重楼皂苷的抗肿瘤作用机制研究进展

钱芳芳 ，阙祖俊 ，田建辉2，#

1上海中医药大学龙华临床医学院，上海200030

2上海中医药大学附属龙华医院肿瘤科，上海200032

3上海市中医药研究院中医肿瘤研究所，上海200032

随着社会经济的发展和人们生活节奏的加快，中国恶性肿瘤的发病率逐年上升，据最新数据显示，2014年中国新发恶性肿瘤病例约380.4万例，病死病例229.6万例，肿瘤发病率为278.07/10万，肿瘤病死率达到167.89/10万[1]。针对肿瘤患者的治疗，除常见的治疗方式如手术、放疗和化疗等，中医中药也发挥着重要的作用，积极挖掘中医药在恶性肿瘤治疗中的作用，具有重要的临床价值。七叶一枝花为临床常用的一味中药，其主要抗肿瘤成分为重楼皂苷，本文对近年来重楼皂苷在抗肿瘤作用机制方面的研究进展进行综述。

1 重楼皂苷的抗肿瘤作用

重楼为百合科植物云南重楼或七叶一枝花的干燥根茎[2]。重楼又名蚤休，在《神农本草经》中有记载，性微寒，味苦，归肝经，有小毒。可用于疔疮痈肿、咽喉肿痛、蛇虫咬伤、跌扑伤痛、惊风抽搐的治疗。重楼作为清热解毒类中药在临床肿瘤治疗工作中被广泛应用，在抑癌方面也收到了良好的效果[3-4]。同时，基础研究也发现，七叶一枝花能够明显抑制肝癌H22荷瘤小鼠实体瘤的生长，并延长H22荷瘤小鼠的生存时间[5]；重楼皂苷I可以抑制人卵巢癌HO-8910PM细胞在裸鼠体内皮下瘤和肺内转移瘤的生长[6]；重楼醇提物及重楼皂苷单体对非小细胞肺癌细胞株、神经胶质瘤细胞株、人卵巢癌细胞株、胃癌细胞株、乳腺癌细胞株均有明显的抑制作用[7-11]。目前，甾体皂苷被认为是重楼提取物中的主要活性物质[12]，在抗肿瘤作用中发挥着重要的作用，其主要通过阻滞肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抗血管生成、诱导肿瘤细胞分化、抑制肿瘤细胞转移、逆转肿瘤细胞的多药耐药性等方面发挥抗肿瘤作用[13-14]。

2 阻滞肿瘤细胞增殖

细胞的有丝分裂分为2个阶段：间期和有丝分裂期（S期），其中间期包括DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（M期）、DNA合成后期（G2期）。生理情况下，各时期依次交替，细胞增殖调节蛋白（包括细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶）、原癌基因、抑癌基因、有丝分裂检查点蛋白都对这一环节的调控有着至关重要的作用，任何一个环节无法顺利完成都会影响细胞的增殖[15]。暂不分裂的细胞则进入G0期。不同器官来源的肿瘤细胞经重楼皂苷干预后，会被阻滞在不同时期，这提示重楼皂苷可能通过不同的作用机制影响肿瘤细胞的增殖。

王青等[16]研究发现，重楼皂苷I可显著抑制循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）增殖，且呈现出浓度依赖性，并将CTC周期阻滞在G0/G1期，表明重楼皂苷I可能通过抑制DNA合成从而发挥抗肿瘤作用。于思等[17]研究发现重楼皂苷I可抑制HCT116细胞内微管结构，进而影响到纺锤体的形成，从而将HCT116细胞周期阻滞于G2/M期。Cai等[18]研究发现，重楼皂苷G可诱导口腔癌细胞系OECM-1细胞周期停滞在G2/M期；进一步研究发现，重楼皂苷G通过调控DNA损伤修复途径关键激酶毛细血管扩张共济失调突变（ataxia-telangiectasia mutated，ATM）蛋白激酶，进而刺激ATM下游的检测点激酶1/2（checkpoint kinase 1/2，Chk 1/2），使细胞分裂周期蛋白25同源蛋白C（cell division cyclin 25 homolog C，cdc25C）抑制性磷酸化水平增加，最终导致周期素B1和细胞分裂周期蛋白2复合物失活，从而使细胞周期停滞在G2/M期。

3 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞程序性死亡又称凋亡，是指在基因调控下细胞进行的一系列有序的自毁过程。经典的凋亡途径包括死亡受体介导的外源性途径和线粒体介导的内源性途径，因此可通过对死亡受体、线粒体、凋亡抑制蛋白和天冬氨酸半胱氨酸特异性蛋白酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase）等多个环节的调控诱导细胞凋亡，也可通过调节相关信号通路的转导达到诱导凋亡的目的[19]。诱导肿瘤细胞发生凋亡是治疗肿瘤的一条重要途径。

