中医药抑制EMT治疗结直肠癌转移研究进展*

刘静,杨世发,郭海霞,常艺,安敬文,许钰婷,张相安

1.河南中医药大学,河南 郑州 450046; 2.河南中医药大学第一附属医院,河南 郑州 450000

结直肠癌是全球最常见的消化道恶性肿瘤。根据最新的流行病学调查结果显示,全球2020年结直肠癌新发病例超过190万,死亡数超过90万,约占总癌症病例和死亡数的10%。在所有癌症中,结直肠癌的发病率排名第三,死亡率排名第二,且发病率和病死率仍呈逐年升高的态势[1-2]。在我国,结直肠癌的死亡率高达8.01%,是威胁我国居民生命健康的主要癌症之一[3-4]。该病的高发病率、高死亡率引起了众多研究者的关注,其中结直肠癌主要的死亡原因是肿瘤的复发和转移[5]。目前,结直肠癌的治疗仍是以手术为主,以放、化疗及靶向免疫治疗等为辅的综合治疗[6]。尽管目前结直肠癌的诊治技术不断进步,但仍有50%的患者可能出现复发及转移,严重威胁结直肠癌患者的生活质量[7]。因此,如何有效地抑制结直肠癌的转移是亟待解决的提高结直肠癌患者生存率的重大公共健康问题,已成为目前的研究热点。随着近几年中国传统医药迅速发展,目前已有中药联合外科手术、中药联合化疗等治疗方式,均可降低结直肠癌的转移和复发以及术后不良反应,从而降低患者死亡率和提高生活质量[8-10]。中医药特色治疗在结直肠癌疾病中的作用也越来越重要,在延长生存期、降低肿瘤复发转移等方面具有独特优势[11]。因此,基于中医理论的中药单体化合物、中药制剂及中药复方的应用可以为结直肠癌转移的临床治疗提供新的治疗策略。

1 上皮间充质转化(epithelial mesenchymal transition,EMT)介导结直肠癌转移

癌症是指人体正常组织中的细胞由于外界因素的影响而发生突变。细胞失去原有功能,异常增生形成肿瘤,影响人体正常生理功能。而肿瘤的转移是癌症致死率的主要原因,90%的癌症死亡是由于转移[12-13]。肿瘤的转移是一个多因素、多步骤共同作用的结果。肿瘤转移是指恶性肿瘤细胞离开原发病灶,穿过血管进入血液循环和淋巴循环,或直接通过种植转移等扩散,到达远处部位,继续增殖生长,最终形成与原发病灶同类型肿瘤的过程[14]。肿瘤转移是恶性肿瘤发生发展的重要指标。抑制肿瘤转移可以抑制肿瘤细胞向机体其他部位转移,从而延缓肿瘤恶化[15]。而结直肠癌细胞转移的一个重要因素就是EMT发生导致的结直肠癌细胞迁移和侵袭增强[16]。EMT是指肿瘤细胞由上皮细胞转化为间充质细胞的过程,EMT使得肿瘤细胞失去了上皮细胞的一些特性,如细胞间黏附、细胞极性等,而获得了间充质细胞的一些特性,如运动、侵袭、抗凋亡等。EMT改变了肿瘤细胞的类型,提高了对基质的降解能力,削弱了细胞间的结合力。因此,转化后的肿瘤细胞具有更强的转移和侵袭能力,更容易穿透基膜,扩散到淋巴和血液循环,然后侵入周围组织,迁移到远处的器官,主要包括肝和肺。转移后,这些肿瘤细胞从间充质细胞转化为上皮细胞表型,使肿瘤细胞脱离原发灶或转移灶,并在远处增殖形成二次转移灶[17-18]。因此,EMT被认为是肿瘤细胞向远处侵袭与转移的重要过程。EMT是一个可逆的、动态的进程,通过促进上皮性标志物E钙黏蛋白(E-cadherin)表达,抑制间充质表型标志物 N-钙黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)和纤维连接蛋白表达,从而促进癌细胞向远处转移,最终导致EMT的发生[17]。最新研究表明,EMT的发生受到多个关键信号通路的调节,包括转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)/Smads、Wnt/β-catenin、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(RAC-alpha serine/threonine-protein kinase,Akt),核转录因子-κB (nuclear factor kappa B,NF-κB)信号通路[19-22]。在治疗结直肠癌转移的过程中,越来越多的研究证实,基于中医理论的中药方剂、中成药、单一中药和中药单体复方可以通过靶向EMT相关信号通路对癌细胞的侵袭转移起到抑制作用[23-24]。中医药作为对抗结直肠癌肿瘤转移的一种补充替代药物疗法已被越来越多的人所接受。因此,通过干预EMT相关信号通路,能够为结直肠癌的临床治疗找到新的治疗策略。

