黄芩素的抗肿瘤研究进展

张 杨,万 朋

(1.吉林市中心医院心血管诊治中心，吉林 吉林 132011；2.吉林医药学院生理学教研室，吉林 吉林 132013)

·综 述·

黄芩素的抗肿瘤研究进展

Advancesofbaicaleinonanti-tumoreffects

张 杨1,万 朋2

(1.吉林市中心医院心血管诊治中心，吉林 吉林 132011；2.吉林医药学院生理学教研室，吉林 吉林 132013)

黄芩素具有广泛的抗肿瘤活性，药理研究证实通过调节花生四烯酸系统的代谢，抑制肿瘤细胞增殖，诱导细胞凋亡，抑制新生血管生成，诱导肿瘤细胞分化，清除活性氧自由，预防肿瘤发生等作用途径发挥抗肿瘤作用。通过对黄芩素抗肿瘤作用及其机制的文献总结，文章就黄芩素以上几方面的抗肿瘤作用的研究进展作一综述。

黄芩素；抗肿瘤；研究进展

黄芩素(baicalein，BAI)是黄芩的干燥根中提取的有效成分之一，也是其发挥药理作用的物质基础，异名黄芩黄素，其单体的化学名为6，7-三羟基黄酮。近年来人们研究发现，黄芩素不仅有抗炎、抗病毒、抗菌、抗氧化、抗过敏等药理作用[1]，还对肺癌、乳腺癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌等多种肿瘤细胞具有广泛的预防和治疗作用[2-3]。其中，黄芩素抗肿瘤作用一直是国内外研究热点。现对其抗肿瘤研究现状及其可能的作用机制作一综述。

1 花生四烯酸代谢途径

花生四烯酸(araehidonic acid，AA)是一种条件必需脂肪酸，是多种生物活性物质的前体，目前知道至少有3类酶参与AA的代谢，AA代谢主要途径有：环氧化酶(Cyclooxygenase，COX)途径、脂氧化酶(Lipoxygenase，LOX)途径和细胞色素P450氧酶途径，形成有生物活性的二十碳衍生物(Eieosanoids)[4-5]。游离的AA在COX的作用下形成前列腺素(Prostaglandin,PG)、前列环素(Prostacyclin，PGl2)和血栓烷素(Prostacyclin，TXA2)等。AA经LOX代谢生成羟基二十碳四烯酸(hydroxyeicosatetraenoic acid，HETE)、白三烯(Leukotriene，LT)及脂氧素(Lipoxin，LX)。细胞色素P450单氧化酶(Cyt P450)也分解AA，生成多种环氧化物(epoxides)及其代谢产物HETEs等[4]。

COX是催化花生四烯酸产生前列腺素族(PGs)的关键限速酶，有COX-1和COX-2两种同工酶。COX-1在正常组织和细胞内表达，参与维持其正常的生理功能，故为结构型基因；而COX-2在静息时不表达，但受到各种诱导因子刺激时表达上调、迅速合成，故为诱导型基因，是炎症过程中的一个重要的诱导酶[6]。研究表明，COX-2抑制剂抗肿瘤机制是通过竞争性抑制COX-2和不可逆的乙酰化而抑制肿瘤的发生和发展[6-7]。Yoshimura等[8]对正常膀胱组织、膀胱癌组织、慢性膀胱炎、人膀胱癌细胞、癌组织及人肾癌细胞系(Caki-1、A498、RC-1)的12-LOX的mRNA表达量进行了相关性研究，发现在正常膀胱和肾组织中的12-LOX蛋白表达量很微弱，而在癌组织中明显高表达，并在人膀胱癌细胞及肾癌细胞中也均有较高水平表达的12-LOX mRNA。血小板型12-LOX的代谢产物12-HETE有促进有丝分裂、刺激细胞增殖、促进肿瘤新血管的生成的结果，而BAI则可抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡及抗肿瘤侵袭。

单体黄芩素经多年的研究证实为12-LOX抑制剂。姚等[9]研究黄芩素作用于食管癌EC109细胞株后，发现黄芩素的可特异性降低12-LOX的表达，抑制HETEs的产生，进而剂量依赖性的促进肿瘤细胞的凋亡。

