异甘草素抗胶质瘤作用机制的研究进展

孙英甲，乐利明，荔志云

脑胶质瘤是最常见的颅内原发恶性肿瘤，来源于神经上皮，约占颅内肿瘤的60%[1]。美国中枢神经系统肿瘤登记组织统计，恶性胶质瘤约占原发性恶性脑肿瘤的70%，年发病率约为5/10万[2-3]。恶性脑胶质瘤5年生存率不足10%[4]。我国胶质瘤的发病率居颅内肿瘤之首，是所有人体肿瘤中预后较差的肿瘤之一，病死率也高。脑胶质瘤多呈浸润性生长，侵袭性强，手术难以完全切除，术后放、化疗效果差，复发率高。目前胶质瘤的标准治疗方案是在保护神经功能的基础上，尽可能手术切除肿瘤，术后联合放疗及烷化剂辅助化疗[5]。尽管目前临床放疗手段先进以及研发各种新型的抗癌药物，但胶质瘤患者预后仍不佳，患者多明确诊断后1年内死亡[6]。因此研究新的、有效的新型抗癌增敏剂及药物具有十分重要的意义。

异甘草素(isoliquiritigenin， ISL)是一种黄酮类化合物，主要来源于甘草，具有许多有用的药理学作用，如抗炎、抗病毒、抗菌、抗氧化、抗癌活性、免疫调节、肝保护和心脏保护作用[7]。甘草是我国比较常见，且应用较早的中药材，因其取材较易，价格低廉，药用价值高，作为辅助治疗剂与西药联合应用取得良好的疗效，且不良反应小。近年来的研究发现，从甘草中分离的ISL具有多途径、多节点及选择性多靶点的抗胶质瘤特性。本文对ISL抗胶质瘤作用机制的最新进展作一综述，为其作为抗胶质瘤的辅助治疗剂的进一步开发提供思路。

1 ISL

ISL是一种从甘草根及茎中分离得到异甘草苷元，是甘草主要的生物活性成分，广泛存在于甘草植物，此外还有青葱和肉豆蔻等[8]。ISL是难溶于水的黄色针状结晶，可溶于乙醚和DMSO液等极性较小的溶剂。除了具有与甘草相同的基本药理作用外，还具有抗肿瘤、抗氧化、抗糖尿病、解痉、抗心律失常、抗血管生成等作用[9]。近年对其生物活性进行了大量的研究，其中对胶质瘤的作用是研究中的重点之一。

2 胶质瘤

胶质瘤约占原发性恶性脑肿瘤的80%，并且胶质瘤的病死率高于其他脑肿瘤[10]。2016年世界卫生组织弥漫性神经胶质瘤中枢神经系统肿瘤分类指南基于IDH1或IDH2基因突变和1p/19q编码的存在或不存在对其分类[11]。新的分类包括少突细胞瘤NOS和间变性少突细胞瘤NOS；在成人患者中，以下是弥漫性胶质瘤的三个主要亚组：IDH-野生型、IDH突变体和1p/19q非编码型、IDH突变体和1p/19q编码型。胶质母细胞瘤(高侵袭性Ⅳ级星形细胞瘤)现分为胶质母细胞瘤IDH-野生型和胶质母细胞瘤IDH-突变型。胶质母细胞瘤患者的治疗极具挑战性，因为完全手术切除肿瘤非常困难，大多数胶质母细胞瘤在目前的化疗和放疗方案后往往会复发，其主要原因为胶质瘤细胞耐受化疗是治疗失败的关键。胶质瘤干细胞(glioma stem cells， GSCs)是胶质瘤耐化疗、拒放疗以及复发的根源[12]。GSCs具有自我更新、分化、无限增殖和致瘤的能力，在肿瘤的发生和发展过程中起着决定性的作用[13]。研究开发用于胶质瘤及GSCs的临床治疗药物及手段均有重要的意义。

3 ISL抗胶质瘤的作用机制

ISL在胶质瘤中的抗癌机制主要包括诱导自噬，促进细胞凋亡，影响细胞周期，诱导细胞分化和抑制细胞增殖，抑制肿瘤细胞的转移和侵袭，抗肿瘤细胞的多重耐药性等。

3.1诱导自噬机制 自噬是广泛存在于真核细胞中的一种较保守的进化过程，与细胞的正常增殖进程及疾病的发生发展密切相关。作为Ⅱ型程序性死亡，与凋亡相互作用，参与细胞的稳定状态维持和疾病发生过程。研究发现，自噬还可从细胞周期、凋亡相关因子、肿瘤形成过程及肿瘤血管生成等方面影响肿瘤的发生、发展。姜拓之等[14]研究发现，经ISL处理的SHG44脑胶质瘤细胞，透射电镜下可见SHG44细胞内部出现自噬小泡及自噬溶酶体；在荧光显微镜下可见细胞内出现自噬及凋亡相关蛋白的免疫荧光颗粒；与自噬相关的LC3-Ⅱ/Ⅰ比值显著增加。ISL可通过诱导SHG44细胞自噬影响胶质瘤细胞增殖，且呈时间和剂量依赖性。

