补益类中药抗肺癌的药理研究进展

林霄月,耿 雪,迟文成,隋雨桐,梁 华,姜家康

(1.黑龙江中医药大学,黑龙江 哈尔滨 150040;2.黑龙江中医药大学附属第一医院,黑龙江 哈尔滨 150040;3.南方医科大学深圳医院,广东 深圳 518110)

肺癌是现如今世界范围内最为普遍的恶性肿瘤之一,虽然肺癌的诊断与防治在不断进步,但它依然是肿瘤相关致死的主要因素[1]。中国作为癌症大国,由于城市化、工业化以及人们吸烟等生活习惯使得肺癌的高发病率与高病死率位居癌症榜首,并且依旧呈上升趋势,已造成严重的社会卫生负担[2]。2020年全国最新肿瘤统计资料表明,目前新发肺癌患者数量仍居于我国新发肿瘤患者首位,占我国新发肿瘤总患者的17.9%,而肺癌致死患者数量仍居于我国恶性比例首位,占我国恶性致死总患者的23.8%[3]。手术、化疗、放疗等仍为主流治疗手段,新兴的免疫治疗技术和靶向治疗方法也在被快速开发和使用,但目前常规治疗下的肺癌患者5年生存率仍然相对较低。患者通常较容易发生术后肿瘤复发及转移,对化疗药物耐药,同时药物所造成的不良反应也增加了患者身体与心理负担。中医药一直被广泛应用于治疗肺癌患者,能够缓解患者的慢性疼痛、厌食、失眠等症状,降低化疗、放疗和靶向药物所产生的毒副作用,具有增效减毒功效,提高患者的生活质量[4]。众多研究学者对于中药及其生物活性成分进行抗癌研究,发现中药治疗癌症具有多层次、多靶点、多途径的特点。其中补益类的中药活性成分经研究认为有明显的抗肺癌功效,可以控制肺癌细胞生长和侵袭,诱导细胞的凋亡和自噬,提高患者免疫力,重塑免疫微环境,促进肺癌患者带瘤生存。本文结合近年来补益类中药活性成分抗肺癌研究做出如下综述,以期为中药治疗肺癌研究提供理论基础。

1 肺癌的中医学理论

中医学范围内并无“肺癌疾病”专名,依据其早期临床病症、体征将其归为“肺积”“息积”“痞癖”等疾病。《素问》中记述了肺癌疾病晚期体征:“大骨枯槁,大肉陷下,胸中气满,喘息不便,内痛引肩颈,身热,脱肉破胭,真脏见,十月之内死。”《医宗必读》云“积之成者,正气不足,而后邪气踞之”,《活法机要》云“壮人无积,虚人则有之”,都说明了正气亏虚是引发癌症的原因。正气不足,六淫之邪趁虚袭肺,导致肺气血失调,血行不畅、津液不布,形成痰瘀,二者互相作用既而成癌[5]。正气的功能属于人体免疫机制范畴,对于外界致病因素具有防御作用,在抵御外来致癌因素的同时也能固摄和抑制体内癌毒。正气不足,免疫功能降低,机体无法识别和杀伤癌细胞则癌症发生。肺癌中医证型主要分为痰湿蕴肺、阴虚毒热、瘀阻肺络和气阴两虚。肺癌初起,脾失健运,痰湿内生而成痰湿蕴肺证;肺为娇脏,喜燥恶湿,痰湿日久化热伤阴导致阴虚毒热证;久病入血分,痰瘀互结成瘀可见瘀阻肺络证;素来体虚或者久病迁延不愈耗伤气血,合并阴虚而成气阴两虚证[6]。肺癌的病机属本虚标实,治疗原则以扶正祛邪为纲,如《黄帝内经》所提出“正气存内,邪不可干”。因此治疗肺癌中药多以补益类为主,“养正积自除”,补足正气从而达到抗癌目的。

