半夏化学成分及抗肿瘤作用机制研究进展

王 恒，于 淼，李伟楠，王常明

（1.中国人民解放军联勤保障部队第967医院旅顺口医疗区，辽宁 大连 116000；2.中国人民解放军联勤保障部队第962医院，黑龙江 哈尔滨 150080）

近年来，肿瘤发病率呈逐年上升的趋势，抗肿瘤药物的研发越来越受到科学家的关注。肿瘤作为现代医学的病名，属中医学中“癥瘕”“积聚”等范畴。历代医家将癌症的病因病机总结为虚、毒、痰、瘀四端，痰凝血瘀、毒蕴正亏是其根本病机[1]。中药因在抗肿瘤治疗中显示出临床疗效好、不良反应少的优势，成为新的研究热点。

半夏为天南星科植物半夏Pinellia ternate（Thunb.）Breit.的干燥块茎，主产于四川、河南、湖北、贵州、安徽等地，属于化痰止咳平喘药。半夏辛、温，归脾、胃、肺经，有毒，临床常用其炮制品。其功效为燥湿化痰，降逆止呕，消痞散结[2]。半夏治疗肿瘤由来已久，最早可追溯至《伤寒杂病论》中用于治疗“胃反”（胃癌）的大半夏汤[3]。至金元时期，朱丹溪在其所著《丹溪心法》云：“凡人身上中下有块者多是痰……”。化痰法是中医治疗肿瘤的重要治疗原则，在抑制肿瘤细胞增殖、转移和改善患者临床症状等方面发挥很好的疗效[4]。有研究[5]显示，在食管癌用药规律统计中，半夏使用频数居首位。半夏在抗肿瘤作用方面有较好的临床疗效。

随着中药药理学研究方法的不断创新，天然药物化学分离和提纯技术不断提高，半夏抗肿瘤活性成分和作用机制的研究取得了深入进展，对中药临床应用起到了指导作用。现就半夏化学成分及抗肿瘤作用机制综述如下。

1 半夏化学成分研究

1.1 生物碱类 生物碱类是半夏块茎中重要的生理活性物质，主要包括L-麻黄碱、葫芦巴碱、胆碱、鸟苷、腺苷、胸苷、次黄嘌呤核苷、尿苷、丝胶树碱、2-戊基吡啶、N-乙基苯胺、尿嘧啶脱氧核苷、N-苯亚甲基异甲胺等25种成分[6-7]。半夏经过不同的方法炮制后，生物碱含量有明显差异，其含量水平由高到低依次为生半夏、法半夏、姜半夏、清半夏[8]。半夏中生物碱类具有抗肿瘤、祛痰、镇咳、镇静、止吐、抗心律失常、镇痛、抗炎等作用[9]。

1.2 有机酸类 半夏块茎中有机酸类包括油酸、硬脂酸、亚油酸、11-二十碳烯酸、10,13-二十碳二烯酸、山酸、二十五烷、琥珀酸（丁二酸）、十六烷酸乙酯、花生酸、十七烷酸等。半夏块茎中含有大量不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸类成分。张科卫等[10]采用气相色谱-质谱联用法对半夏甲醇提取物进行分析，发现其不饱和脂肪酸以亚油酸为主，饱和脂肪酸以棕榈酸为主，并鉴定出15种饱和脂肪酸和4种不饱和脂肪酸。半夏中有机酸有止咳、祛痰、抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡等作用[11-13]。

1.3 挥发油类 半夏经过“同时蒸馏-萃取”装置法处理，可提取柠檬醛、丁基乙烯基醚、3-乙酰氨基-5-甲基异恶唑、3-甲基-二十烷、1-辛烯、棕榈酸乙酯、红没药烯、乙烯基环己烷、苯甲醛、红没药烯、2,5-二甲基十四烷、丁基苯等60多种挥发油成分[7]。半夏挥发油类对放化疗引起的白细胞减少症有治疗作用[14]。

