基于肿瘤特征的抗肿瘤中药药理学机制探析＊

汪选斌，李洪亮，李明伦，冯奕斌，3＊＊

（1.湖北医药学院附属人民医院肿瘤中心中药药理实验室 生物医药研究院武当特色中药研究湖北省重点实验室 十堰 442000；2.慕尼黑大学医学院附属大哈登医院放射肿瘤科 慕尼黑 81377 德国；3.香港大学中医学院 香港）

肿瘤在中医药经典古籍中被记载为覃、瘕、积聚、石痈、石疽、肉瘤、石榴疽、肉疽、多骨疽、癥瘕、失荣等，亦有五瘿七瘤之说[1，2]。发病病机有“癌毒”、“痰邪”、“燥湿”、“痰毒流注”等理论[3]，认为肿瘤发病与环境因素、情志因素、年龄因素、饮食因素等相关[4]，而现代流行病学同样认为肿瘤发病机制复杂，与老龄化、人口增长、社会经济环境、个人生活习惯等许多因素有关[5]。因此，中西医在肿瘤发生发展机制上研究近似。肿瘤的中药研究也成为热点。目前抗肿瘤中药的研究方法较多。仅从专著来看，有专门针对活性成分研究者[6，7]；有从临床效应研究者[8]；有针对癌症器官分类者[9，10]；亦有针对癌痛的辅助治疗者[11]。所载抗肿瘤中药也不尽相同。其中徐宏喜等编著的《抗肿瘤中药现代研究与临床应用》载药369种，将抗肿瘤中药根据功效主要分为理气行滞药、活血化瘀药、化痰祛湿药、软坚散结药、扶正培本药、以毒攻毒药和其它药。每种介绍了基源、药用部位、功效分类、主要成分、抗癌活性与机理，临床应用等，代表了当代中药药理学研究的最新成果[12]。此外，常敏毅[13]、章永红[14]分别收载了抗癌复方1 215和2 800个，为复方抗肿瘤临床研究提供了宝贵资料。

随着中医药在国际上的应用越来越多，中药质量需要标准化管理[15]。这就要求中药及其研究的标准化也要得到国际同行广泛认可，因此，中药的国际化呼唤着中药研究的规范化[16]。同理，抗肿瘤中药药理学也需要标准化研究。已有学者试图通过肿瘤分子靶点和信号通路对抗肿瘤中药作用机制进行归纳[17]，但如何使抗肿瘤中药药理学研究标准化，值得探讨。

由于肿瘤发生发展机制各异，即使同一器官的肿瘤，其病机不同，治疗手段也完全不同。现代研究已经证实，用同一药物针对不同器官肿瘤的相同靶点，治疗效果明显，如PD-1/PD-L1（程序性细胞死亡1 蛋白及其配体）抑制剂广泛用于转移性黑色素瘤、非小细胞肺癌、尿路上皮癌、肾癌、头颈癌、何杰金氏淋巴瘤、结直肠癌和肝癌等[18]；全人工合成低毒性白介素-2（IL-2，去除了潜在毒副作用）用于结肠癌和黑色素瘤[19]。因此，可以预见，单纯以器官对肿瘤进行分类已经不利于针对性治疗，现代治疗已经由传统的单纯针对器官、非特异性的细胞毒性治疗，向靶向治疗、针对信号通路的治疗转变[20]。Hanahan等根据现代肿瘤发生发展机制，提出了肿瘤特征（hallmarks）学说[21]。即：肿瘤保持生存、增殖、转移能力的特性。目前公认的肿瘤特征有：维持增殖信号（sustaining proliferative signaling）、逃避生长抑制（evading growth suppressors）、避免免疫破坏（avoiding immune destruction）、增强无限复制（enabling replicative immortality）、癌性促炎反应（tumor-promoting inflammation）、激 活 侵 袭 转 移（activating invasion metastasis）、诱导血管生成（inducing angiogenesis）、基因组不稳定与突变（genome instability & mutation）、细胞死亡抵抗（resisting cell death）、细胞能量代谢失衡（deregulating cellular energetics），最近又陆续发现肿瘤干细胞（Cancer Stem Cells，CSCs）[22]等新的特征。本文试综述近期尤其是近五年文献，以靶向肿瘤特征为基础，对抗肿瘤中药药理学的作用机制进行归纳整理，为抗肿瘤中药的标准化研究提供思路。

