中药治疗结肠癌药理机制研究进展

孙嘉玲 韩克起 方慧琪 张峻峰

中药治疗结肠癌可抑制肿瘤细胞转移、诱导肿瘤细胞凋亡、有效帮助患者提高机体免疫功能[1],同时可发挥其增效减毒的功效,缓解现代医学综合治疗引起的不良反应,有助于改善患者对放化疗不耐受或耐受差的情况,并逆转肿瘤细胞对抗肿瘤药物的耐药性[2-3]。此外中药治疗结肠癌可根据患者临床症状、体征、体质情况等辨证施治,发挥整体治疗效果[4]。本文就结肠癌患者经中药治疗的药理机制进行综述,旨在为探寻结肠癌临床有效的中西医结合治疗方案提供更多的参考和依据。

1 中药抑制结肠癌肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡

1.1 促进细胞形变

1.1.1 促进结肠癌LoVo细胞发生形变 对结肠癌肿瘤细胞形变的促进作用可进一步诱导肿瘤细胞凋亡,进而使肿瘤细胞增殖受到抑制。郭立达等[5]采用姜黄素处理体外培养的人结肠癌LoVo细胞,发现通过透射电镜可发现人结肠癌LoVo细胞形态发生明显改变,而四甲基偶氮唑盐比色法显示人结肠癌LoVo细胞大量死亡,说明姜黄素可通过促进人结肠癌LoVo细胞形变的发生而发挥对其增殖的抑制作用,进一步促进其凋亡。分析其相关机制可能在于,B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)基因家族蛋白可通过控制线粒体途径而对细胞凋亡过程进行调节,而姜黄素能够显著促进半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3及Bcl-2相关X蛋白(Bcl2-associated X,Bax)表达,并使Bcl-2的表达得到抑制,因此对促进肿瘤结肠癌细胞凋亡的作用较有优势。有研究显示,苦参碱显著下调Bcl-2和Bcl-xl表达水平,诱导卵巢癌细胞凋亡,并且可使卵巢癌细胞的侵袭及迁移的能力得到抑制,进而提高卵巢癌细胞CAOV-3衍生荷瘤小鼠的长期生存率[6]。

1.1.2 促进结肠癌HT-29细胞发生形变 片仔癀由麝香、三七等中药精制而成,有研究发现,在使用片仔癀后,在倒置显微镜的观察下发现HT-29细胞发生了明显的形态变化,有效抑制其生长,进一步出现细胞凋亡的形态变化现象,导致细胞脱落,透明度降低,且体积缩小、变圆[7]。

1.2 线粒体途径干扰细胞周期

导致细胞恶性增殖的主要病理机制之一为细胞周期失控,故用药物阻滞细胞周期也是抗肿瘤的主要途径。细胞凋亡蛋白酶-9在级联反应上游的位置上,是细胞线粒体依赖的凋亡途径中重要起始因子,同时Bcl-2基因及Bax也可通过影响氧负离子在线粒体细胞色素C相关途径的传递而影响细胞凋亡。阎力君等[8]采用黄芪多糖对结肠癌细胞SW620进行干预,发现与空白组比较,黄芪多糖处理组结肠癌细胞SW620 G2/M期比例增加,早期凋亡率增加,且凋亡情况呈浓度依赖效应,同时抗凋亡基因Bcl-2表达降低,细胞色素C、细胞凋亡蛋白酶-9和促凋亡基因Bax表达量升高,说明黄芪多糖可通过调节线粒体凋亡通路相关蛋白表达而抑制结肠癌细胞SW620增殖,同时诱导其凋亡。而陈灵等[9]研究亦显示,忍冬藤提取物可通过上调Bax/Bcl-2比值及调节相关蛋白的表达而促进结肠癌细胞线粒体膜电位坍塌,进而抑制结肠癌细胞增殖,并促进细胞凋亡,因此说明中药可通过线粒体途径干扰细胞周期,进而抑制肿瘤细胞增殖。

