基于非编码RNA 的中药有效成分抗肿瘤作用机制研究进展

王楠楠，李超宇，薛沁冰，陈 刚，綦 峥,2,3，于 淼,2,3*

1. 哈尔滨商业大学 药物工程技术研究中心，黑龙江 哈尔滨 150076

2. 国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，黑龙江 哈尔滨 150076

3. 黑龙江省肿瘤预防与抗肿瘤药物研究重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150076

我国癌症的发病率和死亡率仍在逐年增加。预计到2022 年末，我国大约有48.2 万例新发癌症病例及32.1 万例癌症死亡病例[1]。化疗作为癌症治疗最广泛的方法，仍然存在许多局限性，如毒副作用及耐药性[2]。中药因其安全性高和不良反应小，在临床上已作为癌症患者的辅助用药。中药多靶点、多途径的特点，在肿瘤的发生、发展、侵袭及转移等多个阶段发挥疗效。中药抗肿瘤作用机制复杂，随着中药抗肿瘤作用的相关研究工作的不断深入，非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）逐渐成为中药抗肿瘤机制研究的新靶点受到广泛关注[3]。

ncRNA 是一类能够产生调节基因表达和蛋白质功能的不编码蛋白质，在基因组中旗布星峙，通常由RNA 聚合酶II 转录产生，是调节生物过程的关键因子，如分化、增殖、转录、转录后修饰、细胞凋亡等。根据其相对分子质量可大致分为小于200 个核苷酸的小ncRNA（microRNA，miRNA）和大于200 个核苷酸的长链ncRNA（long ncRNA，lncRNA）[4]。miRNA 是一个内源性（20～24 个核苷酸）ncRNA 家族，大多数癌症的发病机制都与miRNA 的异常表达相关[5]。 研究表明miR-99b-5p/203a-3p可以负向调节胰岛素样生长因子1 受体表达，进而调控细胞周期蛋白D1（cyclin D1）、细胞周期蛋白依赖激酶4（cyclin dependent kinase 4，CDK4）和 B 淋巴细胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）等蛋白抑制胃癌[6]。lncRNA的功能失调与人类多种疾病有关，尤其是癌症。研究发现，lncRNA 同源盒基因转录反义 RNA（ homeobox gene transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）通过降低前列腺癌中的肝细胞黏附分子并抑制MAPK 信号传导，促进前列腺癌的侵袭和转移[7]。lncRNAH19在神经胶质瘤细胞中高度表达，下调miR-130，并显著升高低氧诱导因子-1α 和血管内皮生长因子表达，促进神经胶质瘤细胞的血管生成及增殖[8]。2 种类型转录物的失调与肿瘤的发生、发展密切相关，并可能成为多种类型癌症的生物标志物。中药调控ncRNA 通过影响其下游信号因子和信号通路等途径，发挥抗肿瘤作用，已成为癌症治疗的新方向。部分中药活性成分已被证实可以通过调控ncRNA，抑制肿瘤的增殖、转移和侵袭，诱导癌细胞凋亡，发挥抗癌作用。靶向调控ncRNA 将成为治疗癌症的潜在机制。

1 中药有效成分调节miRNA 发挥抗肿瘤作用

黄酮类、酚类、皂苷类等中药有效成分可通过调控抑癌miRNA（如miR-874、miR-217等）影响肿瘤细胞内侵袭与凋亡相关信号通路及多药耐药基因，抑制肿瘤细胞侵袭迁移、过度增殖，逆转肿瘤细胞耐药。

1.1 调节上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），抑制肿瘤的侵袭和迁移

丹参酮、黄芩苷、迷迭香酸等可上调胃癌、结肠癌和胰腺癌中抑癌基因miR-874、miR-217、miR-1225、miR-506，抑制癌细胞EMT，阻滞肿瘤侵袭与迁移。

