蓝莓紫檀芪的体外抗肿瘤机制研究进展

姜桥，薛博，张野，崔慧军，李斌

（沈阳农业大学，辽宁沈阳 110866）

随着现代医学的发展，食品与人体健康的关系被赋予了更复杂、更全面的定义。其中浆果被认为是最具有食用和医用潜力的食品之一[1-2]。虽然正常人群的每日浆果摄入量不如常规果蔬，但其药用价值是不可忽视的[3-4]。浆果中的活性成分如紫檀芪、白藜芦醇、花色苷等含量相比其他水果更丰富，具有较好的抗氧化和抑菌效果[5]，尤其在抗肿瘤、抑炎[6]等方面功效显著。紫檀芪是多酚化合物的一种，主要存在于檀木等树木组织中，在一些浆果如葡萄、蓝莓中也有少量存在。在蓝莓等浆果中，紫檀芪含量约15 mg/100 g。紫檀芪是白藜芦醇的衍生物[7]，在功能上与白藜芦醇相似，都具有一定的抗氧化性。紫檀芪与白藜芦醇结构类似，区别在于白藜芦醇侧链上拥有三个羟基，而紫檀芪则用一个甲氧基代替其中一个羟基，其他结构不变。二者具有相似的药理学特性，但由于官能团的不同，紫檀芪在功能方面更具有优势。两个甲氧基使得紫檀芪更亲脂，增加口腔吸收性和扩散性，细胞摄取的可能性更高。当口服给药时，紫檀芪的生物利用度达到95%，而白藜芦醇只有20%[8]。因此，在低摄入量的情况下，紫檀芪可能表现出更高的效力，在医药以及功能性食品的利用方面有更好的市场前景。

近年来，紫檀芪受到广泛关注，临床证明，其在抗癌、心脏保护、抗肿瘤、神经保护和抗氧化方面均具有良好的效果。在以往对浆果成分的分析中，更多的关注点集中在多酚的抗氧化研究上，对于紫檀芪影响的机制特性和影响机理的分析还不够深入。本文针对不同的作用靶点，对紫檀芪抑制胃癌、乳腺癌、结肠癌等多种肿瘤细胞的抗肿瘤机制进行了分类总结，分析了紫檀芪的抗肿瘤机制，为紫檀芪药物和功能性食品的开发提供理论参考。

1 紫檀芪的抗肿瘤机制分析

1.1 紫檀芪对肿瘤细胞增殖的影响

肿瘤细胞的累积是癌症的根本原因，与正常细胞不同，癌细胞生长、转化受外界因素限制很小，并且转移迅速，没有预见性。抑制肿瘤细胞增殖是控制癌症最直接的途径，在研究中通常以癌细胞生长状况作直观分析。TANKT等[9]研究发现，紫檀芪能显著降低人肺鳞癌（SqCC）细胞株H520 的细胞活力，诱导S 期阻滞，用低浓度的紫檀芪处理H520 细胞，发现p21 和p27 的表达量较对照组变高，并检测到周期蛋白A 和蛋白E 减少。外源性和内源性的细胞凋亡途径均被激活。YU L 等[10]的研究表明，紫檀芪对胶质瘤细胞同样存在增殖抑制，主要途径是通过调节凋亡/抗凋亡的内稳态，如降低Bcl-2 的mRNA和蛋白表达，增加Bax 的mRNA 和蛋白表达。以这种形式促进胶质瘤细胞凋亡；对于套细胞淋巴瘤细胞（MCL），紫檀芪的主要影响机制是通过将细胞周期阻滞在G0/G1期来诱导细胞凋亡；此外，注射了含有紫檀芪药液的小鼠，小鼠肝肿瘤组织中控制肝癌的重要影响因子p53 的表达增加，SOD2 表达降低，导致活性氧的累积增加并使得线粒体凋亡途径被激活[11-12]。体内实验提供了一些证据，在复杂的血液中，即使少量的紫檀芪也可以准确作用在肿瘤组织上，抑制了肿瘤细胞繁殖能力[12]。

1.2 紫檀芪与肿瘤细胞上皮-间质转化

上皮-间质转化（EMT）是上皮细胞转化为间质细胞的生物学过程，它赋予细胞转移和侵袭的能力，不仅在发育过程中起关键的作用，而且还参与组织愈合、器官纤维化和癌症发生等过程[13]。在肿瘤中，EMT 能促进肿瘤的发生和转移，增加肿瘤对临床干预的耐受。

