小檗碱抗妇科肿瘤作用机制的研究进展
2023-10-05孙莹张明发沈雅琴
孙莹,张明发,沈雅琴
1.天津中医药大学第一附属医院 国家中医针灸临床医学研究中心,天津 300381
2.上海美优制药有限公司,上海 201204
国际癌症研究机构报道全球2020 年女性癌症新发病人数922.7 万人,其中乳腺癌226.1 万人、宫颈癌60.4 万人、子宫体癌41.7 万人、卵巢癌31.4万人,分别占据女性10 大癌症发病率的第1、4、6、8 位,且全球女性癌症患者有1/4 以上死于妇科肿瘤[1]。2020 年中国女性癌症新发病人数为209.3万人,其中乳腺癌41.6 万人、宫颈癌11.0 万人、子宫体癌8.2 万人、卵巢癌5.5 万人,分别占第1、6、9、10 位。可见妇科肿瘤严重威胁女性的生命健康。目前妇科肿瘤的治疗仍以手术和放疗为主,并使用化疗药预防复发和转移。为了寻找更有效且不良反应小的治疗药物,越来越多的研究人员将视线转向中药。小檗碱在植物界中广泛分布,最早是从小檗科植物小檗BerberisamurensisRupr.中提取分离得到的季铵生物碱,目前已能人工合成,成本较植物中提取低。小檗碱具有广泛的生物活性,如抗炎、抗菌、抗病毒、抗腹泻、抗高血压、抗缺氧、降血糖、调血脂等[2],同时作为非处方药,小檗碱的不良反应少。小檗碱能够抑制肿瘤细胞生长、增殖,抑制肿瘤细胞迁移、侵袭,诱导肿瘤细胞凋亡,并增加化疗药敏感性。本文总结了小檗碱抗乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、子宫内膜癌等妇科肿瘤作用机制的研究进展,以期将小檗碱开发为防治妇科肿瘤的新药提供参考。
1 抑制肿瘤细胞生长、增殖
小檗碱可以抑制人乳腺癌MCF-7、MDA-MB-231 细胞,卵巢癌HO-8910、SKOV3 细胞,子宫内膜癌Ishikawa、RL95-2 细胞以及宫颈癌CaSki 细胞的生长或增殖,其机制包括调控肿瘤抑制因子、阻滞细胞周期、抑制色氨酸-2,3 双加氧酶(TDO)-Kyn-芳香烃受体(AhR)通路、下调磷酸化信号转导与转录因子3(STAT3)信号通路。
1.1 调控肿瘤抑制因子
曾智豪等[3-4]报道皮下接种MCF-7 细胞制作乳腺癌成功的裸鼠,连续21 d ip 小檗碱10、20、25 mg/kg,能剂量相关地降低荷瘤小鼠的MCF-7 细胞移植瘤体积,促进癌细胞凋亡,使瘤组织结构破坏,出现坏死细胞,其作用机制是下调肿瘤组织中的p53、基质金属蛋白酶(MMP)-2、MMP-9、表皮生长因子受体蛋白的过表达。动物离体实验发现小檗碱5~40 mg/L 浓度和时间相关地抑制人乳腺癌MCF-7 细胞增殖,小檗碱40 mg/L 作用72 h 的增殖抑制率达60%,使MCF-7 细胞周期滞留在G0/G1期,S 期细胞数减少,也能浓度和时间相关地提高MCF-7 细胞的半胱天冬酶活性和下调B 细胞淋巴瘤/白血病基因2(Bcl-2)的表达[5]。也有报道小檗碱作用72 h 抑制MCF-7 细胞增殖的半数抑制浓度(IC50)为20 μmol/L[6]或20.6 μmol/L[7],IC50的小檗碱使MCF-7 细胞减少31%、细胞周期滞留在G1/G2期[6],并浓度相关地抑制乳腺癌细胞己糖激酶II 活性及其蛋白表达、抑制癌细胞的糖酵解、提高氧化型辅酶I/还原型辅酶I 比值、降低葡萄糖消耗、ATP和乳酸含量[7]。孙育等[8]报道小檗碱12.5、25.0、50.0、100.0 μmol/L 浓度相关地抑制人卵巢癌HO-8910 细胞活力,β-连环蛋白、细胞周期蛋白-D1 的基因和蛋白表达下调,p21 基因和蛋白表达上调。
