中药有效成分对脑胶质瘤治疗的机制研究进展

王瑞嘉 蔡金全 韩博 孟祥祺 明键光 蒋传路

(哈尔滨医科大学附属第二医院神经外科，黑龙江省医学科学院神经科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150081)

一、背景

脑胶质瘤为脑内常见的致死率极高恶性脑肿瘤，目前临床治疗手段为手术辅以放、化疗综合治疗方案。随着新的胶质瘤相关基因及信号通路的发现，中药有效成分针对胶质瘤的治疗也进行了一定程度的研究，并且为中药在抗胶质细胞肿瘤治疗上提供了更多的理论依据。目前中药活性成分对胶质瘤的治疗主要体现在以下几个方面：影响肿瘤细胞周期；调节肿瘤细胞凋亡基因及相关蛋白；调节细胞信号通路；抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭及肿瘤组织血管生成；调节机体免疫能力。本文就目前中药有效成分及作用机制方面进行综述。

二、中药治疗胶质瘤作用机制

1.对细胞周期的影响：研究表明，许多中药的有效成分能够作用于细胞周期的某一环节，而使细胞增殖周期受阻，诱导其发生凋亡。

紫杉醇：有报道U87MG细胞的核显示通常由紫杉醇诱导变化后，出现包括纺锤体，中心体数目改变和核碎裂等变化[1]。

雷公藤甲素：雷公藤甲素可抑制胶质瘤细胞系的增殖，使细胞周期停滞在G0/G1期，通过减少G1期周期蛋白-D1、细胞周期蛋白依赖性激酶4、细胞周期蛋白依赖性激酶6以及Rb蛋白(retinoblastoma protein)的表达而促进细胞凋亡，并可诱导微管相关蛋白2介导的微管裂解和小鸟苷酸三磷酸酶(Rho-GTP酶)介导的肌动蛋白细胞骨架重组，以致胶质瘤细胞发生形态学改变[2]。

黄芩提取物：黄芩提取物包含黄芩苷、黄芩甙、黄芩素、汉黄芩素，汉黄芩甙、黄芩新素、β-谷甾醇等有效成分。汉黄芩素能够抑制神经胶质瘤细胞的增殖，并且诱导G0/G1停滞，具有剂量依赖性。汉黄芩素也引起G1期周期蛋白-D1和细胞周期依赖激酶2和4的表达显著下降，并且使细胞周期抑制蛋白p27过表达。其中促进神经胶质瘤分化的机制可能是对糖原合成酶激酶-3β/β-链蛋白通路的抑制[3]。

姜黄素：姜黄素可诱导细胞发生G2/M期阻滞，其机制包括下调G1/S特异性细胞周期蛋白E1、转录因子E2F1(人类E2F1基因编码蛋白质)和细胞周期蛋白依赖性激酶2及上调人第10号染色体缺失的磷酸酶(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten, PTEN)基因的表达，并可能与姜黄素降低端粒酶活性有关。实验证据表明S期激酶相关蛋白2在肿瘤发生中发挥致癌作用，姜黄素通过抑制Skp2通路发挥其抗肿瘤活性[4]。

白藜芦醇：研究表明，白藜芦醇影响胶质瘤细胞中拓扑异构酶Ⅱ的活性，导致DNA的损伤，从而抑制细胞的增殖[5]。

β-榄香烯：体外实验证明，β-榄香烯通过丝裂原活化蛋白激酶激酶3(mitogen-activated protein kinase kinase-3, MKK3)和丝裂原活化蛋白激酶激酶 6(mitogen-activated protein kinase kinase-6, MKK6)的互相补偿性激活机制来抑制U87和C6细胞的增殖，并诱导细胞周期在G0/G1期停滞[6]；实验室的研究发现，MKK3/MKK6上游的胶质细胞成熟因子β(glia maturation factor β, GMFβ)也能够影响β-榄香烯对抗胶质瘤的作用，因此有望成为胶质瘤治疗的靶点[7]。

2.对凋亡基因的影响：胶质瘤细胞的凋亡是一个多基因参与的复杂的调控机制，当原癌基因发生突变后，在没有接收到生长信号的情况下仍然不断地促使细胞生长或使细胞免于死亡，最后导致细胞癌变。目前对于胶质瘤细胞的凋亡基因研究较多的是凋亡抑制基因B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2, bcl-2)，c-myc和凋亡诱导基因p53基因。

