巴豆提取物抗肿瘤作用机制的研究进展

张雪，武晓，刘凤娟，孙荣丽#

1青岛市中心医院呼吸与危重症医学科，山东 青岛 266042

2青岛大学内科学（呼吸系病），山东 青岛 266000

恶性肿瘤已经成为目前威胁人类健康的重大疾病之一，因其发病率高、病死率高、复发率高而受到国内外的广泛关注。虽然人类在治疗肿瘤方面已经有了很大的进步，但是肿瘤仍然是导致人类死亡的重要原因。因此临床对于肿瘤治疗的研究以及新药开发的需求非常迫切。中医药治疗是中国的传统治疗方式，有数千年的历史，而且在治疗肿瘤方面也有特有的优势，比如在抑制肿瘤的增殖、转移，术后放化疗的辅助治疗等方面，因此可能是一种潜在的治疗癌症的有效策略。中医治疗肿瘤早在《内经》等中医文献中就有记载，中药的作用是提高肿瘤患者的免疫力，从而起到抑制肿瘤细胞增殖及杀死肿瘤细胞的作用，具有疗效好、低毒性、药源广等优势[1]。目前很多具有抗肿瘤作用的中药由于其实质性的功效、更低的耐药性和较小的毒性已引起更多的关注。

巴豆属于大戟科，是一种多样而复杂的植物，从草本植物、灌木到树木，是中国、印度和东南亚的原生植物。巴豆作为植物源性天然产品，是安全的促进健康的天然药物，正受到世界各国的广泛关注。巴豆的种子、叶子、树皮和根均应用于传统医学，以缓解各种疾病，该属植物的主要成分含巴豆油、蛋白质、生物碱、二萜及其内酯、鞣质类、三萜类等[2]。Yun等[3]的研究表明，巴豆的提取物食用是安全的。以往许多研究报道了巴豆提取物对糖尿病、胃炎和消化系统疾病有益的药理作用[4]。已有研究报道，巴豆科植物乙醇提取物对由毛癣菌、红色毛癣菌和表皮赘生物絮凝体引起的皮肤真菌具有抗真菌活性[5]。早在公元前2世纪，巴豆提取物就被记载为是治疗风湿病、头痛和内脏疼痛的中药[6-7]。巴豆种子中的巴豆油对多种疾病有显著的疗效，具有通便、抗菌和抗炎特性，从巴豆科植物叶片中分离得到的吡嗪衍生物巴豆科植物碱具有镇痛作用[8-9]。研究表明巴豆提取物具有显著的抗腹泻活性[10-11]。Gao等[12]研究发现，从巴豆中分离的Cascarinoids A-C，是一种新型二萜类生物碱，对T淋巴细胞和（或）B淋巴细胞具有中度免疫抑制活性。巴豆提取物中不同成分具有不同的生物学作用，成熟的巴豆含有多种抗癌成分，包括巴豆生物碱、黄酮类化合物和二萜[11,13]。Sandoval等[14]的研究表明，巴豆提取物对肿瘤具有生长抑制或抗增殖作用。

巴豆提取物应用于肿瘤治疗早已广泛流传于民间，对多种肿瘤的治疗有效。研究发现，很多恶性肿瘤患者经巴豆提取物治疗后，病情明显好转，甚至有些患者完全缓解[15]。近年来，对巴豆及其提取物的研究越来越多，其抗肿瘤作用机制主要表现在以下几个方面：①诱导肿瘤细胞凋亡；②影响膜系统分子动力学；③抗氧化、抑制肿瘤转移；④诱导肿瘤细胞分化等。这些机制相互影响相互作用，起到抗肿瘤作用。本文就巴豆提取物各种抗肿瘤机制的研究进展进行综述。