可见,小檗碱通过调控肿瘤抑制因子半胱天冬酶、MMP、β-连环蛋白等活性,p53、Bcl-2 的表达,抑制人乳腺癌MCF-7 细胞和人卵巢癌HO-8910 的活力,从而抑制妇科肿瘤。
1.2 阻滞细胞周期
曾智豪等[3-4]报道皮下接种MCF-7 细胞制作乳腺癌成功的裸鼠,连续21 d ip 小檗碱10、20、25 mg/kg,使瘤组织结构破坏,出现坏死细胞,剂量相关地使MCF-7 细胞周期滞留在G0/G1期,减少S 期和G2/M 期细胞数。小檗碱10 μmol/L(IC50)作用72 h 可使人三阴性乳腺癌MDA-MB-231 细胞减少12%,并使细胞周期滞留在S 期[7]。李军等[9-10]报道小檗碱5~80 mg/L 浓度和时间相关地抑制雌激素依赖性人子宫内膜癌Ishikawa 细胞增殖,作用48 h的IC50为40 mg/L,当浓度高于80 mg/L 时,抑制增殖作用出现平台现象;作用72 h 后使癌细胞全部固缩死亡;使细胞周期滞留在G0/G1期,S 期和G2/M期细胞数减少。王玉[11]报道小檗碱10~80 μmol/L能浓度和时间相关地抑制雌激素依赖性人子宫内膜癌RL95-2 细胞和非雌激素依赖性人HEC-1A 细胞增殖,使细胞周期滞留在G1/G0期,S 期和G2/M期细胞数减少,线粒体膜电位下降,葡萄糖消耗量和乳酸生成增加。刘明珠[12]报道小檗碱5、10、15、20 μmol/L 作用48 h 抑制人宫颈癌CaSki 细胞和Siha 细胞增殖的IC50分别为21.86、16.84 μmol/L,小檗碱5、20、40 mg/L 浓度和时间相关地抑制CaSki细胞和Siha 细胞增殖,使细胞周期滞留在G2/M 期。
可见,小檗碱通过阻滞细胞周期,抑制人乳腺癌MCF-7 细胞、三阴性乳腺癌MDA-MB-231 细胞、子宫内膜癌RL95-2 细胞、宫颈癌CaSki 细胞和Siha细胞的增殖。
1.3 抑制TDO-Kyn-AhR 通路
卵巢癌SKOV3 细胞是髓样分化因子-88 阳性卵巢癌细胞,属紫杉醇抵抗型(即I 型)卵巢癌,A2780 细胞是髓样分化因子-88 阴性卵巢癌细胞,属紫杉醇敏感型(II 型)。赵云平[13]报道小檗碱可浓度和时间相关地抑制SKOV3 细胞和A2780 细胞生长,作用72 h 的IC50分别为2.48、2.41 μmol/L;也能浓度和时间相关地抑制这2 种卵巢癌细胞高表达AhR基因,并降低癌细胞上清色氨酸的消耗及其代谢物Kyn 产量。而Kyn 是AhR 的配体,激活AhR后可导致癌细胞处于免疫抑制状态而逃避免疫。
吲哚胺-2,3 双加氧酶(IDO)和TDO 都是色氨酸沿Kyn 途径代谢的主要限速酶。SKOV3 细胞高表达IDO、TDO基因,而A2780 细胞高表达TDO基因,不表达IDO基因。小檗碱对TDO、IDO基因表达均有抑制作用[13-14]。孟囿园[15]进一步研究发现SKOV3 细胞和A2780 细胞均高表达程序性死亡分子配体-1(PD-L1)基因不表达或极低表达程序性死亡分子-1(PD-1)基因,小檗碱2.5 μmol/L 作用6 h 对A2780 细胞的PD-L1基因表达下调倍数达790倍,对SKOV3 细胞的PD-L1基因表达倍数更高,达10 万倍以上,认为小檗碱主要是通过抑制TDO基因表达减少卵巢癌细胞Kyn 代谢物产生,下调AhR 的蛋白表达,即通过抑制TDO-Kyn-AhR 通路去除卵巢癌的免疫抑制状态,因此小檗碱对I 型和II 型卵巢癌均有效。
1.4 下调STAT3 信号通路
