毛兰素抗肿瘤活性及作用机制的研究进展

黄小松 余璐 刘治坤 黄怡倩

癌症是当前世界上引起人类死亡的主要疾病之一[1]。最新统计数据显示，2020 年全球新增癌症1 930万例，死亡近1 000 万例，其中，乳腺癌、肺癌和结直肠癌新增最多，肺癌（18.0%）、结直肠癌（9.4%）和肝癌（8.3%）的死亡率较高[2]，控制和延缓癌症的发生、发展已成为当今医学界关注的焦点之一。现阶段，癌症治疗方法包括手术、放疗、化疗、靶向治疗和免疫治疗，但均存在不同程度的不良反应，严重影响患者的生活质量[3]。因此，寻找高效、不良反应小、可反复使用的抗癌新药已迫在眉睫。石斛属为兰科多年生草本附生植物，其中30 余种为药用石斛[4]。石斛具有抗氧化、抗肿瘤、调节免疫、降血糖、解热镇痛、抗炎、心血管与神经保护等重要作用[5]，主要药用成分包括多糖、生物碱类、菲类、联苄类、倍半萜以及挥发油等[6]，已被证实具有较好的抗肿瘤活性。毛兰素主要从中草药鼓槌石斛中提取而来，是一种低分子量天然化合物，化学名为2-甲氧基-5-［2-（3，4，5-三甲氧基-苯基）-乙基］-苯酚，分子量为318.36，从结构上看，属于联苄类化合物。本文就毛兰素抗恶性肿瘤活性及其机制的研究进展作一综述，旨在探究其对恶性肿瘤的潜在治疗价值，为毛兰素及其衍生物在肿瘤诊治中的应用提供参考。

1 抗肝癌活性及机制

肝细胞癌是肝癌主要类型（约占80%～90%），耐药性问题是肝细胞癌治疗难点[7-8]，天然化合物已被证实是治疗肝细胞癌等癌症的有效药物。Yang 等[9]研究发现，毛兰素可抑制肝细胞癌细胞增殖、促进细胞凋亡，并呈现出剂量依赖性；与对照组相比较，毛兰素处理组侵袭相关蛋白表达水平明显降低。从分子机制层面来看，毛兰素抑制磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）和细胞外调节蛋白激酶/丝裂原活化蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases/mitogen-activated protein kinases，ERK/MAPK）通路中Akt、ERK 和p38 的磷酸化来产生抗肿瘤作用。Dong 等[10]发现毛兰素可抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡相关死亡，下调有丝分裂调节因子水平，从而使细胞分裂阻滞于G2/M 期。虞璐等[11]进一步验证了毛兰素对肝细胞癌HEPG2 细胞系增殖、迁移和上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的抑制作用，结果发现毛兰素有效促进肝癌细胞凋亡，其机制可能与抑制Snail 信号通路相关蛋白的表达有关。可见，毛兰素可抑制肝癌细胞增殖、延缓细胞侵袭和迁移，阻滞细胞周期，抑制Akt活性等共性恶性生物学进程。

2 抗胃癌活性及机制

胃癌为消化系统中最常见的恶性肿瘤之一。Wang 等[12]研究表明，毛兰素抑制胃癌癌前病变的作用机制可能是启动了HRAS 原癌基因（transforming protein p21，HRAS）-PI3K-Akt 信号通路，提示毛兰素在预防和治疗消化系统疾病方面具有良好的临床应用价值。刘名昆[13]研究结果揭示，一定浓度范围内毛兰素及氟尿嘧啶对胃癌细胞的抑制作用呈时间及浓度依赖性，其机制可能是调控了蛋白B 细胞淋巴瘤（Bcl）-2、Bcl-2 相关X 蛋白（Bax）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（Caspase）-3 因子的表达，继而促进胃癌细胞凋亡。参与胃癌发生、发展的信号通路非常复杂，且数量较多，一般认为Akt 通路靶点可能是毛兰素治疗胃癌的靶点。

