小檗碱抗肿瘤作用机制研究

高世勇，吕春雨，吴 爽，林文瀚，于 淼，东 方，曲中原，许 颖，项 峥，刘颖杰，辛国松，李 钧，陈 宁，吴 健，马爱英，季宇彬

(哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心 药物研究所，哈尔滨150076)

小檗碱抗肿瘤作用机制研究

高世勇，吕春雨，吴 爽，林文瀚，于 淼，东 方，曲中原，许 颖，项 峥，刘颖杰，辛国松，李 钧，陈 宁，吴 健，马爱英，季宇彬

(哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心 药物研究所，哈尔滨150076)

小檗碱具有多种药理作用，其临床应用广泛，具有清热解毒，降血脂，降血糖，抗心力衰竭等药理作用.目前小檗碱抗肿瘤作用成为研究热点，可以通过各种途径和机制抑制肿瘤细胞的发生和发展.将对近年来有关小檗碱在抗肿瘤方面的作用机制进行综述，概括出小檗碱对肿瘤的发生，增殖，凋亡，转移以及肿瘤细胞的分化等方面所发挥的作用，为进一步开发小檗碱在抗肿瘤方面的作用提供可靠依据.

小檗碱；抗肿瘤；机制研究

小檗碱又名黄连素，是我国历史悠久的传统药物，是从黄连根茎中提取出来的一种异喹啉类生物碱.小檗碱药理作用广泛，最开始被作为一种清热解毒药和抗菌药应用在临床治疗上，并且得到了普遍认同.近年来随着对小檗碱的更进一步的研究，发现其在抗肿瘤发面疗效也很显著，本文将对近几年来国内外关于小檗碱在抗肿瘤作用机制方面的文献进行综述.

1 抑制肿瘤细胞的形成

抗氧化损伤是抑制肿瘤细胞形成的机制之一，因为氧化损伤后的细胞可以向肿瘤细胞转化.Thirupurasundari等在大鼠皮下注射氧化偶氮甲烷(AOM)，建立Wistar大鼠结肠癌模型，在建立模型的过程中对大鼠进行小檗碱的灌胃给药处理，结果发现皮下注射AOM后对大鼠的脂质过氧化损伤和抗氧化防御系统产生了影响，而小檗碱能通过增强多种还原酶的活性，继而消除AOM诱导产生的氧化物和降低大鼠血清中的糖蛋白含量.同时，在电镜下观察经一定浓度小檗碱处理后的肠上皮细胞，发现肠上皮细胞的细胞核固缩，线粒体肿胀，说明小檗碱能通过抗氧化作用这种方式来有效抑制正常细胞向肿瘤细胞的转化，从而抑制肿瘤细胞的形成[1].吴柯等[2]通过给大鼠皮下注射二甲肼和1%葡聚糖硫酸钠水溶液来建立大鼠结肠癌模型，随后给大鼠模型灌服小檗碱和美洛昔康，16周后结果显示，小檗碱能够有效改变由二甲肼和1%葡聚糖硫酸钠水溶液诱导的大鼠恶病质状态，降低了大鼠结肠癌的发生率，小檗碱的这种作用与美洛昔康相似.

2 抑制肿瘤细胞的增殖

2.1 影响DNA和蛋白质的合成

肿瘤细胞要生长和增殖，DNA和蛋白质的合成是其必须的物质基础，而小檗碱可以将肿瘤细胞周期阻滞在G0/G1期[3]，从而抑制DNA的合成，继而使肿瘤细胞无法进行生长增殖.有相关研究表明，小檗碱在一定PH值范围内，能直接与肿瘤细胞的DNA结合，继而形成DNA和小檗碱的复合物，破坏DNA的双螺旋结构，最终导致细胞凋亡.

2.2 影响肿瘤细胞生长周期

细胞周期可以分为静止期(G0)，DNA合成前期(G1)，DNA合成期(S)，有丝分裂前期(G2)和有丝分裂期(M), 正常细胞转变成肿瘤细胞与细胞周期密切相关，肿瘤细胞不能进入静止状态，而是长期处于增殖状态.许多关于小檗碱研究结果表明，多种肿瘤细胞的的细胞周期能被小檗碱阻滞在G0/G1期，而这种作用可能与小檗碱能够影响调控细胞周期的相关蛋白有关.赵超前[4]等发现，乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231经不同浓度小檗碱处理后，小檗碱能呈剂量依赖性的将以上两种乳腺癌细胞阻滞在G0/G1期，这种作用可能与小檗碱降低了细胞周期调节蛋白Cyclin B1的表达有关.姚保泰等[5]通过研究表明，经小檗碱处理后的人胃癌细胞SGC27901，G0/G1期细胞数升高，S期细胞数降低，细胞凋亡数升高，表明小檗碱可通过将人胃癌细胞SGC27901的细胞周期阻滞于G0/G1期来抑制胃癌细胞的增殖.但也有研究表明，小檗碱除了可以将肿瘤细胞周期阻滞在G0/G1期外，还可以通过对P21蛋白表达的影响将肿瘤细胞周期阻滞在G2/M期[6]，从而抑制肿瘤细胞的增殖.因此，小檗碱对不同细胞系的细胞周期影响不相同.

