多甲氧基黄酮抗肿瘤作用研究进展

陈圣敏，董 杨

(上海中医药大学教学实验中心，上海 201203)

多甲氧基黄酮抗肿瘤作用研究进展

陈圣敏，董 杨

(上海中医药大学教学实验中心，上海 201203)

肿瘤是死亡率很高的一种疾病，严重威胁人类的生命和健康。从中药或天然药物中提取有效成分，研究其抗肿瘤作用或对某些抗肿瘤化学药物的增敏和抗耐药作用已成为当前医药学界关注的热点。多甲氧基黄酮是近年来发现的一类具有较强抗肿瘤活性的黄酮类成分。该文就多甲氧基黄酮类成分抗肿瘤作用及其机制的研究进展作一综述。

多甲氧基黄酮；肿瘤；橘红素；川陈皮素；甜橙黄酮；凋亡；自噬

多甲氧基黄酮 (polymethoxyflavonoids, PMFs) 是一类含有多个甲氧基、低极性、具有平面结构的有强烈生物活性的黄酮类成分。1991年，欧洲标准委员会对PMFs的定义是甲氧基数≥4 的一类黄酮。目前已经发现的PMFs成分主要有橘红素 (tangeretin)、川陈皮素 (nobiletin)、甜橙黄酮 (sinensetin)等以及它们的衍生物。

1 PMFs的来源和提取

PMFs主要来源于芸香科柑橘属植物中，尤其在甜橙 (Citrussinensis)和柑橘(Citrusreticulata)的果皮中含量较高。在中药枳壳、陈皮、青皮、橘红、佛手、枳实等中药材中也分离出了PMFs成分[1]。PMFs的分离提取技术也一直在不断优化。Chen等[2]利用高效液相色谱-电喷雾串联质谱(high-performance liquid chromatography-electrospray ionization-chromatography tandem mass spectrometry, HPLC-ESI-MS/MS)技术对枳实和枳壳中4种PMFs川陈皮素、橘红素、5-羟基-6,7,8,4′-四甲氧基黄酮和natsudaidai进行鉴别和定量分析，校正曲线在测试范围呈良好的线性关系(r2>0.997 7)，成分回收率在95.79%和105.04%间，相对标准误差低于3.82%。因此，认为该方法具有较好的准确性、精确度以及回收率。

2 PMFs的抗肿瘤机制

2.1抑制肿瘤细胞增殖恶性肿瘤最大的特点就是肿瘤细胞生长的无休止性和不可调控性。因此，抑制肿瘤细胞的增殖是治疗肿瘤的重要途径。抑制肿瘤细胞增殖，主要是通过阻滞肿瘤细胞周期和诱导肿瘤细胞凋亡实现的。PMFs可以抑制结肠癌、乳腺癌、肺癌等多种癌细胞的增殖。Lien等[3]研究发现，川陈皮素可以抑制人U87和Hs683神经胶质瘤细胞株的增殖，使细胞周期阻滞于G0/G1期，但无明显诱导细胞凋亡的作用，主要机制可能为抑制丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和Akt通路以及下调细胞周期相关蛋白的表达。还有报道，川陈皮素可以通过 Akt通路抑制人PC-3和DU-145前列腺癌细胞的增殖[4]。橘红素可明显抑制人胃癌AGS细胞的增殖，使细胞阻滞于S期和G2/M期，主要机制可能是通过抑制细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)磷酸化和上调CyclinB1蛋白表达[5]。橘红素还可诱导胃癌AGS细胞的凋亡，主要通过p53依赖的线粒体途径和Fas/FasL介导的死亡受体途径[6]。还有研究表明，橘红素没有诱导人胸腺癌细胞MCF-7凋亡的作用，而经过修饰的橘红素衍生物5-acetyl-6,7,8,4′- tetramethylnortangeretin则可通过caspase依赖的内源性凋亡通路和不依赖caspase的凋亡通路，诱导MCF-7细胞的凋亡[7]。Androutsopoulos等[8]研究发现，甜橙黄酮可通过与细胞色素P450 CYP1酶作用产生代谢产物，抑制MDA-MB-468人乳腺癌细胞的增殖。甜橙黄酮还可明显抑制人胃癌AGS细胞的增殖，使细胞阻滞于G2/M期，并可诱导细胞凋亡，其机制可能与上调p21和p53蛋白有关[9]。