2 诱导肿瘤细胞凋亡

目前的研究表明，细胞死亡方式主要有三种类型：凋亡(Apoptosis)、自噬(Autophagy)和坏死(Necrosis)。凋亡和自噬是遗传调控、进化保守、决定细胞命运的生物学过程，凋亡是程序性细胞死亡(Programmed Cell Death，PCD)I型，而自噬则是程序性细胞死亡II型[10]。细胞凋亡主要包括内源性的线粒体通路和外源性的死亡受体通路。研究表明，黄芩素诱导的细胞凋亡主要是通过内源性的线粒体通路起作用，调节Ca2+、抑制NF-B、诱导肿瘤细胞增殖周期停滞、降低线粒体膜电位、上调Bax、下调Bcl-2以及上调抑癌基因p53的表达等[11-12]。

2.1通过上调Bax及下调Bcl-2凋亡基因

细胞凋亡是在许多相关基因的调控下进行的，如促凋亡基因、抑制凋亡基因和凋亡过程中表达的基因[12]。Bcl-2是至今为止研究最深入、最广泛的凋亡调控基因之一，其基因表达产物是一种细胞内膜蛋白，通过抵抗多种形式的细胞死亡，延长细胞寿命，使细胞数目累积增多而促进肿瘤的形成。Bax蛋白广泛分布于人体的多细胞和组织中，其作用与Bcl-2相反，能促进细胞凋亡，而Bax蛋白在多数肿瘤组织及细胞系中表达下降，在肿瘤的形成过程中，Bax大量激活或表达，通过促进细胞凋亡，抑制肿瘤形成[13]。黄芩素诱导肿瘤细胞凋亡可能与影响上述基因蛋白的表达有关。研究发现，经黄芩素作用于人胰腺癌细胞后，随着黄芩素浓度增加，其细胞增殖抑瘤率的提高，凋亡现象逐渐明显，并可呈现时间-剂量依赖性的上调Bax蛋白的表达、下调Bcl-2蛋白的表达[14-15]。

2.2停滞细胞增殖周期

细胞周期调控细胞增殖，与细胞周期调控有关的分子主要有：细胞周期蛋白(Cyclin)、细胞周期蛋白依赖性激酶(Cyclin Dependent Kinase，CDK)和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(Cyclin Dependent Kinase Inhibitor，CDKI)等三大类。其中CDKs是调控网络的核心，Cyclins正调节CDKs，CKIs则负调节CDKs，三者在细胞周期中相互协调并与细胞信号转导通路之间形成复杂的调控网络，共同构成了细胞周期调控的分子基础。恶性肿瘤的特征之一即是细胞周期调节失控，引起细胞分化的缺乏和细胞生长的失常，导致细胞无限增殖。

研究表明，黄芩素处理细胞可使细胞停滞于细胞周期的不同阶段。Leung等[16]研究发现，黄芩素处理呈剂量依赖性显著抑制人非小细胞性肺癌H460细胞增殖,CDK1和Cyclin B1蛋白的表达也明显降低，细胞停滞于S期。Lee等[17]研究也证明了黄芩素呈剂量依赖性抑制肿瘤细胞的生长。人肺鳞癌CH27细胞生长用50 μmol/L黄芩素培养24 h发现，S期细胞数量显著增加，Cyclin B1、Cyclin Dl 和CDK4水平明显降低，这与黄芩素处理使细胞停滞于S期相关。

2.3p53基因

抗癌基因p53因编码一种分子质量为53 000 的蛋白质而得名。野生型P53蛋白能发现损伤的DNA并进行修复，因此被称为人类基因组的“守护者”。如果P53蛋白修复损伤DNA失败则将启动凋亡等程序性细胞死亡，防止细胞因基因改变引发癌变。当DNA受到损伤时P53蛋白急剧增加，抑制细胞周期进一步运转[16]。一旦p53基因突变P53蛋白失活，细胞分裂失去节制发生癌变。人类癌症中约有一半是p53基因突变失活引起的。在黄芩素诱导人非小细胞性肺癌H460细胞和人舌癌SCC-4细胞凋亡机制的研究中，均发现同时伴随有突变型P53蛋白表达上调[17]。

