中药诱导分化治疗肿瘤的研究现状

2014-04-11井明冉陈红梅郑秋生

中成药 2014年2期

关键词：分化诱导中药

杨帆，井明冉，陈红梅，袁萱，郑秋生*

（1.石河子大学药学院，新疆特种植物药资源教育部重点实验室，新疆石河子 832002； 2.石河子市药检所，新疆石河子 832002； 3.兰州大学第二医院，甘肃兰州 730030）

［综述］

中药诱导分化治疗肿瘤的研究现状

杨帆1，井明冉2，陈红梅1，袁萱3，郑秋生1*

中药诱导肿瘤细胞分化是治疗肿瘤发展的一个新的领域。本文主要就来自中药的的单一化合物、单味或复方中药对肿瘤细胞诱导分化作用的研究现状进行了回顾，并对存在的问题和应用前景进行讨论。作者查阅了 1994—2012年的相关文献，进一步探讨中药诱导肿瘤细胞分化的机制。中药从整体出发，以多靶点、多途径、多种方式作用于恶性肿瘤细胞，诱导恶性肿瘤细胞分化，对机体正常细胞的负影响较小。研究中药诱导肿瘤细胞分化，可以为发现与研究肿瘤诱导分化剂开辟了新的思路和方法，同时也能够为中药治疗肿瘤提供了崭新的研究途径。

中药；肿瘤；分化；信号通路

最近几年，世界医疗界研究的热门话题之一是借助分子生物学技术为研究手段，以诱导肿瘤细胞分化来讨论肿瘤的中药治疗问题。诱导分化 (induction of differentiation)是指恶性肿瘤细胞在体内外分化诱导剂作用下，向正常或接近正常细胞方向分化逆转的现象，诱导分化治疗打破了“肿瘤细胞一旦生成就永远是肿瘤细胞［1］” 的说法，弥补了传统化疗的不足，也为中药抗肿瘤作用的研究提供了新思路。其特点在于不杀伤肿瘤细胞，而是诱导肿瘤细胞分化为正常或接近正常的细胞［2-7］。中药作用于机体可以非特异性地提高机体的免疫水平，促进机体正常的生理功能，诱导恶性肿瘤细胞分化为正常细胞。中医药这种辩证论治的概念，从整体出发，既考虑了局部的治疗，又对患者的全身状况进行系统的调理，扶正祛邪，标本兼治，显示了中药诱导恶性肿瘤分化的巨大潜力，所以本文就中药诱导恶性肿瘤分化的现状做一简要综述。

1 肿瘤的发生与细胞分化的关系

发育生物学观点认为肿瘤本身是一种分化障碍的疾病，是在分化过程中由于正常基因功能受控于错误的表达程序所致［8］。自然界大多数生物是由一个受精卵分裂成胚胎细胞，再由胚胎细胞分化成各种具有特殊功能的细胞，并进一步分化成各种组织与器官。这个过程是一个严密调节的程序控制过程，细胞在发生可识别分化之前，基因是有选择有秩序地被抑制或者激活，从而决定了细胞未来的发育命运，向着特定的方向分化，多数情况下终末细胞不再具有增殖能力，而有些细胞丧失某些终末分化细胞的性状，在不同程度上缺乏正常细胞成熟的形态和完整的功能，对正常的分化调节机制缺乏反应，最终变成无限增殖的肿瘤细胞，可以认为，恶性肿瘤是细胞分化和胚胎发育过程中分化障碍的一种异常表现［9］。

也有证据显示肿瘤通常来自于一些未分化或微分化的干细胞，在组织更新时产生的异常分化。 Roya等［10］认为肿瘤可能是干细胞在自我更新过程中由于多基因突变以及一些蛋白的异常表达，细胞失去正常调控而停止在分化的某一阶段，从而无限制增殖。但肿瘤也可能发生在这几种细胞内。例如前体细胞，进一步分化的细胞，在干细胞阶段可能已发生基因多位点突变，长期积累，我们所说的干细胞在分化成熟的进程中，在某一阶段再一次受到诱变物的刺激，就进一步发展为质的变化，也就是我们所说的肿瘤细胞。肿瘤细胞在一定比例上也存在着部分分化，甚至完全分化的子代细胞。证明如果给肿瘤细胞一定的条件，它们可能分化成为接近正常细胞又或者是正常细胞，这为肿瘤的诱导分化治疗提供了可靠的理论依据。