1.3 内质网应激干扰细胞周期

内质网应激主要是由于活性氧、活性氮等刺激引起,持续的内质网应激可通过激活相关的细胞细胞通路引起细胞凋亡,而蛋白激酶R样内质网激酶/内质网应激相关蛋白/细胞凋亡蛋白酶-12信号通路在内质网应激中起着重要作用[10]。大黄素主要提取自大黄、虎杖等传统中药,刘保荣等[11]取人结肠癌SW620细胞,并采用不同浓度的大黄素进行干扰,发现与正常对照组相比,大黄素干扰组细胞凋亡率显著升高,同时,内质网应激相关蛋白和活化细胞凋亡蛋白酶-12的表达水平均显著升高,且呈现浓度依赖性,说明大黄素可通过激活蛋白激酶R样内质网激酶/内质网应激相关蛋白/细胞凋亡蛋白酶-12信号通路途径促进内质网应激而诱导结肠癌SW620细胞凋亡。甘草查尔酮A是一种由甘草植物中提取得到的黄酮类化合物,有一定免疫调节、抗氧化、抗炎及抗癌等药理作用,张九成等[12]研究显示,甘草查尔酮A能够提升HCT116细胞的活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,从而促进细胞凋亡,可通过ROS途径介导癌细胞的凋亡。而王晓燕等[13]研究亦显示,中医药通过可ROS介导的内质网应激调控细胞自噬和凋亡抑制结肠癌转移,说明中药通过调控内质网应激干扰细胞周期进而促进肿瘤细胞凋亡是切实可行的。

2 中药抑制肿瘤细胞的侵袭和转移

2.1 抑制血管新生作用

2.1.1 抑制血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的表达 抑制肿瘤组织中血管新生作用则可有效抑制肿瘤细胞的增殖和转移,VEGF、MMP、血小板源性生长因子等均是目前公认的对肿瘤组织中血管新生具有重要促进作用的细胞因子,抑制相关因子的合成可有效抑制新生血管内皮合成,减少毛细血管基底膜和细胞基质的降解。肖云等[14]研究显示,白花蛇舌草提取物中的槲皮素可明显下调皮下CT26结肠癌小鼠模型肿瘤组织中VEGF的表达,熊果酸能对MMP-2的表达产生抑制作用,而MMP-2具有降解细胞外基质及血管基底膜中基质成分的作用,进而抑制CT26结肠癌小鼠模型肿瘤组织中血管生成;同时其结果显示,采用白花蛇舌草乙醇提取物干预后,CT26结肠癌小鼠模型肿瘤血管密度和肿瘤组织体积均显著降低,说明VEGF、MMP-2的表达会受到白花蛇舌草的影响而降低,进而可抑制肿瘤细胞组织内部血管新生作用,进而抑制肿瘤细胞增殖。夏雨等[15]采用复方肠复康胶囊同时对人结肠癌细胞 HT29和人结肠癌移植瘤裸鼠模型进行干扰,发现HT29 细胞的增殖、侵袭能力和血管生成能力明显受到抑制,且小鼠肿瘤组织中为血管密度及 VEGF、VEGF受体蛋白的表达水平明显下降,说明复方肠复康胶囊可通过抑制VEGF、VEGF受体的表达而抑制肿瘤细胞组织中的血管新生作用。

2.1.2 抑制α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、沉默信息调节因子1(sirtuin 1,SIRT1)的表达 α-SMA肌纤维母细胞的细胞表型可靠标志性蛋白,能有效反映纤维母细胞活性;SIRT1可促进多种非组蛋白底物去乙酰化修饰进而对肿瘤细胞的增殖、转移等生命活动产生影响。阮善明等[16]采用虎杖根、水杨梅根及藤梨根组成的解毒三根汤对结肠癌肝转移小鼠模型进行灌胃,小鼠模型肝脏、肺中α-SMA、SIRT1、细胞增殖核抗原表达情况采用免疫组化法进行检测,结果发现其对肿瘤相关成纤维细胞活化具有有效抑制作用,可降低肺脏内SIRT1表达,同时抑制α-SMA、细胞增殖核抗原表达,进而抑制新生血管的生成和细胞外基质降解,李海星等[17]研究与之结果接近,认为吴茱萸碱对人结肠癌HCT-116细胞SIRT1合成具有抑制作用,说明中药可通过调节α-SMA、SIRT1的表达而结肠癌肿瘤细胞的浸润和转移。