刘明珠[12]报道小檗碱5、10、15、20 μmol/L 作用48 h 抑制人宫颈癌CaSki 细胞和Siha 细胞增殖的IC50分别为21.86、16.84 μmol/L,小檗碱5、20、40 mg/L 浓度和时间相关地抑制CaSki 细胞和Siha细胞增殖,上调裂解的半胱天冬酶-3 表达,下调细胞周期蛋白-B1、细胞周期蛋白依赖性激酶-1 和STAT3 的表达,因此小檗碱是通过抑制STAT3 信号通路抑制癌细胞增殖;17 μmol/L 小檗碱能提高Siha细胞对X 线放射敏感性,放射增敏比为1.55。
小檗碱除了调控半胱天冬酶-3、细胞周期蛋白-B1 等机制,还下调STAT3 表达,抑制人宫颈癌CaSki、Siha 细胞增殖,且能提高Siha 细胞对X 线放射敏感性,其在放疗、化疗方面都对抗肿瘤细胞有益。
2 抑制肿瘤细胞迁移、侵袭
小檗碱可抑制人乳腺癌MCF-7、MDA-MB-231细胞,宫颈癌CaSki、HeLa、AN3CA 细胞和HEC-1A,卵巢癌SKOV3 细胞的迁移和侵袭,其机制包括调控上皮间质转化(EMT)信号通路、MMP-2 通路、激活蛋白-1(AP-1)通路、组蛋白去乙酰化酶-4、鞘氨醇-1-磷酸/鞘氨醇-1-磷酸受体-1 通路。
2.1 调控EMT 信号通路
高小炎[16]报道小檗碱抑制正常氧环境下和缺氧环境下的MCF-7 细胞增殖的IC50分别为10.26、26.53 μmol/L,MCF-7 细胞在缺氧环境时对小檗碱敏感性下降;小檗碱可促进正常氧环境和缺氧环境时的MCF-7 细胞的缺氧诱导因子-1α 的基因表达,但都下调缺氧诱导因子-1α 的蛋白表达,还能下调正常氧环境时的MCF-7 细胞的上皮-钙黏蛋白和β-连环蛋白的蛋白表达,并抑制正常氧环境和缺氧环境时的MCF-7 细胞迁移和侵袭,认为小檗碱是通过促进缺氧诱导因子-1α 蛋白的降解抑制EMT 的信号通路发挥抑制乳腺癌生长和转移。
与MCF-7 细胞相比,人乳腺癌MDA-MB-231细胞对小檗碱更敏感:作用72 h 抑制增殖的IC50分别为20、10 μmol/L[6]和20.6、15.2 μmol/L[7],作用48 h 的IC50分别为106、85 μmol/L[17]。高小炎[16]报道在正常氧环境下,小檗碱作用MCF-7 细胞和三阴性乳腺癌MDA-MB-231 细胞48 h 的IC50分别为10.26、5.33 μmol/L,在缺氧环境下作用48 h 的IC50分别为26.53、4.14 μmol/L;抑制这两种乳腺癌细胞在正常氧环境和缺氧时的迁移和侵袭;三阴性乳腺癌细胞在缺氧时对小檗碱更敏感,原因是与正常氧环境时比较,在抑制缺氧诱导因子-1α 蛋白表达的同时并不促进缺氧诱导因子-1α 的基因表达。提示小檗碱是通过促进缺氧诱导因子-1α 蛋白的降解和上调上皮-钙黏蛋白和β-连环蛋白的基因和蛋白表达,抑制EMT 的信号通路发挥抑制三阴性乳腺癌细胞生长和转移。
刘岚等[18]报道给裸鼠腋下接种人三阴性乳腺癌MDA-MB-231 细胞,待肿瘤体积长到约100 mm3后ip 小檗碱25 mg/kg,连续7 d,3 次/d,可显著减缓肿瘤生长,肿瘤体积明显减小;离体实验发现小檗碱25、50、100 μmol/L 浓度相关地抑制MDAMN-231 细胞增殖、迁移和侵袭,上调上皮-钙黏蛋白和叉头状转录因子(FOXO)-3a 的表达和p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的磷酸化,下调蜗牛状蛋白、波形蛋白、神经-钙黏蛋白的表达,认为小檗碱是通过激活p38MAPK/FOXO3a 信号通路,抑制MDA-MB-231 细胞增殖和EMT,阻滞癌细胞迁移、侵袭和转移。