在肿瘤的发生发展中，活性氧 (ROS) 扮演着重要的角色［11-16］。细胞内产生大量的 ROS 时， ROS 可能攻击细胞内的DNA，导致 DNA损伤，如果这种损伤得不到机体免疫防御系统的监视、修复，机体便不可避免的发生肿瘤。

2 中药诱导肿瘤细胞分化

从很早以前我国就有中医药对恶性肿瘤的治疗，有许多治疗方法和经验可以借鉴。近年来不少学者使用某些中药对恶性肿瘤的诱导分化进行了探索。由于中药成分复杂，中药在诱导肿瘤分化方面的作用机制尚不明确。

2.1 中药有效成分诱导肿瘤分化目前，在中药治疗肿瘤细胞分化的研究方面，国内外学者对中药提取的单一化合物的药理作用进行了研究，不同化合物对不同的肿瘤细胞株和作用靶点有所不同，结果见表1。

表1 中药有效成分诱导肿瘤细胞分化

中药对肿瘤细胞诱导分化治疗，其评判标准是分化指标的出现，肿瘤恶性表征的消失。应该综合研究细胞的形态、功能以及生物学行为三个方面的指标，所观察的分化指标应充分反映分化特征，只研究其中某项指标，无法证明肿瘤细胞分化的可靠性。表1概括了来自中药有效成分诱导肿瘤细胞分化的研究情况。这些化合物作用于癌细胞后，能诱导癌细胞出现分化现象，癌细胞向近似正常细胞方向发生分化。以上这些化合物的结构，可以发现其中大部分都含有羟基，具有抗氧化的作用。说明调控细胞内的氧化还原状态与诱导肿瘤分化关系密切。细胞内的氧化还原状态与细胞增殖、分化、凋亡、坏死等现象密切相关，正常生理情况下，体内 ROS不断产生和清除，而在肿瘤的发生和发展过程中细胞内 ROS的产生和清除失衡。因此利用外源抗氧化物调节细胞内氧化还原状态，可能会改变其分化状态。为中药诱导分化治疗恶性肿瘤提供了新思路，也为筛选新的抗癌药物提供了理论依据。

新疆特种植物药资源教育部重点实验室对异甘草素［isoliquiritigenin， ISL］能够诱导肿瘤细胞分化的抗肿瘤作用进行了全面的研究。李德芳等［28］发现异甘草素能够诱导HL-60 细胞分化，并且呈时间及剂量依赖性， 10 μg/mL异甘草素处理72 h后，细胞分化程度最大。此外，素在口服高剂量 20 μg/mL时，能抑制荷瘤小鼠 U14和宫颈癌 S180细胞的增值并且当异甘草素与环磷酰胺联用时， 20 mg/kg和40 mg/kg有增效减毒作用。

陈红梅等［29］发现 NADPH氧化酶在异甘草素诱导 HL-60 细胞分化过程中发挥重要的作用，这与 NADPH氧化酶产生的超氧阴离子有关。此外，细胞内氧化还原状态的变化可能是异甘草素诱导 HL-60 细胞分化的另一个原因，这与核因子 NF-E2 相关因子 (Nrf2)-抗氧化反应元件 (ARE) 通路的激活有关。

2.2 中药复方诱导肿瘤分化中药复方制剂能直接作用于肿瘤细胞或调节肿瘤患者的免疫功能，从而增强抗肿瘤效应。中药复方制剂中含有多种生物活性的成分，因此，抗肿瘤作用是非常广泛，它既能抑制肿瘤细胞的增生、凋亡和诱导分化，增强宿主免疫功能，又能抑制肿瘤浸润和转移和肿瘤新生血管形成，还可以减少化疗不良反应，抑制肿瘤耐药性并且能减轻肿瘤炎症等多环节发挥作用。中药各个有效成分之间相互协同、多靶点的作用于肿瘤细胞。

