水飞蓟素抗肿瘤作用机制研究进展

黄志豪，张建勇

(遵义医科大学附属医院 呼吸内科，贵州 遵义 563099)

水飞蓟素(Silymarin)是多年生草本植物水飞蓟(Silybummarianum (L.) Gaertn.)的有效提取物，作为保肝药广泛应用于临床[1]。现代药理学进一步研究表明，水飞蓟素影响不同的细胞信号通路，最终抑制细胞周期和增殖，促进细胞凋亡，抑制血管生成和细胞转移过程，具有多效抗肿瘤活性。还有一些实验表明，水飞蓟素和常规化疗药物，如紫杉醇、阿霉素等具有协同作用。本文对水飞蓟素抗肿瘤作用及其作用机制等方面研究进行综述，以期为水飞蓟素的深入研究提供参考。

1 水飞蓟素抗肿瘤作用的基础研究

1.1 诱导细胞凋亡和自噬凋亡是机体维持内环境稳态的必要过程，凋亡过程的紊乱可能与肿瘤发生有关。水飞蓟素可以通过多种机制启动肿瘤细胞凋亡。水飞蓟素处理肝星状细胞后，通过蛋白质印迹分析发现抑癌基因p27和p53的表达上调，下游磷酸化Akt蛋白和肿瘤标志物Ki67表达抑制，细胞增殖能力减弱，这种效果呈现时间和剂量依赖性[2]，在人膀胱移行细胞乳头瘤细胞系RT4(野生型P53基因)和T24(突变型P53基因)中得出了类似的结论，观察到细胞集落形成减少，FRAP / mTOR，AKT2等促增殖信号通路抑制，并且，相对野生型p53细胞，水飞蓟素促进P53突变细胞增殖减少和凋亡增加的能力更强[3-4]。Rigby用太阳紫外线B照射p53纯合子和p53杂合子小鼠诱导光损伤和非黑素瘤皮肤癌模型，与p53纯合子小鼠相比，p53杂合子小鼠较早发展出皮肤肿瘤，并且肿瘤负荷更高，体积更大。水飞蓟素治疗显着减少p53纯合子小鼠的肿瘤负荷和体积[5]。水飞蓟素不仅作用于促凋亡过程，还能下调抗凋亡蛋白Bcl-2表达，在人大肠癌细胞和胰腺癌细胞中，水飞蓟素降低Bcl-2表达，Bcl-2 / Bax比值降低，细胞凋亡增加[6-7]。Si等的研究显示水飞蓟素导致线粒体膜电位降低，包括动力蛋白相关蛋白1在内的线粒体裂变相关蛋白的表达上调，而线粒体融合相关蛋白，视神经萎缩1和线粒体融合蛋白1的表达下调，内在促凋亡蛋白表达增加，包括Bax，细胞色素c，caspase 3和caspase 9，乳腺癌细胞凋亡增加，提示水飞蓟素能通过线粒体途径介导细胞凋亡[8-9]。除凋亡外，水飞蓟素还可以通过诱导细胞自噬诱导癌细胞死亡。水飞蓟素最终诱导细胞自噬或者凋亡取决于肿瘤类型和各种信号途径的平衡机制。水飞蓟素对ERα的下调可增加细胞凋亡诱导因子的核易位，进一步通过下游mTOR和ERK信号传导途径介导乳腺癌细胞MCF-7自噬[10]。在胰腺癌细胞中水飞蓟素以剂量依赖的方式增加磷酸化p53，磷酸化c-Jun N末端激酶，PUMA和Bax表达水平，增加程度与活性氧水平呈正相关，可能的机制是p53诱导的PUMA调节线粒体途径，从而导致活性氧生成并激活活性氧-JNK-p53途径介导的细胞死亡，JNK / SAPK抑制剂则可逆转上述过程[11]。