刘明珠[12]报道小檗碱5、20、40 mg/L 浓度和时间相关地降低人宫颈癌CaSki 细胞的侵袭迁移能力。肖华等[19]给裸鼠皮下接种CaSki 细胞,5 d 后连续14 d 隔天1 次ip 小檗碱10 mg/kg,可显著抑制肿瘤体积和质量的增长,并能上调肿瘤组织内的miR-145-5p 表达;离体实验发现小檗碱能够显著抑制CaSki 细胞增殖、迁移、侵袭和集落形成能力,促进谷氨酰胺消耗、减少ATP 和α-酮戊二酸生成,并显著上调miR-145-5p、上皮-钙黏蛋白,下调神经-钙黏蛋白、波形蛋白、MMP-9 的表达,提示小檗碱是通过上调miR-145-5p 的表达,消耗癌细胞内谷氨酰胺和ATP 并阻滞EMT,抑制宫颈癌CaSki细胞增殖、迁移和侵袭。
可见,小檗碱通过抑制EMT 信号通路抑制人乳腺癌MCF-7 细胞、乳腺癌MDA-MB-231 细胞、宫颈癌CaSki 细胞、人宫颈癌CaSki 细胞的侵袭和迁移;小檗碱是通过激活p38MAPK/FOXO-3a 信号通路抑制MDA-MB-231 细胞增殖和EMT,阻滞癌细胞迁移、侵袭和转移。
2.2 调控MMP-2 通路
MMP-2 被认为是肿瘤侵袭中的关键蛋白水解酶,STAT3 可通过调节MMP-2 的表达在肿瘤侵袭转移中发挥重要作用[20]。来丽娜等[21-22]报道小檗碱可引起Bax 表达上调、Bcl-2 表达下调;使基质MMP-2 阳性表达细胞数减少、基质金属蛋白酶组织抑制因子-2 阳性表达细胞数增多,降低HeLa 细胞的黏附和迁移能力;也能浓度和时间相关地抑制人脐静脉内皮细胞的增殖和抑制HeLa 细胞的血管内皮生长因子的表达,即小檗碱可能是上调Bax 和基质金属蛋白酶组织抑制因子-2 的表达,下调Bcl-2、MMP-2 和血管内皮生长因子的表达,抑制HeLa 细胞黏附和转移,并诱导细胞凋亡。
2.3 上调AP-1 表达、下调组蛋白去乙酰化酶-4 表达
王玉[11]报道小檗碱10~160 μmol/L 浓度和时间相关地抑制低分化人宫颈癌AN3CA 细胞和HEC-1A 细胞增殖、集落形成、迁移、侵袭能力;小檗碱在过表达环氧化酶-2(COX-2)的HEC-1A 细胞中抑制增殖、迁移、侵袭的能力被削弱,并认为小檗碱是通过诱导AP-1 表达,促进miR-101 表达而下调COX-2 表达;整体动物实验发现给裸鼠皮下接种HEC-1A 细胞移植成功后或静脉注射HEC-1A 细胞制作肺转移成功后,连续4 周ig 小檗碱50、100 mg/kg 均能抑制皮下移植瘤生长和显著减少肺转移结节数,说明小檗碱能够防治子宫内膜癌和防治癌转移。
赵文佳[23]报道小檗碱浓度和时间相关地抑制人三阴性乳腺癌MDA-MB-231 细胞增殖、肿瘤坏死因子-α 和白细胞介素-8 的分泌及其组蛋白去乙酰化酶-4 的表达,上调p21,认为小檗碱抗乳腺癌细胞增殖的可能机制是:下调组蛋白去乙酰化酶-4表达和上调p21 的表达,抑制乳腺癌的发展和转移。姜玉婷等[24]报道小檗碱20、40 μmol/L 作用48 h 使宫颈癌AN3CA 细胞穿过膜的平均细胞数由对照组的139.7 个分别减少到110.0、56.7 个,即小檗碱也能够浓度相关地降低宫颈癌AN3CA 细胞在体外的侵袭能力。
小檗碱通过诱导AP-1 表达,抑制宫颈癌HEC-1A 细胞增殖,治疗子宫内膜癌和防治癌转移;下调组蛋白去乙酰化酶-4 的表达和上调p21 的表达,抑制乳腺癌MDA-MB-231 细胞的发展和转移。
2.4 下调鞘氨醇-1-磷酸/鞘氨醇-1-磷酸受体-1 通路
智多等[25]认为小檗碱可通过抑制长链非编码RNA 肺腺癌转移相关转录因子-1 的表达,诱导卵巢癌SKOV3 细胞凋亡,并降低其迁移和侵袭能力。金芙蓉等[26]认为小檗碱是通过下调鞘氨醇-1-磷酸/鞘氨醇-1-磷酸受体-1 通路相关蛋白的表达抑制SKOV3 细胞侵袭、迁移和血管形成。目前关于小檗碱调控鞘氨醇-1-磷酸/鞘氨醇-1-磷酸受体-1 通路的实验研究还比较少,以后可多设计该通路的动物研究,以进一步阐明作用机制和靶点。