对于乳腺癌来说，95%以上的乳腺恶性肿瘤起源于上皮，而诱导上皮向间质转化已被证明是乳腺癌转移的起始点，也是药物开发的关键靶点[14]。HUANG YY 等[15]的研究发现，紫檀芪能抑制乳腺癌细胞增殖，抑制上皮间质转化。紫檀芪处理细胞后，Akt/mTOR 通路下调，p38 MAPK/Erk 信号通路被激活。FENG YT 等[16]的研究表明，紫檀芪处理可以降低人食管癌EC109 细胞的存活率，呈剂量和时间依赖性，且肿瘤细胞的黏附、迁移和细胞内GSH 水平降低，同时增加了凋亡指数、caspase 3 活性和ROS 水平，这表明紫檀芪具有较强的抗癌活性。在对脂肪性大肠癌控制的研究中[17]，有学者探讨了紫檀芪抑制脂肪细胞条件培养基（aCM）诱导HT-29 大肠癌细胞恶性转化的机制。结果表明，紫檀芪可通过抑制aCM诱导的核因子κB、β-catenin 和过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPAR-γ），下调aCM 诱导的脂肪酸结合蛋白5（FABP5）和血管内皮生长因子（VEGF）、基质金属蛋白酶-2（MMP2）、基质金属蛋白酶-9（MMP9）和细胞外肿瘤坏死因子α（TNF-α）的表达，从而下调aCM 诱导的FABP5和VEGF、MMP2、MMP9 和TNF-α 的表达。因此，紫檀芪可以通过下调FABP5 的基因表达来抑制细胞迁移，从而减缓脂肪性大肠癌的转移。

1.3 紫檀芪与肿瘤细胞自噬和凋亡

细胞自噬又称为Ⅱ型程序性细胞死亡，参与了多种疾病的发生和发展，多种自噬机制都有助于抑制肿瘤，且自噬与凋亡之间存在复杂的交互作用[18]。研究发现，紫檀芪可以诱导癌细胞自噬和凋亡，发挥抗癌作用[19]。与抑制增殖的结果相似，紫檀芪通过诱导膀胱癌细胞周期阻滞和凋亡而有效地抑制敏感和耐药的人膀胱癌细胞的生长。在此研究中发现，对于膀胱癌来说，紫檀芪还参与了诱导肿瘤细胞自噬，通过抑制蛋白激酶/哺乳动物的TOR/p70S6K 通路和激活细胞外信号调节激酶通路，可以触发细胞自噬。WANG D 等[20]的研究表明，紫檀芪处理在胆管癌（CCA）细胞中，与对照组相比，并没有触发细胞凋亡，而是发挥了强大的自噬诱导作用。这与p62 下调、内源性Beclin-1、ATG5 和LC3-II 表达升高以及LC3 点状细胞增多有关。用自噬抑制剂3-MA 预处理癌细胞可抑制紫檀芪诱导的自噬和抗肿瘤活性。YU CL 等[21]的研究表明，紫檀芪以内质网应激和自噬依赖的方式抑制肝癌细胞的生长，丹参和紫檀芪联合作用通过磷酸化真核细胞起始因子2α/激活转录因子4/LC3 途径调控内质网应激相关自噬，进一步抑制elF2α 去磷酸化，促进细胞死亡。HSIEH MJ 等[22]发现紫檀芪诱导肺癌细胞凋亡和自噬，抑制自噬增强了紫檀芪的凋亡诱导作用。然而，KOCP等[23]则发现，抑制自噬阻碍了紫檀芪的凋亡诱导作用，可见，不同研究者得出的紫檀芪的影响机理不同，紫檀芪诱导的自噬和凋亡之间存在复杂的关系。

在XIE BQ 等[24]的研究中发现，紫檀芪通过促进ROS生成和降低线粒体膜电位，诱导H929 细胞凋亡，导致G0/G1 期细胞周期停滞。其抗肿瘤作用可能是通过激活细胞外调节蛋白激酶ERK1/2 和c-Jun N-末端激酶（JNK）信号通路引起的。另外，有体内试验证明，注射紫檀芪药液后，小鼠的胃部肿瘤缩小[25]。

1.4 紫檀芪抗氧化能力与促进肿瘤细胞衰老

紫檀芪被认为是下一代高效的天然抗氧化剂，发挥其抗氧化作用可降低氧化应激并增加过氧化氢酶的表达[26]。Nrf2（转录因子NF-E2 相关因子2）被认为是抗氧化反应的“主调节器”，因为它调节了包括Ⅱ期代谢和抗氧化酶在内的几个基因的表达，因此在氧化应激介导的疾病预防中起重要作用。BHAKKIYALAKSHMI E 等[27]首次研究了紫檀芪对胰腺β 细胞凋亡的保护以及Nrf2 参与在其作用机制中的贡献。结果显示紫檀芪显著诱导链脲佐菌素处理的INS-1E 大鼠胰腺β 细胞Nrf2 激活，且呈剂量和时间依赖性。此外，紫檀芪增加了Nrf2 下游靶基因的表达，如血红素加氧酶1（HO-1）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的表达增加，这些抗氧化剂对细胞起到了保护作用。紫檀芪还上调了抗凋亡基因Bcl-2 的表达，同时降低了促凋亡Bax 和caspase-3 的表达[27-28]。