1.4 蛋白质类 半夏蛋白主要由植物蛋白酶抑制剂和半夏凝集素组成。半夏的鲜汁中可以分离提取出分子量为44 000Da的半夏蛋白。同时，半夏还含有一种对甘露糖具有专一性结合能力的蛋白——半夏凝集素，是相对分子量为3.4×104～4.08×104Da的大分子抑制剂。其可抑制胰蛋白酶对酰胺、酯、血红蛋白和酪蛋白等底物的水解，还可以凝集红细胞[7，15]。

1.5 黄酮类和糖类 半夏中含有的黄酮类化学成分主要有芹菜苷、7-甲基芹菜定、黄芩素、黄芩苷、6-醛基异麦冬黄酮B、6C-β-D吡喃二糖-8C-β-D-吡喃半乳糖-5,7,4’-三羟基黄酮等，具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、改善循环等功效[7,16-17]。

半夏中糖类成分主要包括甘露糖、果糖、葡萄糖、木糖、半乳糖、吡喃型β-D葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖酸、鼠李糖、盐藻糖、核糖等，具有抗氧化、抗肿瘤作用[7]。

1.6 氨基酸类 半夏中含有17种氨基酸，如苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、胱氨酸、谷氨酸、4-氨基丁酸、3-氨基-2-萘甲酸、十三烷酰甘氨酸、油酰甘氨酸、N-十二烷基丙氨酸、N-十二烷酰-L-丝氨酸、N-（4-甲基-2-戊酸）-谷氨酸等。其中2种为非必需氨基酸，7种为人体必需氨基酸，半夏中氨基酸类成分具有镇吐、抗早孕作用[18-19]。

1.7 无机元素类 半夏中含有丰富的无机元素。其中K、Ca、Na、Mg、Al、Fe、Zn等元素的含量较高；Ba、Mn、Ni、Co、Cu等元素的含量较低；Cr、Hg和Cd等重金属及有害元素也有检出[20]。无机元素在参与体内代谢活动、维持免疫力、保持身体健康等方面发挥了重要作用[21]。

1.8 其他化学成分 半夏中还有苯酚类邻二羟基苯酚、蒽醌类大黄酚、酯类正十六碳酸-1-甘油酯、对二羟基苯酚、萜类化合物环阿尔廷醇、烟酰胺、3,4-二羟基苯甲酸等成分[22-23]。半夏凝集素具有凝血作用，但对人的红细胞不产生凝集作用[24]。

2 半夏抗肿瘤的作用机制

2.1 抑制肿瘤细胞生长和增殖、诱导肿瘤细胞凋亡 细胞凋亡是多细胞生物体发育和维持自稳态的重要生理过程和调节方式。参与细胞凋亡信号识别、整合和执行的相关分子发生突变和异常表达均可能导致肿瘤的发生。凋亡作为一种细胞内在的程序性自杀机制，其整个过程受到严格的信号调控，主要涉及2个进化保守的蛋白家族：凋亡的执行者——半胱氨酸蛋白酶（Caspase）家族蛋白，以及调控线粒体完整性者——B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）家族蛋白[25]。

半夏提取物在体内可通过浸润CD8+T细胞和CD4+T细胞，并直接抑制肿瘤生长和无血管坏死的抵抗力，根除野生型C57BL/6小鼠中已建立的皮下HPV+TC-1肿瘤[26]。半夏多糖提取物可通过提高小鼠血清超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）水平，降低丙二醛（MDA）水平来抑制肿瘤细胞增长[27]。从掌叶半夏块茎中提取出的3种新的生物碱可显著抑制人宫颈癌Hela细胞的增殖[28]。姜半夏乙醇提取物可通过下调人胃腺癌SGC7901细胞的钠氢交换蛋白1（NHE1）和腺苷三磷酸酶（V-ATPase）的表达，逆转细胞内碱外酸的异常微环境，从而抑制肿瘤细胞的生长增殖[29]。

