补气类中药多糖对动物结肠癌细胞作用的研究进展

钱一雯 薛珺瑜 钱诗雨 胡业鸿 方志军，2*

1.南京中医药大学附属中西医结合医院，江苏 南京 210028；2.江苏省中医药研究院，江苏 南京 210028

结直肠癌是临床上常见的消化道癌症，包括结肠癌和直肠癌。《2020全球癌症统计报告》提示，结直肠癌发病率10.0%，居全球恶性肿瘤发病谱排位第3，死亡顺位第2[1]，其发病和死亡人数均随年龄增长而上升[2]，并呈现出年轻化趋势[3]。其中，结肠癌的发病率较直肠癌上升更为显著[4]。目前，手术切除仍是结肠癌治疗的主要手段，放化疗、免疫及靶向治疗也是临床上治疗结肠癌的常用方法。这些临床治疗手段使结肠癌患者获益的同时，会发生如骨髓抑制、胃肠道反应、周围神经毒性等诸多不良反应，另一方面，免疫治疗及靶向治疗对患者自身的选择性要求较高，且价格较为昂贵，目前临床上仍有较多的结肠癌患者无法承受较长周期的标准化西医治疗，患者的预后因此而受到严重影响。

中医药具有多靶点、低毒价廉的特点，在结肠癌的治疗方面有其独特优势[5]。多糖是天然中药材中广泛存在的一种大分子物质，具有良好的生物学活性[6]，例如抗肿瘤[7]、抗氧化[8]、抗病毒[9]、调节免疫[10]等。近来，越来越多的中药多糖被分离、提取和纯化用于干预结肠癌的发生和发展，为结肠癌患者改善预后提供了新的希望。结肠癌发生的本质是“整体虚，局部实”，中医学认为结肠癌病位在脾胃，病机关键是机体正气不足，六淫邪毒蕴积在结肠，聚而成积。结肠癌患者病程日久，势必耗伤正气，正气虚弱是促进癌症发生发展的根本所在。基于中医补益正气、补虚扶正的核心治法，本文集中就《中国药典(2020年版)》中所记载的补气类中药，对国内外近15年具有抗结肠癌生物活性的中药多糖成分的相关研究进行汇总，以期为中医药治疗结肠癌的临床实践提供参考与借鉴。

1 黄芪

黄芪是一味传统的补气类中药，具有补气升阳、固表止汗、生津养血、行滞通痹、托毒生肌等作用。《神农本草经》中将黄芪列为上品，与人参齐名。从古至今，黄芪被广泛运用于临床。现代药理学研究[11]认为，黄芪有保肝、抗衰老、降压、抗病毒、抗肿瘤等功效。

黄芪多糖(astragalus polysaccharides，APS)是一种从黄芪中提取出的具有广泛生物学功能的主要有效成分。据报道[12]，APS在黄芪中的生物活性非常强，主要包括葡聚糖和杂多糖部分，其中，葡聚糖分为水溶性和水不溶性两种，杂多糖大多是由鼠李糖、葡萄糖和半乳糖组成。先前已有学者[13]利用实验研究表明APS能够抑制COLO205结肠癌细胞增殖并促进其凋亡，因而在临床化疗中被应用。阎力君等[14]采用MTT和流式细胞仪检测，发现APS同样对SW620结肠癌细胞有显著的抑制增殖和诱导凋亡作用，进一步的实验研究证实，APS主要通过阻滞细胞的G2/M期抑制结肠癌细胞SW620的增殖，通过线粒体途径诱导SW620的凋亡。亦有研究[15]报道APS能够降低结肠癌LOVO细胞的细胞活性，进而抑制其增殖，且发现抑制率与时间和剂量呈正相关。宋鑫等[16]研究表明APS可减慢结肠癌细胞HT-29的生长并主要通过阻滞细胞于G1期而促进结肠癌细胞的凋亡。付远虹等[17]对APS促凋亡作用机制进行研究，结果表明APS诱导结肠癌HT-29细胞凋亡的机制可能与对ANXA3/p38和JNK信号通路的抑制有关。刘雷蕾等[18]在体外抗肿瘤研究中发现，APS还可有效延缓上皮间充质转化过程，其抑制人结肠癌细胞增殖与迁移的作用初步认为是TLR4/NF-κB信号通路被抑制所致。

