黄芪抗非小细胞肺癌作用机制研究进展

刘玉才 刘亚群 庄海涛 王永锋

山东省临沂市中心医院，山东 临沂 276400

肺癌是临床常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率均呈逐年上升趋势，数据显示，肺癌在我国及世界范围内的发病率和死亡率均位居所有恶性肿瘤的首位[1-2]。肺癌的主要组织学类型为非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)，约占所有肺癌的80%[3]。非小细胞肺癌的药物治疗方法有化学治疗、分子靶向治疗、抗血管生成治疗以及免疫治疗等[4]。近年来中医药治疗非小细胞肺癌显示出较好的效果，可延长患者的生存时间，提高生活质量，降低不良反应等[5]。

中医学认为，肺癌发生是由于机体正气亏损，外邪内侵，邪毒蕴肺，导致肺气阻郁，宣降失司，气机不畅，日久而形成肺积，故治疗上应以扶正培本为主[6]。黄芪为临床常用的补益类中药，具有补气健脾、升阳举陷、益卫固表等功效。研究[7-8]表明，黄芪含有多种活性成分，主要包括多糖类、皂苷类、黄酮类等，具有增强免疫力、抗肿瘤、调节机体代谢、保护心脑血管等多种药理作用。近年来研究表明，黄芪具有明显抗非小细胞肺癌作用，现将近年来黄芪抗非小细胞肺癌作用机制的相关研究综述如下，希望能为黄芪的更深入研究及其临床应用提供参考。

1 抑制肺癌细胞增殖

肺癌细胞的无限增殖、异常分化是肺癌侵润和转移的基础，因此抑制肺癌细胞增殖在肺癌的治疗中占有非常重要的地位。研究表明，黄芪可抑制肺癌细胞增殖。吴忧等[9]观察黄芪注射液对人肺癌A549细胞增殖的影响，结果表明，黄芪注射液在低浓度、短时间内对A549细胞有促生长的作用，但在长时间、高浓度的作用下则对A549细胞有明显抑制作用。席雪琴等[10]探讨黄芪多糖在人血γδT细胞体外抑制人肺癌A549细胞增殖的作用，结果显示，黄芪多糖及γδT细胞均能抑制A549细胞增殖，且二者联合对A549细胞增殖的抑制率大于二者单独抑制率之和，表明黄芪多糖可增强γδT细胞对人肺癌A549细胞增殖的抑制作用。

黄芪可通过调节某些特定的信号通路完成对肺癌细胞的抑制。PI3K/AKT信号通路是调控细胞增殖和生长的关键信号通路，生长因子可以通过激活PI3K信号转导通路诱导Akt激活为磷酸化状态，即p-AKT，来调控细胞增殖[11]。吴安妮等[11]研究发现，黄芪甲苷可通过抑制Akt信号通路中p-AKT的表达，抑制非小细胞肺癌A549、SPC-A1的增殖，且调控作用具有浓度依赖性。超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)具有抗氧化作用，可保护细胞免受损伤。在肿瘤细胞中，SOD及GSH-Px活力较正常细胞明显下降。杨晶源等[12]研究发现，黄芪甲苷能抑制人肺癌SPC-A-1细胞增殖，增加细胞凋亡率，其机制可能与其增加SOD及GSH-Px活性有关。以上研究表明，黄芪甲苷可通过抑制PI3K/AKT信号通路、抗氧化等作用，抑制肺癌细胞增殖，发挥抗肺癌作用。

2 诱导肺癌细胞凋亡

肺癌发生发展的原因之一是癌细胞凋亡受抑制，因此诱导癌细胞凋亡在肺癌治疗中具有重要意义。研究证明，黄芪可通过调控某些信号通路及Bax和Bcl-2基因、增强凋亡蛋白酶半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)等的表达，诱导肿瘤细胞凋亡。

PI3K/AKT信号通路在肺癌等恶性肿瘤细胞中存在异常激活，与细胞增殖、转移、凋亡等密切相关，对肿瘤的发生发展至关重要，阻断该通路可降低肿瘤细胞活性，从而减缓肿瘤细胞增殖和生长[13-14]。于超等[14]研究发现，黄芪注射液能够抑制肺癌细胞PI3K/AKT信号通路的激活，从而促进细胞凋亡，抑制细胞增殖与迁移。