3.2促进细胞凋亡机制 细胞凋亡是基因控制的细胞主动死亡过程，又称为细胞程序性死亡，其细胞的形态特征为染色质固缩、核碎裂、胞质浓缩，出现凋亡小体[15-16]。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)与下游分子丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Akt)组成的PI3K/Akt信号通路在肿瘤进展中具有重要作用。该通路的一些成分发生突变后能够诱使细胞发生转化，还可诱使肿瘤细胞增殖或凋亡，与肿瘤侵袭和转移也密切相关[17-20]。周国胜[21]研究发现，ISL能够在体外实验中通过下调抗凋亡蛋白Akt磷酸化程度促进U87胶质瘤细胞凋亡。姜拓之等[14]研究发现，ISL可通过下调抗凋亡因子Bcl-2，上调调亡相关因子Caspase-3促进SHG44人脑胶质瘤细胞凋亡。Zhou等[22]发现ISL通过半胱天冬酶和诱导线粒体死亡促使U87细胞凋亡。邓云秋[23]用不同浓度ISL处理U251胶质瘤细胞，可以促进其凋亡，具体机制不清。孙瑞丽等[24]进一步研究发现，用逆转录-聚合酶链反应测定经ISL处理的U251胶质瘤细胞中的转录因子叉头框转录基因M1的mRNA表达水平随着ISL浓度的增加而降低，进而推测其凋亡机制可能是ISL通过阻滞转录因子叉头框转录基因M1 mRNA基因的表达实现的。

3.3影响细胞周期机制 肿瘤细胞生长过程中，在细胞周期过程受多种基因表达调控，这其中p21及p27表达比较常见。p21基因可编码一种细胞周期蛋白依赖性激酶的抑制蛋白，进而调控细胞周期，参与细胞生长、分化、衰老及死亡的全过程[25-26]。p27蛋白为细胞周期负性调控因子，其水平随着细胞周期进程的改变而改变[27-29]。Zhou等[22]研究发现，ISL能够在体外阻滞U87胶质瘤细胞增殖周期，其作用机制可能是通过上调p21表达使其停滞于G2/M期，上调细胞周期负性调节因子p27表达使其停滞于S期。孙红军等[30]研究发现，不同浓度ISL作用于SHG44胶质瘤干细胞时，与对照组相比，ISL组G0/G1期细胞比例显著增加，且随着浓度增加G0/G1细胞比例也随之增加，说明ISL能使细胞发生G0/G1阻滞。

3.4诱导细胞分化和抑制细胞增殖 Pierce和Verney[31]研究发现，通过应用诱导分化药物可使胚胎癌细胞分化为正常的骨、软骨、肌肉组织及脑组织等。因此，开发新型有效、低毒性诱导药物成为肿瘤治疗研究的热点。李雅娟等[32]研究发现，ISL可诱导C6胶质瘤细胞向星形胶质细胞分化，进而抑制其增殖，考虑可能是通过调节细胞内氧化还原状态而实现，具体机制尚不清楚。孙红军等[30]研究发现ISL能诱导胶质瘤干细胞向星形胶质细胞和神经元分化，且随浓度增加诱导作用增强。荔志云等[33]研究发现，ISL能诱导SHG44人脑胶质瘤干细胞向星形胶质细胞和神经元细胞分化，且能抑制其增殖，可能与下调Notch1信号通路中的Notch1、RBP-JK及Hes1有关。

3.5抑制肿瘤细胞转移及侵袭机制 脑胶质瘤单纯手术治疗预后差的主要原因是其具有高度的侵袭性。癌细胞侵袭到正常脑组织，术者肉眼难以分辨，即使随着科技的发展显微手术及荧光标记投入临床使用，但单纯手术治疗效果仍不佳。因此，开发有效、低毒、价廉的抑制肿瘤侵袭的药物非常必要。有学者研究发现，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase， MMP)参与细胞外基质的降解过程，且MMP高表达与恶性胶质瘤的侵袭程度呈正相关[34-35]。Zhou等[22]研究发现，ISL可以降低胶质瘤细胞U87的侵袭水平，这可能与MMP-2和MMP-9的下调有关，但其中的具体机制需进一步研究。 党莹等[36]研究表明，通过transwell实验发现ISL可以抑制胶质瘤干细胞的迁移和侵袭能力，且随着ISL浓度的增加其抑制作用增强。

3.6抗胶质瘤多重耐药性机制 脑胶质瘤的耐药性是其复发的主要因素之一，这其中GSCs的存在至关重要。术后标准放疗联合烷化剂辅助化疗，效果仍不佳，这其中对放疗不敏感进而耐受，以及对标准烷化剂替莫唑胺化疗耐受均是脑胶质瘤术后复发的关键因素。因此，开发新型放疗、化疗增敏剂及化疗辅助用药是近年抗胶质瘤研究的热点。林瑜亮等[37]研究发现，ISL能够增加GSCs的放射敏感性，抑制Noch1信号通路，上调NF-κB和Caspase-3的表达，参与X线对GSCs的损伤过程。孙红军等[30]研究发现，ISL联合替莫唑胺对SHG44脑胶质瘤干细胞的抑制作用明显强于单药，可能是由于ISL诱导SHG44脑胶质瘤干细胞进入分化状态，从而增强了替莫唑胺的化疗敏感性。

4 小结

ISL对胶质瘤的抗癌机制是多方面的，主要包括诱导自噬、促进细胞凋亡、影响细胞周期、诱导细胞分化和抑制细胞增殖、抑制肿瘤细胞的转移和侵袭、抗肿瘤细胞的多重耐药性等。ISL的来源甘草作为我国常见的中药材，具有取材方便，价格低廉，应用广泛，不良反应小，制备工艺多样等优点。此外，马启珍等[38]运用反溶剂沉淀法制备ISL纳米结晶，改善了ISL体外释放速度。这些都为未来胶质瘤的治疗带来新的希望。但是ISL抗胶质瘤的关键机制是什么？如何将ISL应用于胶质瘤的临床治疗和预防，还需要进一步研讨。