近年来的研究发现，细胞自噬与肿瘤的发生也有密切关系，参与药物对肿瘤的抑制作用[10]。Moon等[11]研究表明，川陈皮素可以通过调节内质网应激介导的保护性自噬，诱导SNU-16人胃癌细胞的凋亡，提示川陈皮素与自噬抑制剂联用可能成为治疗胃癌的潜在方法。Li等[12]研究发现，橘红素的衍生物5-acetyloxy- 6,7,8,4′-tetramethoxyflavone可引起人CL1-5非小细胞肺癌细胞G2/M期阻滞，诱导CL1-5细胞凋亡和自噬。

2.2抑制肿瘤细胞浸润和转移浸润和转移是恶性肿瘤的生长特性，川陈皮素和橘红素都具有抗肿瘤浸润和转移的作用。有研究表明，川陈皮素可通过Akt/GSK3β/β-catenin信号通路，抑制神经胶质瘤细胞的浸润[13]。川陈皮素还可通过ERK1/2通路和抑制基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2, MMP-2)转录，抑制鼻咽癌细胞的浸润和转移[14]。Zhang等[15]研究表明，橘红素可以抑制辐射诱导的胃癌细胞上皮-间质转化，从而抑制肿瘤的侵袭和转移，其分子机制可能与miR-410上调和 Notch-1、Jagged1/2、Hey-1、Hes-1表达下降有关。

2.3抑制血管生成血管生成是实体瘤生长和转移的必要条件，通过抑制血管生成来阻止肿瘤生长是目前肿瘤治疗的策略之一。Chen等[16]观察到，川陈皮素可抑制体外培养卵巢癌细胞的生长，而不影响正常卵巢上皮细胞的生长。川陈皮素可抑制卵巢癌细胞血管生成调节因子Akt、HIF-1α、NF-κB和血管上皮生成因子的分泌，提示川陈皮素可能通过Akt通路抑制血管生成，从而达到抑制肿瘤生长的作用。

2.4抗炎慢性炎症与肿瘤的发生有密切的联系。由于炎症细胞可分泌炎症因子，与间质成纤维细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和细胞外基质成分形成肿瘤微环境。炎症因子持续产生自由基，引起DNA复制、转录异常，从而促进肿瘤发生。PMFs具有很好的抗炎活性。在肺上皮癌细胞中，发现橘红素具有抗炎特征，可通过抑制白介素-1β导致的p38MAPK、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)和Akt磷酸化，以及抑制下游NF-κB的激活，导致环氧合酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)下调[17]。Yoon等[18]研究发现，橘红素可降低紫外线B引起的小鼠皮肤上皮细胞COX-2表达，抑制NF-κB和活化蛋白-1(activator protein-1，AP-1)的转录活化以及Akt和MAPK家族(包括ERK、JNK和p38 MAPK)蛋白的磷酸化，调节MAPKK1/2、3/6和4的磷酸化。橘红素还可降低活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)的产生，从而阻止细胞的氧化应激。因此，橘红素可能主要通过调控Akt信号通路和抑制内源性ROS产生，发挥抗炎作用，具有防治皮肤癌的潜在作用。

2.5增强化疗药物敏感性近期有研究表明，橘红素除了本身具有一定的抑制肿瘤细胞增殖的作用外，还可以增加其他抗肿瘤药物的敏感性和降低耐药性。Arafa el-SA等[19]研究发现，橘红素可通过下调PI3K/Akt信号通路，增强顺铂对肿瘤细胞的作用，橘红素和低浓度顺铂联合使用，可使人卵巢癌细胞阻滞于G2/M期，并可通过caspase依赖途径诱导细胞凋亡。橘红素和顺铂的联合使用可能成为一种新型的临床治疗癌症方法。鲁岚等[20]研究表明，橘红素联合5-Fu可明显增强5-Fu抑制人胃癌AGS细胞增殖的作用，主要机制可能是通过上调p53和p21蛋白，使细胞阻滞于S期。川陈皮素和橘红素均可以增加ABCB1过表达细胞对药物的敏感性，提示川陈皮素和橘红素可以改善ABCB1介导的耐药性[21]。