2.1.3 中药对血管新生相关信号通路的影响 Wnt/β-catenin相关信号通路、蛋白激酶B(protein kinase,Akt/PKB)/磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)信号通路对细胞增殖、凋亡及血管新生等均有重要作用。戴国梁等[18]采用五味子乙素对结肠癌细胞进行干预,发现其可通过下调PI3K/Akt信号通路相关指标水平而抑制血管内皮生长因子A(VEGFA)和VEGF受体的表达,进而抑制肿瘤细胞迁移。金剑等[19]采用大黄素对人结肠癌细胞SW480移植瘤裸鼠模型进行干预,发现其可下调Wnt/β-catenin信号通路相关指标的表达,同时VEGF表达水平和肿瘤组织中的血管密度降低,且效果呈剂量依赖性,说明大黄素可通过调节Wnt/β-catenin信号通路相关指标的表达而对肿瘤组织中的血管新生作用产生影响。

2.2 调节信号通路的表达

2.2.1 趋化因子受体4/配体趋化因子配体12(CXCR4/CXCL12)信号通路 在肿瘤的远处转移过程中,CXCR4及CXCL12的相互作用发挥着重要作用,而抑制CXCR4/CXCL12信号通路的转导有助于抑制肿瘤细胞的侵袭和转移。马漪等[20]研究显示,白头翁总皂苷可有效下调CT26结肠癌细胞模型小鼠脾脏瘤组织中趋化因子受体4、趋化因子配体12及MMP的表达而抑制肿瘤细胞的肝转移。崔超宇等[21]研究显示,肠复方对抑制裸鼠肠癌原位移植瘤中趋化因子2表达,进而抑制其发生转移。说明中药对恶性肿瘤转移相关趋化因子表达具有调节作用。

2.2.2 Janus激酶(Janus kinase,JAK)/及转录激活因子3(recombinant signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)信号通路 JAK/STAT3信号通路可在经肿瘤相关细胞因子激活后在JAK激酶的协助下促使STAT3酪氨酸残基705(Tyr705)磷酸化,并通过上调Bcl-2基因、MMP-1、VEGF等相关细胞因子的表达而促进肿瘤增殖与侵袭转移。贾茹等[22]研究显示,采用补肾解毒散结方提取物对人结肠癌细胞株LoVo细胞进行干预(补肾解毒散结方由肉苁蓉、女贞子、八月札、山慈菇、地黄等中药成分组成),可有效下调STAT3蛋白的表达,同时对人结肠癌LoVo细胞的克隆、迁移和粘附等过程具有抑制作用,说明补肾解毒散结方可通过对JAK/STAT3信号通路表达的影响,进一步使结肠癌肿瘤细胞的侵袭和转移受到抑制。陈元岩等[23]采用华蟾素干预胃癌肿瘤细胞SGC-7901结果与贾茹等[22]结果的研究接近,提示华蟾素可通过调节JAK/STAT3信号通路而抑制肿瘤细胞侵袭和转移。

2.2.3 胞质蛋白(β-catenin)/外因子(Wnt)信号通路 Wnt/β-catenin信号通路对VEGF、血管生成素(Ang-2)和碱性成纤维细胞生长因子(bFG)合成均有调节作用,进而调节肿瘤细胞的增殖和转移。杨晓等[24]和刘宣等[25]研究均显示,中药方剂可荣光调节Wnt/β-catenin信号通路相关因子的表达而下调VEGF、Ang-2和bFGF表达,进而对结肠癌肿瘤细胞增殖产生抑制,抑制其侵袭和转移

