基于对肿瘤微环境的影响探讨生物碱的抗肿瘤作用

【摘 要】 肿瘤微环境对肿瘤的细胞增殖、迁移、侵袭以及肿瘤血管新生具有重要影响。现代药理研究发现多种生物碱具有抗肿瘤作用，文章从对于肿瘤微环境的影响角度出发，探讨中药生物碱成分的抗肿瘤作用，为生物碱抗肿瘤作用的开发利用提供理论支持。

【关键词】 肿瘤；微环境；生物碱

【中图分类号】R273

【文献标志码】 A 【文章编号】1007-8517（2024）17-0005-04

DOI：10.3969/j.issn.1007-8517.2024.17.zgmzmjyyzz202417002

The Discussion About the Anti-tumor Effect of Alkaloids based on The Influence on the Tumor Microenvironment

CHEN Liang

Fuzhou Hospital Of Traditional Chinese Medicine，Fuzhou 350001，China

Abstract：The tumor microenvironment is important to the tumor cell proliferation， migration， invasion， as well as the tumor angiogenesis. Modern pharmacological studies have found that a variety of alkaloids have anti-tumor effects. From the perspective of the influence on tumor microenvironment， this paper discuss the anti-tumor effects of the alkaloids of traditional Chinese medicine， so as to provide the theoretical support for the development and utilization of the anti-tumor effects of alkaloids.

Key words：Tumor；Microenvironment；Alkaloids

恶性肿瘤是严重影响人类健康的疾病。肿瘤细胞具有强大的增殖能力，其生长过程中需要消耗大量的物质和能量，为满足快速增殖的能量需求肿瘤细胞进行了“代谢重编程”，主要表现为即使在氧气充足条件，肿瘤细胞也依然偏向于采用低产能的“糖酵解”方式来获取能量，这一过程又被称为“Warburg效应”^［1］。肿瘤细胞特殊的代谢方式与肿瘤生长特有的微环境密切相关，肿瘤微环境对肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭以及肿瘤血管新生具有重要影响。肿瘤微环境主要由肿瘤细胞、基质组织 （包括血管组织、成纤维细胞、内皮细胞、免疫细胞和细胞活素类等）以及细胞外基质组成，肿瘤微环境是低氧、低营养、低pH的^［2］。组成肿瘤微环境的不同成分细胞表型和遗传物质的改变也可导致肿瘤耐药性的产生^［3］。

肿瘤的产生并非单一因素引起，因此应从多角度、整体出发考虑肿瘤的治疗。中医治疗疾病擅长从整体考虑，中药抗肿瘤作用具有多靶点、多组分、多角度的特点^［4］。影响肿瘤生长的微环境可干扰肿瘤细胞的生长，从中药中寻找能够改变肿瘤微环境的药物也是肿瘤治疗的方法之一。

生物碱是中药的常见成分之一，广泛存在于茄科、豆科、毛茛科、小檗科、防己科、罂粟科、芸香科和夹竹桃科等植物^［5］。近年来的研究^［6］表明，生物碱类具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒、镇痛、解痉等作用，尤其抗肿瘤作用越来越受到重视，发现其可抑制肺癌、乳腺癌、肝癌、结肠癌、前列腺癌等多种肿瘤生长，已成为国内外抗肿瘤药物研究的热点^［7］。生物碱可通过调控Wnt/β-catenin、PI3K/Akt、JNK、mTOR、Hedgehog等信号通路多途径影响肿瘤增殖、转移、凋亡及自噬等过程，影响肿瘤的发生发展^［8］，部分生物碱也可通过调节相关蛋白表达影响肿瘤微环境，起到抑制肿瘤细胞增殖的作用。本文从影响肿瘤微环境的角度出发探讨生物碱对肿瘤生长的影响。

1 生物碱对肿瘤细胞外基质的影响

肿瘤细胞外基质（extracellular matrix，ECM）在肿瘤细胞黏附、迁移、增殖等方面扮演重要角色，为细胞之间相互作用提供媒介，金属基质蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）中的MMP-2和MMP-9可通过对ECM的降解促进肿瘤细胞对周围组织的浸润，使得细胞间黏附降低，有利于肿瘤的转移^［9］。有研究^［10］表明丁香茄中含有的生物碱可抑制人肺癌细胞A549中的MMP-2、MMP-9表达，抑制A549细胞的迁移和侵袭。胡雪梅等^［11］研究发现石蒜碱能下调人卵巢癌细胞Skov3和人乳腺癌MDA-MB-468的MMP-2、MMP-9表达，抑制Skov3细胞和MDA-MB-468细胞的迁移。抑制MMP-2、MMP-9表达，减少ECM的降解，有助于抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭。