1 巴豆提取物抗肿瘤作用机制

1.1 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡分为内源性凋亡途径和外源性凋亡途径，其中以内源性的DNA内切酶激活而导致的程序性死亡为主。研究表明，凋亡过程的紊乱与许多疾病的发生和发展有着直接或间接的关系，比如肿瘤、自身免疫性疾病等，因此通过诱导肿瘤细胞凋亡，可达到治疗肿瘤的目的。研究发现，巴豆提取物中的巴豆生物碱等成分可直接损伤肿瘤细胞的DNA，从而阻滞细胞的分裂周期，抑制肿瘤细胞存活基因的表达，激活凋亡基因的表达，诱导肿瘤细胞发生凋亡，起到治疗作用[16]。Bhavana等[17]研究发现巴豆的丙酮提取物（acetone extractive，AcE）具有促进肿瘤细胞凋亡的作用，对A549细胞具有周期阻滞和抗氧化能力。该研究测试了巴豆提取物的凋亡作用，通过染色质浓缩和DNA片段化研究A549细胞的凋亡情况，此外，为了确定细胞凋亡发生的阶段，通过流式细胞术对其进行细胞周期分析，发现AcE在G2/M期可诱导细胞凋亡。Li等[18]发现巴豆生物碱能抑制肺腺癌A549细胞的生长并促进其凋亡，其发生可能与促凋亡蛋白B细胞淋巴瘤/白血病-2相关X蛋白（B-cell lymphoma/leukemia-2 associated X protein，BAX）及基因的表达上调和抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）蛋白及基因的表达下调有关。所以巴豆生物碱抗肺癌的作用机制可能通过BAX/Bcl-2途径促进肺癌细胞的凋亡。研究发现，巴豆提取物巴豆生物碱还能够降低骨肉瘤组织中Bcl-2的表达，诱导细胞发生凋亡，抑制人骨肉瘤细胞增殖[19]。此外，巴豆生物碱还能够上调caspase 8基因表达，上调肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL），从而抑制人宫颈癌细胞的增殖，诱导宫颈癌细胞发生凋亡[20]。还有研究发现，巴豆提取物能够通过破坏肿瘤细胞的微管结构，从而改变腹腔积液型肝癌小鼠的肿瘤细胞质基质结构；增加促凋亡蛋白BAX的表达，减少抑制凋亡蛋白Bcl-2的表达，从而抑制肝癌细胞增殖并诱导肝癌细胞凋亡[21]。研究显示，巴豆生物碱对人卵巢癌细胞HO-8910的增殖亦具有抑制作用，导致HO-8910细胞发生凋亡[22]，起到治疗作用。

1.2 影响膜系统分子动力学

细胞恶性增殖的分子基础之一为跨膜信号传递链发生异常，肿瘤细胞的恶化可能与跨膜信号传递链的损伤和修复有关；改变或扩增其中的某些分子，就可能引起信号传递链失常，分子程序紊乱，造成细胞生长失控，引起恶性肿瘤细胞增殖。若损伤的跨膜信号传递链得到修复，就有可能促使肿瘤逆转。以上程序涉及膜蛋白和膜脂类等多种蛋白质。肿瘤的恶性程度及转移活性，与肿瘤细胞膜系统分子动力学有关。巴豆生物碱就是通过影响膜系统分子动力学降低肿瘤细胞的恶性程度及其转移活性，在临床上表现为病情进展缓慢及较少发生转移。研究采用荧光光谱和紫外吸收等技术研究了巴豆提取物巴豆生物碱和顺铂对人红细胞膜和牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）结构的影响。研究结果发现，巴豆生物碱通过BSA和红细胞膜的α螺旋量增加，从而导致红细胞膜的自身流动性减小，改变膜蛋白的二级结构从而发挥抗癌活性[23-24]。Xu等[25]通过测量200～240 nm的圆二色谱，发现在添加巴豆生物碱后细胞膜和BSA的α螺旋增加，还发现顺铂可有效改变膜α螺旋含量。BSA在加入巴豆生物碱后显示出荧光强度损失和发射峰蓝移。荧光猝灭和峰移可以反映色氨酸向更极性环境（蛋白质的疏水部分）运动。这与巴豆生物碱存在时BSA螺旋度增加一致。通过测量膜的荧光偏振，发现在巴豆生物碱存在时膜流动性降低，结果表明，巴豆生物碱和顺铂均导致膜蛋白二级结构的改变，膜蛋白的构象变化可以解释巴豆生物碱和顺铂的药理学作用。巴豆生物碱对膜系统分子动力学有影响，作用于肿瘤细胞，首先与肿瘤细胞膜作用，使肿瘤细胞的膜蛋白二级结构发生变化，然后巴豆生物碱缓慢地扩散至膜脂，使肿瘤细胞膜流动性受到影响，再进一步激发所联结的一系列分子程序，最终将信息传递至核膜内，使损伤了的跨膜信号传递链的功能得到修复，从而使某些分子调控与细胞分化有关的基因表达，起到抗肿瘤作用。有研究报道显示，巴豆提取物不仅能够缓解胃癌等恶性肿瘤患者的症状，还可以减少肿瘤转移的发生，可能与其能够改变膜蛋白的空间结构构象，从而改变胃肿瘤细胞形态，诱导胃癌细胞凋亡有关[26]。