3 PMFs的药代动力学研究

药物发挥生物学作用主要依赖于其进入靶细胞的能力。PMFs易于渗入各种培养的细胞中，包括来源于外周器官的细胞，如心、肺、乳腺、前列腺、肾脏等细胞。在培养的细胞中，PMFs的代谢酶如P450等的表达是非常少的。但是，如果PMFs通过口服给药，则进入血液循环的量非常少或者几乎没有。因为在小肠和肝脏中，含有大量的葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferases, UGTs)和硫酸基转移酶(sulfo-transferases, SULTs)，这就使PMFs的口服生物利用率较低。在整体动物实验中，PMFs可能主要通过其代谢产物发挥抗肿瘤作用。川陈皮素和橘红素通过灌胃和腹腔注射给药24 h后，利用HPLC-ESI-MS在大鼠血清中检测到橘红素及其2种代谢产物和川陈皮素及其8种代谢产物。川陈皮素口服吸收约高于橘红素10倍，葡萄糖苷酸代谢物浓度高于糖苷配基代谢物[22]。将橘红素与表达CYP1A 的微粒体或者干细胞共同孵育，会产生初级代谢产物4′-羟基-5,6,7,8-四甲氧基黄酮，可以选择性地抑制p70S6K磷酸化，认为哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)通路可能参与其抗癌作用[23]，证明了其代谢产物具有抑制肿瘤作用。

4 PMFs的构效关系研究

最近，一类羟基化的PMFs从储存的橘皮中提取出来，这类成分是由于长时间存放的过程中，全甲基PMFs自动发生羟基化而产生的。Li等[24]从甜橙果皮中分离并合成了橘红素、甜橙黄酮、川陈皮素等15种PMFs以及羟基化PMFs成分，并观察这些成分对HL-60白血病细胞增殖和凋亡的作用，通过抗癌活性的筛选，阐释这组成分的构效关系。结果表明, 5-羟基-6,7,8,3′,4′-五甲氧基黄酮和5-羟基-3,6,7,8,3′,4′-六甲氧基黄酮表现了最强的活性，而该组成分中所有PMFs的抗癌活性均低于羟基化PMFs成分。Lin等[25]观察PMFs (橘红素、川陈皮素、甜橙黄酮)和非PMFs对HepG2 细胞的作用，构效分析显示，黄酮结构中全甲基-A环与抑制肝脏载脂蛋白B (aapolipoprotein B，apoB)分泌的活性有关。

5 结语

PMFs作为从柑橘属植物中提取的一类黄酮类成分，存在于多种食品以及中药中，生物活性广泛，目前认为是一类具有较强抗癌活性的黄酮类药物，有一定的临床治疗价值。PMFs作为植物成分还有降血脂等作用，可用于食品添加剂和保健品。美国已经上市的柑橘类黄酮保健品sytrinol，其有效成分就含有PMFs。但目前大多数PMFs仍然存在溶解性较差、生物利用度低等问题，对现有PMFs成分进行结构修饰以提高其生物利用度，增强药理活性的研究是进一步开发PMFs的必要途径。

[1] Guccione C, Bergonzi M C, Piazzini V, et al. A simple and rapid HPLC-PDA MS method for the profiling of citrus peels and traditional Italian liquors[J].PlantaMed, 2016,82(11-12):1039-45.

[2] Chen H F, Zhang W G, Yuan J B, et al. Simultaneous quantification of polymethoxylated flavones and coumarins in Fructus aurantii and Fructus aurantii immaturus using HPLC-ESI-MS/MS [J].JPharmBiomedAnal, 2012,59:90-5.

[3] Lien L M, Wang M J, Chen R J, et al. Nobiletin, a polymethoxylated flavone, inhibits glioma cell growth and migration via arresting cell cycle and suppressing MAPK and Akt pathways [J].PhytotherRes, 2016,30(2):214-21.

