夏枯草及其有效成分抗甲状腺癌作用机制的研究概述

高瑞雲,王宽宇,2

(1黑龙江中医药大学·黑龙江 哈尔滨 150040;2黑龙江中医药大学附属第一医院·黑龙江 哈尔滨 150040)

甲状腺癌作为全球高发恶性肿瘤之一,已成为临床多个学科共同研究的热点,据统计,2020年我国新增甲状腺癌患者22.1 万例,占我国所有癌症病例总数的4.80%,我国男性与女性甲状腺癌患病率均显著高于世界平均水平,其中以女性患者更为多见[1]。临床根据组织学分型的不同将甲状腺癌分为乳头状癌(PTC)、滤泡状癌(FTC)、髓样癌(MTC)、未分化癌(ATC),其中前两种病理类型统称为分化型甲状腺癌(DTC)占全部甲状腺癌的90%以上[2]。虽然大部分甲状腺癌预后良好,但仍存在一定的复发率与转移率。目前,外科手术治疗仍是针对甲状腺癌的主要根治手段,但患者会有一定的创伤应激反应及并发症[3]。长期以来,中医药被广泛用于甲状腺癌的治疗、延缓甲状腺癌的复发与转移及术后症状的改善等方面,是甲状腺癌综合治疗方案中不可或缺的一部分。

夏枯草(Prunella vulgaris L)为唇形科植物夏枯草的干燥果穗,其味辛、苦,性寒,归肝、胆经,具有清肝明目、消肿散结等功效[4]。《神农本草经》记载:“主寒热、瘰疬、鼠瘘…散瘿结气,脚肿湿痹。”基于现代药理学研究,夏枯草被证实具有抗炎、抗病毒、抗氧化、调节代谢、抗肿瘤等作用[5]。在抗肿瘤方面,夏枯草能多靶点、多途径作用于甲状腺癌[6]、乳腺癌[7]、胃癌[8]等。本文对夏枯草及其有效成分抗甲状腺癌的作用机制进行概述,以期为进一步进行夏枯草有效成分治疗甲状腺癌的基础研究及临床药物的研发提供相应的参考。

1 夏枯草有效活性成分

迄今为止,从夏枯草中提取出来的化合物主要包含三萜类、黄酮及苷类、甾醇类、香豆素及有机酸类等[9]。涂星强10]等通过网络药理学联合分子对接技术研究发现,在夏枯草治疗甲状腺癌的多个有效化学成分中,degree值最高的前4 种化学成分依次为槲皮素、木犀草素、山柰酚、谷甾醇,可能是夏枯草抗甲状腺癌的主要药效成分。槲皮素作为黄酮类物质之一,有学者提出,用131I标记槲皮素,通过协同作用起到放疗增敏作用,且显著增加γ-H2AX的持续时间[11]。钟烨[12]等研究发现,木犀草素可通过下调PI3K/AKT信号通路相关蛋白P-AKT的表达水平,从而有效地抑制甲状腺癌TPC-1细胞的侵袭迁移能力。山柰酚可通过改变自噬相关蛋白表达,从而促进PTC细胞自噬性死亡[13]。谷甾醇可减少肿瘤生长、巨噬细胞募集及肿瘤血管生成等[14]。此外,熊果酸是夏枯草成分中常见的三萜类化合物,其可通过上调wnt/β-catenin信号通路中WIF-1、GSK3β、DKK等基因及蛋白而影响甲状腺癌细胞的增殖与凋亡[15]。由此可见,夏枯草有效活性成分在抗甲状腺癌方面具有可观的效果,但因夏枯草有效成分和抗癌药理作用机制复杂,且其活性成分研究多集中于黄酮类(槲皮素、山柰酚、木犀草素)及三萜类(熊果酸)物质,因此抗甲状腺癌的有效成分、潜在靶点或信号调节途径等仍需进一步深入研究。