3 中药改善机体免疫功能

3.1 调节炎症—免疫信号通路

核因子-κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信号通路与机体免疫功能密切相关,被认为是连接炎症和癌症的分子中心,其可通过调节细胞因子粘附分子、急性期反应性蛋白细胞因子、免疫调节分子的生长因子和生长调节基因的转录而参与到免疫反应、炎症反应、细胞增殖及凋亡等多种生物进程中,同时其还对肿瘤坏死因子、Toll样受体、MMP-9、磷酸腺苷激活蛋白激酶等蛋白酶或受体具有调节作用。

药理研究显示,积雪草中分离纯化的羟基积雪草酸可通过调节机体NF-κB信号通路和机体免疫功能提高机体抗肿瘤功效[26]。张骅[27]采用积雪草提纯的羟基积雪草酸在体外处理裸鼠结肠癌细胞CT26,发现其可以促进肿瘤细胞凋亡,其作用机制可能与免疫-炎症相关信号通路的调节有关。罗欢等[28]研究亦显示,益气解毒方提取物可有效抑制结肠癌HCT116细胞NF-κB信号通路相关蛋白NF-κB、IκK、IκB的表达(益气解毒方由党参、黄芪、天花粉、黄连、茯苓、白花蛇舌草及甘草等中药成分组成),促进细胞凋亡。

3.2 调节免疫功能

3.2.1 特异性免疫 T淋巴细胞是机体免疫功能的重要组成部分,对于清除机体恶性肿瘤细胞具有重要作用,因此调节T淋巴细胞功能对提高机体免疫功能、改善肿瘤细胞引起的免疫抑制具有重要作用。冬虫夏草是我国传统保健品和中药材,基础研究发现,冬虫夏草可促进小鼠T淋巴细胞增加,同时在一定浓度下,可促进人扁桃体活化T淋巴细胞分泌功能,此结果说明冬虫夏草对于提高机体免疫相关抗肿瘤作用具有较好的应用效果和前景[29]。贾燕丽等[30]学者采用芪蟾口服结肠靶向片与5-氟尿嘧啶联合干预治疗对小鼠CT26结肠癌移植瘤进行干预,结果发现,与单独使用5-氟尿嘧啶相比,联合芪蟾口服结肠靶向片的组抑瘤率明显升高,同时小鼠外周血CD3+、CD4+水平采用流式细胞仪进行检测,CD8+细胞比例及CD4+/CD8+均升高,同时张美娜等[31]的网络药理研究显示,丹参酮可促进T淋巴细胞激活。

3.2.2 非特异性免疫 枸杞子多糖、当归多糖、茯苓多糖、猪苓多糖及灵芝多糖等均可诱导树突状细胞(dendritic cell,DC)成熟,对T细胞增殖和肿瘤杀伤产生刺激。黄芪注射液可对荷结肠癌小鼠免疫功能产生正向调节作用,进而提高小鼠免疫系统对肿瘤细胞的杀伤作用[32]。此外,人参多糖能够将T淋巴细胞及单核巨噬细胞激活,诱导生成干扰素γ(interferon-γ,IFN-γ)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α),进一步发挥免疫促进活性,从而实现对肠道黏膜淋巴细胞功能的调节[33]。

