植物化学物增加肿瘤细胞对化疗药物敏感性的研究进展

常晓霞 综述 宋冰冰 刘家仁 审校

近年来，癌症的发病率和死亡率逐年增高，严重危害着人类的健康，给家庭和社会经济带来了沉重的负担。化学药物疗法(化疗)在抑制癌症转移或防止复发方面，有其独到之处，是癌症治疗过程中必不可少的一个环节。但是，大多数的化疗药物都存在着难以克服的短期耐药和毒副作用等缺点[1]。

针对化疗药物在临床治疗过程中存在的主要问题，有人提出可考虑使用植物化学物来减轻肿瘤细胞对化疗药物的耐药性[2]。植物化学物又被称为化学预防剂，是存在于水果、蔬菜和其他一些植物性食品中具有生物活性的非营养素化合物[3]。一些研究已经证明，植物化学物有助于增加癌细胞对化疗药物的敏感性并克服其多药耐药性(MDR)的缺点[4]。用一种或几种无毒的植物化学物联合化疗药物增加肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，降低化疗药物的毒副作用，是一个值得考虑的策略。本文对一些具有抗肿瘤活性、能增加肿瘤细胞对化疗药物敏感性的植物化学物及其作用机制进行综述。

1 具有增敏作用的主要植物化学物

1.1 类胡萝卜素

β-胡萝卜素(β-Carotene)作为类胡萝卜素的主要种类，主要存在于绿叶蔬菜、胡萝卜和木瓜中[5]。它不仅可以降低人类乳腺癌[6]和头颈部癌症[7]的发病风险，还可以显著抑制ATP结合盒(ABC)外排转运蛋白(P-糖蛋白)的外排功能，并在非细胞毒性浓度下具有MDR逆转能力。研究表明β-胡萝卜素可以增加人宫颈癌细胞株(KB-vin)和非小细胞肺癌细胞系(NCI-H460/MX20)等耐药细胞系对紫杉醇和多柔比星等化疗药物的敏感性；并在毒性剂量以下，大大地增强这些药物对肿瘤细胞的杀伤能力[8]。

1.2 姜黄素

姜黄素(Curcumin)是从植物的根或茎中分离得到的酚类化合物。姜黄素的抑癌作用已被广泛应用于结肠癌[9]和乳腺癌[10]等方面的研究。在动物模型中，姜黄素可以通过抑制癌症的起始、促进或发展来阻断癌变形成的过程[11]。Sreenivasan等[12]发现，与卡铂，依托泊苷或长春新碱等化疗药物单独使用时相比，姜黄素与这些化疗药物联合处理视网膜母细胞瘤(RB)细胞后，能够显著地降低RB细胞的活性和增加RB细胞的凋亡作用。这些结果表明，姜黄素能够增加RB细胞对化疗药物的敏感性，从而增强化疗药物的疗效[12]。

1.3 白藜芦醇

白藜芦醇(Resveratrol，Res)属于非黄酮类多酚化合物，是许多植物为抵抗感染、损伤等外界刺激而产生的一种植物抗毒素，其在葡萄和虎杖等植物中含量最为丰富[13]。白藜芦醇在肿瘤发生的三个主要阶段均具有化学预防作用[14]，它对多个系统来源的肿瘤细胞均有抑制作用[15]。白藜芦醇可以作为化疗药物的增敏剂，显著增强紫杉醇对人类肝癌细胞(HepG2)的抑癌作用[16]。白藜芦醇联合阿霉素可以有效抑制乳腺癌细胞的增殖和浸润，并通过抑制慢性炎症和自噬来诱导乳腺癌细胞产生凋亡，从而增强阿霉素的化疗效果[17]。除了体外作用外，白藜芦醇还可在小鼠肝癌模型中显著地增强氟尿嘧啶对肝细胞癌的疗效[18]。

1.4 表没食子儿茶素没食子酸酯

茶叶中含有大量与人体健康密切相关的生化成份，包括蛋白质、茶多酚、生物碱等，其中对表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate，EGCG)的研究最为广泛。EGCG可与莱菔硫烷(SFA)联合使用，协同激活人结肠癌细胞HT-29AP-1中的AP-1基因，这种协同作用可以通过组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂(TSA)来增强，也可以通过自由基清除剂超氧化物歧化酶(SOD)来减弱[19]。有研究证实了EGCG可以通过下调Bcl-2的表达以及葡萄糖调节蛋白78(GRP78)的活化来增强紫杉醇的化疗效果[20-21]。