杨新中等［30］研究的中药复方制剂 ( 苦参、黄芪、雄黄当归等药物组成)作用于人早幼粒白血病细胞株时发现该复方制剂可以抑制人早幼粒白血病细胞株的增殖，能够诱导肿瘤细胞分化，当肿瘤细胞分化后，我们可以发现细胞NBT还原能力增强。同时，吞噬能力也在不断增强，其细胞的分化率和吞噬功能与维甲酸相当。综上所述，该中药抗癌复方制剂能够诱导人早幼粒白血病细胞株分化。黄世林等［31］研究的复方青黛片 ( 丹参、青黛、雄黄、太子参等)也有类似的作用。

董军等［32］用益气养阴方 ( 黄精、生地黄、女贞子各24 g，蒲公英、小蓟、白花蛇舌草、太子参、黄芪、半枝莲各 30 g，麦冬、天冬各 15 g，茯苓、白术各 12 g，旱莲草 18 g，甘草 5 g) 给 L7217白血病小鼠灌胃 7 d 后，小鼠血液中的核细胞数和对照组相比明显降低。在油镜下我们能够观察到这些形态学变化:大多数核细胞是成熟的分叶核粒细胞，细胞核畸形并且呈分叶状，粒细胞的颗粒逐渐消失，同时淋巴细胞浆逐渐减少，细胞核与细胞浆的比例明显上升。这些可以证明益气养阴方能够诱导 L7217白血病癌细胞分化。

紫龙金片［33-37］(原名白龙片) 从细胞的分子水平来研究中药复方对恶性肿瘤的分化治疗。它通过调节细胞周期以及相关基因 (癌基因、抑癌基因)，调控细胞周期蛋白(Cyclin) 、周期蛋白依赖性激酶 (CDK) 和周期蛋白激酶抑制因子 (CKI) 等，对细胞分化和去恶化相关基因以及细胞周期引擎分子进行调控，从而使周期失控的癌细胞恢复至正常的周期节律。

王国红等［38］在人成骨肉瘤细胞 MG-63 的诱导分化中，使细胞发生 G0/G1期阻滞，下调细胞中癌基因 c-fos、 c-myc的表达，上调抑癌基因 Rb 和 p27 的表达，从而证明中药有效成分人参皂苷 Rg1、肉桂酸、丹参酮ⅡA及其组合诱导人成骨肉瘤细胞终末分化与细胞周期有关。

胡向阳等［39］依据丹参、藜芦水煎液和经大鼠丹参、藜芦含药血清对体外培养的 MSCs向神经元样细胞诱导分化作用，在丹参诱导 MSCs向神经元样细胞分化研究基础上，发现丹参和藜芦这一对相反中药饮片在一起共煎后，诱导MSCs向神经元样细胞分化效应优于丹参单独使用。

杜垚森［40］发现小柴胡汤、黄芩、柴胡以及黄芩柴胡配伍在体外均有诱导 HL-60 细胞分化作用，柴胡皂苷 d 与黄芩苷组成的配伍组，在墨汁吞噬实验， NBT还原实验、免疫组化的检测上，效果是最明显的，说明其有可能是小柴胡汤发挥诱导肿瘤细胞分化作用的有效部位。

肿瘤并非单一性疾病，而是一个以许多细胞异常增生的病理改变为特征的多种疾病的统称。导致肿瘤产生的原因也是非常多的，而中药复方及其制剂以益气养阴、调补脾肾、清热解毒、软坚散结、活血化瘀为立法，具有多方位、多靶点、不易产生耐药等优势，符合肿瘤多因素、多环节致病的机理。与单味中药不同的是中药复方是根据辨证结果论治，多味中药组合，在某一症状的疾病型中效果突出。但是目前诱导肿瘤分化的复方中药不足情况是比较少的结合具体证候模型，所以难以表现出复方中药的优点，因而进展缓慢，并且影响中药现代化的进程和步伐。