3 诱导肿瘤细胞凋亡
鲁周南等[27]报道小檗碱作用24 h 能抑制癌细胞迁移和诱导凋亡,质量浓度在12.5、25、50 mg/L诱导子宫内膜癌HEC-1A 细胞的凋亡率由对照组的8.40%分别提高到24.07%、29.84%、69.13%,使癌细胞内出现空泡、结构破坏、裂解成碎片、贴壁细胞减少,并散在排列。
3.1 抑制磷脂酰肌醇-3 激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)通路
温纯洁[17]报道小檗碱20~160 μmol/L 浓度和时间相关地抑制MCF-7 细胞增殖,使细胞周期滞留在G1期,S 期细胞数减少,并诱导凋亡,抑制细胞克隆形成。张创[28]报道小檗碱作用24 h 抑制MCF-7 细胞增殖的IC50为36.277 μmol/L;采用基因芯片技术测定小檗碱处理MCF-7 细胞后的基因表达谱数据,发现小檗碱可能是热休克蛋白-90 抑制剂、组蛋白去乙酰化酶抑制剂或通过抑制PI3K/Akt/mTOR 通路促进肿瘤细胞凋亡。
钱洁等[29]报道小檗碱10~100 μmol/L 浓度和时间相关地抑制MDA-MB-231 细胞增殖,抑制24、48、72 h 细胞增殖的IC50分别为52.15、49.28、44.63 μmol/L,使MDA-MB-231 细胞呈现不规则形态、细胞皱缩、细胞质浓缩、细胞外出现碎片、细胞间距变大、贴壁能力下降;小檗碱25、50、100 μmol/L作用24 h 后浓度相关地提高细胞总凋亡率,并诱导细胞自噬泡形成;上调癌细胞中自噬因子beclin1 表达和自噬相关蛋白轻链3II(LC3II)/轻链3I(LC3I)的表达量比,抑制Akt、mTOR 的磷酸化,而自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤能对抗小檗碱的上述作用,提示小檗碱是通过抑制Akt/mTOR 通路诱导癌细胞自噬和凋亡,产生抗肿瘤作用。
PI3K/Akt/mTOR 信号通路在肿瘤发展中起着至关重要的作用,小檗碱通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路促进人乳腺癌MCF-7 细胞凋亡;抑制Akt/mTOR 通路,诱导三阴性乳腺癌MDA-MB-231 细胞凋亡。
3.2 调控相关蛋白和酶的表达
纪武等[30]在离体实验发现小檗碱5、20、40 mg/L 可降低HeLa 细胞的侵袭迁移能力,并诱导癌细胞凋亡,40 mg/L 小檗碱作用48 h 使HeLa 细胞凋亡率达到45.36%;使细胞体积变大、内有空泡样改变、漂浮细胞增多,活细胞数减少,能浓度相关地抑制HeLa 细胞的Bcl-2、MMP-9、NF-κB p65 的蛋白表达,上调Bax 蛋白表达。
刘明珠[12]报道小檗碱5、20、40 mg/L 可诱导宫颈癌CaSki 细胞凋亡,40 mg/L 作用48 h 使CaSki细胞凋亡率达到42.47%,使细胞体积增大;内有空泡样改变、漂浮细胞增多、活细胞数减少。给裸鼠皮下接种CaSki 细胞的次日开始连续30 d ip 小檗碱10、30、50 mg/kg,能剂量相关地降低荷瘤小鼠的肿瘤体积,也能剂量相关地降低肿瘤组织的Bcl-2、MMP-9、NF-κB p65 的蛋白表达,上调Bax 的蛋白表达[30]。