1.5 槲皮素

槲皮素(Quercetin)是一种广泛存在于各种水果和蔬菜中的类黄酮化合物。许多研究中已表明，槲皮素能够增强化疗药物的疗效，使肿瘤细胞对化疗药物更加敏感[22]。当槲皮素与顺铂联合使用后，槲皮素可以通过下调多药耐药相关蛋白(MRP)[23]和Bcl-2以及上调Bax[22]来增加人宫颈癌细胞(Hela)对顺铂的敏感性。此外，槲皮素还可在缺氧条件下逆转乳腺癌细胞对阿霉素(DOX)的耐药性，同时保护脾细胞免受DOX的细胞毒性作用；通过进一步的研究发现，槲皮素能够抑制肿瘤内缺氧诱导因子-1(HIF-1)的表达，增加其在正常细胞中的积累，从而提高DOX的疗效，同时降低DOX毒副作用[24]。

1.6 染料木黄酮

染料木黄酮(Genistein)是在大豆中发现的、具有杂环二酚结构的异黄酮。目前认为，染料木黄酮是一种植物雌激素，它通过与雌激素受体相互作用来发挥其抗癌作用[25]。染料木黄酮能够广泛地抑制多种肿瘤细胞的生长而对正常细胞没有毒性作用[26]，是一种具有很好发展前景的化学增敏剂。当染料木黄酮和吉西他滨联合作用于骨肉瘤细胞时，染料木黄酮通过下调NF-κB和Akt的活性，有效地抑制骨肉瘤细胞的生长并诱导其产生凋亡；染料木黄酮还可消除吉西他滨对NF-κB的激活作用，增加骨肉瘤细胞对吉西他滨的敏感性[27]。

2 植物化学物发挥增敏作用的可能机制

2.1 抑制核转录因子-κB(NF-κB)活性

NF-κ B的活化与许多癌症的发生及其他慢性疾病相关联。NF-κ B参与维持细胞增殖与凋亡之间的平衡，抑制NF-κ B的活性可以使肿瘤细胞增殖能力降低而对化疗药物更加敏感[28]。一些植物化学物以NF-κ B为靶标，通过诱导其下调来达到预防和辅助治疗癌症的目的。Li等[29]发现，15～30 μmol/L染料木黄酮与低剂量的化疗药物如顺铂、多西他赛等联合使用，对前列腺癌和乳腺癌等细胞生长的抑制作用和诱导凋亡作用要比单独使用一种化疗药物更加显著。多西紫杉醇和顺铂均可通过激活NF-κ B p65的活性，来促进NF-κ B与DNA的结合，进而使多种癌细胞对化疗药物产生耐药性[29]。NF-κ B(p65)siRNA可抑制p65蛋白的表达和NF-κ B与DNA的结合活性，而染料木黄酮的作用与此效果相似，通过抑制顺铂等化疗药物所引起的NF-κ B活化来降低癌细胞对化疗药物的耐药性，从而增强化疗效果[26，29]。

2.2 阻滞细胞周期

一些植物化学物的抑癌作用是通过诱导细胞周期阻滞来实现的。这些物质通过下调细胞周期蛋白(cyclins)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)干扰细胞周期的进程。存在于十字花科蔬菜中的吲哚-3-甲醇(IC3)在乳腺癌的治疗中发挥着重要的作用，但其与他莫昔芬的作用机制有所不同，对雌激素受体阴性的乳腺癌细胞的生长也有抑制作用[30]。Cover等[31]发现，IC3与他莫昔芬联合使用对人乳腺癌细胞MCF-7的抑制作用明显地高于单独使用他莫昔芬或IC3。G1期的CDK酶活性对于调节细胞周期进程至关重要[32]。IC3可以快速下调CDK6的表达，而他莫昔芬对其无明显影响；IC3可以增强他莫昔芬对CDK2活性的抑制作用，减少内源Rb磷酸化，阻断细胞周期进程，协同发挥抑制肿瘤细胞增殖的作用。因此，二者联合使用既可增强他莫昔芬的抗肿瘤作用，也可以克服它的一些缺点[31]。

2.3 抗氧化作用

来自食品中的植物抗氧化剂可以通过清除氧自由基或提高内源性抗氧化酶活性来减少ROS诱导的应激反应，从而发挥其抗癌作用[33]。目前有研究表明，氧化应激可能是引起宫颈癌发生和发展的一个重要因素。作为抗氧化剂的植物化学物可通过激活或抑制多种对氧化还原敏感的转录因子来调节细胞信号转导途径，从而发挥化学预防作用。如植物化学物可以抑制HPV阳性宫颈癌细胞的增殖，被认为是治疗宫颈癌的有效辅助药物[34]。但是对于血液系统恶性肿瘤的患者来说，应该谨慎使用抗氧化剂作为补充剂，因为通过抗氧化剂预处理后，白血病细胞可免受氧化应激引起的损伤[35]，进而影响化疗药物的疗效。