[4] Chen J, Creed A, Chen A Y, et al.Nobiletin suppresses cell viability through AKT pathways in PC-3 and DU-145 prostate cancer cells[J].BMCPharmacolToxicol, 2014,15:59.

[5] 董 杨, 季 光, 施建蓉, 等.橘红素上调Cyclin B1和抑制ERK磷酸化诱导人胃癌AGS细胞周期阻滞[J]. 中国药理学通报, 2012,28(6): 823-7.

[5] Dong Y, Ji G, Shi J R, et al. Arrest of human gastric cancer AGS cells by tangeretin via CyclinB1 upregulation and inhibition of ERK phosphorylation[J].ChinPharmacolBull, 2012,28(6): 823-7.

[6] Dong Y, Cao A, Shi J, et al. Tangeretin, a citrus polymethoxyflavonoid, induces apoptosis of human gastric cancer AGS cells through extrinsic and intrinsic signaling pathways[J].OncolRep, 2014,31(4):1788-94.

[7] Wang J, Duan Y, Zhi D, et al. Pro-apoptotic effects of the novel tangeretin derivate 5-acetyl-6,7,8,4′-tetramethylnortangeretin on MCF-7 breast cancer cells[J].CellBiochemBiophys, 2014,70:1255-63.

[8] Androutsopoulos V P, Ruparelia K, Arroo R R, et al. CYP1-mediated antiproliferative activity of dietary flavonoids in MDA-MB-468 breast cancer cells[J].Toxicology, 2009,264(3):162-70.

[9] 董 杨, 季 光, 曹爱丽, 等. 甜橙黄酮对人胃癌AGS细胞增殖和凋亡的作用及其机制研究[J]. 中国中药杂志, 2011,36(6):790-4.

[9] Dong Y, Ji G, Cao A L, et al. Effects of sinensetin on proliferation and apoptosis of human gastric cancer AGS cells[J].ChinJChinMaterMed, 2011,36(6):790-4.

[10] 赵 林, 吴 鹏, 章平贵, 等.雷公藤甲素对人结肠癌HCT116细胞增殖、自噬和凋亡的影响[J]. 中国药理学通报, 2016,32(10):1399-404.

[10] Zhao L, Wu P, Zhang P G, et al. Effect of triptolide on human colorectal cancer HCT116 cell proliferation，autophagy and apoptosis[J].ChinPharmacolBull,2016,32(10):1399-404.

[11] Moon J Y, Cho S K. Nobiletin induces protective autophagy accompanied by ER-stress mediated apoptosis in human gastric cancer SNU-16 cells[J].Molecules, 2016,21(7):E914.

[12] Li Y R, Li S, Ho C T, et al. Tangeretin derivative, 5-acetyloxy-6,7,8,4′-tetramethoxyflavone induces G2/M arrest, apoptosis and autophagy in human non-small cell lung cancer cellsinvitroandinvivo[J].CancerBiolTher, 2016,17(1):48-64.

[13] Zhang X, Zheng K, Li C,et al. Nobiletin inhibits invasion via inhibiting AKT/GSK3β/β-catenin signaling pathway in Slug-expressing glioma cells[J].OncolRep, 2017,37(5):2847-56.

[14] Chien S Y, Hsieh M J, Chen C J, et al. Nobiletin inhibits invasion and migration of human nasopharyngeal carcinoma cell lines by involving ERK1/2 and transcriptional inhibition of MMP-2[J].ExpertOpinTherTargets, 2015,19(3):307-20.

[15] Zhang X, Zheng L, Sun Y, et al. Tangeretin enhances radiosensitivity and inhibits the radiation-induced epithelial-mesenchymal transition of gastric cancer cells[J].OncolRep, 2015,34(1):302-10.

[16] Chen K H, Weng M S, Lin J K. Tangeretin suppresses IL-1beta-induced cyclooxygenase (COX)-2 expression through inhibition of p38 MAPK, JNK, and AKT activation in human lung carcinoma cells[J].BiochemPharmacol, 2007,73(2):215-27.