2 中医药调节TGF-β/Smads信号通路抑制EMT的发生

EMT的发生受多种信号通路的调节,其中TGF-β/Smads信号通路是EMT发生的关键驱动因素[19]。TGF-β信号通路通过TGF-β配体与TGF-βⅡ型受体结合后,再激活募集Ⅰ型受体(TGF-βRⅠ)并与之结合形成三聚体,使得TGF-βRⅠ活化,活化的Ⅰ型受体进一步与下游转录因子 Smads 结合,并招募和磷酸化Smad2和Smad3蛋白,然后与Smad4结合形成三聚体Smad复合物进入细胞核,并参与细胞连接蛋白的调控,使得上皮标志物 E-cadherin的表达降低,间质细标志物N-cadherin、vimentin、Snail及Twist、锌指E盒结合蛋白1(zinc finger E box binding protein-1,ZEB1)表达增加,最终使得肿瘤细胞获得向远处转移的运动能力[17,25]。因此,可通过调控TGF-β/Smads通路抑制EMT的发生从而阻断肿瘤细胞获得迁移侵袭的功能。

白藜芦醇是从中药桔梗中提取的一种非黄酮类多酚,是一种EMT抑制剂[26]。有研究发现,白藜芦醇能够抑制尾静脉注射结直肠癌细胞小鼠的细胞转移,抑制小鼠原位结肠肿瘤的转移。此外,白藜芦醇能够通过抑制TGF-β/Smads信号通路抑制结直肠癌 LoVo细胞EMT的发生[27]。黄连素是中药黄连中一种天然的苄基四环素异喹啉生物碱[28],能够抑制胃肠道肿瘤细胞的生长[29]。此外,黄连素能够下调TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ、Samd2和Smad3的表达,抑制TGF-β/Smads信号通路,使得ZEB1、Snail的表达降低,从而抑制肿瘤细胞发生EMT[30]。槲皮素是黄酮类化合物的6种亚类之一,广泛存在于各类中药中,如柴胡[31]。槲皮素被广泛应用于抑制消化系统癌症,包括食管癌、胰腺癌和结直肠癌[32-34]。有研究发现,槲皮素能够抑制TGF-β1增加E-cadherin蛋白表达,降低N-cadherin、Vimentin蛋白表达,使得EMT明显受到抑制[35]。除此之外,中成药片仔癀、方剂参苓白术散、中草药半枝莲等也能通过介导TGF-β/Smads信号通路抑制EMT的发生[36-38],从而限制结直肠癌的侵袭与转移。

综上所述,中药能够负性调控TGF-β/Smads信号通路从而抑制结直肠癌细胞EMT的发生,为结直肠癌转移的临床治疗提供了新的思路。

3 中医药调节PI3K/AKT信号通路抑制EMT的发生

PI3K/Akt信号通路在调节细胞增殖和维持细胞生物学特性中发挥重要作用[39]。一方面,PI3K/AKT信号通路可与TGF-β通路合作,进而触发mTOR复合物和NF-κB的激活,促进肿瘤细胞EMT的发生[40]。另一方面,PI3K/Akt信号通路激活通过调控下游分子使得β-catenin、vimentin、及Snail的表达含量增加,从而促进EMT的发生[41-43]。总之,PI3K/Akt信号通路是一个积极参与EMT过程的潜在靶点,并在结直肠癌转移治疗中引起了广泛关注。

中药半枝莲乙醇提取物可以促进结直肠癌细胞凋亡,抑制细胞增殖[44]。有研究发现,半枝莲乙醇提取物可以抑制PI3K/AKT信号通路,降低HCT-8细胞的活力,并以剂量依赖性方式减弱HCT-8细胞的迁移和侵袭能力[38]。中药抵挡丸加味鸡血藤能够抑制结直肠癌的侵袭与转移,通过调节PI3K/Akt抑制肿瘤细胞增殖,并促进其凋亡。此外中药抵挡丸加味鸡血藤还能抑制E-cadherin,上调N-cadherin的表达,以此抑制肿瘤的EMT进程,发挥抗结直肠癌侵袭转移的作用[45]。清热解毒、祛病防疫方剂解毒三根汤通过抑制PI3K/AKT信号通路在HCT-8细胞和肿瘤移植小鼠模型中表现出对肿瘤生长的显著抑制作用[46]。此外有研究证实,解毒三根汤联合程序性死亡配体1(programmed death-Ligand 1,PD-L1)抑制剂可通过调节PI3K/AKT信号通路逆转结直肠癌细胞EMT过程[47]。