来丽娜等[22]报道小檗碱5、20、40 mg/L 可诱导HeLa 细胞凋亡,作用48 h 后可见凋亡的DNA 降解形成的梯带,且浓度相关地诱导细胞凋亡,并引起Bax 表达上调、Bcl-2 表达下调;使MMP-2 阳性表达的细胞数减少、基质金属蛋白酶组织抑制因子-2 阳性表达细胞数增多,提示小檗碱可能是上调Bax和基质金属蛋白酶组织抑制因子-2 的表达,下调Bcl-2、MMP-2 和血管内皮生长因子的表达,诱导细胞凋亡。
Raghav 等[31]报道小檗碱抑制HeLa 细胞增殖的IC50为18 μmol/L,此浓度小檗碱显著诱导HeLa 细胞分裂间期和有丝分裂的微管发生解聚作用,使细胞周期滞留在G2/M 期,并阻止有丝分裂。小檗碱在低于11 μmol/L 就能抑制HeLa 细胞迁移,也能与微管蛋白结合,改变微管蛋白杂二聚体的构象,一方面抑制微管蛋白装配成微管,另一方面还能使微管解聚,这可能是小檗碱抑制HeLa 细胞有丝分裂、诱导凋亡的分子机制。
因此认为小檗碱通过下调Bcl-2、MMP-9、NFκB p65 蛋白的表达、上调Bax 蛋白的表达,诱导宫颈癌HeLa、CaSki 细胞的凋亡,这个作用通路值得深入研究,对开发抗宫颈癌新药有现实意义。
3.3 提高机体免疫功能
马雯钰[32]报道小檗碱50、100、150 μmol/L 浓度和时间相关地抑制小鼠三阴性乳腺癌4T1 细胞生长和集落形成,并诱导凋亡。给小鼠乳房垫接种4T1细胞后连续20 d ig 小檗碱45、75、145 mg/kg,剂量相关地抑制4T1 细胞肿瘤体积和质量增长,其中145 mg/kg 组的肿瘤体积平均为1 719 mm3,明显低于对照组的2 102 mm3,引起肿瘤组织结构改变、出血、炎性细胞浸润;下调肿瘤组织中Bcl-2、X 连锁凋亡抑制蛋白(XIAP)的蛋白表达和上调Bax、细胞色素C、半胱天冬酶-3、半胱天冬酶-8、半胱天冬酶-9、Bid、Fas、Fas 相关死亡结构域蛋白(FADD)的蛋白表达;使荷瘤小鼠血清免疫细胞标志物CD8、免疫抑制分子PD-L1 和调节性T 细胞的标志性分子叉头状转录因子-P3(FOXP3)、炎性细胞因子白细胞介素-1β、白细胞介素-6、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的基因表达上调,抗炎细胞因子白细胞介素-10 和上皮生长因子受体基因表达下调;使肿瘤组织和脾脏中自然杀伤细胞增多;使肿瘤组织中乙酸浓度升高、荷瘤小鼠粪便中乙酸、丙酸、丁酸短链脂肪酸浓度增高,这与小檗碱增加有益肠道微生物菌群丰度和多样性相一致。说明小檗碱通过提高机体的免疫机制来抑制肿瘤的生长,但是目前类似的实验研究还比较少,以后可以多开展其提高免疫作用的药理实验研究。
3.4 阻滞Toll 样受体-4(TLR4)/核因子-κB(NFκB)通路
洪丹丹等[33]报道小檗碱可抑制HeLa 细胞和沉默TLR4 表达的HeLa 细胞这2 种癌细胞迁移和促进细胞凋亡,也能下调NF-κB p65、Bcl-2 和TLR4的基因和蛋白表达,而使TLR4 表达沉默可进一步增强小檗碱的上述作用,提示小檗碱是通过抑制TLR4/NF-κB 信号通路的机制诱导癌细胞凋亡的。但目前有关小檗碱调控TLR4/NF-κB 信号通路的抗妇科肿瘤的实验研究比较少。
3.5 激活线粒体/半胱天冬酶通路
低质量浓度小檗碱(50 mg/L)或顺铂(5 μmol/L)均不显著引起HeLa 细胞凋亡、线粒体膜电位下降、细胞色素C 释放,胞内脂质过氧化物形成、活性氧产生,如果上述浓度的两药联用,上述作用均被显著增强,并使半胱天冬酶-3、半胱天冬酶-9 活性显著增强。而半胱天冬酶抑制剂z-DEVDFMK 能对抗两药联用引起的细胞凋亡,提示两药联用主要是激活线粒体/半胱天冬酶通路,诱导HeLa细胞凋亡,产生对癌细胞的毒性作用[28]。小檗碱联用顺铂调控线粒体/半胱天冬酶通路诱导宫颈癌HeLa 细胞凋亡,对于提高化疗疗效有临床应用价值,但是目前的证据还比较少,应继续深入研究。