2 夏枯草有效成分抗甲状腺癌机制的研究

2.1 诱导肿瘤细胞凋亡 细胞凋亡是有核细胞在基因水平上受到内、外源性刺激时,经过一系列信号转导途径,由基因调控的一种程序性细胞死亡,其对组织发育形成和功能维持有着极其重要的作用[16]。当细胞凋亡调控发生紊乱时,机体内的多余细胞和受损伤细胞在体内的累积即可增加细胞癌变概率,因此,诱导细胞凋亡是目前治疗癌症的一个重要机制[17]。线粒体通路、死亡受体通路及内质网通路是细胞凋亡的主要通路,其中线粒体通路占主导地位。Bcl-2家族一类蛋白质,是线粒体凋亡途径的主要调控者, 其中最具代表性的Bcl-2和BAX两个基因作用分别是抑制细胞凋亡和促进细胞凋亡,二者的mRNA、蛋白表达水平的高低均影响细胞凋亡[18]。张乐乐[19]等通过应用免疫组化染色检测夏枯草提取物处理后甲状腺癌细胞株B-CPAP细胞Bcl-2蛋白表达情况,发现用夏枯草提取物处理后的Bcl-2蛋白的表达水平低于阴性对照组,同时细胞凋亡率明显增高;说明夏枯草提取液可激活Bcl-2,对促进甲状腺癌细胞株B-CPAP凋亡起到积极作用。半胱氨酸蛋白酶(caspase)家族可直接导致凋亡细胞解体,其中Caspase-9可以与线粒体通路末端凋亡相关蛋白相结合形成凋亡小体,进而激活凋亡的关键蛋白Caspase-3,使凋亡顺利完成[20]。有学者发现通过不同剂量夏枯草溶液处理人甲状腺乳头状癌细胞(K1)24 h,发现Caspase-9和Caspase-3原蛋白在夏枯草作用下表达水平减少,但活化的Caspase-3蛋白表达水平增加,由凋亡效应酶的激活的癌细胞凋亡程序被启动[21]。综上,夏枯草有效成分可通过增加线粒体内凋亡诱导因子(Bcl-2)释放,从而激活位于级联反应下游凋亡效应子(Caspase-3),最终促使甲状腺癌细胞凋亡。

2.2 抑制肿瘤细胞增殖 不受调节而无限增殖是肿瘤细胞主要特征,因此抑制肿瘤细胞增殖是治疗肿瘤的有效方式之一。蒙雯雯[22]等报道夏枯草粗提取液可显著提高于甲状腺癌SW579细胞增殖抑制率,镜下可见大多数癌细胞胞质回缩,细胞间隙增大,呈现凋亡现象。向润清等[23]通过流式细胞仪检测分析发现,夏枯草提取物使人甲状腺乳头状癌细胞(TPC-1)阻滞在S期,从而抑制其增殖。华杰等[24]观察夏枯草中熊果酸(UA)对TPC-1细胞增殖的影响,结果显示夏枯草中熊果酸对TPC-1细胞增殖具有抑制作用,并诱导其凋亡。另一研究发现夏枯草溶液在对K1细胞有明确抑制作用的浓度下,对人正常甲状腺滤泡上皮细胞的生长无明显影响[25]。由上可知,夏枯草对不同病理类型的人甲状腺癌细胞均有不同程度的抑制增殖作用,且不对正常细胞造成损害,具有安全性。

2.3 抑制肿瘤细胞迁移和侵袭 癌细胞迁移和转移是恶性肿瘤转移扩散的重要过程,也是抗癌治疗失败的主要原因之一。基质细胞衍生因子-1(SDF-1)又称趋化因子12(CXCL12),是一种新发现的趋化因子,而CXCR4与CXCR7是目前发现的CXCL12仅有的两种受体,二者参与多种恶性肿瘤的增殖、迁移及侵袭[26]。CXCR4和CXCR7在甲状腺癌中的表达率均显著高于甲状腺良性疾病,有研究表明,甲状腺癌发生远处转移的机率与CXCR4和CXCR7阳性表达率成正相关[27]。曹宪姣[28]研究发现UA能降低癌相关成纤维细胞(CAFs)特性蛋白对CXCL12的分泌,同时UA作用后的CAFs培养液与PTC细胞共同培养后,CXCR4和CXCR7表达亦降低,证明夏枯草有效成分可通过抑制CAFs对CXCL12的分泌间接影响PTC细胞的增殖、迁移和侵袭能力。miRNA作为一种新型分子标志物,其在BRAF V600E突变中表现出很高的表达率,使肿瘤细胞侵袭性、远处转移和淋巴结转移能力增高[29]。武红园[30]研究表明夏枯草作用于BRAF V600E基因突变型B-CPAP细胞后,虽然夏枯草通过下调miRNA-146b-3p的表达水平对B-CPAP细胞增殖抑制作用较小,但可以明显抑制B-CPAP细胞的迁移与侵袭能力。此外,夏枯草作用于沉默了BANCR的B-CPAP细胞后,可通过下调MMP2、MMP9表达水平抑制PTC细胞的增殖、迁移和侵袭等恶性行为[31]。上述说明夏枯草及其提取物可通过多种途径抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。

