抑制STAT3 活化，下调VEGF 表达，发挥抗结肠癌血管生成的作用，见图2。

图2 STAT3 信号传导途径Fig.2 STAT3 signal transduction pathway

3.3 磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信号通路

PI3K/Akt 信号通路在多种细胞中活化，参与细胞的增殖、分化、凋亡、血管新生等病理、生理过程[49]。Zhang 等[50]通过体内外实验探究隐丹参醌对结肠癌的治疗作用，研究发现隐丹参醌通过PI3K/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路和MMPs 抑制结肠癌的生长、侵袭、炎症、血管生成和HIF-1α核易位。戴国梁等[51]研究发现五味子乙素通过调节VEGF/PI3K/Akt 信号通路来控制 VEGFA、VEGFR2、PI3K、Akt 表达，抑制SW620 细胞的增殖和迁移。王容容等[52]通过体内外相结合的实验，揭示了健脾消癌方可能通过调节PI3K/Akt 信号通路来调控VEGF 的表达，进而抑制血管生成和结肠癌细胞生长。根据文献报道显示隐丹参醌、五味子乙素和健脾消癌方通过PI3K/Akt 信号通路调节VEGF 等促血管生成因子的表达，抑制结肠癌血管生成，见图3。

图3 PI3K/Akt 及HIF-1α 信号传导途径Fig.3 PI3K/Akt and HIF-1α signal transduction pathway

3.4 mTOR/HIF-1α/VEGF 信号通路

缺氧是刺激肿瘤细胞及其间质细胞分泌VEGF的一个重要因素，主要由HIF-1 介导。研究表明HIF-1α 与肿瘤的生长增殖、侵袭转移、新血管生成、凋亡等生物学特征都密切相关[53]。刘静冰等[54]研究发现复方肠泰抑制小鼠结肠癌生长，具有抗结肠癌血管生成作用且呈剂量相关性，可能通过抑制HIF-1α表达和下调Akt 信号通路发挥作用。Peng 等[55]发现健脾解毒汤可通过下调mTOR/HIF-1α/VEGF 通路，降低CD34 和VEGF 水平，抑制裸鼠HCT116 肿瘤细胞生长。参丹散结胶囊可能通过抑制Akt/HIF-1α/VEGF 信号通路，使促微血管生长因子bFGF 和Ang-2 表达降低，从而抑制结肠癌的血管生成[56]。根据文献报道显示复方肠泰、健脾解毒汤和参丹散结胶囊可通过HIF-1α 信号通路调节VEGF 等促血管生成因子的表达，抑制结肠癌血管生成。

综上，以上中药复方或活性成分可通过Wnt/βcatenin、STAT3、PI3K/Akt、HIF-1α 等信号通路调控VEGF 等促血管生成因子的表达，抑制结肠癌血管新生，从而抑制结肠癌转移和发展，为结肠癌的治疗提供了新方向。中药通过调节信号通路抑制结肠癌血管生成的具体机制见表3。

表3 中药调节相关信号通路作用Table 3 Effects of traditional Chinese medicine on regulating related signaling pathways

4 结语与展望

目前，抗血管生成是治疗结肠癌的重要靶点，中药抗结肠癌血管生成机制主要包括抑制促血管生长因子的表达、抑制血管内皮细胞增殖及诱导其凋亡、调节相关信号通路等。中药以其多靶点、多途径、不良反应小的治疗优势成为抑制结肠癌的潜力治疗药物。在机制研究方面，对促血管生成调控因子的研究较为深入，但对血管生成抑制因子的研究尚不充足，今后可进一步研究。对信号通路的研究方面，中药抑制结肠癌血管生成并非通过单一信号通路发挥作用，有可能作用于多条信号通路上的某些关键分子，通过多条信号通路协同产生抑制结肠癌血管生成的作用，具体的作用机制还需深入研究。

通过梳理文献发现，姜黄素、大黄素、隐丹参酮等活性成分，白头翁、黄花败酱等中药提取物，夏枯草、白花蛇舌草等单味中药，健脾消癌方、解毒活血方、健脾解毒方等中药复方均可通过抑制血管生成治疗结肠癌，目前临床上用中药治疗结肠癌时常以复方为主，此后开展关于中医药抗血管生成防治结肠癌的研究，在保证中药复方临床有效的基础上，逐步形成中药复方-单体-有效成分的整体研究思路，同时，利用网络药理学和分子生物学技术等从分子、基因、蛋白等多个角度深入研究中药抑制血管生成治疗结肠癌的药效机制与作用靶点，并进一步明确中药参与调控结肠癌的多成分、多靶点的复杂作用机制，以期研发出高效低毒的抗血管生成治疗结肠癌的中药制剂，对结肠癌的治疗具有重要意义。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突