PTEN蛋白为一种肿瘤抑制因子，在细胞的生长、凋亡等方面发挥重要的调节作用，PTEN表达水平的降低对肿瘤发生具有重要影响。NEDD4-1是一种E3泛素化连接酶，能使PTEN发生泛素化，通过多泛素化促进PTEN在胞质中降解，从而负调控PTEN的稳定性。在大多数恶性肿瘤组织中，存在NEDD4-1的高表达和PTEN的表达缺失[15]。贾力维等[15]研究发现，黄芪甲苷能能明显抑制非小细胞肺癌A549细胞增殖、迁移并诱导其凋亡，其机制可能是其抑制NEDD4/PTEN通路，并促进Bax表达有关，抑制Bcl2的表达，最终增强cleaved Caspase-3的表达，导致细胞死亡。

Smac/Diablo是存在于线粒体中的促凋亡蛋白，能够直接诱导癌细胞死亡或导致细胞的死亡。Caspase-3参与了细胞的生长、分化与凋亡，Smac/Diablo可以调控Caspase-3促进肿瘤细胞凋亡[16]。庄梦婕等[16]研究发现，黄芪多糖联合顺铂能够抑制小鼠Lewis肺癌细胞的生长，其机制可能与升高凋亡蛋白Caspase-3、Smac/Diablo的表达有关。

Wnt/β-catenin通路与肿瘤细胞的生长、凋亡密切相关，在肺癌中，其明显上调并促进原癌基因表达，抑制Wnt/β-catenin通路，可抑制肺癌细胞增殖并促进凋亡[17]。曹旸等[17]研究发现，贝伐单抗联合黄芪甲苷，可通过协同下调Wnt/β-catenin信号通路，从而抑制肺癌细胞增殖并促进肺癌细胞的凋亡。以上研究表明，黄芪及有效成分黄芪多糖、黄芪甲苷可通过调节PI3K/AKT、NEDD4/PTEN、Wnt/β-catenin等通路以及升高凋亡蛋白酶Caspase-3的表达，诱导肺癌细胞凋亡。

3 抑制肺癌细胞侵袭和迁移

肿瘤细胞向周围组织的侵袭、迁移是肿瘤复发的主要原因，也是肿瘤患者死亡的主要原因之一，在肿瘤患者的治疗过程中，抑制肿瘤的侵袭与转移尤为重要[18]。研究表明，黄芪的有效成分具有抑制肺癌细胞侵袭、迁移的作用。

免疫球蛋白样转录子(immunoglobulin-like transcript，ILT)是近年来发现的一类免疫球蛋白超家族，ILT4为其中的重要成员，在非小细胞肺癌、结肠癌等组织中均有表达，属于抑制性受体，能够调节免疫细胞的活化，发挥免疫抑制作用[19]。张振飞等[19]研究表明，黄芪甲苷能够下调免疫调节因子ILT4的表达，抑制免疫逃逸，从而抑制非小细胞肺癌A549细胞的增殖、侵袭及迁移。

细胞内Janus蛋白酪氨酸激酶/信号转导子和转录激活子3信号通路(JAK/STAT3)的异常激活与恶性肿瘤细胞异常增殖、侵袭、转移等密切相关。张时文等[20]研究发现，黄芪多糖可通过抑制JAK/STAT3转录激活效应，抑制人肺癌A549细胞的侵袭和迁移，从而达到对人非小细胞肺癌的治疗作用。