3.6 抗氧化应激
宋霞[34]报道小檗碱抑制MCF-7 细胞增殖的IC50为93.69 mg/L,并诱导凋亡,促进半胱天冬酶-3、半胱天冬酶-9、p53、鼠双微基因-2(mdm2)、Bax、Bak、mTOR、4E 结合蛋白(4ebp)的基因表达,抑制Bcl-2、S6k、Akt基因表达,提示小檗碱是通过促进细胞活性氧生成引起的氧化应激,降低线粒体膜电位诱导癌细胞凋亡。可见小檗碱抗人乳腺癌MCF-7 细胞是通过多个通路、多种机制起作用的,如通过抗氧化应激、调控肿瘤抑制因子与EMT信号通路、阻滞细胞周期、抑制PI3K/Akt/ mTOR 通路,进而促进MCF-7 细胞凋亡。
4 增加化疗药敏感性
4.1 减少乳腺癌细胞内的雌激素
MCF-7 细胞属于雌激素受体阳性乳腺癌细胞。小檗碱浓度和时间相关地诱导雌激素代谢酶细胞色素P4501A1(CYP1A1)的基因和蛋白表达,提示小檗碱可促进雌激素的分解代谢,也是小檗碱抗乳腺癌的作用机制之一。小檗碱20~160 μmol/L 浓度和时间相关地抑制MCF-7 细胞和他莫昔芬耐药的MCF-7 细胞株(MCF-7/TAM)的细胞增殖。小檗碱与雌激素受体拮抗剂他莫昔芬联用抗MCF-7 细胞和MCF-7/TAM 细胞作用(抑制增殖,诱导凋亡和p21、Bax 的蛋白表达,下调Bcl-2 蛋白表达)进一步增强,即小檗碱可通过减少乳腺癌细胞内雌激素含量提高乳腺癌细胞对他莫昔芬的敏感性[17]。
4.2 抑制组蛋白去乙酰化酶-2(SIRT2)表达
李翀瑶[35]报道小檗碱或阿霉素均能浓度相关地抑制MDA-MB-231 细胞增殖,作用24 h 的IC50分别为78.87 μmol/L 和1.12 mg/L,二者联用时的CI 均小于1,产生抑制协同作用,最佳联用方案为小檗碱60 μmol/L+阿霉素0.5 mg/L;阿霉素1 mg/L、小檗碱80 μmol/L 和最佳联用方案作用24 h,均能使MDA-MB-231 细胞的迁移能力显著下降,说明小檗碱本身对三阴性乳腺癌细胞的增殖和迁移均有抑制作用,与阿霉素联用可产生协同作用,提示小檗碱是通过抑制SIRT2 表达和上调乙酰化转移酶P300 和乙酰化组蛋白H3K56 的表达产生抗癌作用。
4.3 下调RAD51 表达
人卵巢癌属免疫抑制型肿瘤,可逃避免疫系统监控,因此易复发和转移,是妇科肿瘤死亡率最高的肿瘤。徐光伟[36]报道小檗碱使卵巢癌HEY 细胞和SKOV3 细胞周期滞留在G1期,并诱导凋亡,下调细胞周期蛋白-E、Bcl-2 的蛋白表达,上调p21 和Bax的蛋白表达;小檗碱10 μmol/L能显著下调HEY细胞内同源重组修复关键蛋白RAD51 的表达;小檗碱10 μmol/L 联用顺铂1 μmol/L 可对抗顺铂诱导RAD51 表达上调,增强顺铂上调HEY 细胞和SKOV3 细胞的Bax 表达、下调Bcl-2 表达和诱导凋亡的作用,提示小檗碱可通过下调RAD51 表达抑制癌细胞的修复,增强癌细胞对化疗药的敏感性。
4.4 下调miR-21 的表达
Lin 等[37]报道小檗碱浓度和时间相关地抑制卵巢癌OVCAR3 细胞和3 例患者原发卵巢癌细胞增殖,使细胞周期滞留在G0/G1期,电镜可见小檗碱或顺铂都能使大多数癌细胞出现典型的凋亡和坏死细胞的死亡形态,抑制增殖细胞核抗原(PCNA)和Ki67 的表达,促进与凋亡相关的半胱天冬酶通路、激活与坏死相关的RIPK3-MLKL 通路,提示小檗碱联用顺铂抑制卵巢癌细胞增殖、诱导细胞凋亡和坏死的作用进一步增强。
