甘草中三萜皂苷类成分抗肿瘤及联合抗肿瘤机制研究进展*

杨必乾，何昱洁，何慧明，邓 毅

（1.广元市中医医院，四川 广元 628000；2.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000）

甘草为豆科植物甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch．、胀果甘草Glycyrrhiza inflata Bat.或光果甘草Glycyr rhiza glabra L.的干燥根和根茎，具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效[1]。其含有黄酮类、皂苷类、多糖类等成分[2]。皂苷是苷元为三萜或螺旋甾烷类化合物的一类糖苷[3]。三萜皂苷是一类基本母核由30个碳原子组成的萜类化合物，具有良好抗肿瘤活性及调节人体免疫作用[4-5]。本文对甘草中三萜皂苷抗肿瘤及联合抗肿瘤作用进行总结归纳，以期为甘草进一步的研究提供参考。

1 甘草中的三萜皂苷

甘草中含有多种三萜皂苷化合物，如甘草酸、甘草次酸、甘草甜素、甘草皂苷A2、甘草皂苷P2、甘草皂苷G2、甘草皂苷R3、甘草皂苷S3、乌拉尔皂苷E、乌拉尔皂苷C、24-羟基-甘草皂苷G3、24-羟基-甘草皂苷A3、22β-乙酰甘草酸以及其他皂苷元等[6-10]。甘草三萜皂苷具有祛痰止咳、抗痉挛、镇痛、抗肿瘤的作用[4,11]。近年甘草酸和甘草次酸（结构见图1）的研究较为广泛。

图1 甘草次酸和甘草酸的结构式

2 抗肿瘤机制

2.1 影响细胞周期 细胞周期（包括细胞分裂间期和分裂期）是细胞分裂形成新细胞的整个过程。肿瘤细胞周期紊乱引起其恶性增殖，从而影响机体的正常生理功能。LUO Y H等[12]研究发现18β-甘草次酸可将A549肺癌细胞分裂阻滞于G2/M期；YUAN H等[13]发现其能诱导HCT-116细胞G0/G1停止，增加p21和p27的表达，从而抑制细胞的复制和迁移。FAROOQUI A等[14]发现甘草酸也可将人宫颈癌HeLa细胞周期阻滞在G0/G1期。甘草三萜皂苷可通过调控细胞周期，阻碍肿瘤细胞增殖。

2.2 细胞自噬 细胞自噬指细胞在相关自噬基因的调控下，依赖于胞内溶酶体（或酵母液泡）的降解途径[15]。细胞自噬具有双向作用，即细胞自噬一方面通过维持胞内基因组稳定、促进细胞程序性死亡、消除促癌因子等多种途径抑制肿瘤细胞的发生，另一方面又可为其提供营养物质以支持其生长和迁移，并使其产生对放化疗的抗性[16]。因此，合理利用细胞自噬机制，可以达到抗肿瘤的目的。

TANG Z H等[17]发现甘草次酸可降低HepG2细胞活力，增加HepG2细胞乳酸脱氢酶的释放，促进HepG2细胞Bax、cleaved Caspase-3和LC3-Ⅱ的表达，证实了甘草次酸能触发肝癌细胞自噬。SHEN S Y等[18]发现甘草次酸能激活肉瘤中以LC3-I向LC3-Ⅱ转化为特征的自噬途径，导致Beclin-1蛋白水平升高，p62表达下降，自噬通量增加。甘草次酸可以刺激肿瘤发生细胞自噬，对其生存能力产生影响。

2.3 诱导细胞凋亡 细胞凋亡是正常机体为维护自身稳定在基因调控下细胞发生主动消亡的过程[19]。近年来诱导细胞凋亡成为肿瘤治疗中的一个重要方式[20]。Bcl家族在细胞凋亡调控中起着重要的作用，下调Bcl-2或上调Bax可促进多种肿瘤细胞凋亡[21]。冯儒学等[22]发现甘草甜素对Cal-27细胞的增殖有较强的抑制作用，并能诱导其凋亡。且Cal-27细胞中Bcl-2蛋白表达水平明显降低，Bax蛋白表达水平明显增加。王娜等[23]研究发现甘草甜素能促进U14宫颈癌小鼠瘤体细胞Bax mRNA，降低Bcl-2 mRNA及Bcl-2蛋白表达。甘草甜素抗肿瘤的机制可能与调节Bcl-2/Bax有关。

另外，Caspase家族不仅可以启动外源性细胞凋亡传导通路，还能间接启动内源性细胞凋亡传导通路，在细胞凋亡的整个过程中发挥关键作用[24]。HUANG Y C等[25]发现甘草次酸可增加细胞中Caspase-8、Caspase-9和Caspase-3活性，从而显著抑制人白血病HL-60细胞增殖并诱导细胞凋亡。RAHMAN M A等[26]研究表明Caspase抑制剂处理神经母细胞瘤细胞，能阻止大部分甘草次酸介导的细胞毒性，减少肿瘤细胞凋亡。甘草次酸可通过Caspase家族激活细胞凋亡传导通路而达到抗肿瘤的目的。