2 人参

人参自古以来便是补气要药，有“百草之王”的美称。《本草通玄》云：“人参，职专补气，而肺为主气之脏，故独入肺经也。”除了远近驰名的大补元气、复脉固脱之效，人参还具有生津养血、安神益智的作用。有研究[19]表明，人参的主要化学成分包括皂苷、多糖、挥发油、有机酸等，其中人参多糖主要由阿拉伯半乳聚糖、酸性多糖和果胶等组成[20]。研究[21]证实，人参多糖具有调节免疫、抗肿瘤、抗菌、抗抑郁等多重生物活性。Cheng H等[22]研究指出人参多糖亦能够抑制人结肠癌细胞HT-29的增殖，诱导细胞周期停滞于G2/M期，且观察发现抑制率与时间、浓度呈正相关。丛龙杰[23]通过观察人参多糖对小鼠结肠癌MC38肿瘤组织细胞的影响，发现人参多糖联合抗生素干预组对肿瘤的抑制率与诱导凋亡率均比抗生素干预组高，且均为中剂量组抑制肿瘤生长的效果为最好。赵晶丽[24]对人参多糖干预作用最佳的结肠癌细胞进行筛选，指出人参多糖对结肠癌细胞HCT-116增殖的抑制作用最强，在后续的实验中发现人参多糖可显著诱导结肠癌细胞的凋亡，但对其细胞周期并无明显影响。WesternBlot实验证实人参多糖抗癌作用的发挥可能是通过影响PARP蛋白裂解的方式实现。王璐等[25]研究报道人参多糖可能是通过下调p-AKT/AKT信号，进一步抑制下游IL-12和TNF-α，TREM-1和EGFR等炎性因子的表达来防治结肠癌，并认为人参多糖有望成为用于结肠癌辅助治疗的潜在药物。

3 白术

白术是我国传统的药食同源的中药材之一，归脾、胃经，乃补气健脾第一要药，亦有燥湿利水、止汗、安胎之效，广泛应用于结肠癌的临床。《本草汇言》：“脾虚不健，术能补之，胃虚不纳，术能助之。”多糖是中药白术的重要活性成分之一，白术多糖(polysaccharide of atractylodes macrocephala，PAM)主要包括葡萄糖、半乳糖和甘露糖，以及少量的鼠李糖、阿拉伯糖和木糖[26]。现有研究报道白术多糖主要有抗炎[27]、抗氧化[28]、调节免疫[29]等多重药理作用。冯子芳等[30]对PAM在结肠癌微环境中的影响进行研究，结果发现PAM以激活小鼠结肠癌细胞移植瘤中免疫细胞的方式抑制结肠癌的生长，其中，流式细胞术检测显示PAM能够显著增加组织中巨噬细胞和树突状细胞中MHCⅡ和IL-12的表达。Ⅱ类MHC分子主要负责提呈外源性抗原，是相互作用的免疫细胞间的协调者，调控免疫应答[31]。IL-12主要由激活的炎性细胞产生，是一类具有抑制肿瘤活性的细胞因子[32]。此外，研究还证实了PAM可通过增加淋巴细胞中CD8+细胞、NK细胞、CD44+/CD4+细胞和CD44+/NK细胞比例来实现抗肿瘤效应，丰富了PAM调节免疫细胞发挥抗肿瘤作用的内容。另外，有研究[33]报道PAM对结肠癌CT-26荷瘤小鼠肿瘤的生长有明显的抑制功能，其抑癌机制可能与激活Toll样受体4(TLR4)信号通路的转导相关。然而，关于PAM干预结肠癌方面的报道相当匮乏，PAM在未来被应用的可能性还需要学者们的进一步探索。