2 生物碱对肿瘤上皮间充质转化的影响

上皮间充质转化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）是一种将黏附上皮细胞转化为侵袭性间充质细胞的生物过程，是肿瘤形成和转移的关键，可表现为细胞E-钙黏蛋白（E-cadherin）表达降低，而波形蛋白（Vimentin），N-钙黏蛋白 （N-cadherin）表达水平升高^［12］。毛钩藤碱是茜草科藤本植物钩藤含有的生物碱，毛钩藤碱可抑制人宫颈癌 Ca Ski细胞纤连蛋白（FN）、缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、MMP-2、MMP-9、波形蛋白、N-钙黏蛋白表达，提高E-钙黏蛋白表达，提示毛钩藤碱可能通过调控HIF-1α/EMT信号通路，抑制上皮间充质转化，起到抑制人宫颈癌 Ca Ski细胞转移和侵袭的作用^［13］。苦参中含有的苦参碱也可上调人肝癌细胞HepG2的E-钙黏蛋白表达，下调波形蛋白、N-钙黏蛋白的表达，抑制EMT进程，减少HepG2细胞的迁移和侵袭^［14］。青藤碱则可上调人膀胱癌细胞T24的E-钙黏蛋白表达，下调N-钙黏蛋白表达，减少T24细胞的迁移和侵袭，其机制可能与抑制PI3K/AKT通路相关^［15］。另有研究发现马钱子碱可抑制人乳腺癌细胞MDA-MB-231和Hs578-T的波形蛋白、纤连蛋白、MMP-2、MMP-9表达，提高E-钙黏蛋白表达，降低MDA-MB-231和Hs578-T的迁移及侵袭性^［16］。生物碱通过抑制上皮间充质转化，可有效抑制肿瘤的迁移和侵袭。

3 生物碱对肿瘤血管生成的影响

肿瘤血管的生成有助于肿瘤所需营养物质的运输，促进肿瘤的生长和转移。有研究表明马钱科植物钩吻的总生物碱可抑制人脐静脉内皮细胞HUVEVC增殖及迁移^［17］，还可抑制鸡胚尿囊膜血管生成^［18］，表明具有一定抑制肿瘤血管新生的作用。延胡索生物碱也可抑制HUVEC细胞增殖，抑制鸡胚尿囊膜血管生成，还可下调HUVEC细胞的血管内皮生长因子（VEGF）表达，也具有抗血管生成作用^［19］。韩林^［20］研究发现白英总碱可降低人肺癌细胞A549裸鼠移植瘤微血管密度，也表现出抑制肿瘤血管新生的作用。

HIF-1主要由α和β两个亚基构成，HIF-1α分布于细胞质内，在缺氧环境中，HIF-1α含量累积，转而进入细胞核内与 HIF-1β结合生成异源二聚体，上调一系列缺氧因子表达，使机体适应缺氧环境，肿瘤发生缺氧时，HIF-1被激活，刺激VEGF表达，可促进肿瘤血管新生，有利于肿瘤细胞增殖^［21］。有研究^［22］表明吴茱萸中含有吴茱萸碱可下调小鼠肺癌细胞Lewis荷瘤小鼠移植瘤组织中HIF-1α及VEGF表达，减少肿瘤中血管生成，抑制小鼠肿瘤的生长。苦参碱也可通过抑制小鼠结肠癌细胞CT26 荷瘤小鼠移植瘤组织中HIF-1α及VEGF的表达水平，抑制CT26荷瘤小鼠移植瘤生长^［23］。通过抑制肿瘤血管生成，抑制肿瘤生长，也是生物碱抗肿瘤作用的机制之一。

4 生物碱对肿瘤免疫微环境的影响

肿瘤微环境中的相关免疫细胞，如肿瘤相关巨噬细胞（TAM）、辅助性T细胞1（Th1）、辅助性T细胞17（Th17）、CD4⁺T细胞、CD8⁺T细胞、间充质干细胞（MSCs）等，与肿瘤的发生、发展密切相关^［24］，影响免疫细胞生成，也可干扰肿瘤细胞生长。肿瘤相关巨噬细胞是肿瘤微环境中常见的免疫细胞，与肿瘤的发生、发展及免疫逃逸密切相关^［25］。有研究^［26］发现小檗碱可通过作用于M2型肿瘤相关巨噬细胞来抑制人肺癌细胞A549的增殖、侵袭和迁移。苏倩等^［27］研究发现罂粟科紫堇属植物岩黄连的总生物碱可通过抑制PI3Kp110、p-AKT、p-mTOR蛋白表达负调控PI3K/AKT/mTOR信号通路，抑制M2型肿瘤相关巨噬细胞极化，起到抑制H22肝癌细胞荷瘤小鼠肿瘤生长的作用。

李中玉等^［28］通过转录组测序、差异基因筛选及分析等方法发现钩枝藤总生物碱能够影响人非小细胞肺癌细胞NCI-H1975的铁死亡、氧化磷酸化、线粒体自噬等与癌症进展关联密切的信号通路，同时还可能影响NCI-H1975细胞免疫微环境中的B细胞、中性粒细胞、CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞、巨噬细胞、树突状细胞浸润水平，改变免疫微环境，具有潜在的抗非小细胞肺癌的作用。生物碱通过影响肿瘤微环境中相关免疫细胞的生长，也可起到抗肿瘤作用。