丹参酮IIA是丹参SalviaeMiltiorrhizaeRadixetRhizoma中重要的脂溶性成分，具有抗肿瘤作用。Yuan 等[9]发现丹参酮IIA作用于胃癌细胞后，miR-874 的表达上调。使用免疫印迹法检测Wnt 信号通路生物标志物，发现β-连环蛋白（β-catenin）、c-Myc 和cyclin D1 及EMT 相关蛋白波形蛋白（vimentin）、E-钙黏蛋白（E-cadherin）表达显著降低，但miR-874基因沉默可显著逆转其表达。表明丹参酮IIA可通过miR-874/β-catenin 信号通路抑制胃癌侵袭与迁移。

黄芩苷是从黄芩ScutellariaeRadix中分离出来的亲脂性黄酮类化合物，是黄芩发挥抗肿瘤作用的主要成分[10]。黄芩苷可通过下调结肠癌细胞中miR-217的表达，促进Wnt 信号通路负调节因子Dikkopf 相关蛋白1 的表达，使信号通路β-catenin及c-Myc 表达降低，使结肠癌细胞侵袭与迁移受到抑制[11]。

迷迭香酸是一种天然水溶性多酚酸，具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等药理活性[12]。迷迭香酸可以使结直肠癌细胞中miR-1225-5p上调，防止结直肠癌细胞的迁移和侵袭；并降低N-cadherin 的表达，增加E-cadherin 的表达，使结直肠癌细胞侵袭与迁移相关基质金属蛋白酶1（matrix metalloproteinase 1，MMP1）、MMP3、MMP9 被抑制[13]。Han 等[14]研究发现，在胰腺癌细胞中迷迭香酸可呈剂量相关性显著提高miR-506的表达水平，同时降低MMP2 和MMP16 mRNA 和蛋白表达水平。加入miR-506抑制剂能够减弱迷迭香酸对细胞侵袭迁移和EMT 的抑制作用，表明迷迭香酸可通过调节胰腺癌的miR-506/MMP2/MMP16 轴发挥抗肿瘤作用。

作为与EMT 息息相关的Wnt/β-catenin 信号通路是肿瘤细胞侵袭与迁移中重要的途径之一。多种中药有效成分通过调控肿瘤细胞中miR-874、miR-217等靶点抑制Wnt/β-catenin 信号通路及相关基质金属蛋白酶，从而发挥阻碍EMT 作用，进而抑制肿瘤细胞迁移与侵袭。

1.2 促进肿瘤细胞凋亡

松果菊苷、姜黄素、木犀草素、桔梗皂苷等中药成分可促进多种抑癌miRNA（如miR-503、miR-99a、miR-324等）表达，诱导癌细胞凋亡。

松果菊苷是肉苁蓉CistanchesHerba中的活性成分，具有良好的抗肿瘤作用。Li 等[15]发现松果菊苷对人肝癌Huh7 和HepG2 细胞的增殖具有抑制作用，且呈剂量和时间相关性。松果菊苷通过抑制转化生长因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）/磷酸化胞内信号转导蛋白（Smad）信号通路的激活，诱导细胞凋亡。松果菊苷能够增加Huh7 和HepG2 细胞中miR-503-3p的表达，转染miR-503-3p激活剂后，TGF-β1 的表达被降低；转染miR-503-3p抑制剂后，TGF-β1 的表达升高。表明TGF-β1 是miR-503-3p的潜在靶基因，松果菊苷可通过miR-503-3p/TGF-β1/Smad 信号通路在肝癌中发挥抗肿瘤活性。

姜黄素是从姜黄CurcumaeLongaeRhizoma中提取的最有代表性的多酚成分[16]。Li 等[17]研究表明姜黄素可以增加视网膜母细胞瘤中miR-99a的表达并抑制Janus 激酶1（Janus kinases 1，JAK1）、转录激活因子 1（signal transducer and activator of transcription 1，STAT1）和STAT3 的磷酸化水平，而沉默miR-99a后姜黄素可抑制JAK/STAT 途径的作用被逆转。说明姜黄素通过上调miR-99a表达，激活JAK/STAT 信号通路，抑制视网膜母细胞瘤的增殖并诱导其凋亡。Zhao 等[18]研究发现，姜黄素类似物可通过上调肝癌细胞中miR-324-5p的表达，降低p-JAK2、JAK2 和p-STAT3、STAT3 水平，而转染miR-324-5p抑制剂后，姜黄素类似物对JAK2/STAT3 信号通路影响减小，表明姜黄素类似物可通过上调miR-324-5p阻断JAK2/STAT3 信号通路促进肝癌细胞凋亡。