另有研究显示，将掌叶半夏脂溶性提取物联合顺式-二氯二氨铂-Ⅱ（CDDP）作用于人宫颈癌细胞，其可通过上调p53依赖的凋亡相关蛋白和剪切酶Caspases-9、Caspases-3表达，同时下调凋亡抑制蛋白Bcl-2，促进肿瘤细胞凋亡[30]。半夏水提物作用于人慢性髓系白血病K562细胞后，细胞凋亡百分率随半夏水提取液浓度增加而增加[31]。半夏多糖（PTPA）可通过下调抗凋亡Bcl-2蛋白表达，上调促凋亡Bax蛋白表达，诱导细胞凋亡[32]。

2.2 影响肿瘤细胞周期 细胞周期时相特异性抗肿瘤药物对不同时相的细胞具有特异性的杀伤力。其已成为研究领域的新热点。有研究显示，半夏抗肿瘤活性成分作用于不同肿瘤细胞后，可使其阻滞在细胞周期的不同时相。例如，从半夏的块茎中分离纯化得到多糖成分（PTP），将PTP作用于人肝癌Hep G2细胞后，其可通过阻滞细胞S期发挥剂量依赖性诱导凋亡作用[33]。半夏脂溶性提取物联合顺式-二氯二氨铂-Ⅱ（CDDP）作用于人宫颈癌细胞（SiHa系和CaSki系），可使SiHa系、CaSki系分别在细胞G0/G1期和G2/M期停滞，发挥抗肿瘤作用[34]。半夏水提物作用于人慢性髓系白血病K562细胞后，其可诱导K562细胞周期阻滞在G0/G1期[31]。不同浓度的β-谷甾醇（β-Sitosterol，BS）处理腺癌人类肺泡基底上皮细胞（A549细胞）72 h后，细胞周期调节因子Cyclin-D1和CDK-2的表达均呈剂量依赖性降低，Cyclin-D1和CDK-2的下调证实了BS的抗癌作用与细胞周期停滞有关[35]。

2.3 抑制肿瘤血管生成 近年来，抑制血管生成已经成为肿瘤治疗研究的新热点。直接作用的促血管生成分子对血管生成起主要作用，包括血管内皮细胞生长因子（VEGF）及其受体家族成员，血管生成素（angiogenin，Ang）及其受体家族成员（主要是Tie-2）及Notch受体[25]。

VEGF可通过直接作用于内皮细胞表面受体，引起内皮细胞增殖活化，发挥促进血管再生作用[25]。半夏的活性成分黄芩素可通过下调VEGF、成纤维细胞生长因子受体-2（FGFR-2）表达，并上调RB-1（肿瘤抑制基因，调节细胞生长和分化）表达，以抑制肿瘤血管生成[36]。豆甾醇可通过破坏TNF-α-VEGFR-2轴来抑制内皮细胞的增殖、迁移，抑制毛细血管网络的形成，降低VEGF-2信号传导的下游效应因子（包括Src、Akt、PCL和FAK），下调炎症细胞因子的产生、巨噬细胞募集和肿瘤血管生成，进而有效地抑制异种的胆管癌生长[37]。

2.4 降低黏附性、侵袭力，抑制肿瘤细胞转移 恶性肿瘤转移是其危及生命的最主要生物学特性，所以在治疗原发肿瘤的同时，如何抑制肿瘤转移成为学者关注的新热点。钙黏蛋白（cadherin）是一种跨膜蛋白，主要参与同质细胞间的黏附调控。其中，E-上皮钙黏蛋白主要参与上皮细胞之间的细胞联系[25]。上皮-间充质转化（EMT）过程涉及TGF-β、Wnt、Notch等信号通路，可破坏细胞间黏附，使细胞失去极性、重塑细胞骨架等[38]，使上皮细胞向间质细胞转化，从而实现肿瘤细胞的转移和浸润，且EMT可促使基质金属蛋白酶（MMPs）高表达。黄芩苷可抑制乳腺癌细胞（MDA-MB-231细胞）的TGF-β介导的EMT过程[39]。研究发现，黄芩苷可通过下调诱导EMT过程中的转录因子Snail-1和Slug表达，同时增加上皮表型标记物E-cadherin的表达量来抑制骨肉瘤细胞的侵袭[40]。