转移前微环境的形成是造成肿瘤转移的重要免疫学机制，肿瘤细胞自身可以改造肿瘤微环境并反过来影响其状态和行为，因此，抑制肿瘤转移的关键还需从肿瘤微环境与肿瘤转移之间的动态关系着手[21-22]。CD44、CD62P、骨桥蛋白(osteopontin，OPN)、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)、基质金属蛋白酶抑制因子-2(TIMP-2)等转移相关蛋白作为肿瘤转移微环境中的成员可激活相关信号通路，从而加速肿瘤的转移[23]。刘丹等[22-23]观察了黄芪多糖及联合顺铂对小鼠Lewis肺癌术后复发转移的影响，结果表明，黄芪多糖能够抑制Lewis肺癌细胞的迁移、侵袭；黄芪多糖联合顺铂可以抑制小鼠肺癌术后复发、转移，其机制可能与抑制复发转移相关蛋白OPN、CD44、CD62P、TIMP-2，MMP-2及 MMP-9等的表达有关。以上研究表明，黄芪的有效成分可通过下调免疫调节因子ILT4的表达、抑制JAK/STAT3转录激活效应以及调节免疫微环境等作用，发挥抑制肺癌细胞侵袭和迁移。

4 诱导肺癌细胞自噬

细胞自噬是一种存在于真核细胞中的普遍现象，它与肿瘤的发生发展密切相关。肿瘤细胞可通过自噬作用来抵抗由于过度增殖造成的营养缺乏，获得继续增长的能量以维持其生存。因此，应用某些药物抑制肿瘤细胞的自噬，可起到抑制抗肿瘤生长的目的[24-25]。自噬与肺癌发生和治疗的关系是近年来的研究热点。

王雪林等[25-26]研究表明，黄芪多糖可通过抑制人肺癌A549细胞的自噬而发挥抗肿瘤作用，其机制可能为①与其抑制PI3K/AKT信号通路有关；②与其上调肺癌A549细胞自噬相关哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表达以及下调微管相关蛋白1轻链3B(LC3B)和beclin1表达有关。庞歆桥等[27]研究发现，黄芪甲苷能够调节自噬相关通路过程中P62和LC3蛋白的表达，来实现对肺癌A549抑制作用，而且黄芪甲苷与贝伐单抗联用后能显著增强贝伐单抗对肺癌A549细胞的抑制作用。

5 调节免疫功能

研究发现免疫功能紊乱是肺癌发病的重要基础，多数肺癌患者存在免疫功能紊乱，表现为辅助性T细胞(Th1)和辅助性T细胞(Th2)处于失衡状态，而Th1和Th2细胞失衡可引发免疫逃避，免疫逃逸对肺癌的发生、侵袭和转移起到关键作用。因此，纠正免疫细胞的失衡有助于肺癌的治疗[28-29]。研究表明，黄芪及其化学成分可通过调节肺癌的免疫细胞及细胞因子以提高机体免疫功能，抑制免疫逃逸，抑制肺癌细胞的生长。

刘艳玲等[30]研究表明黄芪多糖能够抑制Lewis肺癌移植瘤生长，提高肺癌小鼠脾组织CD3+、CD4+、CD8+比例和CD4+/CD8+比值；增加Th1型细胞因子IL-2、IFN-γ含量，降低Th2型细胞因子IL-4、IL-10含量，逆转和平衡Th1/Th2漂移，提高肺癌小鼠免疫功能；降低小鼠Toll样受体4(toll-like receptor 4，TLR4)、髓样分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)和核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)p65蛋白和mRNA表达。表明黄芪多糖具有抗肺癌和免疫调节作用，其作用机制可能与抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路活化有关。

近年来研究发现，在大多数肿瘤患者体内存在一类来源于骨髓且发育未成熟的异质性细胞群体，统称为髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressorcells，MDSCs)。MDSCs参与抑制抗肿瘤免疫反应，可促进肿瘤细胞的免疫逃逸，加速肿瘤细胞生长和转移。因此，清除或降低MDSCs是肿瘤免疫治疗的重要手段[31]。刘素霞[31]研究了黄芪多糖对MDSCs亚群的影响，结果发现，MDSCs参与了非小细胞肺癌的发展过程，黄芪多糖与非小细胞肺癌患者外周血共培养后，MDSCs百分率显著下降，其机制可能是通过促进MDSCs的分化成熟而调节患者的免疫功能。