木犀草素是结构为多羟基黄酮类的化合物，具有抑菌、抗氧化、抗肿瘤等多种药理活性[19]。木犀草素可通过上调非小细胞肺癌中miR-133a-3p水平，从而降低miR-133a-3p靶向的富嘌呤元素结合蛋白B（purine-rich element binding protein B，PURB）的水平，抑制磷脂酰肌醇 3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）和蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）的蛋白表达。miR-133a-3p抑制剂能够降低木犀草素对非小细胞肺癌抑制作用。沉默PURB 可促进非小细胞肺癌中miR-133a-3p的表达水平，同时逆转miR-133a-3p抑制剂对非小细胞肺癌的增殖作用及对PI3K/Akt 的促进作用。表明木犀草素通过miR-133a-3p/PURB/PI3K/Akt 途径加剧非小细胞肺癌凋亡[20]。

安五脂素是从肉豆蔻MyristicaeSemen中提取的一种木脂素类化合物。安五脂素可呈剂量相关性促进非小细胞癌细胞的凋亡，同时使miR-let-7c-3p的表达上调，导致miR-let-7c-3p的靶基因PIK3CA在细胞中的表达显著降低，从而抑制PI3K 和Akt在细胞中的磷酸化。然而miR-let-7c-3p抑制剂可显著增加PI3K/Akt 磷酸化，即激活PI3K/Akt 信号通路，表明安五脂素可以通过miR-let-7c-3p阻断PI3K/Akt 信号轴来抑制膀胱癌的发展[21]。

1.3 降低肿瘤细胞的耐药性

姜黄素、木兰花碱、莪术醇等中药有效成分可以调控肿瘤细胞中抑癌基因miR-137、miR-409、miR-410、miR-181等发挥逆转细胞耐药作用。

姜黄素可以提高结肠癌对顺铂的敏感性，并通过诱导结肠癌细胞中的肿瘤抑制因子miR-137表达，减弱谷氨酰胺代谢，克服结肠癌对顺铂耐药性[22]。Han 等[23]发现姜黄素可以降低结肠癌对奥沙利铂的耐药性，其机制为姜黄素下调结肠癌耐药细胞中DNA 损伤修复基因核苷酸切除修复交叉互补组1（excision repair cross complement 1，ERCC1）、多药耐药基因（multi-drug resistant associate protein，MRP）、谷胱甘肽-S-转移酶-π（glutathione-S-transfarase-π，GST-π）、P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）的mRNA 及蛋白表达量，同时增加ERCC1的上游基因miR-409-3p表达，从而增强奥沙利铂对结肠癌细胞杀伤作用。

木兰花碱是一种存在于木兰科、小檗科、罂粟科的阿朴啡生物碱，在多种癌症中发挥抗肿瘤活性[24]。在一项骨肉瘤的研究中，木兰花碱可增加骨肉瘤细胞对顺铂的敏感性。研究表明木兰花碱可显著抑制高迁移率族蛋白 1（high mobility group box-1 protein，HMGB1）表达和巨噬细胞核转录因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）活化，并上调miR-410-3p表达水平。HMGB1 的过表达可促进NF-κB 活化并逆转木兰花碱对骨肉瘤细胞的顺铂敏感性。miR-410-3p抑制剂可消除木兰花碱对骨肉瘤细胞中HMGB1 表达的影响。表明木兰花碱通过调节miR-410-3p/HMGB1/NF-κB 通路抑制骨肉瘤细胞的恶性表型并增加骨肉瘤对顺铂的敏感性[25]。

