榄香烯抗肿瘤作用的机制研究现状

胥瑞婷，马 音，朱炜炜

四川大学华西医院临床药学部，四川 成都 610041

榄香烯（Elemene）是从天然中草药姜科植物温莪术（温郁金）中提取萜烯类化合物，具有广谱抗肿瘤作用，同时与紫杉醇、喜树碱、长春碱、靛玉红、高三尖杉酯等被列入重要的植物源抗肿瘤药物名单［1］。榄香烯最早发现是基于我国基层医学工作者应用莪术油治疗宫颈癌取得良好临床效果，随着进一步研究证实，榄香烯是其抗肿瘤的主要物质基础。榄香烯乳注射液是由我国自行开发研制的抗肿瘤药物，1995 年通过临床前实验研究和临床试验作为国家二类抗肿瘤新药成功上市。其主要成分为β-榄香烯，同时含有少量γ-榄香烯和δ-榄香烯，以榄香烯为主要成分制备成不同剂型的还有榄香烯口服乳，服用方便。多年来，大量的实验研究和临床实践进一步充分证实榄香烯乳注射液具有抗瘤谱广泛，临床疗效确切，毒副作用小，能透过血脑屏障等特点。目前，临床广泛用于治疗恶性胸腹腔积液、多种实体瘤以及脑转移癌。本文拟就榄香烯抗肿瘤作用的机制研究现状及进展进行综述，以期为临床应用榄香烯乳注射液提供参考。

1 直接抑制肿瘤细胞生长

在直接抑制肿瘤细胞生长方面，秦叔逵等［2］首先开展榄香烯乳注射液对肺癌细胞株生长的抑制作用，结果显示榄香烯能显著抑制人肺癌细胞株LAX、Anip-937、Spc-A1、A549、H128、SPC 生长，进一步研究证实，榄香烯对肿瘤细胞的DNA及RNA的合成均有一定抑制作用，且抑制效应与药物浓度呈剂量相关性。另有学者［3］采用体外抗肿瘤活性实验，结果显示榄香烯乳注射液能显著抑制HepG2、DLD-1、H292、HeLa、HL-60、SGC-7901 及MCF-7 肿瘤细胞株生长，而在低于400 μM 时对正常骨髓细胞增殖无显著影响。由此可见直接抑制肿瘤细胞生长是榄香烯抗肿瘤作用的重要途径之一。

同时相关实验研究证实，榄香烯在抑制多种肿瘤细胞生长方面均取得了较好疗效。郭立峰等［4］通过对脑胶质瘤SHG44 细胞增殖抑制作用研究表明，榄香烯能抑制胶质瘤SHG44 细胞增殖，促进其凋亡，流式细胞仪检测结果显示，细胞凋亡指数随药物作用时间的延长而增加。在慢性细胞白血病急变的细胞K562 细胞体内外作用实验中发现，榄香烯对K562 细胞生长具有明显抑制作用，呈量效和时效关系，不同浓度榄香烯能使K562 细胞阻滞于G1期，G1期细胞百分比增加，S期细胞百分比下降。何君等［5］制备经叶酸修饰的榄香烯纳米脂质体，探讨其对乳腺癌4T1细胞体内外靶向治疗的效果，结果显示80 μg/mL 叶酸修饰的榄香烯纳米脂质体引起的4T1细胞活性为（38.5±2.7）%，表现出了对4T1 细胞优异的靶向性，具有体内外抗肿瘤作用。目前还有学者通过进一步实验研究证实榄香烯在结肠癌、舌癌、卵巢癌、宫颈癌、食管癌、膀胱癌、前列腺癌、喉癌和黑色素瘤等肿瘤细胞方面均有较强的杀伤抑制作用。

2 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡又称为程序性细胞死亡，是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主、有序的一种主动凋亡过程，在调控肿瘤细胞增殖、肿瘤形成和发展中起关键作用。目前关于榄香烯乳注射液诱导细胞凋亡主要有以下路径：