[17] Faqueti L G, Brieudes V, Halabalaki M, et al. Antinociceptive and anti-inflammatory activities of standardized extract of polymethoxyflavones from Ageratum conyzoides[J].JEthnopharmacol, 2016,194:369-77.

[18] Yoon J H, Lim T G, Lee K M, et al. Tangeretin reduces ultraviolet B (UVB)-induced cyclooxygenase-2 expression in mouse epidermal cells by blocking mitogen-activated protein kinase (MAPK) activation and reactive oxygen species (ROS) generation[J].JAgricFoodChem, 2011,59(1):222-8.

[19] Arafa el-SA, Zhu Q, Barakat B M, et al. Tangeretin sensitizes cisplatin-resistant human ovarian cancer cells through downregulation of phosphoinositide 3-kinase/Akt signaling pathway[J].CancerRes, 2009,69(23): 8910-7.

[20] 鲁 岚, 董 杨, 施建蓉, 等. 橘红素增强5-氟尿嘧啶抑制人胃癌AGS细胞增殖的作用及其机制研究[J]. 中国药理学通报, 2011,27(6):760-3.

[20] Lu L, Dong Y, Shi J R, et al.Tangeretin enhances the proliferation inhibition of 5-fuorouracil in human gastric cancer AGS cells[J].ChinPharmacolBull, 2011,27(6):760-3.

[21] Feng S L, Yuan Z W, Yao X J, et al. Tangeretin, a citrus pentamethoxyflavone, antagonizes ABCB1-mediated multidrug resistance by inhibiting its transport function[J].PharmacolRes, 2016,110:193-204.

[22] Manthey J A, Cesar T B, Jackson E, et al. Pharmacokinetic study of nobiletin and tangeretin in rat serum by high-performance liquid chromatography-electrospray ionization-mass spectrometry[J].JAgricFoodChem, 2011,59(1):145-51.

[23] Cheng Z, Surichan S, Ruparelia K, et al. Tangeretin and its metabolite 4′-hydroxytetramethoxyflavone attenuate EGF-stimulated cell cycle progression in hepatocytes; role of inhibition at the level of mTOR/p70S6K[J].BrJPharmacol, 2011,162(8):1781-91.

[24] Li S, Pan M H, Lai C S, et al. Isolation and syntheses of polymethoxyflavones and hydroxylated polymethoxyflavones as inhibitors of HL-60 cell lines[J].BioorgMedChem, 2007,15(10): 3381-9.

[25] Lin Y, Vermeer M A, Bos W, et al. Molecular structures of citrus flavonoids determine their effects on lipid metabolism in HepG2 cells by primarily suppressing apoB secretion[J].JAgricFoodChem, 2011,59(9):4496-503.

Theresearchprogressofanti-tumoreffectofpolymethoxyflavonoids

CHEN Sheng-min, DONG Yang

(ExperimentalTeachingCenter,ShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Shanghai201203,China)

Tumor is a disease with high mortality rate, which seriously threatens the human life and health. To study the anti-tumor effect, sensitization and anti-drug-resistant action of effective ingredients extracted from traditional Chinese medicine or natural medicine is a hotspot. Polymethoxyflavone is a class of flavonoids with strong anti-tumor activity found in recent years. In this paper, the research progress on anti-tumor action and its mechanisms of polymethoxyflavonoids is reviewed.

polymethoxyflavone; tumor; tangeretin; nobiletin; sinensetin; apoptosis; autophagy

A

1001-1978(2017)11-1493-03

R284.1；R329.24；R329.25；R730.531；R916.4；R979.1

时间：2017-10-10 10:05 网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20171010.1005.008.html

10.3969/j.issn.1001-1978.2017.11.004

2017-06-28,

2017-07-27

上海市教委重点学科资助项目(No J50301)

陈圣敏(1980-)，女，硕士生，实验师，研究方向：中医药抗肿瘤，E-mail：13816579380@163.com； 董 杨(1980-)，女，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：中医药防治老年病，通讯作者，E-mail：dongyang1980@163.com