中药有效成分对膀胱癌信号通路的调控作用＊

王思宇，王 宇

（1. 陕西中医药大学基础医学院 咸阳 712046；2. 陕西中医药大学医学科研实验中心 咸阳 712046）

膀胱癌是泌尿系中常见的恶性肿瘤之一，在人类最常见肿瘤中排第十位，多发生于男性患者，其发病率男女比例为4:1，在男性肿瘤相关死亡原因中排第九位。膀胱癌的发病受多种因素影响，其中包括遗传、环境、饮食、基因等多种原因。目前，膀胱癌的临床治疗多以手术、放射治疗、系统化疗和免疫治疗相结合为主，但预后仍相对较差[1-3]。近年来，中医药防治肿瘤逐渐引起了人们的广泛关注。在中医古籍中并未明确提出“膀胱癌”这一病名，但根据其临床表现可将其归属于“癃闭”“尿血”“溺血”“血淋”等范畴[4]。中药有效成分在肿瘤的治疗上具有毒副作用小、多靶点、多通路的特点。目前，膀胱癌的治疗研究需关注肿瘤中所涉及的每个分子改变，而信号通路的调控与肿瘤的发生发展密切相关，研究表明，中药有效成分可以通过调控膀胱癌的多种信号通路，对膀胱癌细胞具有阻滞细胞周期、抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡和抑制细胞迁移等多种治疗作用。本文根据已有的实验研究，就中药有效成分对膀胱癌信号通路的调控作用和对膀胱癌组织细胞的影响予以综述，并展望中药有效成分在抗膀胱癌治疗中的应用前景。

1 中药有效成分对膀胱癌磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B信号通路的调控作用

1.1 PI3K/AKT信号通路概述

PI3K/AKT 信号通路在肿瘤的发生发展中具有至关重要的作用，是细胞应激过程中存在的关键调节因子[5]。PI3K 可以被受体酪氨酸激酶（receptor protein tyrosine kinase, RTKs）、G 蛋白偶联受体（G Protein-Coupled Receptors,GPCR）或RAS 激活，将4,5-二磷酸磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate,PIP2）转化为 3, 4, 5- 三磷酸磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate, PIP3）。PIP3为3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1（3-phosphoinositidedependent protein kinase 1, PDK1）和丙酮酸脱氢酶激酶2（pyruvate dehydrogenase kinase 2,PDK2）提供对接位点，从而分别磷酸化AKT 活性中心的Thr308和Ser-473，使AKT 被磷酸化激活。活化的AKT 可以作用于下游信号分子，如哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, mTOR），进一步调节细胞的生长增殖以及迁移[6,7]。PI3K/AKT 信号通路在肿瘤的生长中具有重要意义，针对抑制PI3K/AKT 信号途径开发新型抗肿瘤药物是目前的研究热点，故可将其作为膀胱癌治疗靶点，寻找可以抑制该信号通路的中药。

1.2 涉及PI3K/AKT信号通路的抗膀胱癌中药有效成分

黄芩素，又称黄芩苷元，是从唇形科植物高黄芩根部提取分离出的天然黄酮类化合物，化学名称为5,6,7-三羟基黄酮（5,6,7-trihydroxyflavone），其结构式见图1[8,9]。研究表明，黄芩素对膀胱癌细胞具有抑制作用。王建[10]等以40、80 μmol·L-1的黄芩素处理膀胱癌T24 和5637 细胞24 h 后发现，黄芩素可以抑制膀胱癌细胞增殖，诱导细胞G0/G1期阻滞并促进其凋亡。进一步研究发现，处理后的膀胱癌细胞中Bax/Bcl-2 比值上升，PI3K、p-AKT 及p-mTOR 的表达水平降低。表明黄芩素通过抑制PI3K/AKT/mTOR 信号通路从而对膀胱癌起抑制作用。

图1 黄芩素化学结构图

姜黄素是从姜黄根茎中提取出来的一种脂溶性多酚类化合物，分子式为C21H20O6，相对分子质量368.38，其结构式见图2[11,12]。研究表明，姜黄素可以通过抑制AKT/PI3K 信号通路降低MMP-2 和MMP-9 的表达，从而抑制T24细胞增殖及迁移[13]。