2.1 阻滞细胞周期G1期为DNA 合成前期，为DNA 合成提供物质基础，S 期为DNA 合成期，DNA 的复制与合成在S期进行，在S期增殖旺盛的细胞活性相对较高。已有研究证实，榄香烯能够通过诱导细胞凋亡抑制肿瘤细胞增殖，阻滞肿瘤细胞从S 期进入G2、M 期，以及细胞从G0、G1期进入S 期，从而降低细胞分裂增殖能力。榄香烯对白血病HL-60 细胞作用的研究显示榄香烯能阻滞细胞进入S期，减少进入G2/M 期细胞数，诱导细胞凋亡［6］。在肺癌细胞作用方面，榄香烯能阻滞人肺癌A549 细胞从G0期至G1期转换［7］。榄香烯对人骨髓瘤细胞RPMI-8226 增殖细胞生长具有抑制作用，G0/G1细胞比例显著升高，S、G2/M 细胞比例降低［8］。同时亦有榄香烯通过阻滞细胞周期而减少细胞有丝分裂，抑制肿瘤生长的相关报道，如榄香烯可阻滞人肺癌NSCLC-H460 细胞、人黑色素瘤A375 细胞、人脑胶质瘤U251 细胞和U87MG 细胞、人卵巢癌A2780 细胞、人喉癌Hep-2 细胞从S 期进入G2/M期［9-11］。

2.2 调控基因表达水平，诱导细胞凋亡细胞凋亡是在基因调控下完成的自我消亡过程，榄香烯对细胞凋亡的调控可能存在多个调控点。研究发现，榄香烯诱导肿瘤凋亡的作用机制可能与癌症基因Bcl-2 家族、survivin、c-myc、核基因-κB 表达降低，促凋亡p21、p27、p53、bax 等表达增强相关［12］。目前已有研究进一步证实，榄香烯在诱导白血病细胞株K562 和HL-60、神经脑胶质瘤细胞U251和C6、宫颈癌细胞HeLa、膀胱癌细胞BIU-87、乳腺癌细胞MCF-7、肝癌细胞株Hca-F25/CL-16A3、人黑色素瘤细胞株A375、肺癌细胞株A549和H460以及喉癌细胞株Hep-2 细胞凋亡的同时，可下调Bcl-2 基因表达水平，从而促进细胞凋亡［13-15］。刘剑等［16］研究证实，榄香烯对外周血淋巴细胞cyclinD1 加速下调，对p16 相对抑制。榄香烯可诱导小鼠黑色素瘤B16 细胞凋亡，作用机制是Bcl-2表达降低，抑癌基因p53表达增强。同时β-榄香烯能上调卵巢癌A2780 细胞中p21、p27、p53 蛋白表达，使细胞周期阻滞于G2期［17］。

2.3 抑制端粒酶活性端粒酶是一种核糖蛋白体酶，由RNA 和蛋白质组成，能利用自身RNA 为模板合成端粒DNA，加入到真核细胞染色体末端，从而维持染色体稳定性。端粒酶的活化是直接导致肿瘤细胞无限制生长的关键因素。榄香烯能诱导宫颈癌HeLa 细胞凋亡过程中人端粒酶逆转录酶hTERT转录表达的抑制，降低端粒酶活性。赵晓晓等［18］研究表明榄香烯对人胃癌细胞株SGC-7901有较强的细胞毒作用，而且细胞分化程度越高端粒酶活性抑制率也越高。另有学者研究表明，榄香烯能抑制人白血病K562 细胞的端粒酶活性，且抑制作用呈浓度、时间依赖性，提示榄香烯可以作为一种端粒酶抑制剂诱导肿瘤细胞凋亡［19］。

2.4 细胞内Ca 离子稳态失衡细胞内Ca2+水平相对稳定是维持细胞正常运转的基础，细胞中Ca2+浓度持续升高也是诱发细胞凋亡的主要因素。榄香烯对人膀胱癌BIU-18 作用机制研究中，荧光标记检测结果显示榄香烯可促进BIU-18 细胞内Ca2+释放，使细胞内Ca2+浓度升高，DNA 电泳和电镜技术进一步观察到凋亡细胞特征发生改变，提示榄香烯可通过调节细胞内Ca2+浓度诱导细胞凋亡［20］。同时榄香烯通过改变Ca2+浓度来诱导结肠癌LoVo 细胞［21］及肝癌HcaF 细胞［22］发生细胞凋亡也得到了进一步研究证实。