3 抗肺癌活性及机制

手术是肺癌治疗的主要方法，新的化疗药物与分子靶向药物的研发成功一定程度上缓解了临床缺乏有效治疗肺癌的问题，但受药物和复发等因素影响，仍有大量肺癌患者在治疗失败后死亡[14]。因此，确定新抗肺癌策略成为提高晚期肺癌患者生存率的重要手段。已有研究显示毛兰素能通过钙/钙调素依赖性细胞铁死亡抑制肺癌细胞生长和迁移[15]。Zhang 等[16]发现＜1 nmol/L 毛兰素对正常肺、肾细胞无明显生长抑制，但可有效诱导H1975 肺癌细胞凋亡和G2/M 期阻滞，并抑制H1975 细胞体外迁移和侵袭能力，该作用机制可能是毛兰素抑制了PI3K/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路，体现了其在肺癌临床治疗中的潜在价值。有研究指出，毛兰素能够抑制人肺癌A549 细胞的迁移、侵袭和促进凋亡，作用机制可能是通过上调Bcl-2 蛋白的表达和激活Caspase-3[17]。同样是针对肺癌A549 细胞，邓同兴等[18]研究认为毛兰素诱导体外人肺癌A549 细胞凋亡可能与抑制超氧化物歧化酶活性及下调核因子E2 相关因子2、血红素加氧酶1、醌氧化还原酶1 蛋白的表达水平，继而导致活性氧（reactive oxygen species，ROS）自由基水平升高。还有研究指出毛兰素可抑制NCI-H1299 和NCI-H460 肺癌细胞增殖，诱导肺癌细胞凋亡，使肺癌细胞周期阻滞在G2/M 期，机制可能是抑制了mTOR-核糖体S6 蛋白激酶-加元蛋白信号轴的磷酸化激活，在体内和体外抑制嘧啶合成代谢从而发挥抗肺癌作用[19]。与肝癌、胃癌一样，Akt 靶点也是毛兰素治疗肺癌的研究靶点之一，这3 种癌症在细胞增殖、周期阻滞、细胞凋亡上也具有共同性，为其他多癌种多细胞系的研究提供了较好的参考价值。耐人寻味的是，肝癌中Snail 等蛋白表达量呈现出与基质金属蛋白酶2（marix metalloproteinase-2，MMP-2）、MMP-9等MMP 表达量一致的趋势，而Caspase-3、Bcl、Bax 等凋亡相关蛋白则在不同癌种中具有类似的表达，为后续研究提出了潜在方向。

4 抗结直肠癌活性及机制

结直肠癌目前治疗方法包括内镜和手术局部切除、术前放疗、转移的局部消融治疗以及姑息性化疗、靶向治疗和免疫治疗等[20]。Sun 等[21]研究报道，毛兰素可明显降低人结肠癌SW480 和HCT116 细胞活性和集落形成，诱导细胞周期阻滞，引起细胞凋亡。进一步实验分析表明，毛兰素能抑制β-连接蛋白（β-catenin）磷酸化，降低下游原癌基因c-MYC、cyclinD1 表达，调控组蛋白3 第27 位赖氨酸乙酰化，降低整合素相关蛋白的表达。Wang 等[22]研究发现，毛兰素通过抑制原癌基因丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和丝裂原相关蛋白激酶1/2 的表达从而抑制MAPK 信号通路激活。毛兰素处理SW480 与HCT116 细胞后两者出现增殖抑制和凋亡，其机制可能是Wingless/Integrated/β-catenin 信号通路功能阻滞，整合素相关蛋白表达量降低，而巨噬细胞对肠癌细胞吞噬效率升高，具有显著的抗肿瘤作用[23]。探讨毛兰素对结直肠癌的治疗效果，可为结直肠恶性肿瘤的治疗提供了新的思路。

5 抗乳腺癌活性及机制

乳腺癌是女性最常见的癌症[24]。Ecust004（化学式：C18H21NO7S）是来源于毛兰素的结构活性优化的候选药物，具有更好的生物利用度和药代动力学特征，被证实可抑制乳腺癌细胞生长并通过EMT 途径调控细胞侵袭和迁移[25]。Xie 等[26]发现毛兰素与盐酸多柔比星联合使用可有效抑制乳腺癌细胞生长。最近一项研究指出毛兰素通过激活c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信号通路促进乳腺癌细胞凋亡来抑制细胞增殖[27]。另有研究发现毛兰素对正常乳腺上皮细胞无毒性反应，但能抑制Luminal A 型乳腺癌细胞增殖，促使其停滞于G2/M 期，诱导细胞凋亡，抑制细胞迁移能力，提示毛兰素对于乳腺癌细胞的抑制作用可能具有选择性[28]。目前毛兰素与化疗药物合用的研究尚不多，提示未来研究可从药物的合用上入手，以获得药物合用有效性、安全性、协同性的指导性建议。

6 抗膀胱癌活性及机制

靶向治疗和免疫检查点抑制剂疗法等可显著减少膀胱癌患者的不良事件[29]。Xiang 等[30]研究发现毛兰素在膀胱癌中可启动铁死亡样细胞死亡。最近一项研究结果显示毛兰素抑制膀胱癌细胞5637 增殖，其机制是促进细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子表达和抑制磷酸化Akt（p-Akt）表达水平，而过表达Akt 可逆转毛兰素对膀胱癌细胞5637 的增殖抑制能力[31]。较早的研究显示毛兰素能显著抑制人膀胱癌细胞增殖、诱导细胞凋亡，并将细胞周期阻滞于G2/M 期[32]。毛兰素还可以通过上调Bim（Bcl-2 家族促凋亡成员之一）表达，下调Bcl-2 和Mcl-1 表达水平来启动Caspase级联反应，最终触发DNA 修复酶（poly ADP-ribose ploymerase，PARP）断裂从而诱导细胞凋亡。由此认为毛兰素可通过活化为应激活化蛋白激酶（stressactivated protein kinase，SAPK）/JNK 信号通路调控膀胱癌细胞凋亡。