3 中医药诱导分化的机制

中药诱导肿瘤分化可能有以下方面作用:

3.1 中药的有效成分可以影响细胞周期，使细胞周期的G0/G1期比例增加而 G2/M期或 S 期比例下降，影响肿瘤细胞的增殖与分化过程。扶正抑瘤汤 (由黄芪、当归、莪术、墓回头等组成) 对肿瘤细胞的抑制靶点在 DNA合成的S期，能够抑制S期的肿瘤细胞的增值， G1期向 S期进程的肿瘤细胞的 DNA合成和复制受到阻碍，从而造成 G0/G1期细胞的阻滞，S期细胞的比例下降，使肿瘤细胞的增殖速度变慢［41］。

3.2 中药作用于肿瘤细胞，使细胞内或血浆中 cAMP水平增高或 cAMP/cGMP比值增高。在一些研究中发现，肿瘤的形成的另一种机制是由于控制细胞增殖、分化的信息传递通路中某一个环节发生异常从而引起细胞生长过度。其中由 G蛋白介导的环磷腺苷酸-蛋白激酶 A(CAMP-PKA)与二酰基甘油-蛋白激酶 C(DNG-PKC) 两条信号系统是非常重要的。 DNG-PKC信号系统能够促使肿瘤细胞 DNA合成不断增加，对细胞增殖起到正调作用，而 CAMP-PKA对肿瘤细胞增殖能够起到负调节作用，促进其分化。顾奎兴［42］使用中药复方白龙片可使人胃癌 MGC80-3 细胞内cAMP-PKA信息系上调 ( 促进细胞分化，抑制细胞增殖)，而使 DAG-PKC系统下调 (促进 DNA合成，促使细胞增殖)，从而抑制胃癌细胞的不良分化和增殖。

3.3 中药能够诱导肿瘤细胞分化的关键是可以影响细胞内酶的活性。这些作用可能是通过细胞内 ROS起作用的。ROS可作为一种第二信使通过氧化一些关键靶分子 (如上述的 cAMP、 PKC) 调节多种进程，这些靶分子的氧化为MAPK信号通路的活化提供了必要的磷酸化条件，从而为促进肿瘤细胞分化开辟了一条 “绿色通道”，除此之外，端粒酶的激活可以导致肿瘤的发生，端粒酶的活性的降低，可以中断细胞周期进程，因此，端粒长度的稳定和端粒酶的激活导致了肿瘤细胞的生长和增殖［43］。

3.4 撒亚莲等［44］假说川芎嗪诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为神经元样细胞的机制可能与川芎嗪是特异性钙离子通道阻断剂能阻断钙离子通道有关。体外实验中，黄芩苷诱导神经干细胞 C17.2 向神经元分化的机制与 ERK通路的激活有关。在诱导神经元分化的过程中， ER-β选择性激活剂甘草苷元能够使新生大鼠脑组织原代培养物中 Notch-2 基因转录与表达不断降低， STAT705 位酪氨酸磷酸化水平也在降低，说明黄芩苷也在诱导分化过程中涉及到 JAK/ STAT信号通路［45］。

4 小结与展望

研究中药诱导肿瘤细胞分化为寻找和研究高效低毒的肿瘤诱导分化剂提供了思路和途径，也为中药治疗肿瘤开辟了新的研究领域。单味中药及其复方制剂通过各个有效成分相互协同作用于肿瘤细胞，致使我们对传统中药诱导分化的肿瘤细胞机制的研究缺乏深入的探讨。而且目前我们主要采取细胞体外实验来诱导用中药诱导肿瘤细胞分化，其优点在于分化实验重复性高，是中药诱导肿瘤细胞的体内分化实验的基础。但肿瘤细胞株的生物学特性与体内肿瘤存在着非常明显的差异，单是依靠体外实验尚不能反映体内肿瘤客观的生物行为，所以我们还需要在以上欠缺的方面更深入的研究，期待具有纯天然的中药为恶性肿瘤的分化治疗做出一定的贡献。

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