1 中药抗增殖信号研究（sustaining proliferative signaling）

相对于正常组织的有序增殖与分化，肿瘤组织会出现出现强烈的增殖信号，生长因子会促进细胞周期，推动细胞增殖，如Raf,MAPK，PI3K/Akt，Ras GTPase，PTEN, mTOR, EGFR 等[[21]，也会促进细胞生存与能量代谢[23]。滇芹中的一种愈创木内酯（Sinodielide A）可有效抑制前列腺癌细胞DU145的MAPK/ERK1/2和PI3K/Akt，发挥诱导细胞凋亡，阻滞细胞周期的作用[24]；莪术中的β-榄香烯（β-elemene）可通过MAPK 和PI3K/Akt/mTOR通路，抑制肿瘤细胞增殖[25]；砒霜通过抑制PMLRARα而阻碍了急性粒早幼粒细胞白血病的增殖[26]；Fuzheng Kang'ai方和其它中药复方可以抑制EGFR，增强化疗药gefitinib对非小细胞肺癌的疗效[27]，延长非小细胞肺癌患者的无进展生存期[28]。

2 中药抗逃避生长抑制研究（evading growth suppressors）

肿瘤细胞除了维持增殖信号之外，还具有逃逸生长抑制如抑癌蛋白RB(retinoblastoma-associated)和TP53，NF2,LKB1上皮极性蛋白对其抑制作用。此外，TGF-β的破坏也能促进肿瘤细胞增殖。细胞周期阻滞可抗肿瘤对生长抑制的逃逸作用。肿瘤在逃避环境对其影响时，还会高表达ATP 结合盒超家族成员如Pgp、MRP1-5、LRP、BCRP 等外排因子，或作用于DNA拓扑异构酶（TOPO I和II）等，降低对化疗的敏感性，称之为“多药耐药（MDR）”。续随子种子二萜类化合物可阻滞肿瘤细胞在G1/S 期[29]；石菖蒲中的挥发油可通过P53而抑制人脑胶质瘤细胞增殖[30]。何首乌中的大黄素[31-34]可通过抑制Cyclin D、E、CDK2、P21、TGF-β而抑制细胞周期。芦荟大黄素阻滞肿瘤的细胞周期则与抑制Cyclin B1[35]和CyclinD1[36]有关；

在逆转肿瘤多药耐药方面，龙葵果[37]、金丝桃苷[38]可抑制P-gp；钩藤生物碱（uncaria alkaloids）[39]、蟾蜍灵[40]抑制P-gp编码基因ABCB1；丹参酮1（tanshinone-1）[41]抑制TOPO I/II，从而逆转多药耐药；二氢杨梅素逆转多药耐药则与抑制多药耐药相关蛋白2（MRP2）有关[42]；羽扇豆醇通过抑制ABCG2（编码BCRP）而逆转大肠癌LoVo 细胞对奥沙利铂的耐药[43]；而至真方逆转多药耐药则与Hedgehog 有关[44]；除此之外，莪术精油[45]、藤黄酸、姜黄素、丹参酮ⅡA、槲皮素、汉防己甲素、人参皂苷、川芎嗪、白藜芦醇、健脾解毒方、益气健脾化积汤、半枝莲[46-48]等均有逆转多药耐药的作用。

3 中药抑制细胞死亡抵抗研究（resisting cell death）

癌症细胞死亡的方式有多种。除常见的凋亡（apoptosis）、自噬（autophagy）、坏死（necrosis,或程序性坏死necroptosis）外，还有失巢凋亡（anoikis）、胀亡(entosis)、铁坏死（ferroptosis）、有丝分裂死亡（mitotic catastrophe）、netosis、parthanatos、pyroptosis等等。其中凋亡又有外源性凋亡和内源性凋亡之分。内源性凋亡又包括caspase依赖和caspase非依赖的途径[49]。而自噬据称是双刃剑，既能促进细胞死亡，又可以保护癌细胞生存。坏死又有促炎作用及促进肿瘤发生的潜在作用。