3.3 改善免疫相关细胞因子合成

多种细胞因子与肿瘤细胞对机体的免疫耐受和免疫逃逸有关,如转化生长因子-β1可促进肿瘤细胞的免疫耐受,Smad3转化生长因子-β1具有协同作用,与而白介素-10则可调节T淋巴细胞亚群水平而调节机体免疫功能,白介素-2功能则与白介素-10相反。崔宇等[34]采用免疫增效方(黄芪、女贞子、当归、枸杞子、白术、五味子)水提物对结肠癌LoVo细胞进行干预,发现其对转化生长因子-β1的合成具有显著的抑制作用,拮抗肿瘤相关的免疫耐受,同时通过将白介素-10的合成提高,进一步促进CD4+T细胞的增殖和分化,从而发挥免疫促进作用,且此结果具有浓度依赖性。孟鑫等[35]采用麦冬皂苷 B对人结肠癌 SW620 细胞进行干预,发现其可有效下调转化生长因子-β1、Smad3的表达,同时肿瘤细胞增殖速率明显降低,说明麦冬皂苷可通过对结肠癌细胞的抑制作用与其下调化生长因子-β1的表达有关。张涛等[36]研究显示,由救必应、水蛭、三七、白术、白芍、炙甘草等中药成分组成的健脾清热活血方可能通过对微小核糖核酸-222-3p的抑制作用,使转化生长因子-β1表达减少,并导致细胞迁移能力降低,并诱导肿瘤细胞出现凋亡。唐源等[37]研究则显示,氧化苦参碱对结肠癌大鼠进行干预后白介素-10水平上调、白介素-2水平下调,且大鼠肿瘤细胞检测结构不清晰,无明显细胞核,并呈片状坏死现象,肿瘤组织体积明显缩小,说明结肠癌大鼠结肠癌细胞的坏死凋亡与白介素-10表达水平上调、白介素-2水平下调有关。

4 中药对结肠癌细胞耐药的逆转作用

在对恶性肿瘤患者进行治疗的过程中,肿瘤细胞的耐药问题已经成为化疗治疗的最大障碍,目前认为结肠癌化疗耐药产生的相关机制主要包括药物外排泵表达升高引起肿瘤细胞对药物的吸收减少、药物作用靶点改变及丝裂原活化蛋白激酶信号通路、C-Jun氨基末端信号通路等肿瘤细胞耐药相关信号通路激活等。

4.1 改善机体中抗肿瘤药物的药代动力学、提高肿瘤细胞对抗肿瘤药物的敏感性

在临床治疗的过程中,随着抗肿瘤药物应用时间的延长,结肠癌患者机体肿瘤细胞耐药相关信号通路被激活,影响肿瘤细胞对抗肿瘤药物的吸收和敏感性,同时影响抗肿瘤药物在机体中的药代动力学,使得肿瘤细胞产生耐药。参麦注射液是一种以红参、麦冬为主要原料制成的中国专利注射剂,有研究采用参麦注射液对结肠癌Caco-2和LoVo细胞进行体内外试验,其中体外试验表明,采用参麦注射液联合紫杉醇、阿霉素共同处理结肠癌Caco-2和LoVo细胞,发现参麦注射液可改善紫杉醇和阿霉素亚细胞分布的药代动力学变化[38];而体内实验中,参麦注射液可增强裸小鼠结肠癌LoVo异种移植肿瘤细胞对紫杉醇和阿霉素的敏感性,同时提高两者在小鼠血液中的浓度,体内外试验均表明参麦注射液对紫杉醇和阿霉素治疗结肠癌的抗肿瘤活性具有促进作用。有学者采用龙牙草、败酱草和龙葵三种中药材混合提取物联合5-氟尿嘧啶对结肠癌LoVo细胞系进行干预,发现与5-氟尿嘧啶单独使用相比,联合中药提取物可通过调节Bcl-2家族蛋白的表达而细胞在S期停滞,进而影响细胞增殖[39]。

4.2 抑制相关蛋白的表达而降低结肠癌肿瘤细胞耐药性

4.2.1 抑制MMP-9表达 MMP-9可通过促进肿瘤细胞的增殖和粘附作用而提高肿瘤细胞耐药性,而上皮细胞钙粘蛋白则对肿瘤细胞的增殖和粘附具有抑制作用,闫克敏等[40]采用人参皂苷对结肠癌耐药细胞HCT116/L-OHP进行体外培养,发现人参皂苷可通过促进上皮细胞钙粘蛋白的表达及抑制MMP-9的表达,进一步使结肠癌耐药细胞HCT116/L-OHP的增殖、侵袭和转移能力得到抑制。此外,谢斌等[41]研究亦显示,清燥救肺汤可有效抑制结肠癌细胞合成MMP-9。