2.4 调节免疫 肿瘤的发生往往与机体免疫系统功能障碍、免疫抑制、衰老、免疫功能低下有关[27]。因此，激活免疫应答、增加免疫细胞和免疫因子的释放，从而提高机体的免疫功能对肿瘤的治疗具有积极的作用。刘俊峰等[28]发现甘草皂苷可显著提高卡拉库尔羊血液中免疫球蛋白IgA、IgG的含量。EBRAHIMNEZHAD S等[29]发现在体内给药甘草次酸后可抑制树突状细胞的成熟和T细胞介导的超敏反应。王娜等[23]研究表明甘草甜素能提高U14宫颈癌小鼠胸腺指数、脾脏指数及血清IL-2、IFN-γ、TNF-α水平。甘草三萜皂苷类成分可调节机体的免疫，从而增强机体对肿瘤细胞的免疫应答作用。

2.5 调节信号通路

2.5.1 JAK-STAT信号通路 JAK-STAT信号通路是一条由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡及免疫调节等许多重要的生物学过程，但其激活后会促进各种疾病如实体肿瘤、白血病等的发生和发展[30]。因此，抑制该通路的激活有助于肿瘤的治疗。WANG S S等[31]发现甘草次酸可降低结直肠癌细胞LoVo、SW480和SW620的STAT3磷酸化水平；JIE M等[32]研究发现甘草次酸可以通过减少信号转导器和转录3激活剂（STAT3）的磷酸化来抑制转化因子诱导的上皮-间充质转化，最终抑制肝细胞癌生长。甘草三萜皂苷可通过抑制JAK-STAT信号通路导致肿瘤细胞的凋亡。

2.5.2 磷酸酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/AKT/mTOR）信号通路 PI3K/AKT/mTOR信号通路在肿瘤细胞的增殖、凋亡、代谢、血管生成等生物学过程中发挥重要作用[33]。肿瘤细胞的耐药也可能与该通路有关[34]。WANG S S等[31]发现甘草次酸可降低直肠癌细胞p-PI3K蛋白表达水平，表明甘草次酸可以抑制PI3K通路调控结直肠癌细胞的凋亡、侵袭和迁移。CAI Y等[35]也发现甘草次酸可以调节AKT通路致使三阴性乳腺癌细胞凋亡。

2.5.3 线粒体依赖通路 线粒体，一种存在于大多数细胞中的双膜细胞器，是细胞的动力工厂。线粒体通透性转换孔、细胞凋亡相关蛋白及Bcl-2基因家族蛋白共同组成线粒体通路[36]。线粒体功能紊乱与肝肿瘤细胞耐药密切相关[37]。且线粒体转移在血液恶性肿瘤的发生发展和耐药中起关键作用[38]。HUANG Y C等[25]发现甘草次酸作用于人白血病HL-60细胞后，细胞线粒体膜电位下降。周峰等[39]发现甘草甜素能降低口腔鳞状细胞癌细胞系Tca8113线粒体膜电位，使细胞中的Cyt C由线粒体向细胞质转移。甘草中皂苷类化合物可以通过抑制肿瘤细胞线粒体通路来降低肿瘤细胞能量来源从而促进细胞的凋亡。

2.5.4 内质网应激通路 内质网是真核细胞内负责蛋白质、类固醇、脂类和糖类合成及钙依赖性信号转导的重要细胞器。其功能异常会导致内质网应激，对肿瘤的发生和发展具有双重作用[40]。SHEN S Y等[18]发现甘草次酸作用于肉瘤细胞后，LC3-I向LC3-Ⅱ转化为特征的自噬途径被激活，导致Beclin-1蛋白水平升高，p62表达下降。甘草次酸抗肿瘤活性与IRE1-JNK通路诱导内质网应激有关。另外，ALPER P等[41]发现甘草次酸衍生物甲基索洛酮作用于MDA-MBA-231乳腺癌细胞后，细胞内与内质网应激相关的凋亡蛋白（IRE1-alpha, Bip，CHOP）表达增加，且甲基索洛酮能促进乳腺癌细胞的凋亡。甘草三萜皂苷化合物可以通过提高内质网应缴通路凋亡蛋白表达促进肿瘤细胞凋亡。

2.6 调节氧化应激 活性氧（ROS）是一类具有高反应活性、性质活泼的氧电子还原产物[42]，与肿瘤细胞的发生、发展和凋亡密切相关[43]。肿瘤细胞的ROS含量明细多于正常细胞。因此，降低或者清除肿瘤细胞中ROS，对肿瘤的治疗有积极作用[44]。CAI Y等[35]发现甘草甜素可通过减少ROS生成，维持谷胱甘肽表现出保护和解毒作用。CAI H K等[45]发现甘草次酸能呈剂量依赖型方式抑制人胃癌细胞中的ROS含量，抑制胃癌细胞的迁移和侵袭。CACCIOTTI I等[46]发现PE/CA-PJ15细胞对甘草次酸产生过量的ROS敏感，而过量的ROS对正常的牙龈成纤维细胞却无细胞毒性作用。甘草次酸可调节细胞内外的ROS含量，使肿瘤细胞失去迁徙和侵袭的能力，甚至诱导细胞凋亡。