在诱导凋亡方面，冬凌草有效成分冬凌草甲素（oridonin）可通过促凋亡因子Apaf-1、caspase-3和cyto c而诱导胃癌细胞内源性凋亡[50]；同样，臭灵丹中的聚甲氧基黄酮（3,5-Dihydroxy-6,7,3'4'-tetramethoxyflavone，DHTMF）可 上 调Cleaved-caspase-9, caspase-3 和PARP，促进白血病细胞K562内源性凋亡[51]；我们的前期研究也发现，制何首乌醇体液可诱导肝癌细胞内源性细胞凋亡[52]。而中药何首乌、大黄、虎杖中的活性成分大黄素不仅能激活外源性细胞凋亡通路死亡受体配体FasL[53]，还能激活内源性细胞凋亡通路蛋白Bax/Bcl-2[54,55]、Caspase-3[56]，Caspase-9和Cyto C[57]，因此，大黄素可同时诱导内源性和外源性的凋亡通路。莪术活性成分蓬莪术环二烯（Furanodiene）也能同时诱导内源性细胞凋亡和外源性细胞凋亡[58]。

在中药作用于其它细胞死亡通路研究方面，升麻中的庚烷三萜可通过抑制自噬而促进凋亡[59]，提示自噬又是一种肿瘤细胞的自我保护机制。此外，扶正抑瘤方[60]可诱导前列腺癌细胞、Yi Guan Jian 加减方[61]可诱导失巢凋亡[60]；麦冬皂苷B（Ophiopogonin B）诱导了非小细胞肺癌A549细胞的自噬和有丝分裂死亡[62]；辣根素A 则通过抑制BubR1 引起有丝分裂死亡[63]；Xu 等总结发现引起铁凋亡的有青蒿类化合物、黄芩素、葛根素、荜茇酰胺、异硫氰酸盐、糙米等[64]。

4 中药改善免疫破坏研究（avoiding immune destruction）

机体内存在肿瘤发生与免疫调控的平衡。免疫系统通过细胞毒性的细胞如自然杀伤细胞（NK）、骨髓细胞、T细胞等发挥免疫监控，杀死癌细胞；癌细胞则通过突变、制造免疫抑制肿瘤微环境（Tumor Microenvironment，TME）来逃避免疫破坏[65]。研究发现，大黄䗪虫丸可降低CD4+、CD25+、Foxp3+的表达，提高血清IL-2水平，抑瘤的同时保护小鼠免疫功能[66]；吕庆亮等用中药复方肺积1 号纠正了T 细胞亚群（与环磷酰胺组相比），胸腺指数、脾指数较环磷酰胺组好[67]；补肾健脾方可改善患者CD3+、CD4+、NK 细胞数量及IFN-γ水平，提高免疫功能[68]；宋卿等总结发现多糖类如黄芪多糖、香菇多糖和灵芝多糖；黄酮类如汉黄芩素、香叶木素（蓬子菜活性成分）、茶花总黄酮、林茜草总黄酮；苷类如人参皂苷Rg3、淫羊藿苷、白芍总苷、刺五加皂苷、黄芪皂苷；生物碱类如：氧化苦参碱、钩吻碱、粉防己碱、黄连素；中药复方如：扶正抑瘤颗粒、益气消瘤方、贞芪扶正颗粒、益气清热养阴方、苓甲抗癌复方、消瘤平等均有调节免疫抗肿瘤作用[69]。

5 中药抗无限复制研究（enabling replicative immortality）

细胞的衰老与端粒有关。端粒是染色体稳定的重要机制，端粒长度会由于染色体的复制而变短。太短的端粒会引起细胞衰老[21]。但肿瘤细胞可打破细胞衰老的平衡[70]。细胞衰老又分为DNA 损伤（DDR）相关衰老（包括复制性细胞衰老和原癌基因诱导衰老）和非DDR相关衰老[20,71]。腾龙补中汤则通过促进细胞周期调控因子p21WAF1/CIP1(CDKN1a)和p16 表达，抑制衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性，促进了复制性细胞衰老[72]。肿节风活性成分Caffeic acid 3,4-dihydroxyphenethyl ester则通过上调p53、p21和p16，促进了复制性细胞衰老[73]；Zu等人用低剂量的大黄素联合5-氟脲嘧啶（5-FU），20μM大黄素不仅沉默Notch信号下游的NRARP（Notch-regulated ankyrin repeat protein），而且刺激细胞衰老而抑制乳腺癌MCF-7细胞的无限复制，增强了5-FU 对乳腺癌细胞的诱导凋亡作用[74]；此外，冬凌草甲素也被观察到促进结直肠癌SW-1116 细胞衰老[75]，但其促进衰老机制属于复制性细胞衰老，原癌基因诱导衰老还是非DDR相关衰老？值得深入研究。