图2 姜黄素化学结构图

此外，其他中药有效成分同样可以通过调控PI3K/AKT 信号通路抑制膀胱癌生长。宋厦[14]等研究发现200 μmol·L-1的青蒿素可以显著降低T24 细胞中PI3K 的表达及AKT 和mTOR 的磷酸化水平，通过抑制PI3K/AKT/mTOR 信号通路抑制膀胱癌细胞增殖、迁移并促进其凋亡。吴磊[15]等研究发现青藤碱对T24 细胞的增殖、迁移及侵袭起抑制作用，并可诱导T24细胞凋亡。此外，以2.0 mmol·L-1的青藤碱处理膀胱癌T24细胞24 h 后发现，青藤碱可以通过抑制PI3K/AKT 信号通路抑制T24细胞发生EMT。

孙超群[16]等研究发现氧化苦参碱可以抑制T24 细胞增殖，并促进其凋亡。进一步研究发现，氧化苦参碱可以上调T24 细胞中PTEN 的表达，下调PI3K、AKT及mTOR 的表达，通过调控PTEN/PI3K/AKT/mTOR 信号通路发挥抗膀胱癌作用。Li T[17]等研究发现红景天苷可以诱导T24 细胞自噬，促进p62 和LC3 的表达，抑制PI3K、p-AKT 和MMP-9 的表达，上调Bax 的表达。这表明红景天苷通过自噬/PI3K/AKT 和MMP-9 信号通路降低T24细胞活性，诱导其凋亡。

此外，枸杞多糖可以通过抑制PI3K/AKT 信号通路抑制膀胱癌BUI87 细胞的增殖和迁移[18]。毛蕊异黄酮呈时间剂量依赖性抑制膀胱癌细胞的增殖，且对T24 细胞的抑制作用明显高于T739 细胞。其作用机制主要是通过抑制PI3K/AKT 信号通路活化从而促进Bax 的表达，抑制T24细胞增殖并诱导其凋亡[19]。张智慧[20]以20、40、80 μmol·L-1的蒲公英萜醇刺激膀胱癌T24 细胞48 h 后，发现其降低细胞中PI3K 和AKT 的磷酸化水平，这表明蒲公英萜醇可以通过抑制活化抑制膀胱癌细胞的增殖，并促进其凋亡。

2 中药有效成分对膀胱癌核转录因子-κB 信号通路的调控作用

2.1 NF-κB信号通路概述

慢性炎症与肿瘤的发生具有密切联系，NF-κB 是主要的炎症因子之一，其介导的信号通路可以通过调节影响细胞增殖、转移、血管生成和耐药性基因表达，在肿瘤的发生和发展中发挥作用[21]。NF-κB 是由Rel家族的同源二聚体组成，可以通过调节大量功能不同的基因的表达，介导细胞对各种不同刺激的反应。NF-κB 主要包括p65，RelB，cRel，p50，p52 五种蛋白质，通过Rel 同源结构域（Rel homology domain, RHD）进行DNA 结合和二聚[22]。细胞中主要存在两种NFκB 激活通路：经典NF-κB 信号通路和非经典NF-κB信号通路。经典通路主要导致IκBα 的磷酸化和p65的异二聚体的核转运，由促炎信号介导，依赖于IKKβ和NEMO。而非经典通路主要导致p52-RelB 复合物的生成，由TNF 细胞因子家族的特定成员如CD40 配体、BAFF 和淋巴毒素-β 诱导，依赖于IKKα 介导的RelB 相关的p100 磷酸化[23,24]。NF-κB p50/p65 异源二聚体是肿瘤发生发展的重要中介。在膀胱癌中，许多调节肿瘤增殖、转移、凋亡和血管生成的相关蛋白由NF-κB靶基因编码，并随着NF-κB信号通路的激活而上调。研究表明，抑制NF-κB 活化可抑制体外和体内膀胱癌细胞的增殖和转移，并促进其凋亡[25,26]。研究发现中药有效成分可以通过调控NF-κB 信号通路对膀胱癌起抑制作用。

2.2 涉及NF-κB信号通路的抗膀胱癌中药有效成分

隐丹参酮可以抑制膀胱癌J82 细胞增殖并诱导其凋亡。研究者通过Western blot检测发现，隐丹参酮可以下调p65 的表达，并上调Caspase-3 和Caspase-9 的表达。这表明隐丹参酮可以通过抑制NF-κB 信号通路抑制J82 细胞增殖，并诱导其凋亡[27]。Tian F[28]等研究发现荭草素可以通过抑制NF-κB 进而抑制Hedgehog 信号通路，发挥对膀胱癌T24 细胞增殖的抑制作用，并促进细胞凋亡。曾文[29]等以20 mg·kg-1的白藜芦醇灌注膀胱癌大鼠模型14 天后，检测发现，白藜芦醇可以下调Bcl-2 的表达，上调大鼠NF-κB、RIP2、Caspase-3 的表达，可能通过抑制NF-κB/RIP2 信号通路抑制膀胱癌的生长。