2.4 抑制环氧合酶-2(COX-2)活性

在正常情况下，COX-2在细胞中表达水平很低，但在大多数的结直肠癌组织中发现环氧合酶-2(COX-2)表达水平都有升高并且与较差的生存率相关。在许多体外和体内模型中，COX-2可以促进肿瘤细胞生长，抑制肿瘤细胞凋亡，并能增强细胞的迁移和黏附[36]。COX-2上调可能是癌症发生的关键步骤，被认为是预防结肠癌的重要靶点[37]。此外，以COX-2表达为靶向，被认为是针对表达COX-2的癌症非常有效的化疗策略[38]。赛来西滨是一种COX-2的抑制剂，Lev-Ari等[39]发现，姜黄素协同赛来西滨抑制结肠癌细胞的生长，其可能的机制主要是与下调COX-2 mRNA表达水平有关。

2.5 增强免疫反应活性

许多实验研究和临床试验表明，在一些患有晚期癌症的动物或人体中存在着全身性的免疫缺陷。某些抗肿瘤药物如柔红霉素、阿霉素等除了抗肿瘤作用外，也会诱导外周血淋巴细胞减少，影响宿主的免疫应答反应[40]。根据目前的临床研究发现，免疫佐剂有希望在癌症治疗中发挥重要作用。树突细胞(DC)转染肿瘤总RNA后，能够针对乳腺癌细胞产生有效的CTL应答杀灭肿瘤细胞[41]。Zhang等[42]将原花青素(PA)和阿霉素(DOX)单独和联合作用于荷瘤小鼠后发现，与单独PA组相比，DOX可抑制刀豆凝集素A(Con A)刺激引起的淋巴细胞增殖，而且IL-2和IFN-γ的含量和NK细胞杀伤活性以及CD4+/CD8+比值均降低；DOX这种免疫抑制作用已经在许多报道中被证实[40，43]，而PA联合DOX则可减轻DOX对免疫反应的抑制作用，逆转DOX引起的免疫应答缺陷，从而增强DOX的抗肿瘤活性，其作用机制可能是通过增强淋巴细胞增殖能力和NK细胞杀伤活性，增加CD4+/CD8+比值以及IL-2和IFN-γ的含量等来增强免疫应答反应。

2.6 诱导肿瘤细胞自噬作用

自噬是一种非凋亡的程序性死亡途径，能够降解自身受损的细胞器，对维持细胞稳态至关重要[44]。因而，自噬作用可能为干预肿瘤发生提供了另一个靶点[45]。有研究表明，自噬因子和自噬蛋白的缺乏会增加肿瘤形成的机率[46]。最近的一项研究报道显示，从草药中分离得到的三萜类化合物(葫芦素)可以通过线粒体ROS的产生来诱导自噬从而抑制肿瘤细胞的生长[47]。此外，槲皮素可以通过抑制mTOR信号通路来诱导自噬，从而增加肿瘤细胞对化疗药物的敏感性[48]。因此，植物化学物诱导自噬作用在癌症治疗中具有很好的临床应用前景[49]。

3 某些植物化学物的局限性

植物化学物的抑癌机制非常复杂。大多数的植物化学物是通过清除氧自由基、合成抗氧化剂，或经Nrf2途径合成第II相解毒酶来发挥抗氧化作用，从而增强细胞对氧化应激的防御能力。尽管植物化学物的抗氧化活性有助于其化学预防的功效，但其作为化学增敏剂时，对一些通过产生ROS杀伤肿瘤细胞的化疗药物有消减作用。如大黄素的细胞毒性作用依赖于自由基的产生[22]；在一些紫杉醇和长春新碱所介导的化疗中，研究者们也发现了白藜芦醇对化疗药物的抵消作用，这也是基于白藜芦醇对ROS的清除[50]以及对Nrf2的激活[51]。如果这种抵消作用成为植物化合物应用的主要障碍，那么通过有效的Nrf2阻滞剂与现有的治疗方案相结合可能会改善临床治疗效果。

植物化学物作为化学增敏剂应用于临床可能还有另一个重要问题即它们调节自噬的能力。有些植物化学物可通过诱导自噬来增强化疗药物的疗效，有些则相反。例如白藜芦醇与化疗药物替莫唑胺可协同诱导肿瘤细胞产生凋亡和自噬[52]，而在其他一些情况下，白藜芦醇通过诱导自噬会减弱阿霉素的作用[53]。大黄素也可通过增强自噬来消除TNF的细胞毒性作用[54]。

4 小结与展望

来源于天然植物而且无毒或低毒的植物化学物可以增加肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，减少化疗药物的使用剂量，减轻化疗药物的耐药和毒性作用，发挥辅助治疗肿瘤的作用。其可能的作用机制是植物化学物具有肿瘤预防剂的作用，主要表现在抗氧化作用、抗炎、阻滞细胞周期、诱导自噬作用、增强免疫应答以及作用于一些信号传导途径等。但是，由于植物化学物本身的特性，对一些通过氧化应激和自噬杀伤肿瘤细胞的化疗药物有消减作用。因此，针对化疗药物的不同特点和特性，选择合适的植物化学物作为辅助疗法，对提高患者的生存率具有广泛的意义。