2.4抑制NF-κB

核因子-κB(Nuclear Factor κB，NF-κB)为一个转录因子蛋白家族，包括5个亚单位：Rel(cRel)、p65(RelA，NF-κB3)、RelB和p50(NF-κB1)、p52(NF-κB2)，翻译后形成七种蛋白。作为早期转录因子，NF-κB的激活不需要新翻译出的蛋白进行调控。因此，可以在第一时间对有害细胞的刺激做出反应。大多数的细菌可以结合细胞膜表面的受体(例如Toll Like Receptors，TLRs)，从而激发NF-κB信号通路改变基因的表达。NF-κB激活过程受基因调控，正常细胞受到恰当刺激信号时可诱导激活NF-κB，上调靶基因转录，转录结束后NF-κB立即被转为无活性状态。Nakamura等[18]的研究表明,U266、AMO1、NOP-2和ILKM2等人黑色素瘤细胞用黄芩素处理，可通过抑制IJB-A磷酸化和降解、降低NF-κB和IL-6的释放、降低XIAP基因表达、诱导释放细胞色素C(cyt C)和活化激活caspase 9和3，从而诱导凋亡、抑制肿瘤细胞的增殖。

3 抗新生血管生成

肿瘤的生长、转移是依赖于体内新生血管，诱导血管生成能力是肿瘤的生长、浸润和转移的必要条件之一，内皮细胞的增殖分化以及其调节机制都对血管生成过程有调节作用[19]。肿瘤诱导血管生成的步骤主要有：1)体积小于2 mm的无血管的缓慢生长期；2)释放血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)与白介素6(interleukin-6，IL-6)等因子，引起血管内皮细胞形态改变、基底膜和周围的细胞外基质降解；3)内皮细胞迁移、增殖，并形成和改建血管。血管生成是肿瘤过度生长的一个主要原因，细胞外基质支架被基质金属蛋白酶(Matrix Metalloproteinase，MMPs)降解才能使血管侵入瘤体，瘤体在毛细血管样结构分化时短暂地高表达MMPs，抑制MMPs可防止实体瘤血管新生。Tong等[20]的研究结果显示，黄芩素通过降低细胞内ROS水平显著抑制前列腺癌DU-145瘤体的血管生成。

4 诱导肿瘤细胞分化

恶性肿瘤最显著的生物学特性是无限制增殖和不良分化，这在形态和功能方面与未分化的胚胎细胞非常相似，提示细胞的异常分化与肿瘤的发生相关。对诱导分化剂的机制及应用研究不断深入，肿瘤干细胞的诱导分化治疗是肿瘤化疗的新的领域。Zhang等[21]研究，黄芩素剂量依赖性地抑制人急性早幼粒白血病细胞。

5 清除活性氧自由，预防肿瘤发生

体内活性氧自由基具有一定的功能，如参与免疫及信号传导路径。但过多的活性氧自由基会损坏人体正常细胞和组织。Lee等[22]研究表明，局部用黄芩素处理可显著减少肉豆蔻酸佛波酯(Phorbol 12-Myristate 13-Acetate，PMA)诱导的皮肤癌发生，也可明显抑制佛波酯(Tetradecanoylphorbol 13-acetate，TPA)诱导的耳皮肤炎症反应。用不同剂量黄芩素预处理小鼠皮肤，可抑制TPA诱导的H2O2和髓过氧化物酶的生成，证明黄芩素有抗氧化、清除自由基的作用。

6 展 望

黄芩素是一种多效的天然活性物质，作为中药黄芩中的活性成分具有广泛的生物活性。因此，从黄酮类成分中筛选抗肿瘤的活性成分是国内外中药研究的热点。目前，尚未广泛开展黄芩素抗肿瘤作用的临床试验，有必要进一步进行黄芩素抗肿瘤作用机制的研究，为黄芩素在临床抗肿瘤的应用提供更加确凿的证据。

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A

2013-08-22)

1673-2995(2013)06-0457-04

张 杨(1981-)，男(汉族)，主治医师，硕士.