姜黄素除了可以通过调控AKT/PI3K 信号通路在体外抑制膀胱癌细胞增殖和迁移，还可以通过抑制NF-κB 信号通路在体内抑制膀胱癌细胞的增殖。吴金生[30]等研究发现姜黄素处理后的膀胱癌大鼠，其NF-κB 信号通路的活化被显著抑制，Bax 的表达升高，Bcl-2 的表达显著下降，进而抑制N-甲基亚硝基脲诱发膀胱癌大鼠肿瘤细胞的增殖，并诱导其凋亡。

刘军[31]等分别以0、5、25、50、100 μmol·L-1的蛇床子素处理膀胱癌T24 细胞48 h 后，EMSA 检测发现，蛇床子素呈剂量依赖性抑制NF-κB 的活化。此外，蛇床子还可以增加Caspase-3 活性，对膀胱癌细胞起抑制作用。大黄素可以通过下调NF-κB、XIAP 的表达，并增强膀胱癌细胞中Caspase-3 蛋白表达，从而促进肿瘤细胞凋亡，增强顺铂对T24 细胞移植瘤凋亡的促进作用[32]。张丽瑞[33]等发现紫铆因可以抑制T24 细胞的增殖，其作用机制是通过阻断ERK1/2 和NF-κB 信号通路。曾星[34]等研究发现猪苓多糖可以通过TLR4 下调膀胱癌T739 细胞中IKBKB、NF-κB p65、CCL2 及ICAM1的表达，对膀胱癌起抑制作用。

3 中药有效成分对膀胱癌分泌性糖蛋白/β-链蛋白信号通路的调控作用

3.1 Wnt/β-catenin信号通路概述

Wnt/β-catenin 信号通路是胚胎发育、细胞生长、增殖、分化及凋亡等过程的重要通路之一，该通路的异常对肿瘤的发生发展具有重要意义。在Wnt/βcatenin 信号通路中，β-catenin 信号可以被降解复合物阻断。该降解复合物的主要由支架蛋白Axin、结肠腺瘤性息肉病蛋白（adenomatous polyosis coli, APC）、酪蛋白激酶1（casein kinase1,CK1）以及糖原合成酶激酶3（glycogen synthase kinase, GSK3）组成。在没有Wnt信号刺激的情况下，降解复合物可以通过有效地驱动β-catenin 的降解，抑制Wnt/β-catenin 通路的激活。而当细胞受到Wnt 信号刺激后，它们结合并激活由Frizzled 和LRP5/6 蛋白组成的异聚受体复合物，通过散乱蛋白（dishevelled, Dsh）启动信号反应，最终抑制降解复合物。β-catenin 在细胞质中积累后转入细胞核，与TCF/LEF-1 相互作用并将其转化为靶基因的转录激活因子，调节Cylin D1、C-myc、Survivin 和MMP-7等下游靶基因的表达[35,36]。以往研究表明Wnt/βcatenin 信号通路参与膀胱癌的病理过程，能够促进细胞增殖、迁移和侵袭，并抑制其凋亡[37]。由于Wnt/βcatenin 信号通路在膀胱癌发生发展过程中发挥的重要作用，故可以将其可以作为膀胱癌的治疗靶点，通过抑制Wnt/β-catenin 信号通路，发挥药物对膀胱癌的治疗作用。

3.2 涉及Wnt/β-catenin 信号通路的抗膀胱癌中药有效成分

倪建华[38]等使用10、20、40 mg·L-1的二氢丹参酮处理膀胱癌T24细胞24 h后，PCR 检测发现，处理后的T24 细胞中CyclinD1 mRNA 表达降低，GSK3β、βcatenin、E-cadherin mRNA 表达增加。这表明二氢丹参酮可能通过GSK3β/Wnt 信号通路对T24 细胞增殖和侵袭起抑制作用，并阻滞细胞周期于S 期。汉防己碱可抑制β-catenin 正向调控分子DVL 的表达，并增加β-catenin 负向调控分子GSK3β 的活性增加，从而导致β-catenin 蛋白水平降低，通过抑制Wnt/βcatenin 信号通路，发挥抗膀胱癌作用[39]。李家仁[40]等通过研究汉防己丙素对亚硝基胺致大鼠膀胱癌的作用，观察其膀胱癌组织发现汉防己丙素可以通过上调大鼠膀胱癌组织中KLF4 的表达，下调CyclinD1 的表达，上调p21 的表达，从而抑制膀胱癌细胞增殖。同时，通过抑制KLF4/Wnt4/β-catenin信号通路抑制膀胱癌细胞上皮细胞-间充质转化进程，从而抑制膀胱癌细胞的迁移和侵袭。