2.4 促进肿瘤细胞自噬 细胞自噬是一种真核细胞利用溶酶体降解胞内物质分解的自我降解过程,其与肿瘤的发生发展密切相关[32]。自噬在肿瘤发生发展中发挥双重作用:一方面自噬能抑制早期肿瘤发生,另一方面自噬可使细胞内成分过度降解而引起程序性死亡[33]。LC3是检测自噬的主要标志物,Beclin-1是参与自噬的必要基因,其可以有效地抑制肿瘤的发生发展, 是一个重要的抑癌基因[34]。P62蛋白是自噬的降解底物,在形成细胞质蛋白包涵体的过程中具有重要作用[35]。黄海斌等[36]用夏枯草的有效成分海藻糖及山柰酚处理K1细胞后,使用Western Blot法测定K1细胞内自噬相关蛋白的表达情况,胞内LC3-II与Beclin-1蛋白表达增加,同时P62蛋白表达明显下降,可见自噬体数量增加,提示夏枯草水提取物中的活性成分可以促进K1细胞自噬性死亡。另一研究发现,抑癌基因卷曲螺旋蛋白CCDC67在甲状腺癌中表达缺失,而夏枯草提取物不仅能上调CCDC67基因表达,还能增强细胞的自噬能力,从而发挥抗肿瘤作用[37]。

2.5 其他

中药已被证实对放疗具有一定的增敏效果[38]。选择性131I放疗是治疗DTC常用手段之一,治疗后大部分DTC患者预后良好,但有少数患者对131I治疗不敏感,肿瘤细胞的失分化被认为是导致此类患者病情进展的主要原因[39]。研究表明,由于肿瘤细胞的失分化,使患者的促甲状腺激素受体和钠碘同向转运体(NIS)表达降低及功能异常,从而导致患者组织摄碘能力的下降,对放射性碘治疗不敏感[40]。张王峰等[41]通过体外实验发现夏枯草可以上调甲状腺癌细胞株K1钠/碘同向转运体基因表达水平从而增强细胞的摄碘能力,因此,若能够通过应用夏枯草的诱导分化作用,恢复或提高甲状腺癌细胞摄碘能力,然后再结合放射性碘的联合治疗,则可能获得满意的临床效果。

3 结语

本文通过对夏枯草及其有效成分治疗甲状腺癌的作用机制进行归纳,首先,通过线粒体途径诱导肿瘤细胞凋亡;其次,对不同甲状腺癌细胞发挥抑制增殖作用;此外,通过抑制CAFs、miRNA、MMP2等表达来抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭。夏枯草有效成分除可通过上述方式发挥抗甲状腺癌作用外,还能通过诱导肿瘤细胞自噬、增强甲状腺癌细胞摄碘能力等机制达到抗甲状腺癌的作用。尽管国内外对夏枯草及其有效成分在抗甲状腺癌机制的研究不断深入,但仍有不足:(1)夏枯草抗甲状腺癌具体有效成分仍不是十分清楚,目前该领域的研究仅局限于三萜类与黄酮类。(2)对已知成分和信号通路的抗甲状腺癌研究较少且研究对象多集中于体外实验,尚需一定的体内动物模型实验深入研究各有效成分抗甲状腺癌分子作用机制。(3)夏枯草提取物具有一定增敏作用,尝试探索与放化疗药物的协同增效机制值得深入研究。