2 补益类中药抗肺癌

2.1抑制细胞增殖 癌细胞以分裂方式进行增殖是癌症发展的最基本生物过程,抑制细胞增殖是中药活性成分抗肺癌的主要途径之一。Li等[7]从山药中分离得到天然甾体皂甙Dioscin-6’-O-acetate (DA),并研究了DA抗肺癌作用及其潜在分子机制。结果表明,DA以浓度和时间依赖性对肺癌细胞具有强烈的抗增殖功能;DA诱导细胞周期停滞于S期或G1期,进而造成细胞凋亡、活性氧(ROS)的形成并破坏线粒体膜电位;癌细胞在DA处理下p38 MAPK的水平提高,并降低了p-PI3K、p-Akt和NF-κB;DA通过诱导肺癌细胞周期的停滞和通过增强半胱天冬酶依赖性细胞凋亡功能来间接抑制肺癌细胞的增殖,其调控机制可能是通过ROS介导的PI3K/Akt、MAPK和NF-κB信号通路。贾丛等[8]研究发现,沙棘总黄酮(TFH)对肺癌细胞增殖具有明显的抑制作用,其分子作用机制可能与下调TGF-β抑制基质金属蛋白酶9(MMP-9)表达并阻止肺癌上皮间质转化(EMT)有关。吕飞[9]研究发现,槐耳多糖可能通过表皮生长因子受体(EGFR)、血管内皮细胞生长因子受体2(VEGFR2)抑制下游通路激活从而抑制肺癌细胞的增殖;MTT和集落形成试验分析表明槐耳多糖对肺癌细胞系增殖具有抑制作用;数据库预测槐耳多糖与肺癌靶点交集,推测EGFR、VEGFR2为主要靶点;进一步实验验证槐耳多糖处理后磷酸化的EGFR(p-EGFR)表达量下调,并抑制EGF诱导的EGFR活化和VEGF诱导的VEGFR2活化;动物实验证明槐耳多糖能够下调增殖相关标记物Ki-67。人参皂苷Rh2具有抗肺癌细胞增殖作用,主要通过调控肺癌细胞线粒体凋亡蛋白,阻滞STAT3/c-myc通路和选择性干扰糖酵解系统中一些关键酶基因的特异表达途径,从而干扰癌细胞糖酵解。实验结果显示人参皂苷Rh2作用下可导致Bcl-2/Bax、PKM2、LDHA蛋白低表达,Caspase-3蛋白高表达,并抑制STAT3/c-myc通路活性[10]。人参皂苷Rd(GS-Rd)可直接抑制肺癌细胞的增殖,也可通过阻滞细胞周期于G1期间接抑制细胞增殖,其抑制率呈剂量依赖型[11]。黄芪多糖可以直接且有效地控制肺癌细胞增殖,并可以明显促进人外周血的γδT细胞产生白细胞介素-12(IL-12)、干扰素-γ(IFN-γ)及肿瘤坏死因子-α(TNF-α),进而提高了γδT细胞对肺癌细胞增殖的抑制作用[12]。