4 中药有效成分对膀胱癌丝裂原活化蛋白激酶信号通路的调控作用

4.1 MAPK信号通路概述

MAPK 家族主要包括四个蛋白成员：细胞外信号调节激酶1/2（extracellular regulated protein kinases,ERK1/2）、细胞外信号调节激酶5（extracellular regulated protein kinases, ERK5）、c-Jun 氮基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase, JNK）、以及p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases,p38）[41]。MAPK 信号通路在肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭、血管生成、转移和凋亡等过程中发挥重要作用[42]。研究表明，在膀胱癌细胞中p38 高表达是膀胱癌不良预后指标，与膀胱癌高分期及远处转移相关。而抑制ERK1/2 和p38 MAPK 可以诱导膀胱癌细胞周期阻滞，抑制其生长和增殖[43,44]。故寻找有效的MAPK 通路抑制剂对于肿瘤的治疗具有重要意义。

4.2 涉及MAPK信号通路的抗膀胱癌中药有效成分

姚泽钦[45]等给予膀胱癌小鼠模型腹腔注射15 mg·kg-1的丹参酮ⅡA 2 周后，发现小鼠组织中Cleaved PARP、Bax显著升高，Caspase-3、Bcl-2明显降低，同时p-p38 MAPK、p-ERK显著降低。这表明丹参酮ⅡA可以通过抑制p38 MAPK/ERK信号通路抑制肿瘤增殖并调控凋亡相关因子。

此外，和厚朴酚可以通过促进细胞产生ROS，激活MAPK 通路，上调p38、ERK、JNK 的表达，从而诱导BIU87 细胞凋亡[46]。苦豆碱可以下调Bcl-2 的表达水平，上调Bax 的表达水平，抑制ERK1/2 的磷酸化促进膀胱癌EJ细胞凋亡[47]。伍连春[48]等研究发现黄芩素联合U0126 可以通过抑制膀胱癌T24 细胞增殖，并诱导其凋亡。进一步探寻其作用机制，二者联合应用可以更加显著的下调Bcl-2 的表达，上调Bax 的表达，通过调控ERK1/2 及p38 信号通路发挥对T24 细胞的抑制作用。此外，芒柄花黄素可以通过下调Bcl-2 的表达和活化p38，诱导膀胱癌T24和BIU87细胞凋亡[49]。

TAK1是MAPKKK 蛋白家族成员，其活化后，可以通过激活MKK4/7 活化JNK，进一步调控细胞凋亡。槲皮黄酮可以通过抑制TAK1/JNK 信号通路，下调Bal-2、Bal-xL 的表达，从而诱导膀胱癌BIU87 细胞凋亡[50]。

5 中药有效成分对膀胱癌Janus 激酶/信号转导和转录激活因子信号通路的调控作用

5.1 JAK/STAT信号通路概述

JAK/STAT 信号通路在细胞增殖、分化及凋亡等多种生物学过程中发挥作用，在多种恶性肿瘤中被激活。JAK/STAT 信号通路主要由三个部分组成：酪氨酸激酶相关受体、JAK 和STAT。其中JAK 家族是由JAK1、JAK2、JAK3 及酪氨酸激酶（tyrosine kinase 2,TYK2）四个成员组成，可选择性的与不同的受体链相结 合。STAT 家 族 主 要 由STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B 和STAT6 七个家族成员组成，STAT3 和STAT5A/B 的激活可以促进肿瘤发生，而STAT1的激活则具有相反的作用[51,52]。

在肿瘤细胞中，JAK/STAT 信号通路的激活方式有多种，其中包括自分泌/旁分泌细胞因子的产生，激活受体、JAK 或其他上游致癌基因的突变，进而激活STATs，以及激活STATs 本身的突变[53]。有研究表明，JAK/STAT 信号通路的活性与膀胱癌细胞的迁移和侵袭能力呈正相关[54]。此外，JAK/STAT 信号通路在维持膀胱癌干细胞的干性、自我更新以及增殖潜能方面也发挥着重要作用[55]。因此，抑制JAK/STAT信号通路在抑制膀胱癌发生发展过程中发挥着重要作用。