因此,抑制PI3K/AKT信号通路可作为治疗结直肠癌转移的潜在治疗方案,提示上述中药能够有效抑制肿瘤细胞的侵袭和转移潜能,有助于抗肿瘤药物的开发。

4 中医药调节Wnt/β-catenin信号通路抑制EMT的发生

Wnt/β-Catenin信号通路在肿瘤的EMT程序调节中起着重要作用,可有效维持上皮细胞表型、细胞连接和组织稳态。该通路激活时,肿瘤EMT发生。E-cadherin的丢失是EMT过程的关键因素,并且在很大程度上受到Wnt/β-catenin信号传导的影响。E-cadherin/β-catenin复合物能够维持该复合物的上皮完整性,而Wnt/β-catenin途径会使β-catenin的核易位水平增加从而促进基因的转录,最终导致EMT的发生[48-49]。

姜黄素是由青蒿科、姜科等中药材根茎提取的二酮类化合物[50],具有诱导细胞凋亡、抑制细胞增殖、抑制肿瘤的侵袭和转移等功能[51]。近年来,随着中医药的发展,越来越多的研究证实姜黄素在抑制EMT治疗结直肠癌的过程中发挥着不可或缺的作用[52]。研究发现,姜黄素可以通过调节TET1-NKD-Wnt信号通路抑制EMT进展,从而逆转结肠癌细胞对5-氟尿嘧啶的耐药性[53]。在另一项研究中发现,姜黄素显著降低了EMT相关基因Snail、Twist、N-cadherin和vimentin的表达以及β-catenin的核易位水平,同时显著增加了E-cadherin的表达,从而抑制SW480结直肠癌细胞中的EMT进展[54]。中药博落回等罂粟科植物提取物血根碱具有抗炎、抗氧化、抑制细胞增殖、促进凋亡凋亡等功能[55]。研究发现,血根碱能够通过抑制Wnt/β-catenin信号通路,抑制EMT的发生,从而发挥抗结直肠癌转移的功能[56]。抗炎药雷公藤提取物雷公藤甲素(Triptolide)可通过阻断Wnt/β-catenin和NF-κB信号通路的激活,进而影响HT-29和SW480肿瘤细胞中E-cadherin、vimentin和N-cadherin等EMT相关指标的表达,对肿瘤转移产生抑制作用[57]。此外,中药单体如菝葜皂苷、白藜芦醇等亦能介导Wnt/β-catenin通路抑制结直肠癌向远处转移[58-59]。

上述研究证实,中医药在结直肠癌的治疗中具有很大的潜力,为后续开发抗肿瘤中药制剂提供了很好的参考。

5 结论和展望

结直肠癌可归属于中医“肠覃”“肠癖”“积聚”的范畴。随着医学技术的发展,结直肠癌的治疗已取得重大突破,但淋巴转移和血行转移依然是影响患者生存质量和预后的重要原因,一旦发生转移,患者5年生存率将大大降低。EMT在结直肠癌转移中起着至关重要的作用。在结直肠癌中,EMT的发生可使肿瘤细胞获得侵袭和转移能力,扩散到周围基质,逃脱免疫系统的监视,随后进入血管或淋巴管并迁移到远处的器官。

中药具有不良反应小、多靶点、对机体损伤小的特点,能够通过抑制EMT相关蛋白表达从而抑制EMT,减少结直肠癌转移。现有研究已证实中医药与临床化疗药物联用可提高临床化疗药物疗效,降低放化疗药物的不良反应,提高患者的生存时间和生活质量。中药在治疗EMT介导的结直肠癌转移中不可或缺,将成为临床结直肠癌治疗的新策略。

中药方剂的抗癌机理研究主要涉及抑制肿瘤发生过程中肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭等,但中药有效成分及其抗癌分子机制尚未明确。中药方剂的活性成分较多,每种成分都具有体内多靶点的特点,需进一步明确其抗癌机制。此外,多数中药单体仅通过动物和细胞实验干预EMT相关通路发挥抗EMT的作用,无法真正反映中药的药效学和药代动力学特征。故需进一步通过真实的临床前研究和科学方法评估中药能否有效对抗转移性结直肠癌,以更加安全、合理地用药,挖掘更多潜在的治疗方案。