2.3 影响能量的产生

肿瘤细胞想要顺利的进行增殖，需要有足够的能量，如果肿瘤细胞没有足够的能量，就会在很大程度上影响到肿瘤细胞的增殖，因此线粒体是否能够产生足够的ATP供细胞使用将会直接关系到肿瘤细胞是否能顺利进入分裂期进行增殖.Pereira等[7]研究发现，小檗碱能够降低鼠结肠癌细胞K1735-M2内ATP和ADP浓度，升高AMP的浓度，说明小檗碱可以通过降低肿瘤细胞中线粒体ATP水平来抑制肿瘤细胞的增殖.Gemin等[8]通过研究发现，小檗碱可通过抑制HL-60细胞中ATP的合成这一方式来抑制HL-60细胞的增殖.

3 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡又称程序性细胞死亡，是指在一定生理和病理情况下，机体为维护内环境的稳定细胞对内外信号刺激做出的应答反应.细胞的增殖与凋亡是并存的，正常情况下二者维持动态平衡，肿瘤的发生可能与二者的平衡被打破有关[9].

3.1 断裂DNA诱导凋亡

小檗碱抗肿瘤作用机制之一便是通过细胞毒作用，即和DNA托扑异构酶结合，从而诱导DNA断裂发挥作用.DNA拓扑异构酶可分为两种，即DNA拓扑异构酶I和拓扑异构酶II.拓扑异构酶I可诱导DNA单链逆性断裂，拓扑异构酶II可诱导DNA双链断裂，因此，DNA拓扑异构酶I和拓扑异构酶II成为许多抗肿瘤药物的重要靶点.

3.2 影响凋亡基因和抗凋亡基因诱导凋亡

细胞凋亡的过程是一个极其复杂的过程，控制细胞凋亡的基因可分为两种，一种为促凋亡基因，主要包括P53和Bax等；一种为抗凋亡基因，主要包括Bcl-2和Bad等，细胞能否进行正常凋亡与促凋亡基因和抗凋亡基因表达的强弱有关.Bcl-2和Bax作为近年来最火热的研究热点，二者在肿瘤细胞中的比例直接影响肿瘤细胞是否能进行凋亡，Bcl-2可以和Bax形成二聚体，若Bax在细胞中的含量高于Bcl-2，那么Bax同二聚体的数量就会增多，便可以促进细胞凋亡；相反，若Bax在细胞中的含量低于Bcl-2，那么Bcl-2同二聚体的数量就会增多，便可以抑制细胞凋亡，因此Bcl-2和Bax的比值决定细胞是否能够发生凋亡，在调控肿瘤细胞凋亡过程中具有十分重要的作用.Lin J P等[10]研究发现，小檗碱可以增强人胃癌细胞中促凋亡基因Bax的表达，降低抗凋亡基因Bcl-2的表达，从而起到抗人胃癌的作用.Inoue K等[11]发现，小檗碱还可以增强HL-60细胞中促凋亡基因Bad的表达，降低抗凋亡基因Bcl-2的表达，从而抑制HL-60的增殖.

3.3 影响线粒体途径诱导凋亡

线粒体不仅是细胞凋亡信号中转站，还可以作为抗肿瘤药物的作用靶点.有相关研究表明，小檗碱能降低线粒体跨膜电位，使线粒体膜通透性增加，激活相关核酸酶和蛋白酶，把细胞色素C凋亡诱导因子和释放到细胞质中，继而激活caspase，而caspase又控制着癌细胞的凋亡过程，一旦caspase被激活，癌细胞必将走向凋亡之路.Mantena S K等[12]研究发现，癌细胞A431经小檗碱处理后，线粒体膜电位降低，caspase-3被激活，癌细胞A431进入凋亡状态.

3.4 影响环氧合酶诱导凋亡

环氧合酶是花生四烯酸在合成前列腺素过程中的一种限速酶，分为环氧合酶1和环氧合酶2，在正常情况下，环氧合酶2在组织细胞中表达极少，但在癌组织中的表达却很高，近年来国内外研究表明，环氧合酶不光在炎症反应的发生过程中有重要作用，在肿瘤的发生与发展过程中也有重要作用. Fukuda等研究发现，小檗碱处理人结肠癌细胞后，用Western Blot法检测人结肠癌细胞中环氧合酶蛋白的表达，发现其表达量呈剂量依赖性的下降[13].