3.1 影响线粒体途径促进凋亡

细胞在受到外界有害物质刺激时，细胞内产生大量的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和活性氮（reactive nitrogen species，RNS），破坏了细胞内原本的抗氧化保护机制之间的平衡，引起细胞组织的损伤，线粒体膜表面去极化，膜电位发生改变，引起细胞色素C的释放，这一过程在细胞凋亡中起着至关重要的作用。

程卉等[20]通过观察不同浓度的重楼皂苷Ⅱ对黑色素瘤B16增殖的影响，发现重楼皂苷Ⅱ可显著抑制B16细胞的增殖，且具有时间和浓度依赖性；同时研究还发现，随着药物浓度的增高，细胞内ROS的含量显著提高，线粒体膜电位水平随着药物浓度的升高而降低，由此表明，重楼皂苷Ⅱ可能通过线粒体氧化应激通路从而诱导B16细胞凋亡。陈舒怡等[21]通过荧光显微镜观察到重楼皂苷I作用于人肺癌NCI-H661细胞后，随着药物作用时间延长，细胞内线粒体的荧光强度逐渐减弱至消失；研究者还更加直观地观察到重楼皂苷I作用2 min后，大鼠脑皮质海马神经元线粒体发生碎裂，表明重楼皂苷I可通过促进线粒体碎裂诱导细胞凋亡。Zhang等[22]研究发现，重楼皂苷Ⅶ可诱导肝癌HepG2细胞凋亡，其作用机制可能为ROS通路介导的线粒体途径的激活和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）、抑癌基因PTEN、p53通路诱导的细胞凋亡。

3.2 影响凋亡信号转导（蛋白表达）

在凋亡的过程中，caspase家族在凋亡信号的传递过程中起着重要的作用，细胞色素C释放后与凋亡相关因子结合形成多聚体，再与caspase 9结合形成凋亡小体，活化的caspase 9激活下游的蛋白如caspase 3，启动凋亡。王青等[23]检测了重楼总皂苷作用于A549细胞后凋亡率和凋亡相关蛋白的变化，研究结果表明重楼总皂苷可显著诱导A549细胞凋亡，并上调促凋亡蛋白caspase 3的表达，下调抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤因子-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）的表达。蔡虹和杨春辉[24]研究重楼皂苷D对慢性粒细胞白血病细胞株K562的作用，结果表明重楼皂苷D通过上调细胞色素C、caspase 3和Bcl-2相关X蛋白（Bcl-2-associated X，BAX）的表达，以及下调Bcl-2的表达，诱导K562细胞的凋亡。Watanabe等[25]研究发现重楼皂苷D通过上调caspase 3/7/8的表达诱导神经母细胞瘤NB-69细胞株发生凋亡。

3.3 调控细胞因子

肿瘤细胞并非孤立存在，而是与周围组织结构一起存在于机体。肿瘤细胞以及周围存在的基质细胞、细胞因子、趋化因子等一起组成了肿瘤微环境。肿瘤微环境在调控肿瘤细胞发生免疫逃逸、进展和转移的过程中非常关键[26]。肿瘤微环境中各组成成分的变化影响着肿瘤细胞的生物学行为。滕文静等[27]研究发现重楼皂苷可能通过下调白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）的分泌，抑制JAK/STAT3信号通路的表达进而诱导结直肠癌SW480细胞凋亡。邓碧凡等[28]通过实验研究观察到重楼皂苷I能够降低低氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达，影响肿瘤微环境中含氧量和肿瘤血管生成，从而抑制喉癌Hep-2细胞的增殖。

4 抗血管生成

肿瘤细胞具有无限增殖的能力，这一过程需要丰富的血管为其输送营养成分，持续的血管生成被列为肿瘤的十大特征之一[29]。因此，抑制肿瘤血管生成可以切断肿瘤细胞的养分供给，从而达到抗肿瘤的作用。王娓娓等[30]通过研究发现重楼皂苷I可以抑制冠状动脉内皮细胞生长，降低细胞活力、钙黏蛋白mRNA的表达，增加caspase 3mRNA的表达。毕葳等[31]通过提取重楼皂苷I、重楼皂苷Ⅱ、纤细薯蓣皂苷，观察其干预鸡胚绒毛尿囊膜后对血管生长的影响，实验结果显示干预组相比空白组小血管数目明显减少，其中重楼皂苷I组与空白组比较，差异有统计学意义（P＜0.05），说明重楼皂苷I有抑制血管生成的作用。Wnt5A属于Wnt蛋白家族的成员之一，其在组织中的表达与血管新生密切相关。Gu等[6]研究重楼皂苷I对人卵巢癌HO-8910PM细胞株接种的裸鼠皮下瘤和肺转移瘤的影响，发现重楼皂苷I可能是通过调控caspase 9、C-jun和Wnt5A的表达，从而对肿瘤有明显的抑制作用。