王婉等[38]报道小檗碱联用顺铂可提高SKOV3细胞对顺铂的敏感性,认为小檗碱是通过诱导错配修复基因(hMLH1)启动子区CpG 岛的去甲基化和增强hMLH1 的基因表达,提高hMLH1 的功能,诱导癌细胞凋亡;还可通过上调卵巢癌的抑癌基因程序性细胞死亡因子-4(PDCD4)和下调miR-21 的表达,提高癌细胞对顺铂的敏感性。
4.5 抑制乙醛脱氢酶-1 活性
宋涛涛等[39]报道小檗碱0.2、0.4、0.8、1.6 μmol/L浓度相关地抑制紫杉醇耐药卵巢癌SKOV4/ DR 细胞的药物转运蛋白P-糖蛋白和乙醛脱氢酶-1 的表达;小檗碱0.8 μmol/L 显著抑制SKOV3/DR 细胞增殖、迁移、侵袭,并诱导凋亡,使耐药癌细胞裂解的半胱天冬酶、BAD、Bax 的表达显著上调,Bcl-2、C-myc 和侵袭相关蛋白蜗牛状蛋白、波形蛋白、神经-钙黏蛋白、MMP-3、MMP-9 的表达显著下调;小檗碱联用紫杉醇的上述作用进一步增强,提示小檗碱可通过抑制乙醛脱氢酶-1 活性下调了卵巢癌细胞的P-糖蛋白表达,从而逆转对紫杉醇的耐药性。
5 结语
小檗碱能防治乳腺癌MCF-7、MDA-MB-231、4T1 细胞,宫颈癌HeLa、CaSki 细胞和子宫内膜癌HEC-1A 细胞移植瘤在小鼠体内生长和肺转移。离体实验表明小檗碱能浓度相关地抑制乳腺癌MCF-7、MDA-MB-231、4T1 细胞,卵巢癌SKOV3、HEY、A2780、HO-8910 细胞,宫颈癌HeLa、CaSki、Siha细胞,子宫内膜癌HEC-1A、RL95-2、AN3CA、Ishikawa 细胞的增殖,迁移、侵袭,并诱导癌细胞凋亡。小檗碱也能提高妇科肿瘤细胞对化疗和放疗的敏感性。Zhang 等[40]报道小檗碱和阿霉素抑制MDA-MB-231 细胞和4T1 细胞增殖的IC50分别为52.72、0.329 mg/L 和0.821、0.040 mg/L;小檗碱联用阿霉素因浓度比不同可产生协同、相加和拮抗作用,只有当浓度比为7.8∶1、15.6∶1 时,可产生强大协同作用,因此在临床上使用时选择最佳剂量比很重要。
小檗碱抗妇科肿瘤的药理机制是多方面的,涉及到上调miR-145-5p 表达,激活AP-1/miR-101 通路、MAPK/FOXO 通路,促进活性氧生成诱导氧化应激性线粒体损伤、缺氧诱导因子的降解,抑制去乙酰化酶表达、表皮生长因子及其受体的表达、PI3K/Akt/mTOR 通路、TLR4/NF-κB 通路、STAT 通路、鞘氨醇-1-磷酸/鞘氨醇-1-磷酸受体通路、TDO/Kyn/AhR 通路,下调修复基因RAD5表达和上调错配修复基因hMLH1表达等作用机制,因此具有比较广谱抗妇科肿瘤作用,建议应针对具体的作用靶点进行更深入的药理研究,如防治卵巢癌和三阴性乳腺癌的复发、转移等。
小檗碱抗妇科肿瘤细胞的基础研究已经进行了比较多的实验研究,临床上也有人将其应用于防治妇科肿瘤,Qin 等[41]报道60 例宫颈癌患者术后均进行每周1 次化疗和盆骨放疗,加服小檗碱300 mg,3 次/d,能显著预防急性放射性直肠炎发生,提高生活质量评分,使放疗完成时间显著缩短,说明小檗碱能预防宫颈癌患者放化疗时的急性直肠炎发生,提高放化疗时的生活质量。但这样的临床研究比较少,多为短期治疗,以后可以更多地开展设计严谨的多中心临床研究。肿瘤属于慢性疾病、需要长期用药治疗,而小檗碱是不良反应较低的OTC 药物,临床研究可考察小檗碱能否提高肿瘤患者5 年生存率,从基础和临床两个方面加速新药研发进程,使更多的妇科肿瘤患者受益。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突