莪术醇是莪术CurcumaeRhizoma中具有抗癌作用的双环倍半萜类成分。Zeng 等[26]表明莪术醇通过激活三阴性乳腺癌阿霉素耐药细胞中活化T 细胞核因子1（nuclear factor of activated T cell 1，NFAT1）的转录，促进抑癌基因miR-181b-2-3p的表达，并下调miR-181b-2-3p的直接靶标多药耐药基因ATP结合盒转运蛋白3（ATP binding cassette transporter C3，ABCC3）。研究证实莪术醇可通过miR-181b-2-3p/ABCC3 信号轴促进三阴性乳腺癌细胞对阿霉素的敏感性。

中药有效成分可调节结肠癌及乳腺癌、骨肉瘤细胞中抑癌miRNA 基因并通过下调多药耐药基因（MRP、HMGB1、ABCC3）及其编码的P-gp 表达途径，降低肿瘤耐药性。中药有效成分调节miRNA发挥抗肿瘤作用见表1。

表1 中药有效成分调控miRNA 发挥抗癌作用机制Table 1 Antitumor mechanism of effective components of traditional Chinese medicine by regulating miRNA

2 中药有效成分调控lncRNA 的抗癌作用

中药有效成分在调控miRNA的同时，对lncRNA同样具有调控作用。中药有效成分可通过调控H19、HOTAIR、肺腺癌转移相关转录因子1（metastasisassociated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）等lncRNA，抑制下游miRNA 及EMT 关键性蛋白，进而发挥抗肿瘤作用。

2.1 阻滞肿瘤细胞生长及转移

槲皮素、苦参碱、姜黄素、桔梗皂苷等可以通过下调在癌细胞中高表达的MALAT1、H19、X 染色体失活特异转录本（X-inactivation-specific transcript，XIST）等lncRNA，发挥抗肿瘤作用。

lncRNAMALAT1的编码基因长为6.7 kb，位于染色体11q13.1 上，是最早被发现的lncRNA 之一。Lu 等[27]研究表明槲皮素可以通过下调MALAT1，增加EMT 蛋白标志物E-cadherin 表达，进而抑制EMT过程和PI3K/Akt 信号通路，阻止前列腺癌细胞的侵袭和迁移。Xiong 等[28]研究发现，氧化苦参碱可下调结直肠癌细胞中MALAT1的表达，导致E-cadherin蛋白表达显著增加，同时下调vimentin 的表达，抑制EMT 进程。MALAT1的过表达逆转氧化苦参碱抑制结直肠癌的侵袭和迁移。Yang 等[29]研究发现白藜芦醇同样可以降低胃癌细胞中MALAT1和vimentin的表达，并上调E-cadherin 蛋白表达，抑制人胃癌SGC7901 细胞的侵袭和转移。表明白藜芦醇可通过抑制胃癌细胞中MALAT1及EMT 来抑制细胞迁移和侵袭。

lncRNAH19基因位于染色体11p15.5 端粒区，在多种实体瘤包括乳腺癌、食道癌、膀胱癌和结直肠癌等中均表达过量。姜黄素可以抑制乳腺癌细胞中lncRNAH19，显著降低间质标志物N-cadherin的表达水平，升高上皮标志物E-cadherin 的表达水平，阻碍EMT 进程，抑制对他莫昔芬耐药乳腺癌细胞增殖及迁移[30]。Zhao 等[31]发现人参皂苷Rg3可呈剂量相关性负调节H19表达并通过下调N-cadherin 的表达，上调E-cadherin 的表达显著降低卵巢癌细胞的集落形成、迁移和侵袭。此外，lncRNAH19在卵巢癌细胞中的过表达可逆转人参皂苷Rg3对卵巢癌细胞的抑制作用。

lncRNAXIST基因定位于X 染色体失活中心，其异常表达可能是癌症发生发展的机制之一[32]。Chen 等[33]研究表明桔梗皂苷D 通过下调lncRNAXIST并增加膀胱癌细胞中的miR-335水平，降低N-cadherin 和vimentin 的表达水平阻碍EMT，减少膀胱癌的在侵袭与迁移。

2.2 诱导肿瘤细胞凋亡

lncRNAHEIH在人肝癌HCC 细胞中首次被发现表达异常，又被称为HCC 高表达lncRNA，其全长1681 bp，定位于染色体5q35.3，主要分布在细胞核及胞质中[34]。Xu 等[35]研究发现青藤碱可抑制膀胱癌中lncRNAHEIH的表达，进而抑制抗凋亡蛋白Bcl-2 的表达，升高Bcl-2 相关X 蛋白（Bcl-2 associated X protein，Bax）和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cystein-asparate protease-3，Caspase-3）表达。