5 诱导肿瘤细胞分化，抑制肿瘤细胞转移

近年来，针对肿瘤的治疗策略逐渐从“治瘤”向“治人”的方向转变，“人瘤并存”[32]的思想也越来越得到学术界和临床医师的认可。肿瘤细胞与正常细胞相比，失去了正常的分化能力，因此可通过诱导肿瘤细胞分化来“改造”肿瘤细胞。有研究表明，重楼皂苷D能够显著上调慢性粒细胞白血病K562细胞表面分化抗原CD14的表达，诱导细胞向单核-巨噬细胞分化[24]。

肿瘤患者的治疗原则始终贯彻的是防治复发和转移，肿瘤患者一旦出现复发或转移，将对患者的生活质量和治疗信心产生巨大的影响。因此，防治复发和转移是术后患者治疗的首要目的。牟海军等[33]通过研究重楼皂苷联合顺铂对人肺腺癌A549细胞凋亡及转移的影响，探讨重楼皂苷联合顺铂抗肺癌的增效机制，发现重楼皂苷联合顺铂在诱导肺腺癌A549细胞凋亡和减少肿瘤细胞转移方面具有协同增效作用。Gu等[34]研究发现重楼皂苷I可以下调人卵巢癌HO-8910PM细胞PIK3C2B和Wnt5A的表达，从而抑制HO-8910PM细胞的增殖和转移。

6 逆转肿瘤细胞的多药耐药性

在临床治疗中，晚期肿瘤患者大多数都会经过化疗、放疗、靶向治疗等多学科综合治疗，肿瘤细胞在这一过程中容易产生耐药性，使治疗不能达到理想的效果，或者容易产生复发和转移。因此，增强药物对耐药细胞株的损伤作用，可能为开发新药提供思路。庞晓辉等[35]利用大剂量冲击法成功诱导奥沙利铂耐药结肠癌细胞株SW480/L-OHP和LoVo/L-OHP，并观察到重楼皂苷I能够通过上调BAX、caspase 3蛋白表达，诱导结肠癌及其耐药株发生凋亡。Wang等[36]研究发现重楼皂苷Ⅶ可以通过调控P21信号通路和诱导G1期细胞阻滞增强获得性耐吉非替尼H1975细胞株对吉非替尼的敏感性，从而为克服获得性表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制药（epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitor，EGFR-TKI）耐药非小细胞肺癌提供了新思路。

7 小结

近年来，中医药在肿瘤治疗中的优势得以凸显，中西医在恶性肿瘤的治疗理念、疗效评价等方面逐渐趋同，中西医结合治疗成为趋势[37]。中药及其提取物因多靶点抗肿瘤作用机制在临床实践中得到广泛应用。重楼作为临床常用的抗肿瘤药物，其主要活性物质重楼皂苷的抗肿瘤作用在基础研究领域也得到证实。不断探索重楼皂苷抗肿瘤的具体作用机制，发掘重楼皂苷类及其他中药单体的抗肿瘤作用，为提高临床疗效找到更多更有效的路径。未来对于中药及其单体的研究可在以下方面进行深入探讨：①给药方式的改变。随着药物提取方法的改进和现代生物医学工程技术的发展，单体浓度和纯度更有保障，给药方式也有创新。例如可借鉴纳米技术完成重楼皂苷的给药，以期提高药物到达靶细胞的效率，提高针对靶细胞的“特异性”治疗作用，从而提高临床疗效[38]。②不同单体的联合用药，研究中西医药物的协同增效作用及其机制。中药方剂遵从“配伍”的原则，力求使临床疗效达到最优。不同药物可通过不同的机制发挥抗肿瘤作用，联合用药则与中药配伍殊途同归，例如中药单体联合[39]、中药及其单体与化疗药物、分子靶向药物的结合[40]，可共同作用于肿瘤细胞，提高疗效，降低不良反应对患者生存质量的影响。③优化研究平台。目前针对肿瘤细胞的基础研究多采用二维培养体系，体内多采用皮下移植瘤模型等。事实上，这种培养模式与肿瘤发病的临床实际有一定差距。符合肿瘤临床实际的发病模型可更客观地评估药物的实际药理作用和机制。例如肺癌原位移植瘤[41]、研究肿瘤转移专用的CTC体外研究体系[42]、三维体外细胞模型的应用[43]等，技术的革新与发展，必将加快新药研发的速度，为攻克临床治疗肿瘤的难题提供新的机遇和思路。