1.3 抗氧化、抑制肿瘤转移

基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）在肿瘤转移和肿瘤细胞侵袭中起着重要作用。Song等[6]的研究检测了巴豆乙醇提取物（croton ethanol extract，CEE）对MMP9活性和经12-O-十四酰基咐辞拜醇-13-乙酸酯（TPA）处理的人乳腺癌MCF-7细胞侵袭能力的影响，通过蛋白质印迹、酶谱和实时聚合酶链反应检测MMP9的表达情况，采用电泳迁移率凝胶电泳法检测活化蛋白-1（activated protein-1，AP-1）DNA结合活性，用Matrigel侵袭法测定细胞侵袭性。结果显示，CEE对TPA诱导的MMP9表达和对MCF-7细胞侵袭的抑制作用依赖于蛋白激酶末端激酶/AP-1通路。因此，CEE可以通过抑制MMP9的活性，限制乳腺癌的侵袭性。侵袭是癌症转移的第一步，肿瘤侵袭周围组织后发生转移。因此，抑制MMP9的活性可能是抑制肿瘤转移的一个重要靶点[27]。细胞外基质降解是细胞侵袭[28]的关键步骤，其中基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）起着关键作用。MMP是锌内肽酶家族，目前已发现26个成员。其中MMP9可降解Ⅳ型胶原，是基底膜的主要结构成分。因此，控制MMP9的表达被认为是调控转移的重要手段。MMP9基因启动子包含核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和AP-1结合位点。AP-1由Jun和Fos亚基组成，可被磷酸化c-Jun氨基末端激酶（phosphorylation-c-Jun N-terminal kinase，p-JNK）激活[29]。CEE抑制了TPA诱导的p38、JNK和c-Jun磷酸化。这些结果表明，CEE通过丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/AP-1通路在 MCF-7细胞中抑制MMP9的表达。Li-Weber[30]研究发现巴豆的丙酮和乙醇提取物具有良好的抗氧化和抑制肿瘤生长转移活性，但同时具有选择性毒性，希望可以找到抗癌和其他氧化应激相关疾病的替代化合物。

1.4 其他相关抗肿瘤作用机制——诱导肿瘤细胞分化

此外，还有研究从巴豆提取物中发现并分离出了巴豆苷和木兰花碱。有研究报道了巴豆苷单体和木兰花碱单体的药物动力学和组织分布，它们均具有较好的体内暴露量，在组织中高度分布，且在肝脏、肺脏、心脏和脾脏中均具有较好的分布[31]。研究发现，巴豆生物碱具有较好的体内暴露量，能够显著抑制肺癌的生长，实现肺癌的治疗，该研究首次从药物动力学和药效学两方面证明了巴豆生物碱能够发挥较好的抗肺癌作用[32]。且巴豆生物碱还可以诱导细胞发生分化，明显诱导SGC-7901细胞中Fas基因的表达，有效逆转胃蛋白酶原活性，提示巴豆生物碱具有诱导分化和表型逆转作用。此外有些巴豆生物碱成分，也可通过调控一些经典自噬信号通路中的一些关键分子，增强肿瘤细胞的自噬活性，起到抗肿瘤作用[13]。

2 小结与展望

巴豆提取物中的巴豆生物碱、黄酮类化合物和二萜等均具有良好的抗肿瘤作用，其抗肿瘤的作用机制是复杂的，且作用也是不同的。其中巴豆生物碱具有诱导肿瘤细胞分化和促进细胞凋亡等多重作用。巴豆提取物治疗肿瘤的机制缺乏进一步深入研究，应多方位对巴豆提取物抗肿瘤的作用机制进行具体及定性定量的研究，以进一步揭示其奥秘。面对恶性肿瘤，大部分患者单用中医或西医治疗，治愈率均不理想。但根据患者的不同病情，在不同阶段有效施以中药以及多种治疗方式联合，可发挥各自的优势。望通过进一步研究巴豆提取物抗肿瘤作用的具体分子机制，为临床上治疗肿瘤探寻新的药物，减轻肿瘤患者的病痛提供帮助。