4 灵芝

灵芝既具有补气安神的功效又能止咳平喘，有很高的药用价值。灵芝的现代药理作用十分广泛，具有保肝护肝、抗衰老、防治心血管疾病等功能[34]。灵芝多糖的主链主要由甘露糖、半乳糖和葡萄糖等构成，其支链则由阿拉伯糖、木糖和岩藻糖等糖单元构成[35]，具有显著的抗肿瘤生物活性[36]。梁曾恩妮等[37]评估灵芝多糖联合5-FU对人结肠癌LOVO细胞体外的增殖与凋亡作用，发现灵芝多糖联合5-FU治疗能够协同抑制结肠癌细胞的增殖，同时通过阻滞细胞周期来诱导凋亡，在临床有较好的应用前景。该团队在后续的实验研究[38]中报道灵芝多糖和5-FU联用同样可协同抑制人结肠癌HCT-116细胞的增殖，并通过同种机理诱导癌细胞凋亡。Liang Z等[39]报道灵芝多糖通过触发细胞内钙离子释放和死亡受体途径诱导人结肠癌细胞HCT-116的凋亡。该团队[40]进一步对灵芝多糖对人结肠癌LOVO细胞抗癌作用的分子机制探究，发现灵芝多糖的抗肿瘤作用主要表现为诱导细胞凋亡和抑制细胞迁移两方面，其中，灵芝多糖诱导细胞凋亡主要通过Fas/caspase-8依赖的途径。Luo J等[41]基于组学分析研究瓜尔胶的抗结肠癌作用，发现对照组灵芝多糖干预组的抗肿瘤作用强于瓜尔胶组，主要体现在死亡率低、结肠长度长、肿瘤个数少、血清肿瘤坏死因子α浓度低、组织学结肠状况好等方面，说明选择使用灵芝多糖抗结肠恶性肿瘤，患者可能会有更好的获益。Bai J H等[42]对酶解灵芝多糖抗肿瘤机制进行探究，指出酶解灵芝多糖有显著的抗结肠癌活性，通过上调Bax、P-ERK和caspase-3的表达，下调Bcl2、p-Akt1和COX-2的表达，从而诱导结肠癌细胞HCT-116的凋亡。Guo C等[43]研究报道灵芝多糖能够增加双歧杆菌和乳杆菌等这类对结肠癌有预防和治疗作用的益生菌的相对丰度，并且可能通过调控TLR4/MYD88/NF-κB和MAPKs两条信号通路来抑制炎症反应，降低结肠损伤，抑制结肠癌的发生发展。

5 山药

山药，又名薯蓣，为薯蓣科植物的干燥块茎[44]，具有补脾养胃、生津益肺、补肾涩精的功效，是常用的、具有药食同源价值的补气类中药材之一。《金匮要略·血痹虚劳病脉证并治第六》第16条云：“虚劳诸不足，风气百疾，薯蓣丸主之。”此方重用山药为君，主治气血阴阳亏损不足所致的虚损性疾病。研究表明，山药含有多种营养成分，包括淀粉、非淀粉多糖、氨基酸、酚类、维生素等[45]，其中，多糖是山药中主要的活性物质，有抗氧化、增强免疫、调节肠道菌群等生物功能[46]。山药多糖(chinese yam polysaccharides，CYPs)的组成具有多样化的特点，葡萄糖、甘露糖和半乳糖是CYPs的主要构成成分[47]。现代研究[48-49]证实，CYPs对肺癌、胃癌、肝癌等多种癌细胞均有诱导其凋亡的作用。郝丽鑫[50]利用CCK-8法研究水溶性CYPs对结肠癌HCT-116细胞增殖抑制的作用影响，结果显示：CYPs在200 μg/mL以下的剂量内，抑制结肠癌HCT-116细胞增殖的效应较弱，抑制率不达14%；但是，以水溶性CYPs作为底物模拟肠道发酵后，实验结果表明，CYPs对结肠癌细胞活性的抑制作用显著增强，尤其是其48h的发酵产物，对结肠癌HCT-116细胞的增殖抑制率可达68%，抗癌效应的提高可能与肠道菌群利用水溶性CYPs发酵产酸相关。杨恺环[51]发现CYPs对结肠癌HT-29细胞的生长活性亦有抑制作用，且抑制率呈时效性和量效性，当CYPs浓度为1000 μg/mL，培养48 h后，其抑制率可达26.41%。孙雯雯等[52]观察CYPs联合替加氟对荷结肠癌HT-29细胞裸鼠体内抑制作用的影响，结果发现治疗后CYPs协同替加氟组荷瘤裸鼠的瘤体质量明显低于CYPs组和替加氟组，表明CYPs具有良好的抗结肠癌活性，为中药联合化疗的治疗方式提供了新的证据支持。

6 党参

党参是我国传统的补气药，为桔梗科植物党参、素花党参或川党参的干燥根，性味甘、平，归脾、肺经。《本草从新》载：“补中益气，和脾胃，除烦渴。”党参常用于脾肺气虚、咳嗽虚喘、津伤口渴等症的治疗。查阅文献发现，党参中含有多糖类、炔类、生物碱类多种化学成分[53]，其中，党参多糖(codonopsis pilosula polysaccharide，CPP)是重要的活性物质，现代药理学研究[54]表明，CPP有多种生物学活性，如保护神经、抗疲劳、抗炎等。朱瑞[55]研究发现，CPP能够显著抑制结肠癌HCT-116细胞的生长活性，当CPP浓度达5 mg/mL时，抑制率可达40%。进一步的实验结果证明，CPP与人肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)共同作用于结肠癌细胞时，肿瘤细胞的增殖率明显下降，抑制率达50%，说明CPP与TRAIL在抑癌方面具有协同作用。