1.2 调节细胞周期作用细胞周期由细胞周期蛋白 (Cyclin) 依次激活相应的细胞周期蛋白依赖的激酶 (CDK) 所推动。Cyclin的周期性积累与分解对细胞周期进展起着正调控作用,而细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂 (CDKI) 通过抑制CDK的活性,对细胞周期进展起到负调控作用。水飞蓟素是细胞周期的有效调节剂，通过下调Cdc25磷酸酶表达，防止Cdk2 / cyclin A和Cdc2 / cyclin B的去磷酸化和活化，并且通过Cdc25c的作用防止Cdc2 / cyclin B的有丝分裂激酶复合物的去磷酸化和活化，细胞周期停滞在G2期，阻断细胞进入M期[12-14]。在膀胱尿路上路上皮癌细胞系RT4(野生型P53基因)中，水飞蓟素可以使G0/ G1和G2/ M期细胞数量减少，细胞发生G1期停滞。而在膀胱尿路上路上皮癌细胞系T24(突变型P53基因)中，水飞蓟素则增加处于G2/ M期细胞数量，并减少G0/ G1和S期的细胞数量[3]。

1.3 抗血管生成和抗转移肿瘤血管生成对肿瘤生长具有重要作用，当肿瘤无血供，仅依靠弥散获取营养时，体积通常不超过2mm3。肿瘤血管为肿瘤组织提供新陈代谢所必需的营养和氧气，并为肿瘤的远处转移提供条件，拮抗肿瘤血管生成和转移是肿瘤治疗的重要方法。水飞蓟素处理可以降低前列腺癌细胞中因低氧诱导的HIF-1α表达和NADPH氧化酶活性，向患有22Rv1肿瘤的雄性裸鼠喂食水飞蓟素(200mg/kg)，动态观察对比增强MRI影像学变化，发现肿瘤虽然没有发生直接坏死，但血管生成被特异性抑制，肿瘤生长减慢，免疫组化分析证实，水飞蓟素减少了增殖和血管生成，并降低了HIF-1α水平[15]。Jiang等[16]用水飞蓟素和选择性磷酸肌醇-3-激酶-γ抑制剂IPI-549联合治疗患有乳腺癌的小鼠，观察到调节性T细胞和髓样抑制细胞显着减少，血管生成抑制。上皮-间质转化是肿瘤细胞转移的主要方式之一，阻断Notch信号通路可以逆转上皮-间质转化，抑制非小细胞肺癌迁移和生长[17]，上皮-间质转化也有利肿瘤耐药性的形成[18]。Xu等[19]发现RHBDD1在肺癌组织中的过度表达与生存预后不良有关，水飞蓟素以剂量依赖的方式抑制RHBDD1表达，进而抑制A549细胞的增殖，迁移，侵袭和上皮-间质转化。Fan 等[20]证实水飞蓟素调节Wnt /β-catenin信号传导途径抑制肾细胞癌的上皮-间质转化。在雌激素受体、孕激素受体和原癌基因Her-2均为阴性的三阴性乳腺癌中，水飞蓟素增加细胞角蛋白的表达并减少波动蛋白的表达，抑制乳腺癌细胞的上皮-间质转化过程[21]，同时通过JAK2 / STAT3途径下调MMP2表达[22]，降低乳腺癌的侵袭能力和转移能力[23]。此外，在水飞蓟素干预NCI-H1975的实验中，PI3K / AKT，MEK / ERK和SAPK / JNK信号通路通过表皮生长因子受体(EGFR)的激活来调节LOX的表达，水飞蓟素以EGFR / LOX依赖性方式抑制非小细胞肺癌细胞迁移，在原位肿瘤移植模型中，EGFR抑制剂WZ4002和水飞蓟素不仅显着延长了小鼠的存活期，而且减少了转移灶的形成[24]。

1.4 水飞蓟素与化疗药物抗肿瘤的协同作用与单独使用化疗药物相比，将天然药物和已有的化疗方案相结合，可以有效降低药物毒性，在抑制肿瘤上具有协同效应。水飞蓟素与紫杉醇联合处理人上皮卵巢癌细胞系SKOV-348h后，细胞生长被显著抑制，Real-time PCR分析显示抑癌基因p53和p21明显上调[25]。在前列腺癌细胞中，水飞蓟素联合砷剂抑制了前列腺癌细胞的生长，存活和克隆潜力，并降低CDK2，CDK4和CDK6以及细胞周期蛋白D1，D3和E的蛋白质水平，细胞运动性和侵袭性以及MMP-2和波形蛋白的表达受到抑制[26]。水飞蓟素联合顺铂和卡铂使前列腺癌细胞中cdc2，cyclin B1和cdc25C的水平大大降低，介导了更强的G2-M期和G1期阻滞，细胞色素c释放增加，肿瘤细胞凋亡[27]，并且在与阿霉素联用时得出了相同的结论[28-29]。水飞蓟素还使对化学药物耐药的癌细胞恢复敏感性，用200μM的水飞蓟素处理阿霉素耐药的MDA-MB-435乳腺癌细胞可将阿霉素半抑制浓度从71μg/ mL降低至10μg/ mL，并显着抑制这些细胞中的关键致癌途径，包括STAT3，AKT和ERK[30-31]。MeirongHuo等的实验中水飞蓟素和紫杉醇共载纳米颗粒通过增强肿瘤内渗透抑制肿瘤生长，这可能是水飞蓟素化学增敏作用机制之一[32]。阿霉素临床应用受到其心脏毒性的限制，水飞蓟素增加阿霉素在前列腺癌细胞的蓄积，加强阿霉素诱导的细胞凋亡作用，并减弱阿霉素引起的心肌凋亡和肝毒性作用[18]。