4.2.2 抑制P-糖蛋白表达 P-糖蛋白可通过缩短抗肿瘤药物排出时间而降低抗肿瘤药物在肠道的吸收作用因此提高肿瘤细胞的耐药性。苏建伟等[42]研究显示,苦参碱可通过对磷酸肌醇3激酶/蛋白激酶B信号通路的调控,抑制P-糖蛋白的表达而促进肿瘤细胞凋亡,且其作用效果与苦参碱浓度呈正比。李雪莲等[43]研究亦显示,葛根芩连水煎液可逆转P-糖蛋白介导的肿瘤细胞多药耐药性。

4.3 通过影响酶表达而降低结肠癌肿瘤细胞对抗肿瘤药物的耐药性

4.3.1 谷胱甘肽S转移酶-π(glutathione S-transferase-π,GST-π) 酶系统活性改变是导致肿瘤细胞耐药的重要机制之一,GST-π可通过将抗肿瘤药物过氧化产物还原为无毒物质,同时可促进P-糖蛋白合成,进而降低抗肿瘤药物对肿瘤细胞的毒性作用。金秀东等[44]采用复方五味子素B对结肠癌耐奥沙利铂细胞进行干预,发现GST-π表达显著降低,而结肠癌细胞对奥沙利铂敏感性提高。王亚琪等[45]研究则显示,益气化瘀解毒方可通过抑制GST-π及其他相关因子表达而提高Sorafenib获得性耐药人肝癌QGY7702细胞对化疗药物的敏感性。

4.3.2 蛋白激酶C(protein kinase C,PKC) PKC是一种G蛋白偶联受体系统中的效应物,对耐药基因多表达具有诱导作用,同时其能够对人结直肠腺癌细胞HCT-15的多药耐药性产生抑制,用PKC特异性抑制剂进一步抑制PKCα可增加多重耐药性表达降低及阿霉素诱导的细胞凋亡。葛倩等[46]研究发现,西黄丸可逆转PKC相关的大肠癌细胞株多药耐药情况,而梅武轩等[47]研究显示,益气化瘀中药可下调胃癌前病变大鼠PKC的表达。

4.4 逆转CSCs介导的耐药性

CSCs是一种可自我分化和自我更新的肿瘤细胞,具有与正常干细胞相近的功能,其本身耐药性较强,对化疗药物的杀伤作用具有一定的逃逸作用。有学者研究发现,使用片仔廣能够使结直肠癌细胞系HT-29中CSCs的增殖得到明显抑制,降低其多药耐药基因-1表达水平及其引起的药物外排,进而提高化疗药物对肿瘤细胞的杀伤作用[48]。李成军等[49]研究亦显示,黄芪多糖可通过诱导自噬作用促进结肠癌干细胞凋亡。

5 总结与展望

结肠癌是我国高发的疾病,现代医学通常采用手术、放疗、化疗等进行治疗,不良反应较多且肿瘤细胞容易产生耐受性,影响治疗效果,而中药在治疗结肠癌方面具有独特的优势,其具有抗癌谱广的优点,且毒副作用较小。通过多成分、多层次、多靶点共同协调,不仅可发挥其减毒作用大大降低机体不良反应,还可通过提高机体免疫功能、抑制结肠癌肿瘤细胞增殖、侵袭、转移和肿瘤组织中血管新生作用,促进肿瘤细胞凋亡,经肿瘤细胞耐药性逆转等多方面发挥其抗肿瘤作用。在现阶段,中药治疗结肠癌的研究大多还处于基础研究阶段,缺乏中药治疗结肠癌更深入的理论及系统化的研究,其药物作用机理和在体内生物活性情况的研究还比较欠缺,因此在中药治疗结肠癌方面,还应应用现代医学新技术,加强多学科合作研究,从分子水平和基因水平研究中药治疗结肠癌的抗肿瘤机制,为临床中药治疗结肠癌提供基础理论依据,有助于提高结肠癌患者疾病控制效果,同时加快我国天然抗肿瘤药物的研究与开发,为广大结肠癌患者谋取福利。