2.2诱导细胞凋亡 细胞凋亡是受基因调控的程序性细胞死亡形式,凋亡细胞死亡机制的失调是癌症的标志,目前一些补益类中药利用完整的凋亡信号通路来触发肺癌细胞死亡[13]。Jo等[14]从冬虫夏草中提取纯化得到虫草素,并证明了虫草素能够显著诱导肺癌细胞凋亡,可能是通过下调SMO/PTCH1信号传导和抑制TCTN3激活GLI1。实验证明虫草素降低了肺癌细胞的活力并诱导了形态学破坏,介导的TCTN3下调诱导肺癌细胞凋亡并参与半胱天冬酶的连续激活。此外虫草素通过抑制SMO/PTCH1信号传导来负调节GLI1转录活性,导致Bcl-2和Bcl-xL下调,从而影响内在的凋亡途径。Wang等[15]通过体外实验证实了冬虫夏草中的活性成分虫草酸能够调节Nrf-2/HO-1/NLRP3/NF-κB信号通路诱导肺癌细胞凋亡,具有显著的抗肺癌作用。Wang等[16]提取纯化得到党参聚乙炔化合物(CLP),并鉴定为丁香苷、党参烯炔苷A、洛贝酚、异落叶松树脂醇、洛贝托林和白术内酯Ⅲ。体内外实验结果显示CLP降低了Ras、PI3K、p-Akt、Bcl-2、cyclin D1和CDK4的表达,但增加了Bax、GSK-3β的表达。此外,CLP延缓了小鼠肿瘤和肺病原菌的生长,通过失活Ras/PI3K/AKT通路诱导肺癌细胞凋亡,改善肺生态失调,对治疗人类肺癌具有较大潜力。Zeng等[17]发现,山药中分离得到的二苯乙烷(D1)能够通过ERβ-STAT3信号传导降低肺癌细胞的活力并诱导细胞凋亡。机制研究表明D1降低了STAT3核定位并下调了参与细胞存活和迁移的STAT靶基因表达。此外,D1表现出由ERβ介导的雌激素活性,拮抗ERβ降低了D1在肺癌细胞中的细胞毒作用。人参皂苷Rg3通过抑制Keap1-Nrf2/ARE信号通路促进肺癌细胞凋亡。人参皂苷Rg3浓度越高,细胞的凋亡能力越强,并且caspase-3和Bcl-2蛋白高表达,Keap1 mRNA高表达、ROS水平上升[18]。

2.3抑制细胞侵袭 癌细胞通过细胞群的集体运动侵入周围组织,导致癌症扩散与转移。因此抑制细胞侵袭是中药抗肺癌的重要研究。Liao等[19]对黄芪多糖PG2在肺癌细胞中的作用进行研究,发现PG2可以通过抑制癌细胞中的巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)及其侵袭性,从而抑制肺癌细胞侵袭。在PG2作用下减少了癌细胞在肺和腹部转移,同时减少肿瘤中受体酪氨酸激酶(AXL)、波形蛋白、基质金属蛋白酶13(MMP-13)和MIF的免疫组织化学染色。尽管PG2不抑制肺癌细胞的增殖,但它伴随着波形蛋白和AXL的减少并诱导上皮钙黏蛋白(E-cadherin)的表达,从而剂量依赖性地抑制了癌细胞的迁移和侵袭。黄芪甲苷可通过调控免疫球蛋白样转录子4(ILT4)的mRNA和蛋白表达抑制肺癌细胞的侵袭与迁移,实验表明黄芪甲苷干预后的肺癌细胞ILT4蛋白与mRNA表达水平均显著降低[20]。Kim等[21]研究了人参皂苷Rk1和Rg5对TGF介导的肺癌细胞EMT的影响。结果显示Rk1和Rg5通过转化生长因子β1(TGF-β1)抑制EMT,并以剂量依赖性方式抑制干性的发展。Rk1和Rg5可以抑制肺癌细胞的侵袭与转移,通过降低肺癌细胞中TGF-β1所诱导的金属蛋白酶2/9 (MMP2/9)活性,以及抑制Smad2/3和核因子kappa B/细胞外信号传导调节激酶(NF-κB/ERK)通路的激活。刘志强等[22]首次报道了白术内酯Ⅰ可以有效控制肺癌细胞的侵袭,其作用机制可能是通过选择性地阻滞TLR4/MyD88途径。TLR4和MyD88的mRNA和蛋白在肺癌细胞中高表达,经白术内酯Ⅰ处理后的肺癌细胞侵袭水平显著降低,增殖活性也被有效控制,同时白术内酯Ⅰ还控制了TLR4及MyD88蛋白表达水平。