3 诱导肿瘤细胞分化

恶性肿瘤在体内外诱导剂作用下向正常细胞方向演变分化的现象称为诱导分化。曲范杰等［23］在研究中发现，榄香烯具有诱导人胰腺癌细胞增殖分化的作用，同时抑制胰腺癌细胞生长，促进凋亡，且与剂量及时间呈正相关。另外，有研究发现榄香烯对肺腺癌细胞具有诱导分化作用。陈龙邦等［24］研究发现榄香烯对小鼠黑色素瘤B16 细胞有诱导分化作用，并从形态和功能上诱导B16 细胞分化。

4 抑制肿瘤细胞侵袭和迁移

肿瘤细胞的运动和黏附能力与瘤细胞浸润和转移密切相关，术后肿瘤细胞的复发、侵袭及转移也是影响癌症患者预后的关键因素。陈晓华等［25］研究证实，100 μg/mL 榄香烯作用于人食管鳞癌Eca-109细胞48 h后，与0 μg/mL的对照组相比能降低迁移细胞数，差异有统计学意义（P＜0.05），提示榄香烯可通过抑制肿瘤细胞迁移发挥抗肿瘤效应。毛雨秋［26］研究证实，榄香烯可有效降低肝癌HepG-2 细胞的黏附能力，并抑制其侵袭及迁移。细胞-基质黏附实验结果显示榄香烯浓度增加，HepG-2 细胞的黏附率降低（P＜0.05），Transwell小室迁移/侵袭实验研究结果显示，随榄香烯浓度增加，HepG-2 细胞侵袭及迁移数量逐渐降低。在人乳腺癌细胞研究方面，Transwell 实验和划痕实验结果显示当β-榄香烯浓度达到10 μg/mL 时就能抑制高转移性细胞株MDA-MB-231的侵袭和迁移能力［27］。

5 调节机体免疫功能

机体的免疫功能在抵御肿瘤过程中发挥重要作用。榄香烯通过增强肿瘤细胞的免疫原性，多途径改善和提高机体免疫功能，从而达到控制和杀伤肿瘤细胞的目的。已有研究证实，榄香烯能提高体外荷瘤小鼠T 淋巴细胞转化率，有效促进其生成，从而起到提高机体免疫力的作用［28］。细胞因子（TNF）可以直接杀伤肿瘤细胞，榄香烯在与J447A.1MΦ细胞共孵育24 h后，检测细胞表面MHCⅠ、MHCⅡ、CD40、CD86 分子表达和细胞吞噬情况，结果表明榄香烯可激活T细胞，增强MΦ吞噬能力［29］。雷俊华等［30］报道榄香烯联合化疗治疗晚期非小细胞肺癌，58 例晚期非小细胞肺癌患者随机分成单纯化疗组（29例）和联合用药组（29 例），结果显示对外周血CD4+、CD4+/CD8+及NK 细胞水平较单纯化疗升高明显（P＜0.05），CD8+较单纯化疗下降明显（P＜0.05）。

同时在比较顺铂和榄香烯腹腔灌注治疗包括卵巢癌、消化道癌、肝癌等多种癌症引起的恶性腹水临床疗效中，榄香烯有效率为85.00%，顺铂有效率为70.21%。经过榄香烯治疗后，患者外周血中CD4 细胞增加、CD4/CD8 比值增大，提示榄香烯在调节机体免疫功能方面有一定作用［31］。