紫杉醇：联合应用新制癌菌素可以通过抑制Akt、bcl-2和p53的激活来增强对胶质瘤细胞的存活和凋亡的作用[8]。

雷公藤甲素：雷公藤甲素是雷公藤中提取的三萜类单体，以剂量-效应方式抑制神经胶质瘤生长，其作用与下调抗凋亡蛋白Bcl-2，上调促凋亡蛋白Bax，从而促使细胞凋亡有关。雷公藤甲素当与替莫唑胺组合时，TPL显着增加凋亡细胞的百分比并抑制肿瘤球形成。在联合治疗后，IκBα和p65与转录因子蛋白家族NF-κβ核转位联合的磷酸化被显着地抑制。共孵育协同抑制核转录因子NF-κβ转录活性和下游基因表达[9]。

有实验报告称雷公藤甲素对离子电流具有影响，当雷公藤甲素加入时，内向整流K+(Kir)通道的活性减弱，单通道电导没有变化。内向整流K+通道的阻断可能是其对胶质瘤细胞的功能活性的作用的重要机制[10]。

β-榄香烯：β-榄香烯通过含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase, caspase)通路促进人神经胶质瘤细胞凋亡，而且这种作用与凋亡抑制蛋白家族survivin下调以及suivivin和乙肝病毒X蛋白结合蛋白(caspase 9活性的重要调节因子)之间的作用被破坏有关[11]。上调凋亡相关基因Bax和Fas/FasL、下调Bcl-2、Bcl-xl基因及蛋白质表达也可能是榄香烯诱导凋亡、抑制大鼠胶质瘤C6细胞增殖的主要机制[12]。

人参皂苷G-Rh2：是人参皂苷的一种，抗肿瘤作用活性较强且较为广泛，并且不易产生耐药性，对正常细胞毒性低。人参皂苷G-Rh2能显著抑制人脑胶质瘤细胞SHG44的生长，且Rh2对神经胶质瘤细胞有抗增殖作用，其抗增殖作用是通过上调 mi RNA-128的表达实现的[13]。

白藜芦醇：锌指蛋白36(tristetraprolin, TTP)作为最常见的AU富集元件(AU-rich elements, AREs)结合蛋白其调节含有AREs的mRNA的衰变，例如原癌基因，抗凋亡基因和免疫调节基因。有实验证明白藜芦醇，天然存在的化合物，诱导胶质瘤细胞凋亡通过活化锌指蛋白36(TTP)。白藜芦醇增加U87MG人胶质瘤细胞中的TTP表达。Res诱导的TTP通过结合到含有其mRNA的3'非翻译区的ARE区而使尿激酶纤溶酶原激活物和尿激酶纤溶酶原激活物受体mRNA不稳定。此外，由诱导的TTP抑制细胞生长和诱导胶质瘤细胞凋亡[14]。

3.中药对细胞信号传导的影响: 细胞信号转导是指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始表达、各种生物学效应形成的过程。中药干预肿瘤细胞可通过多种途径影响细胞的信号转导，并有相关研究证实同一有效中药成分可干预多个细胞的信号转导通路，相关信号通路主要包括：PI3K/AKT 信号转导通路；Notch信号转导通路；JAK(just another kinase, JAK)-信号转导子和转录激活子(signal transducer and activator of transcription, STAT)信号转导通路；Wnt/β-catenin信号转导通路；BMPs-Smads信号转导通路。

姜黄素：有文献报道，姜黄素(curcumin)可上调PTEN基因、促进ROS基因的产生，进一步影响核转录因子NF-κβ和信号转导分子AP-1(activator protein-1)的活性，参与JAK/STAT、PI3K/Akt和NFκB等多个信号通路调节，从而调节凋亡胶质瘤相关基因的表达[15-16]。

另有实验证实姜黄素对胶质瘤细胞系显示细胞毒性作用，SonicHedgehog(SHH)SHH/核内转录因子GLI1信号传导(Shh, Smo, GLI1)的mRNA和蛋白水平以剂量和时间依赖性方式下调。几个GLI1依赖目标基因(cyclinD1, Bcl-2, Foxm1)也下调。姜黄素阻止GLI1转位进入细胞核。姜黄素部分通过线粒体途径介导Bax与Bcl2的比例增加后，抑制细胞增殖，集落形成，迁移和诱导凋亡。与对照组相比，腹膜内注射姜黄素组体内肿瘤体积减小，GLI1表达，阳性染色细胞的数量，并延长生存期[17]。