5.2 涉及JAK/STAT信号通路的抗膀胱癌中药有效成分

于汝通[54]等使用5、10、25、50 μmol·L-1的黄芩素处理膀胱癌T24 细胞48 h 后，通过Tanswell 检测发现，黄芩素呈浓度依赖性抑制T24细胞的迁移和侵袭。其中50 μmol·L-1黄芩素处理的T24细胞，可以下调uPA、MMP-9的表达，上调TIMP-1、TIMP-2的表达，同时p-JAK2、p-STAT3 的表达显著降低。而JAK/STAT 激活剂逆转了黄芩素对T24 细胞迁移和侵袭的抑制作用。这表明黄芩素通过抑制JAK2/STAT3 的活化发挥抗膀胱癌作用。此外，白花蛇舌草可能通过抑制JAK2/STAT3 信号通路抑制膀胱癌细胞增殖，诱导细胞凋亡。并且呈浓度依赖性抑制T24 细胞Bcl-2 的表达，上调Bax、Caspase-3的表达[56]。

6 中药有效成分对膀胱癌其他信号通路的调控作用

此外，中药有效成分对其他膀胱癌信号通路具有调控作用。黄晨[57]等使用浓度为100、200 mg·L-1的三七总皂苷处理膀胱癌T24 细胞48 h 后，发现三七总皂苷可以下调抗凋亡蛋白Bcl-2 的表达，上调cleaved Caspase-3 的表达，同时下调Hippo-YAP 信号通路相关蛋白YAP1 和TEAD1 的表达，上调LATS1 的表达。这表明三七总皂苷可以通过激活Hippo-YAP 信号通路抑制膀胱癌T24 细胞增殖、降低其迁移和侵袭能力并促进细胞凋亡。倪建华[58]等研究发现鼠尾草酚可以通过上调PPARγ mRNA 及蛋白的表达，激活PPARγ信号通路，进而下调β-catenin mRNA 和蛋白的表达，以此抑制膀胱癌T24 细胞增殖、降低其迁移和侵袭能力并促进细胞凋亡。中药有效成分对膀胱癌信号通路的调控作用的总结如下（表1）。

表1 中药有效成分对膀胱癌信号通路的调控作用

续表

7 问题与展望

综上所述，中药有效成分可以通过调控PI3K/AKT、NF-κB、Wnt/β-catenin、MAPK 和JAK/STAT 等多种信号通路，激活或抑制其中关键因子，进而抑制膀胱癌细胞增殖、迁移和侵袭、阻滞细胞周期并诱导肿瘤细胞凋亡，发挥治疗作用。

虽然已有大量研究指出中药有效成分对膀胱癌的治疗作用，但仍存在一些问题。首先，目前对于中药有效成分抗膀胱癌作用机制的研究多针对单一的信号通路，而本文总结发现部分中药有效成分可以调控多种信号通路，如黄芩素可以通过调控PI3K/AKT、MAPK、JAK2/STAT3 等多种信号通路对膀胱癌细胞发挥抑制作用[10,48,54]。此外，不同信号通路间存在串扰影响。但相关研究相对较少。其次，根据已有的研究，Notch[59]、TGF-β/Smads[60]、HIF-1α/VEGF[61]、PD-1/PD-L1[62]等信号通路与膀胱癌的发生发展具有密切联系，但缺少中药有效成分通过调控此类信号通路发挥抗膀胱癌作用的研究。此外，临床上的肿瘤治疗方案以多种抗癌药物联合使用为主，而多种中药有效成分或中药有效成分与化疗药物联合应用能否增强治疗效果。在今后的研究中，更多有关中药有效成分治疗膀胱癌的研究有待展开，研究内容可以是同一中药有效成分针对多种分子途径的机制研究，或多种中药有效成分对同一信号通路调控作用的研究。中药复方中最常用于治疗膀胱癌的中药有半枝莲、薏苡仁、白花蛇舌草、茯苓、白术、生地黄、泽泻、黄柏、猪苓、党参、黄芪、甘草等[63]，可以就以上药物的有效成分为切入点，展开新的研究，明确其抑制膀胱癌的作用机制。中药治疗膀胱癌的作用机制的阐明，对今后其应用于临床，提高膀胱癌患者生活质量具有重要意义。