细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4 (cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)是介导肿瘤免疫逃逸的重要抑制性分子，分为可溶性CTLA-4 (sCTLA-4)和膜型CTLA-4 (mCTLA-4)，二者具有相同的生物学效应，发挥免疫抑制作用。研究[32-33]显示晚期非小细胞肺癌患者外周血中sCTLA-4高表达，有些中药复方可下调sCTLA-4的表达，改善外周细胞免疫功能。姜怡等[33]研究发现，黄芪甲苷可通过下调mCTLA-4及sCTLA-4表达，提高抗肺癌免疫应答、逆转CTLA-4介导的肺癌免疫逃逸，从而发挥抗肺癌作用。以上研究表明，黄芪的有效成分可通过纠正Th1和Th2细胞失衡、抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路活化、降低MDSCs水平、下调CTLA-4的表达等作用，调节机体免疫功能，抑制肺癌细胞的生长。

6 逆转耐药性

肿瘤细胞对药物产生耐药性是肿瘤患者治疗失败的主要原因之一，因此抑制肿瘤细胞耐药在肺癌的治疗中具有重要地位。研究[34]表明，PI3K/AKT信号通路的异常激活与肿瘤多药耐药的发生密切相关，有些中药复方或单体可通过抑制PI3K/AKT信号通路的异常激活，减少肿瘤多药耐药相关蛋白P-gp的表达，从而逆转肿瘤耐药。柳叶等[35]研究了黄芪多糖对人肺癌顺铂(DDP)耐药株A549/DDP细胞耐药性的影响，结果显示：与顺铂组比较，顺铂+黄芪多糖组A549/DDP细胞迁移数降低，A549/DDP细胞凋亡率升高，线粒体膜电位降低，A549/DDP细胞中Bcl-2和P-gp蛋白表达水平降低，p-PI3K/PI3K和p-AKT/AKT比值降低，Bax蛋白表达水平升高。表明黄芪多糖可以降低A549/DDP细胞耐药性，其机制可能与其阻断PI3K/AKT信号通路，降低P-gp蛋白表达以及诱导线粒体凋亡有关。

7 预防肺癌的发生

周威等[36]研究黄芪甲苷对乌拉坦诱导的肺癌小鼠的防治作用，结果显示，黄芪甲苷可显著抑制乌拉坦诱导的小鼠肺癌发生，显著改善肺癌小鼠的生存质量和肺组织病理变化，降低血清中肺癌标志物癌胚抗原(CEA)、糖链抗原125 (CA125)水平，其作用机制可能与减少Wnt-1、β-catenin、C-myc、Cyclin D1蛋白表达及抑制Wnt/β-catenin信号通路活化有关。

8 小结与展望

综上所述，黄芪及其活性成分黄芪多糖、黄芪甲苷具有较好的抗非小细胞肺癌的作用，能够抑制肺癌细胞增殖，诱导肺癌细胞凋亡、抑制肺癌细胞侵袭和转移、调节免疫功能、诱导肺癌细胞自噬、逆转肺癌细胞耐药性、预防肺癌发生等。黄芪抗非小细胞肺癌的作用机制较复杂，与其调控某些特定的信号通路、抗氧化、增强半胱氨酸蛋白酶的表达、抑制基质金属蛋白酶活性、调控癌基因和抑癌基因的表达、调节免疫细胞和细胞因子、降低肿瘤多药耐药相关蛋白的表达等机制有关。临床应用已证实，黄芪辅助治疗非小细胞肺癌具有较好的效果，可提高临床疗效，降低化疗引起的不良反应[37]，因此，黄芪在非小细胞肺癌治疗方面有较好的临床应用前景。但仍存在一些问题：由于中药成分复杂多样，其抗肿瘤作用常常表现为多靶点、多途径、多层次的特点，目前的研究还不能全面、深入地阐明黄芪抗非小细胞肺癌的作用机制，需进一步对其作用靶点和途径进行深入探索，以寻求更加确切的作用机制；另外，黄芪作为扶正固本的主要药物，在治疗非小细胞肺癌的中药复方中的应用非常普遍，但其单方中药制剂用于治疗非小细胞肺癌的临床报道较少，且均为小样本量，今后需开展大样本的临床研究以验证其治疗非小细胞肺癌的效果；黄芪的有效成分用于治疗非小细胞肺癌的新药研究有待开发。总之，随着黄芪抗非小细胞肺癌作用机制研究地不断深入，将为其治疗非小细胞肺癌的临床应用提供更为详细、确实的理论依据。