MALAT1在乳腺癌、肺癌等多种癌症的进展中发挥促癌作用，是细胞凋亡过程中的关键调节因子。Li 等[36]证明黄芩苷能够对抑制乳腺癌的生长。黄芩苷能够抑制MALAT1的表达，并下调TGF-β1 的表达，最终通过MALAT1/TGF-β1 信号通路促进细胞凋亡。

lncRNAHOTAIR基因定位于人类12q13.13 染色体上，以反转录方式调控基因表达，HOTAIR对于肿瘤发生发展具有促进作用[37]。Pu 等[38]指出人参皂苷Rg3可下调肝癌细胞中HOTAIR的表达水平导致p-Akt、p-PI3K 的蛋白表达降低，抑制PI3K/Akt信号通路的激活，从而诱导细胞凋亡。

2.3 逆转肿瘤细胞药物耐药

lncRNAXIST、锌指E-盒结合同源异形盒1-反义链1（zinc fingerE-box binding homeobox 1-antisense 1，ZEB1-AS1）和FOXD2 邻近相反链RNA 1（FOXD2 adjacent opposite strand RNA 1，

FOXD2-AS1）这几类致癌基因在肿瘤耐药细胞中被白术内酯II、熊果酸、莪术醇等中药成分所抑制，增加肿瘤细胞的化学敏感性。

lncRNAXIST作为一种促癌基因，在各种肿瘤组织和细胞系中过表达，调控癌症细胞的增殖、凋亡和耐药等过程[39]。Zhang 等[40]研究发现白术内酯II 可以抑制lncRNAXIST的表达，降低其下游介质受体酪氨酸激酶样孤儿受体（receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 1，ROR1）的表达，从而提升结直肠癌细胞的化学敏感性。

ZEB1-AS1作为ZEB1 启动子的非编码反义转录本，是肿瘤发生发展的关键转录因子。同时，ZEB1-AS1在多种恶性肿瘤中过表达，被认为是促进肿瘤生长的lncRNA[41]。Lu 等[42]研究发现熊果酸可以减弱三阴性乳腺癌细胞对阿霉素的耐药性，其机制为熊果酸下调ZEB1-AS1在阿霉素耐药三阴性乳腺癌细胞中的表达，ZEB1-AS1作为竞争性内源性RNA 与miR-186-5p结合，抑制靶基因ABCC1的表达。表明熊果酸通过ZEB1-AS1/miR-186-5p/ABCC1 轴抑制阿霉素耐药三阴性乳腺癌细胞的恶性表型。

lncRNA FOXD2-AS1 位于人类染色体1p33，长度2509 bp，于2015 年在肝癌研究中首次被发现。多项研究发现FOXD2-AS1 能够促进肿瘤的发生发展并调控细胞增殖、药物耐药等恶性生物学行为[43]。莪术醇通过下调FOXD2-AS1，抑制胶质瘤细胞中致癌基因Zeste 同源物2 增强子（enhancer of zeste homologue 2，EZH2）与肝配蛋白B 受体3（ephrin type B receptor 3，EphB3）、p21、CDK 抑制因子1B启动子的结合能力，阻碍EZH2 的激活，抑制胶质瘤细胞的增殖及替莫唑胺耐药性[44]。

2.4 调节lncRNA-miRNA 轴，抑制肿瘤细胞增殖

槲皮素、蟾蜍灵、人参皂苷等调控癌细胞中高表达的lncRNA 与抑癌miRNA 相互作用，阻滞肿瘤细胞生长。

MALAT1存在于乳腺癌、胃癌、肺癌等多种肿瘤细胞中并对肿瘤具有较高的特异性和灵敏度，是肿瘤诊断的有效生物标志物。Abdel-Latif 等[45]发现甲氧基化槲皮素糖苷可导致三阴性乳腺癌中肿瘤抑制因子TP53蛋白水平显着升高，MALAT1作为TP53的上游基因表达显著减少，同时上调TP53 下游miR-155和miR-146a的表达。另有研究表明，积雪草酸在非小细胞肺癌耐药A549/DDP 细胞中下调MALAT1，上调miR-1297的表达，阻止A549/DDP细胞中的β-catenin 核转位。最终通过调节MALAT1/miR-1297/β-catenin 信号传导抑制A549/DDP 细胞增殖[46]。