6 中药抗癌性促炎反应研究（tumor-promoting inflammation）

研究认为，癌症是机体细胞为逃逸慢性炎症的刺激而突变为肿瘤细胞，如化学刺激诱发的慢性炎症（吸烟）与肺癌；慢性乙肝与肝癌等等[76,77]；所有肿瘤组织中都含有免疫细胞，过去认为这是免疫系统在清除肿瘤，但越来越多的证据证明这实际上是肿瘤组织在企图逃避免疫损伤—炎症提供了大量的生物活性分子，包括维持生长和增殖信号，避免细胞死亡，促进血管生成，促进转移分子等等[21]，肿瘤细胞通过炎促作用而增殖、向周边浸润、转移。忍冬属植物能通过抑制一氧化氮（NO）合成，抑制白介素8（IL-8）和NF-κB的活性而抑制肿瘤细胞的促炎作用[78]；6-姜烯酚能抑制人卵巢癌SKOV-3细胞促炎因子IL-6、IL-8的分泌[79]。TNF-α和NF-κB作为重要的炎性因子，被认为参与了肿瘤的进展和转移。白屈菜皂苷B（Sparstolonin B）通过抑制P38 和ERK1/2 信号，明显减少了TNF-α和IL-6 的产生，使黑色素瘤B16 细胞迁移和侵袭受阻[80]。化瘀解毒方能减轻胃癌大鼠降低IL-6、IL-10、TNF-α水平，减轻炎性反应[81]。小檗碱则能抑制TNF-α和NF-κB，发挥治疗炎症和癌症的双重效果[82,83]。

7 中药抗侵袭转移研究（activating invasion metastasis）

肿瘤组织向周围的侵袭和迁移与细胞外基质的改变相关。E-钙粘素（E-cadherin）的过表达对肿瘤向周围侵袭与迁移行成阻碍。高侵袭转移的癌症往往发现E-cadherin 低表达或突变失活。肿瘤的侵袭和迁移还需要上皮-间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）以及基质金属蛋白酶（MMPs）等相关因子的参与。丹酚酸A（salvianolic acid A）可抑制基质金属蛋白酶2（MMP-2）而抑制口腔鳞状细胞癌的转移[84]；我们也发现黄连主要成分黄连素可通过上调PAI-1抑制肝癌细胞的侵袭与迁移[83]；我们还发现芒果中的芒果苷可以通过抑制Wnt 通路而抑制肝癌细胞的侵袭[85]；黄芩及其活性成分[86]、大黄素亦可抑制癌组织的转移[87]。

8 中药抗血管生成研究（inducing angiogenesis）

与正常组织类似，肿瘤组织需要营养和氧气，还需要排泄二氧化碳和代谢废物。对于实体瘤而言，需要血管来维持这些生理生化活动。肿瘤组织会分泌血管内皮生长因子以刺激肿瘤血管生成。如半枝莲[88，89]、中药复方Weipixiao[90]抑制肺癌细胞血管生成的机制是抑制了缺氧诱导因子HIF-1α及血管内皮生长因子VEGF。

9 中药抗基因组不稳定与突变研究（genome instability&mutation）

在正常组织中，有维护基因稳定的机制与功能。如：检测DNA 损伤并启动修复机制；直接修复损伤的DNA；或者在突变分子损伤DNA 之前抑制这些分子[21]。中药可直接或间接作用于突变分子，发挥抗肿瘤作用。丹参注射液可直接抑制突变的JAK2 及其蛋白磷酸化，从而抑制JAK2突变的红系白血病细胞增殖[91]；通关藤提取物可直接抑制突变的HER2，使HER2突变阳性非小细胞肺癌小鼠肿瘤得到抑制[92]；乙酰丹参酮IIA（Acetyltanshinone IIA，ATA）可抑制HER2过表达乳腺癌中的EGFR/HER2，阻滞细胞周期、诱导细胞凋亡[93]；Fuzhengkang’ai联合化疗药吉非替尼（gefitinib，一种表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂，EGFR-TKI），可对EGFR 突变的肺腺癌细胞有效[94]；冬凌草甲素可通过激活p14arf 和p53，使NPM1c+的OCI-AML3 细胞出现凋亡[95]；