7 甘草

甘草，是临床常用的补气类药用植物之一，堪称药中“国老”，素来有“十方九草”之说。甘草性味甘平，归心、肺、脾、胃经，有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效。甘草提取物主要由三萜、黄酮、多糖等多种活性成分组成[56]，其中，甘草多糖(glycyrrhiza polysaccharide，GPS)的结构较为复杂，主要包含葡聚糖、鼠李糖、甘露糖、阿拉伯糖、半乳糖等成分[57]，具有免疫调节、抗氧化、抗肿瘤、抗炎抑菌、调节肠道菌群等作用[58]。Ayeka P A等[59]发现GPS对正常肠道细胞IEC-6无细胞毒性作用，对结肠癌细胞CT-26的生长具有显著的抑制作用，且抑制作用与GPS的相对分子质量有关，低分子量的多糖的抗肿瘤效应强于其它多糖。此外，他们发现GPS还可通过上调IL-7细胞因子而发挥其免疫调节的作用。Zhang X等[60]证实GPS能够在结肠癌CT-26小鼠体内抑制肿瘤的生长和转移，GPS调节肠道微生物区系可能为其发挥抑癌作用的途径，具体的机制还有待进一步研究。左博靖[61]则指出GPS通过诱导调节性T细胞(Treg)向免疫无能性分化参与肿瘤免疫：显著下调CD4、CD25的表达，减少细胞因子(IL-10和TGF-β)的分泌量，同结肠癌细胞HCT-116形成拮抗作用，从而发挥GPS抗结肠癌的疗效。同时，研究还发现APS+GP复合多糖对Treg细胞的抑制作用强于单一的单体，为中药多糖的免疫学研究提供了创新点。

8 小结

近年来，我国结肠癌的发病率和死亡率快速上升，远处转移是导致结肠癌患者高病死率的主要因素之一[62]。结肠癌患者早期可无明显表现，随病情的进展逐渐出现腹痛、便血等症状[63]，大部分在确诊时已经进展至中晚期，预后较差。因此，深入研究结肠癌和探索更有效的治疗方案对结肠癌的防治具有重要意义。目前，手术治疗仍是临床上治疗结肠癌的主要方式，也有越来越多的患者能够从放化疗、靶向及免疫治疗的方法中获益。尽管如此，这些治疗手段同时带来的一系列毒副作用和不良反应仍不容小觑，从不同程度影响着结肠癌患者的预后。越来越多的研究证实了中医药通过提高抗癌疗效，减轻毒副作用，增强患者免疫功能，在提高结肠癌患者的生存质量方面发挥了重要作用。中草药中提取的多糖成分因其良好的抗肿瘤生物学活性而成为了国内外研究的热点，对中药多糖成分抗肿瘤机制的研究层次也已经逐渐从细胞水平迈向分子、基因水平，相关的体内外实验研究也正在同步进行中。

上述实验研究表明，黄芪、人参、白术、灵芝、山药、党参、甘草等补气类中药的多糖成分对动物结肠癌细胞的干预是多途径、多靶点的。一方面，这些多糖具有抗肿瘤、抗炎活性，可以直接作用于结肠恶性肿瘤，通过抑制癌细胞生殖、诱导凋亡、调控细胞周期、抑制细胞迁移、调节肠道微生物等方式来发挥抗结肠癌效应；另一方面，这些多糖提取物还可以直接作用于机体免疫系统，通过提升机体免疫力进而间接对结肠恶性肿瘤起到抑制作用。此外，补气类中药在结肠癌治疗的各个阶段都极具优势，尤其对于手术治疗及化疗前后的患者，往往具有协同增效之功，且在术后并发症和放化疗后不良反应的处理方面独具优势，能够更快更好地促进患者机体的恢复。不过，补气类中药虽好，临床仍需辨证使用，并需适当配合行气类中药可获更好疗效。

目前，不仅仅是结肠癌，人们在多糖抗其他癌种的研究方面，也取得了一定的研究成果，但这些工作基本止步在基础研究阶段，到成果应用于临床还缺乏多方面的实验与试验的验证。另外，虽然本文对补气类中药多糖成分干预结肠癌研究提供了新的方向，但就目前而言，中药多糖的研究方法仍较为局限，质量控制暂未形成统一标准，分子作用机制尚未完全明确。因此中药多糖提取物的后续研发需要在更多的外部支持以及多学科研究者的联合努力下逐步迈向新的阶梯。