HOTAIR存在多种癌症中且与肿瘤生长、侵袭等有关[47]。在蟾蜍灵作用的人前列腺癌DU145 和PC3 细胞中HOTAIR 的水平以剂量相关性被降低，进一步实验表明miR-520b表达水平与HOTAIR表达水平呈负相关。而成纤维生长因子受体1（fibroblast growth factor receptors 1，FGFR1）的mRNA 和蛋白水平与HOTAIR表达水平呈正相关。蟾蜍灵可通过下调HOTAIR表达促进miR-520b表达并下调FGFR1 表达，使肿瘤细胞增殖受到抑制[48]。Han等[49]指出飞燕草素能够抑制乳腺癌细胞中HOTAIR的表达，同时增加miR-34a表达，并导致其下游蛋白c-Myc、cyclin D1 表达显著降低，进而使乳腺癌细胞增殖被抑制。

H19在多种实体瘤中呈现高表达，包括卵巢癌、乳腺癌、食道癌、膀胱癌和结直肠癌等。Zheng 等[50]发现人参皂苷Rg3可阻断卵巢癌细胞中H19对miR-324-5p的竞争性抑制，增强miR-324-5p对糖酵解同工酶丙酮酸激酶M2型蛋白（M2-type pyruvate kinase，PKM2）的抑制，从而抑制异常糖代谢瓦博格效应。表明人参皂苷Rg3通过H19/miR-324-5p/PKM2 途径阻碍卵巢癌细胞增殖。

综上，槲皮素、人参皂苷等以调节lncRNAmiRNA 轴的方式，下调HOTAIR、MALAT1 等致癌lncRNA 并负向调节抑癌miRNA（如miR-324、miR-34a等），发挥抗肿瘤作用，证实中药多靶点、多效应的抗肿瘤作用机制，见表2。

表2 中药有效成分调控lncRNA 发挥抗癌作用Table 2 Antitumor mechanism of effective components of traditional Chinese medicine by regulating lncRNA

3 结语与展望

在多种恶性肿瘤组织和肿瘤细胞株中存在着ncRNA 的表达失常，ncRNA 介导的EMT、信号通路失调是肿瘤侵袭和转移的重要因素之一[51]。笔者以多酚、黄酮、皂苷及生物碱这几类中药活性成分为例，浅析中药有效成分调控ncRNA 的抗肿瘤机制。多项研究表明，黄酮类、丹参酮成分可以调控不同的miRNA，通过Wnt/β-catenin 信号通路抑制肿瘤的侵袭与迁移。皂苷及黄酮类中药活性成分分别调控miRNA 与lncRNA 通过阻断PI3K/Akt 信号通路活性，发挥抗肿瘤作用。姜黄素及迷迭香酸等多酚类成分调节不同的lncRNA 及miRNA，直接或间接作用于vimentin、E-cadherin、N-cadherin等EMT相关蛋白。而槲皮素、生物碱类成分可以调控同种lncRNA MALAT1，通过阻滞EMT 过程、促进肿瘤抑制因子的表达等多种途径诱导肿瘤细胞凋亡。

中药有效成分能够调控ncRNA 发挥抗肿瘤作用，主要包含抑制EMT，阻碍肿瘤细胞侵袭与迁移、诱导肿瘤细胞凋亡和逆转肿瘤细胞耐药等多种途径。ncRNA 被中药有效成分系统地靶向，产生表型影响，造成ncRNA 结构和表观遗传功能的破坏，从而开发出靶向ncRNA 的抗肿瘤药物。这将为中药抗肿瘤药物研发提供新思路，为现代中医药发展提供新方向。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突