10 中药抗细胞能量代谢失衡研究（deregulating cellular energetics）

肿瘤细胞能量代谢失衡主要包括糖代谢异常和脂肪代谢异常[21]。与正常组织不同，肿瘤细胞明显增加了对糖的摄取和糖酵解。与之相关的葡萄糖转运蛋白GLUTS 1-4（glucose transporters 1-4）、糖酵解限速酶如己糖激酶（Hexokinase，HK）和磷酸果糖激酶（Phosphofructokinase，PFK）、丙 酮 酸 激 酶（Pyruvate Kinase，PK）等活性明显上调[96]。肿瘤与正常组织糖代谢最大的不同在于即使在充足的氧气情况下，肿瘤依然不以线粒体氧化磷酸化途径，而是以糖酵解为主要糖代谢方式，即肿瘤有氧糖酵解（Warburg效应）[97]。此外，肿瘤细胞脂代谢也明显增强[98]。脂代谢相关因子固醇调节元件结合蛋白SREBP1及其下游的脂肪酸合成酶如ACACA、FSN、ACACB、ACLY 等以及脂肪酸去饱和化酶SCD1等也会异常上调。

在中药抗肿瘤糖代谢方面，丹参活性成分丹参酮IIA（tanshinone IIA）通过抑制葡萄糖-6 磷酸异构酶（glucose-6-phosphate isomerase）、L-乳酸脱氢酶B 链（L-lactate dehydrogenase B chain），减少ATP 的合成而抑制胃癌细胞AGS的糖代谢[99]；此外，中药复方胃痞消可以显著影响胃癌前病变大鼠胃黏膜己糖激酶2（HK2）、M2型丙酮酸激酶（PKM2）活性而逆转Warburg效应，减少胃癌发生的可能性[100]；在中药抗肿瘤脂代谢方面，我们前期发现制何首乌醇提物可通过抑制脂代谢转录因子—固醇调节元件结合蛋白SREBP1，而抑制肝癌细胞的脂代谢，导致细胞凋亡[52]，其中蒽醌类成分发挥主要作用[101]；苦参碱抑制了stat3和KRAS，抑制胰腺癌细胞的能量代谢[102]。

11 中药抗肿瘤干细胞研究（Cancer Stem Cells，CSCs）

肿瘤干细胞学说认为肿瘤之所以具有多向分化、自我更新潜能，与肿瘤干细胞或侧群细胞相关，能够促进肿瘤的发生、耐药、转移和复发。目前已有研究提及天然产物大黄素能够抑制脑多形性胶质母细胞瘤干细胞（glioblastoma multiforme stem cell）[103]、胆囊癌干细胞样侧群细胞（side popultation）的干性[104]。我们也总结发现樟芝（antrodia camphorate），黄连素（berberine），白藜芦醇（resveratrol）和姜黄素（curcumin）能抑制肿瘤干细胞，此外，小檗胺（berbamine）可通过调节microRNA而抑制肿瘤干细胞[105]。

12 结论与展望

中药用于治疗疾病随着中华民族的繁衍而不断发展。从癌症的病因看，中西医有许多相似之处。在治疗策略上中西医有不尽相同。随着中医药国际化程度提高，抗肿瘤中药药理学研究的标准化研究也不断深入。Hanahan 等自2000 年提出6 大肿瘤特征[106]以来，人们开始重视肿瘤之所以易复发、转移和难治的特性，十年之后又发展为十大特征[21]。并通过针对性提出了防治策略，发现了许多新的治疗药物和方法。中药药理学是以中医药基础理论为指导，以药理学的方法、技术对中药功效进行研究的一门学科，是联系中医药基础理论与现代药理学的桥梁。所以，基于肿瘤特征对抗肿瘤中药药理学机制进行有针对性的研究，符合中药药理学标准化研究方向。由于中药成分的复杂性，靶点的多样性，需要注意的是中药有可能同时针对多个肿瘤特征的现象；此外，由于肿瘤特征之间也存在相互联系和信号通路的相互串话（crosstalk），如肿瘤微环境中的免疫/炎性因子可调控肿瘤细胞糖酵解而为生存和增殖提供能量[107]；小檗碱能通过抑制癌症促炎反应因子NF-κB而抑制癌症细胞的迁移与侵袭[83]。应注意避免孤立地研究某一特征靶点问题。而且随着对肿瘤认识的深化，肿瘤特征也会增减和细化，这必将推动抗肿瘤中药药理学机制研究的深化。