2.4细胞自噬 细胞自噬也被称为2型程序性细胞死亡,是一种分解代谢过程,以分解功能丧失或不必要的蛋白质和细胞器来保持细胞稳态。但是,过量的自噬可以引起自噬细胞的死亡[23]。王雪林等[24]通过实验研究发现,黄芪多糖(APS)能够降低黄嘌呤氧化酶(XOD)诱导的肺癌细胞的自噬。经APS处理后的肺癌细胞自噬体数量明显下降,并且测定结果显示LC3B、beclin1蛋白水平显著降低,但mTOR蛋白高度表达。袁嘉瑞等[25]通过细胞实验和动物实验研究发现,麦冬醇提物可以调控肺癌细胞自噬,抑制肺癌小鼠瘤体的生长,降低Ki67蛋白表达的同时增强P53蛋白表达。有研究证实麦冬皂苷B (OP-B)通过对Akt磷酸化的控制诱发了肺癌细胞自噬,并且OP-B对细胞自噬的关键信号通路PI3K/Akt/mTOR中Akt和p70s6k的磷酸化抑制均呈现时间和剂量依赖关系[26]。甘草中提取出的甘草查而酮(LA)诱导细肺癌细胞保护性自噬,从而增强了LA的抗癌活性。LA增加肺癌细胞的自噬活性,并且自噬通过维持肺癌细胞凋亡相关蛋白的表达在LA诱导的细胞毒性中起保护作用[27]。灵芝中的真菌蛋白(GMI)可通过抑制 Akt/S473和p70S6K/T389的磷酸化诱导自噬,从而提高细胞内钙水平并减少肺癌亚系的生长[28]。韩佳[29]研究发现,墨旱莲提取物旱莲苷A能介导JNK通路诱导肺癌细胞自噬,同时自噬进一步促进了肺癌细胞的凋亡。旱莲苷A药物浓度越高肺癌细胞存活率越低,自噬相关蛋白LC3a/b、beclin-1及p62蛋白表达也发生相应改变。

2.5调控免疫 正常人体免疫系统能够识别和清除癌细胞,当免疫功能异常,癌细胞逃脱免疫监视则会导致癌症的发生。大多数补益类中药均具有调节免疫功能抗肺癌作用。巨噬细胞、树突状细胞(DC)和细胞毒性T淋巴细胞(CTL)等能够通过调节炎症级联反应,进而调控机体抗癌免疫原性。Bamodu等[30]研究了黄芪多糖PG2如何以及在何种程度上调节炎症级联反应的细胞并增强抗肺癌免疫力。结果证明PG2显著增加了肺癌细胞中的M1/M2巨噬细胞极化率,诱导体外肿瘤M1群体上调,同时明显抑制了细胞增殖、克隆形成和肿瘤球形成。临床研究样本的离体检测结果均表明,PG2还直接促进了DC细胞的吞噬功能及其成熟,从而有效增强了T细胞所介导细胞的抗癌免疫反应。与体外和离体结果一致,体内研究证明了小鼠模型中,用PG2治疗会引起与肿瘤相关的M2群体的时间依赖性消耗,协同增强顺铂的基于抗M2的抗癌作用,并抑制异种移植肿瘤的生长。有实验表明,APS可以控制TLR4/MyD88/NF-κB途径的活化进行免疫调控,进而促进肺癌细胞凋亡。APS改善了肺癌小鼠胸腺指数和脾指数,提高脾组织CD3+T细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞比例和CD4+/CD8+比值,明显改善肺癌小鼠免疫功能并促进肿瘤细胞凋亡,同时抑制了TLR4、MyD88和NF-κB p65蛋白以及mRNA表达[31]。Yuan等[32]发现,甘草查耳酮 A(LCA)可以改变肺癌免疫微环境,LCA在肺癌细胞中以时间依赖性方式生成ROS,通过产生的ROS消除肿瘤微环境中的IFN-γ诱导的程序性死亡配体1(PD-L1)表达,最终导致肺癌细胞的凋亡和增殖抑制。郝圆园[33]通过转录组测序(RNA-seq)实验证明了沙棘总黄酮(TFH)可以通过抑制前列腺素E2(PGE2)的表达,从而启动趋化因子信号通路,以招募免疫分子进入肿瘤微环境,促进免疫激活进行肺癌细胞清除。白术多糖能够提高肺癌大鼠机体免疫功能,进而控制癌细胞增殖和诱发凋亡。研究亦证实在白术多糖的干预下,大鼠脾脏和胸腺指数显著增高,外周血中白细胞和溶菌酶浓度增加,血清免疫球蛋白水平和T淋巴细胞亚群水平呈剂量依赖性增加,癌细胞增殖率与凋亡率也随之上升[34]。人参皂苷Rg3通过介导的PI3K/Akt/mTOR途径控制了肺癌细胞中PD-L1表达,阻断PD-L1引起的癌细胞免疫逃逸,提高T细胞的免疫应答作用,进而控制恶性肿瘤生长[35]。