5 生物碱对肿瘤炎症微环境的影响

肿瘤微环境中还浸润着大量炎症细胞，如肿瘤相关巨噬细胞、肿瘤相关成纤维细胞、肿瘤相关中性粒细胞、肥大细胞、自然杀伤细胞等，以及它们分泌的细胞因子、趋化因子、生长因子等，这些炎症细胞及炎症因子共同构成了肿瘤的炎性微环境，影响着肿瘤的发生与发展^［29］。有研究^［30］表明天葵子总生物碱可抑制人乳腺癌细胞MDA-MB-231增殖，降低肿瘤相关巨噬细胞（TAMS）促炎因子TNF-α和IL-6的表达，降低MDA-MB-231细胞与TAMS细胞共培养体系中炎症反应相关蛋白NF-κB和STAT-3蛋白表达，影响肿瘤微环境中的炎症反应，降低肿瘤细胞的炎性反应浸润。

6 生物碱对肿瘤糖酵解的影响

“糖酵解”是肿瘤细胞获取能量的主要方式，干扰肿瘤细胞的糖酵解过程也可影响肿瘤细胞的生长过程。己糖激酶、丙酮酸激酶是糖酵解途径中的关键限速酶，乳酸是糖酵解的产物之一，有研究^［31］发现黄连中含有的小檗碱可降低人胃癌细胞MKN45中己糖激酶、丙酮酸激酶的活性，降低MKN45细胞培养液上清中的乳酸含量，抑制糖酵解过程，与Wnt/β-catenin信号通路抑制剂联用可更有效降低MKN45细胞糖酵解水平，促进MKN45细胞凋亡。另有研究^［32］发现氧化苦参碱可抑制人肝癌细胞HepG2己糖激酶、丙酮酸激酶活力，减少乳酸产生，抑制糖酵解，抑制HepG2细胞增殖。氧化苦参碱还可通过抑制丙酮酸激酶M2（PKM2）/葡萄糖转运蛋白（GLUT1）介导的有氧糖酵解活动抑制结直肠癌肝转移^［33］。抑制肿瘤细胞的糖酵解过程，也可干扰肿瘤细胞的增殖。

7 生物碱对肿瘤代谢的影响

脂质代谢重编程也是肿瘤细胞最突出的代谢改变之一，肿瘤细胞中的脂质生成水平显著提高，以满足肿瘤细胞能量获取、生物膜合成的需求^［34］。脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FASN）是催化脂肪酸从头生物合成的关键限速酶之一，可调控肿瘤细胞的增殖，在脂代谢中发挥关键作用^［34］。有研究^［35］发现小檗碱还可抑制人乳腺癌细胞MCF-7的磷酸腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）、脂肪酸合成酶（FASN），下调MCF-7细胞的脂质代谢，并诱导癌细胞凋亡。

肿瘤细胞的能量代谢能够有效地调控细胞的生长、增殖、迁移及侵袭，影响肿瘤的发生与进展^［36］。粉防己碱是一种双苄基异喹啉类生物碱，为防己的主要成分之一，有研究^［37］表明其可抑制MCF-7细胞增殖，显著降低MCF-7细胞线粒体膜电位（MMP）、三磷酸腺苷（ATP）含量、活性氧（ROS）水平和呼吸电子传递链复合酶I～IV活力，降低 MCF-7细胞能量代谢过程中基础氧消耗、ATP产能、线粒体储备能和质子漏，减少细胞能量代谢，抑制MCF-7细胞增殖。影响肿瘤细胞的代谢过程，使肿瘤细胞难以正常获取营养物质及能量，也可干扰肿瘤细胞的生长。

8 结语

中医学认为癌毒的产生，主要由于外邪入侵、饮食不节、情志不畅、正气亏虚等引起，使得人体气血阴阳紊乱以及脏腑功能失调，最终导致机体失衡，癌毒与痰、湿、热、瘀等病理因素互相搏结，相互影响，构成肿瘤生长的环境^［38］。癌毒滋生于瘀血、痰浊生成的内环境中，也可阻滞脏腑经络，又加重瘀血、痰浊的形成。中药的抗肿瘤作用在临床上已经得到广泛应用，中药还能够通过多靶点和多途径影响肿瘤的微环境，起到抑制肿瘤生长、增殖、迁移及侵袭的作用。通过探索中药对肿瘤微环境的影响及作用机制，也有助于抗肿瘤药物的研发及应用。

随着对中药生物碱成分研究的深入，很多生物碱被证实具有抗肿瘤作用。生物碱不仅可以直接影响肿瘤细胞的增殖、凋亡及自噬等过程，还可通过影响肿瘤细胞外基质、血管新生、免疫微环境、炎症微环境及肿瘤糖酵解、代谢过程，改变肿瘤生长的微环境，干扰肿瘤细胞的生长，临床应用过程中可加以借鉴。通过探索对肿瘤微环境的影响，寻找抗肿瘤疗效显著、不良反应小的生物碱，也是肿瘤治疗研究的重要方向。

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（收稿日期：2023-12-02 编辑：刘 斌）