细胞衰老的特征是细胞周期的永久性停滞，由端粒酶抑制等多种应激所触发，被认为是一种肿瘤抑制机制。近年来，端粒酶已成为多种癌症的重要治疗靶点，抑制端粒酶可通过DNA 损伤反应（DDR）诱导衰老。CHEN RJ等[29]首次通过抑制肺癌细胞中端粒酶的表达探讨紫檀芪诱导衰老的新抗癌机制，结果表明，紫檀芪诱导的肿瘤细胞衰老具有扁平化形态，β-半乳糖苷酶活性染色阳性，并形成与衰老相关的异色病灶。H460（p53 野生型）细胞端粒酶活性和蛋白表达明显低于h299（p53 缺失型）细胞和p53 基因敲除的H460（H460-p53-）细胞。一项更详细的机制研究表明，紫檀芪发挥作用部分是通过p53 依赖机制，触发端粒酶活性和蛋白表达的抑制，导致DDR 和S 期阻滞，最终导致肿瘤细胞衰老[30]。

1.5 紫檀芪与内质网应激

内质网应激（ERS）与氧化应激相似，稳定的机体可以提供稳定的内环境，保证内质网系统正常运转。由于外界干扰或自身紊乱，内质网功能会失衡，造成内质网应激。ERS 常导致内质网内未折叠或错误折叠蛋白的累积，引起未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR），而这种反应在肿瘤的生长过程中是关键的一环。

ZHANG B 等[31]通过体外生化和自由基生物学实验，鉴定了紫檀芪的促凋亡特性，并评估了HeLa 细胞凋亡过程中氧化还原应激触发的内质网应激水平。结果表明，紫檀芪使氧化还原稳态失衡，从而触发内质网应激，而Nrf2 的激活对内质网应激有负调控作用。在人肺腺癌A549 细胞中，紫檀芪处理表现出很强的抗癌活性[32]，具体表现为细胞内谷胱甘肽（GSH）水平降低，凋亡指数和caspase-3 活性上升以及活性氧（ROS）含量增加。此外，紫檀芪处理增加了ERS 相关分子的表达。MA ZQ 等[33]在用紫檀芪处理人PC9 和A549 NSCLC 细胞时发现，紫檀芪处理时间和剂量依赖性地增强细胞内质网应激（ERS）信号（p-PERK、IRE1、ATF4、CHOP），从而降低细胞活力，诱导细胞凋亡。此外，体内试验也证明了紫檀芪是通过激活ERS 信号和凋亡相关蛋白发挥抗癌作用。由于紫檀芪的加入，食管癌细胞ERS 凋亡相关蛋白PUMA 增加、抗凋亡相关蛋白Bcl-2 降低[33-34]。

1.6 紫檀芪与表观遗传因子的调控

表观遗传修饰通常分为DNA 的修饰[35]、组蛋白的各种修饰等。其中转移相关蛋白1（MTA1）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）是与肿瘤生长相关的。QIAN YY 等[36]探讨了紫檀芪通过其复合物抑制肝癌生长的作用。结果表明，紫檀芪可降低MTA1 的表达，破坏MTA1/HDAC1 复合物的稳定性，提高Ac-PTEN 比值。MTA1/HDAC 也在激素非依赖性和转移性前列腺癌（Pca）中高表达[37]，研究证明白藜芦醇和紫檀芪都可以影响TA1/HDAC 信号，包括肿瘤抑制因子p53 和PTEN 的去乙酰化。

在QIAN YY 等[38]的研究中，使用了紫檀芪处理或miR-19a（MicroRNA-19a 基因表型）抑制剂转染肝癌细胞，结果显示，二者均下调了miR-19a，并诱导了PTEN/Akt 通路的激活，使增殖受到抑制。S 期的积累时间由于存在阻碍而延长，增加凋亡以及减少细胞侵袭。推测紫檀芪可能通过直接下调miR-19a 表达而增加PTEN的表达。因此，miR-19a 被认为是肝癌的一个新的分子标记物，而紫檀芪则将是一个很有前途的临床靶点，有可能成为肝癌治疗的新靶点。

2 小结

本文主要介绍了各种癌症细胞在紫檀芪及其类似物治疗后的生理生化变化，通过细胞生长状态和代谢产物，对紫檀芪的治疗效果进行评估。总结发现，紫檀芪体现出独特的调节机制，在控制肿瘤细胞增殖、自噬和凋亡方面有显著的功效；参与了遗传因子的调控，控制着肿瘤细胞与上皮间质上的转化；同时紫檀芪在结构上属于多酚化合物，同样具有很强的抗氧化性质以及抗衰老能力。国内外的研究囊括心、脑、肺等各种器官的癌变细胞，说明紫檀芪具有广泛的抗癌、抑癌功效，可降低罹患癌症的风险。紫檀芪在肿瘤的预防与治疗方面的研究展现出良好的潜力与前景。研究发现，紫檀芪对人体大部分器官都具有保护作用。但关于紫檀芪在人体中吸收、代谢的研究还不够深入。而癌症、高血糖、高血脂的罹患率都与长期的生活、饮食习惯相关，检验其效果还需更长的周期。另外，人体的血液存在各种复杂的体系，仅仅依靠体外试验是不够的，综合上述研究，紫檀芪可以作为良好的抗肿瘤药物接受进一步的临床试验。