6 抗血管生成

新的血管生成为肿瘤发生、发展、侵袭及转移起到了关键作用。血管不仅能为肿瘤提供营养和氧气，也是肿瘤细胞进入人体系统循环和转移的主要路径［32］。因此，寻求一种手段或方法来抑制血管生成，阻断肿瘤生长所需营养供应，达到抑制其持续生长和扩散目的已成为目前研究的热点。有研究表明，榄香烯可以抑制兔角膜血管生成模型中肿瘤新生血管生长［33］。体外培养人脐脉内皮细胞ECV-304，榄香烯对其进行干预，四唑盐比色法检测榄香烯抑制细胞增殖的作用，结果显示ECV-304 细胞存活率降低［34］。榄香烯也可以通过下调血管相关因子抑制肿瘤血管新生，免疫组化法检测经不同浓度处理的体外培养人涎腺腺样囊腺癌SACC-83细胞株，结果显示细胞内的血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表达下降，提示榄香烯抑制新生血管形成的机制是下调人涎腺腺样囊腺癌SACC-83 细胞内VEGF 蛋白表达［35］。另有研究证实，榄香烯对人肺腺癌细胞SPC-A-1 中VEGF 及VEGF-3 蛋白水平起下调作用［36］。有学者发现胃癌干细胞中β-榄香烯能通过调控其靶基因Notch-1 从而抑制肿瘤的血管新生［37］。

7 逆转肿瘤细胞多药耐药

癌症细胞多药耐药的形成是肿瘤细胞免受药物攻击的最有效防御机制，同时化疗药物的耐受性也是导致临床化疗失败的主要因素［38］。因此，逆转肿瘤细胞耐药是提高患者临床治愈和控制率的有效手段。LI 等［39］研究发现，铂化合物与榄香烯联合应用于膀胱癌细胞中，榄香烯能增大铂化合物诱导的胱门蛋白酶活性，包括Caspase-3、7、8，9、10，提示榄香烯可通过该信号通路增加铂化合物的细胞毒性，逆转耐药。ZHANG 等［40］研究发现，10 μg/mL榄香烯可以重塑已经对他莫昔芬耐药的乳腺癌细胞敏感性，通过逆转录PCR 检测发现榄香烯上调了编码ER的信使核糖核酸mRNA水平，从而达到逆转他莫昔芬耐药的目的。ZHANG 等［41］发现耐阿霉素的乳腺癌细胞经过榄香烯的作用后，其细胞膜上的P-gp 蛋白明显降低。曾晖等［42］采用细胞培养及动物实验方法，分别从体内外研究榄香烯逆转肺癌化疗耐药的作用。结果显示与单独应用榄香烯、多柔比星相比较，榄香烯与多柔比星组联合应用能显著缩小肿瘤体积（P＜0.01），提示通过逆转耐药使多柔比星的细胞毒性增强，进一步提高抑瘤作用。韦巧玲等［43］进一步研究证实，榄香烯逆转肺癌化疗耐药作用机制是通过抑制P21基因、蛋白表达，而与CDK8-P21通路无关。

8 放化疗增敏作用

放化疗增敏剂具有增强抗肿瘤疗效，减少放化疗毒副作用的双重作用［44］。榄香烯在恶性脑胶质瘤细胞研究中发现，通过降低细胞外调节蛋白激酶ERK1/2 的磷酸化水平，降低Bcl-2 基因的表达，引起替莫唑胺增敏作用［45-47］。ZHU等［48］通过进一步实验证实，榄香烯抑制ERK1/2-Bcl-2 信号通路的机制与增高神经胶质成熟因子密切相关。JIANG等［49］报道榄香烯对人肺癌A549细胞有明显放射增敏作用，其可能的机制是上调肿瘤细胞P53和下调Bcl-2表达。

9 结语

以β-榄香烯、γ-榄香烯、δ-榄香烯为主要成分的榄香烯乳注射液和口服乳是我国自主开发研制的抗肿瘤植物化疗药物，在多种实体瘤的治疗中临床疗效显著。同时在对榄香烯治疗恶性肿瘤安全与有效性评价中，进一步证实榄香烯不同于传统细胞毒性化疗药物，在发挥直接抗肿瘤作用的同时，还具有增强机体免疫力，逆转耐药，与放化疗药物协同增效等作用。安全性评价结果亦表明，榄香烯毒副作用小，无骨髓抑制反应，不引起明显心、肝、肾功能损害等。榄香烯乳注射液通过的系统评价使其成为国内首个采用循证医学评价证实安全有效分子量最小的靶向抗肿瘤植物药。因此，榄香烯乳注射液在抗肿瘤药物领域应用方面前景广阔。