4 抑制肿瘤细胞转移

肿瘤细胞与正常细胞存在许多生物学特征差异，其中之一便是肿瘤细胞能经血液，淋巴和体腔迁移到其他部位，进而是肿瘤细胞得到发展和扩散.在肿瘤细胞的转移过程中，肿瘤细胞与胞外基质和血管内皮细胞之间的黏附作用起到很大的作用，如果有效的破坏了这种黏附作用，便可以抑制肿瘤细胞的转移，起到抗肿瘤的效果.王燕[14]通过荧光漂白恢复的方法，发现经小檗碱作用后的人高转移性的肺癌PG细胞组与PG细胞和HUVEC黏附组，其细胞膜流动性都下降，推断小檗碱可能是通过降低PG细胞膜和HUVEC之间的黏附性起到抑制肿瘤细胞转移的作用.细胞外基质(ECM)能在一定程度上抑制肿瘤细胞的转移，而乙酰肝素酶能通过降解HSPGS降解细胞外基质，促进肿瘤细胞的转移.颜克强[15]通过Transewell小室实验和Western Blot实验研究发现，不同浓度的小檗碱能抑制膀胱癌T24细胞的转移，并且能降低乙酰肝素酶的蛋白表达量，推断小檗碱能通过降低乙酰肝素酶在T24细胞中的表达，抑制乙酰肝素酶对细胞外基质的降解作用，最终有效抑制T24细胞的转移.

5 诱导肿瘤细胞分化

肿瘤细胞之所以能不受控制的增殖，主要原因之一是肿瘤细胞不能像正常细胞一样进行分化.分化治疗作为一种全新的治疗方法，提供了一种可以替代传统疗法的新方法，这种新方法不是要全面杀伤肿瘤细胞，而是要重新改造肿瘤细胞，将肿瘤细胞向正常细胞的方向进行诱导分化.杨菁[16]通过形态学观察，细胞克隆，黑色素含量测定等方法发现，经小檗碱处理后的小鼠黑色素瘤B16细胞，其黑色素含量增加，形态发生改变，克隆形成率降低，证实了盐酸小檗碱可以诱导B16细胞向正常细胞分化.小檗碱能够诱导人白血病细胞的分化，随着细胞的分化，其增殖能力就下降[17].

6 小檗碱辅助其他药物发挥抗肿瘤作用

小檗碱不仅自身具有抗肿瘤作用，还能协同其他药物发挥抗肿瘤作用.联合用药的优点在于增加了药物对肿瘤细胞的杀伤面，降低了药物的毒副作用和肿瘤细胞的耐药性，提高了药物的总的治疗效果.相关研究表明，小檗碱能加强紫杉醇对胃肠道肿瘤的作用，能协同柔红霉素治疗白血病[18]，能增强ER阳性乳腺癌MCF-7细胞对雌激素受体拮抗剂的敏感性.杨菁通过实验研究发现，小檗碱联合盐酸阿糖胞苷后对HL-60细胞的抑制增殖作用比两药单独用药时的效果更好，而且盐酸小檗碱与高浓度的盐酸阿糖胞苷联合用药效果最好.

7 结 语

综上所述，小檗碱作为一种天然的抗肿瘤药物，价格低，毒副作用小，安全性高，可以通过抑制肿瘤的形成，抑制肿瘤细胞的增殖，抑制肿瘤细胞的转移，诱导肿瘤细胞的凋亡，分化等途径发挥对多种肿瘤的抗肿瘤作用，但大部分研究都局限在体外细胞和分子水平的试验，而肿瘤的发生与基因的改变密不可分，因此，要进一步在基因水平上研究小檗碱的抗肿瘤作用.与此同时，由于体外肿瘤细胞与体内肿瘤组织存在内环境发面存在很大差异性，不能完全反应出小檗碱在体内肿瘤组织中的作用，所以还需要进一步研究.文献报道小檗碱可以通过下调Cyclin D1和Bcl-2使乳腺癌MCF-7发生细胞周期阻滞和早期凋亡，而Cyclin D1和Bcl-2又是雌激素受体ERα的靶基因蛋白，这些研究结果显示小檗碱抗肿瘤作用可能与雌激素受体通路有关，因此小檗碱在抗肿瘤作用方面的机制尚有一定的研究空间.同时有研究表明小檗碱与其他药物联用可以达到更好的治疗效果，所以要加深小檗碱与其他药物联用的研究，尝试把小檗碱与更多种类的抗肿瘤药物联用，发挥更好的效果.

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Study on anti-tumor mechanism of berberine

GAO Shi-yong, LV Chun-yu, WU Shuang, LIN Wen-han, YU Miao, DONG Fang, QU Zhong-yuan, XU Ying, XIANG Zheng, LIU Ying-jie, XIN Guo-song, LI Jun, CHEN Ning, WU Jian, MA Ai-ying, JI Yu-bin

(Institute of Materia Medica, Life Science and Environment Science Research Center, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)

Berberine showed many pharmacological effects, such as antipyretic and antitoxic effects, antihyperlipidemic effect, hypoglycemic activity, resistance to heart failure, et al, which has been applied in clinic. Berberine can inhibit the occurrence and development of tumor through many pathways, which is a hot spot in the present study. In this paper we reviewed the antitumor mechanism of berberine about the tumor occurrence, proliferation, apoptosis, metastasis of tumor, cell differentiation, which will be helpful in research and development of berberine on tumor research.

berberine; antitumor; mechanism research

2016-09-13.

黑龙江省高等学校创新团队建设计划项目(2014TD009)

高世勇(1975-)，男，研究员，博士(后)，博士研究生导师，研究方向：抗肿瘤中药.

R285

A

1672-0946(2017)01-0001-03