2.6其他 癌症干细胞(CSC)是维持肿瘤生长、转移和复发的根源。因此,靶向癌症干细胞成为治疗癌症的潜在策略。Taweecheep等[36]发现,石斛联苄基(TDB)通过抑制Akt/GSK3 β/β调控肺癌干细胞。TDB可以强烈消除肺癌细胞内的癌症起始细胞。用TDB处理后观察到CSC富集群体自我更新能力的衰弱。流式细胞术分析证实了TDB处理的肺癌球体中过度表达的CSC生物标志物CD133的细胞百分比减弱。TDB抑制对应的干性转录因子下调mRNA水平。此外,作为Akt信号下游分子的抗细胞凋亡蛋白在与TDB一起培养24 h后,在富含CSC的球状体中明显减少。铁死亡是指一种完全由铁依赖性脂质的过氧化性驱动导致的一种新型的程序性细胞死亡的形式,并已被证明与癌症的发生有关,促进癌细胞内的铁死亡也成为了肿瘤临床治疗的新手段。Chen等[37]在石斛中成功分离出石斛毛兰素,并证明石斛毛兰素通过直接引起癌细胞Ca2+/CaM的铁死亡和控制转移而实现了抗肺癌功能。石斛毛兰素伴随着ROS沉积、脂质过氧化和GSH耗竭,在肺癌细胞内引起铁死亡。而Ca2+/CaM信号则是毛兰素引起细胞铁死亡的关键介质,通过抑制该信号可以终止由毛兰素所引起的细胞死亡。

3 小 结

由于环境污染和人们生活习惯的影响下,基因突变以及遗传等因素导致肺癌成为我国现如今发病率与病死率较高的疾病之一,因此肺癌的治疗仍是当前学者研究热点。随着科学研究的发展,中医药治疗肺癌的优势凸显,依据中医整体观和辨证论治,中药从多靶点多环节进行抗肺癌,不仅能够控制肺癌发展,减轻临床症状,而且提高了患者的生活质量。人们对中医意识的提升也使中药更加普遍的在临床应用于治疗肺癌患者,更多的患者选择中药治疗或中西医结合疗法并且疗效可观。临床上中药治疗肺癌疗效得到普遍认可,并且基础研究对于中药具体抗肺癌药理成分与作用途径进行了科学实验验证。本文总结归纳了补益类中药药理活性成分通过抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制细胞侵袭、细胞自噬和调控免疫等途径发挥的抗肺癌作用。但是目前补益类中药抗肺癌研究仍然存在一些不足:研究不够深入,仅局限于基本作用途径与单一靶点;可检索到的文献较分散并且数量有限;中药的药理活性成分不够明确,科学性与重复性有待考究;药效剂量不够精确。因此笔者探索了补益类中药抗肺癌的研究,还需结合思维创新与先进技术,深入实验研究,为中医抗癌研究提供科学的理论依据。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。