白藜芦醇：白藜芦醇作用于胶质瘤细胞后，减少其基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2, MMP-2)和富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白(secreted protein acidic and rich in cysteine, SPARC)的表达，抑制NF-κβ信号通路活性，减少尿激酶型纤溶酶原激活剂(uPA)系统活性，降低胶质瘤细胞迁移和侵袭能力。同时白藜芦醇还可降低血管内皮生长因子VEGF的表达水平，以浓度和时间依赖方式抑制血管内皮细胞的增殖，抑制肿瘤的血管生成，抑制胶质瘤的增殖[14]。

β-榄香烯：体外实验β-榄香烯下调胶质瘤细胞中磷酸化ERK的蛋白表达，其下调作用呈剂量、时间依赖性，导致Raf/MEK/ERK信号通路活性的下降，从而诱导胶质瘤细胞的凋亡；并且在裸鼠实验中可观察到β-榄香烯可有效抑制胶质瘤生长[18]。

黄芪中主要的活性成分为两类，分别为黄芪皂苷和黄芪多糖。黄芩类黄酮的胶质瘤的延迟生长涉及Akt、GSK-3和NF-κB信号传导的抑制[19]。汉黄芩甙通过对MAPK信号通路及PI3K/AKT/mTOR/p70S6K信号通路和活性氧的调节，诱导细胞自噬和细胞凋亡[20]。

丹参酮IIA：神经胶质瘤干细胞(glioma stem cells, GSCs)被认为有助于多形性成胶质细胞瘤(glioblastoma multiforme, GBM)增殖和治疗抗性。有实验结果表明丹参酮IIA具有通过抑制增殖，干细胞衰减和凋亡诱导来靶向和杀死GSC的潜力。其活性机制可能与IL6/STAT3信号通路的衰减有关[21]。

亦有实验证实，通过丹参酮IIA显着减少STAT3活性，同时显着减弱Bcl-XL和细胞周期蛋白D1的表达[22]。

苦参碱：苦参碱可以降低p38和AKT蛋白的磷酸化水平。实验结果表明苦参碱可能是通过依赖性MAPK和AKT信号通路抑制上皮-间质转化的侵袭性胶质瘤细胞的潜在治疗药物[23]。

人参皂甙Rh2：实验数据揭示了人参皂甙Rh2的抗胶质母细胞瘤效应，而且还证明该效应可通过抑制胶质母细胞瘤细胞中的EGFR信号传导起作用[24]。有实验发现人参皂甙Rh2可能通过抑制Akt介导的MMP13激活抑制GBM迁移[25]。

黄连素：通过下调EGFR/MEK/ERK信号通路诱导人成胶质细胞瘤细胞衰老[26]。

4.调节机体免疫功能：中药有效成分除参与细胞凋亡及细胞信号转导等途径外，还可调节机体免疫功能状态。可刺激体内T、B淋巴细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、淋巴因子激活等参与机体免疫功能调节[27]。

白头翁多糖体内实验发现可以提升胸腺和脾脏的指数，并减轻肝肾的损害使谷草转氨酶和谷丙转氨酶及尿素水平下降，促使血浆中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶激活，使丙二醛水平下降[28]。

已有报道，体外实验中利用乙醇的脂质体递送系统，提高紫杉醇浓度治疗脑肿瘤细胞。已有实验报道利用双靶向磁性纳米粒子，承载紫杉醇和姜黄素穿透血脑屏障，作用于胶质瘤细胞获得较好的治疗效果[29]。

近年针对中药有效成分进行了较多的研究，中药具有多途径、多靶点、多效性和少副作用等特点，具有良好的应用前景。目前中药应用纳米脂质体等技术增加中药的血脑屏障透过率，从而达到脑内药物有效浓度，已成为中药体内研究的热点。同时，随着胶质瘤个体化治疗的趋势，中药有效成分多种治疗靶点如何有效结合利用，发挥药物协同作用，降低副作用，还值得进一步的研究。

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