基质金属蛋白酶（MMPs）和细胞外基质（ECM）在恶性肿瘤细胞转移过程中也发挥重要作用。ECM的降解和MMPs活性的增强，均可促进肿瘤细胞的侵袭和转移。有研究表明，制半夏水煎剂在体外可通过抑制MMP-16，降低肿瘤微环境中细胞外基质的降解作用，进而抑制肿瘤的侵袭和转移[41]。

67kDa层黏连蛋白受体（67LR）和细胞分裂周期蛋白42（Cdc42）在调节细胞生长和转移中发挥重要作用，67LR和Cdc42的过表达被认为与细胞黏附、迁移和增殖的调节有关[42-45]。PTPA通过内在的线粒体半胱天冬酶依赖性途径和抑制Sk-ChA-1细胞中67LR或Cdc42表达发挥其抗肿瘤和抗转移功能[32]。

2.5 逆转肿瘤耐药和化疗增敏 化学药物治疗和放射治疗仍然是当今肿瘤治疗的主要手段。但细胞耐药和放化疗治疗不敏感，成为当今困扰临床医生决策的又一难题。中药逆转肿瘤耐药和化疗增敏，成为肿瘤药物开发领域的一个新的热点。研究发现，半夏水提物和醇提物能下调细胞膜泵糖蛋白p170的表达，抑制癌细胞将化疗药泵出细胞外，从而达到部分逆转多药耐药细胞系K562/A02对阿霉素的耐药[46-47]。黄芩素可通过下调miR-424-3p和靶向PTEN/PI3K/Akt信号通路抑制细胞生长，并增加A549和H460细胞对顺铂的敏感性[48]。掌叶半夏提取物对宫颈癌Hela细胞有明显的抑制生长和促凋亡作用，同时能提高Hela细胞对顺铂的敏感性[49]。黄芩苷可通过诱导肝癌细胞的凋亡和自噬，降低P-糖蛋白和细胞淋巴瘤/白血病-xl的表达水平，逆转肝癌细胞P-gp介导的多重耐药性，提高肝癌细胞对5-氟尿嘧啶和表阿霉素的敏感性[50]。

3 小 结

伴随着肿瘤发病率的逐年提升，科学研究的不断深入，肿瘤的综合治疗手段也在不断创新，主要包括化疗、放疗、靶向药物治疗、免疫治疗等。而在治疗中出现的诸如肿瘤细胞化疗耐药、肿瘤多部位转移、肿瘤放疗敏感性差等问题得到了临床肿瘤学家的高度关注。寻找新的方法解决现阶段面临的问题，成为科研的新热点。中药的药理作用逐渐明确，不良反应少，其作用靶点多、多信号通路调控等优势日趋显现出来，使其成为抗肿瘤药物研发领域的新希望。但在其研究中，也存在作用强度低、靶向性差，以及作用机制研究不够清晰等不足，尤其在分子机制层面研究不够深入。同时中药单体配伍、抗肿瘤中药药对、中药复方的研究还不够全面，还未能将中药配伍减毒增效的理论更好地在抗肿瘤治疗中发挥出来。

综上所述，半夏含多种抗肿瘤活性成分，可通过抑制肿瘤细胞生长和增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、影响肿瘤细胞周期、抑制肿瘤血管生成、降低黏附性和侵袭力、抑制肿瘤细胞转移、逆转肿瘤耐药和化疗增敏等多种途径及信号通路发挥抗肿瘤作用。其抗肿瘤作用靶点多，效果显著，不良反应少，将在未来新的抗肿瘤药物研发中更值得关注。随着分子生物学和药学技术的不断进步和研究的不断深入，半夏单体、复方、药对配伍抗肿瘤作用机制将不断被揭示，半夏在肿瘤的治疗中将得到更加广泛的临床应用。