7 抗白血病活性及机制

急性淋巴细胞白血病起源于B淋巴祖细胞或T淋巴祖细胞在骨髓内异常增生，也广泛侵犯脑、肝、脾、淋巴结和性腺等骨髓外组织，是一种恶性克隆性疾病[33]。Ryser 等[34]认为毛兰素可诱导人白血病T 淋巴细胞发生凋亡和S 期阻滞，机制上可能是其引起了细胞周期蛋白和凋亡蛋白表达失调以及p38 信号通路被激活。但事实上，细胞周期蛋白和凋亡蛋白在不同癌症中是否作为毛兰素普遍的作用靶点还有待商榷。

8 抗宫颈癌活性及机制

近年来，毛兰素及其衍生物在抗宫颈癌方面的研究取得了不错的研究进展[35]。Li 等[36]研究显示，毛兰素通过影响ERK 信号通路活性从而调节肿瘤蛋白p53表达，并因此抑制人宫颈癌细胞增殖。Sacks 等[37]提出毛兰素可调节程序性细胞死亡配体1（programmed cell death-ligand 1，PD-L1）的表达水平，增强细胞毒性的T淋巴细胞活性以杀死肿瘤细胞。在此过程中，毛兰素被认为可抑制PD-L1 的表达水平，诱导PD-L1 的溶酶体降解，抑制HIF-1α 的合成，这些功能可能由mTOR/p70 核糖体蛋白S6 激酶/真核细胞起始因子4E 结合蛋白1 通路与大鼠肉瘤/加速纤维肉瘤/MEK/MAPK-ERK通路介导，最终抑制PD-L1 介导的血管生成及肿瘤细胞增殖、侵袭和迁移等恶性生物学行为。

9 抗前列腺癌活性及机制

前列腺癌作为第二常见的癌症，同时也是全球死亡率第六高的癌症[38]。Trapika 等[39]证明毛兰素通过不同的机制在雄激素敏感和去势抗性（雄激素剥夺疗法）前列腺癌细胞中表现出抗肿瘤作用。有研究表明毛兰素可通过下调LINC01354 表达水平，提高miR-515-5p 表达水平，进而抑制前列腺癌细胞的增殖、侵袭、迁移和糖酵解[40]。目前，关于毛兰素结合小分子RNA 进而影响肿瘤细胞生物学行为的研究比较少，提示该领域存在较大的探索研究空间。

10 抗其他恶性肿瘤活性及机制

鼻咽癌在东亚和东南亚尤为多见[41]。有研究报道毛兰素显著提高了人鼻咽癌NPC-039 细胞和NPC-BM细胞凋亡的活化，并通过线粒体膜交替、死亡受体活化和Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9 活化明显阻断细胞周期进程[42]。骨肉瘤是最常见的原发性骨恶性肿瘤[43]。有研究报道，毛兰素通过ROS/JNK 信号通路诱导人类骨肉瘤中的细胞周期停滞于G2/M 期，并引起细胞凋亡和自噬[44]。与此同时，毛兰素在显著抑制肿瘤细胞生长的同时，几乎没有造成其他相关器官产生毒性反应。

11 总结与展望

毛兰素的应用在传统和新兴疗法中都可被认为是有前途的治疗肿瘤药物。毛兰素是石斛重要生物活性成分，现已发现其在肿瘤治疗中具有抗氧化、诱导细胞程序性死亡、抑制血管生成等多种生物学功能。毛兰素的抗肿瘤机制研究也取得了一定的进展，包括调节细胞周期、Bcl-2 家族蛋白和MMPs 活性等途径，在肿瘤细胞的生长与增殖、迁移与侵袭、转移与扩散等多个阶段均发挥出有效抗肿瘤活性。随着研究手段的发展以及对毛兰素化合物结构的深入解析，这一领域将会取得更大进展。此外，毛兰素不仅有助于治疗各种恶性肿瘤，同时在肝硬化、新型冠状病毒感染、肝豆状核变性、风湿等疾病中也有较好疗效，这表明毛兰素可能成为治疗多种疾病的潜在药物，并有望在传统中药相关领域研究中起到重要的借鉴作用。未来可着重于毛兰素及其衍生物的研究，通过改造和优化结构，逐步开发出具有特定性、靶向性、良好吸收性、高效性及经济性的纳米材料-毛兰素复合物，验证生物安全性和疗效显著性，克服不良肿瘤微环境，有效提升肿瘤的治疗效率。