2 临床研究进展

基于上述的各种体内和体外实验，水飞蓟素抗肿瘤作用已有基础证据。在一项I期研究中，研究者招募了12名乳腺癌患者，并在手术前4周每天服用2.8g水飞蓟素，研究结果表明与邻近正常组织相比，水飞蓟素在肿瘤组织中含量更高，并且降低了肿瘤标志物ki67和一氧化氮的表达水平[33]。在前列腺癌中，血脂水平上升和内源性硒含量降低是发病的重要因素。Vidlar[33]对前列腺癌根治术后的37名患者随机分为每天接受570 mg水飞蓟素和240μg硒或安慰剂，经过6个月的治疗，干预组血脂水平显着降低，硒水平升高，患者的生活质量得到整体改善。另一项关于膳食补充剂的Ⅲ期随机对照双盲临床试验中，给予患者水飞蓟素、番茄红素、大豆等10周后，可显着降低前列腺特异性抗原的水平并延迟疾病进展[34]。在另一项对50名急性淋巴细胞白血病合并化疗药物性肝损害的儿童患者中分别应用水飞蓟素和安慰剂的双盲临床试验中，水飞蓟素有效改善药物诱导的肝毒性表现，并观察到与长春新碱具有协同作用[35]。在头颈部癌症中，放射疗法引起的放射性皮炎是主要不良反应之一，并且限制化学疗法的应用，在对40名患者进行的双盲临床试验中，试验组连续6周，每天口服水飞蓟素240mg，与安慰剂组相比，试验组放射性皮炎发生时间延迟并且程度更轻[36]。另一项前瞻性研究中，101名乳腺癌术后的患者局部应用0.25%水飞蓟素可以预防放射性皮炎的发生及发展[37]。

3 水飞蓟素的毒理和安全性研究

作为一种传统食物，水飞蓟的安全性和耐受性已被长期实践所证明。在健康志愿者和患者中进行的临床试验表明，水飞蓟素在治疗剂量下安全性良好，仅在少数情况下出现了胃肠道不适等反应，且通常时间短暂，停药后可缓解[38]。在一项针对非酒精性脂肪肝患者进行的meta分析文章中指出，连续12周，每天两次，每次服用140 mg水飞蓟素没有发生不良反应[39]。美国国家毒理学计划对雌性和雄性、大鼠和小鼠分别进行了为期3个月和2年的水飞蓟素毒理学试验，所有动物都存活至实验结束，暴露的雄性和雌性小鼠组的体重降低，在雌性大鼠的暴露组中，乳腺肿瘤的发生率降低，而在雄性小鼠的暴露组中，肝细胞肿瘤的发生率降低[40]。

4 展望

水飞蓟素在实验中显示出对多种肿瘤的治疗潜力，并且水飞蓟素作为一种常用保肝药，其安全性已被长期临床实践所证实。但水飞蓟素制剂存在水溶性低及生物利用度较差等问题，限制了其临床推广应用，开发廉价、稳定及生物利用度高的水飞蓟素新型载体是未来重要的研究方向，同时，虽然大量临床前研究为水飞蓟素抗肿瘤提供了理论依据，但目前所进行的临床试验样本量较少，还不足以支持水飞蓟素作为抗肿瘤药物应用于临床，未来需要更多水飞蓟素单独或联用化疗药物的多中心双盲临床试验。