一氧化氮（NO）是细胞中一种重要的内源性信号分子,参与调节胞内的多种生理和病理活动[47]。其在细胞内的积聚可引起线粒体损伤进而诱导肿瘤细胞发生凋亡[48]。KIM M等[49]发现甘草甜素可以调节肿瘤微环境中的NO浓度，通过抑制ATP依赖性泵的ATPase功能来降低肿瘤化疗中的多药耐药，从而改善化疗中的耐药，提高治疗效果。

综上，甘草三萜皂苷在抗肿瘤方面具有显著的优势。其机制可能与三萜皂苷通过调控细胞内Bax、LC3-Ⅱ、Bcl-2、Bax、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-3、STAT3、p-PI3K等蛋白和基因的表达水平，调控细胞内外ROS、NO含量，抑制肿瘤细胞活性，以及促进其自噬和凋亡有关。（见图2）

图2 甘草三萜皂苷致细胞凋亡机制

3 联用抗肿瘤

近年，肿瘤的发病率日渐升高。虽然临床抗肿瘤药如阿霉素，抗肿瘤效果明显，但毒副作用、耐药性导致其治疗效果愈来愈差。而甘草中三萜皂苷可与川芎嗪、姜黄素及阿霉素等抗癌药物联用可以增强抗肿瘤效果。（见表2）

表2 甘草皂苷类化合物联合抗肿瘤作用

3.1 联合姜黄素、川芎嗪增效 中药联用具有多靶点、高疗效和低毒副作用的优势，可在诱导凋亡、调控细胞周期、自噬、逆转肿瘤多药耐药性等方面发挥作用[50]。CHANG M Y等[51]研究发现，甘草次酸和姜黄素联用干预人肝细胞癌HepG2细胞时，能抑制其增殖，诱导其凋亡。甘草次酸和姜黄素联用阻滞细胞G1周期效果明显优于甘草次酸和姜黄素单独给药，且联用后能增强抑制PTEN/PI3K/Akt信号通路效果，抑制肝癌细胞的发育。WANG X等[52]发现甘草次酸与川芎嗪合用后也可以显著抑制肿细胞癌的生长，阻止肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）或IL-1β诱导的HepG2细胞侵袭和迁移，证明甘草次酸与姜黄素、川芎嗪联用后可增强抗肿瘤能力。

3.2 联用阿霉素增效减毒 临床现有的许多抗肿瘤药物面临着专一性低、长期使用后细胞耐药等困境[53]。阿霉素是一种广谱抗肿瘤药物，专一性不强，临床应用往往为联用[54]。YANG T等[55]发现甘草酸和阿霉素在人肝癌细胞系HepG2中显示出显著的协同作用，强于阿霉素单独使用对细胞增殖的抑制。TANG M X等[56]发现甘草次酸与阿霉素联用后能够准确地将药物释放到乳腺癌细胞中，从而实现药物的靶向释放，而对正常细胞的毒副作用明显降低。甘草皂苷类化合物合用阿霉素后可以发挥增效减毒的作用。

3.3 作为生物支架 抗肿瘤药物因高毒性和缺乏选择性可能导致全身毒性，利用能够结合肝细胞细胞质膜上特定受体的生物活性配体是肝脏靶向治疗的一个重要方法。哺乳动物肝细胞的肝窦表面可表达甘草次酸受体，因此其被用作靶向肝脏药物的配体[57]。甘草次酸作为生物支架与其他抗癌分子结合对癌细胞显示出良好的细胞毒性作用[58]。CAI D等[59]将哌嗪酰胺片段与18-甘草次酸的C30-COOH结合，得到一系列新型的酰胺连接的18-甘草次酸衍生物。结果证实该化合物对HepG2细胞有明显的抑制作用，且对人正常肝细胞无毒。甘草次酸可作为抗肿瘤生物支架，专一地对肿瘤细胞产生抑制作用。

4 讨论

2022年统计结果显示，恶性肿瘤发病、死亡人数有所增加，严重威胁人类的健康[60]。临床中肿瘤的治疗如放疗、化疗等能抑制肿瘤生长，延长患者生存率。但随着治疗的深入，靶点不精准、细胞耐药性、对正常细胞的杀伤等又制约临床用药，且阿霉素、哌嗪酰胺、顺铂等一线临床化疗药物存在严重的毒副作用、耐药性等问题。因此，寻找新的更有效安全的抗癌药物或药物联用对于延长患者生存期的、提高生存质量具有重要的意义。

中医药在抗肿瘤的治疗中具有作用明显[62]、副作用较低、逆转细胞耐药性[63]、增效减毒[64]等优势，三萜类化合物也被证明具有良好的抗肿瘤作用[65]。研究表明甘草中许多成分如黄酮类、皂苷类、多糖类[66]均有抗肿瘤作用。其中三萜皂苷作为含量较高的成分，抗肿瘤作用明显。近年研究表明，甘草三萜类化合物在与硫化氢[67]、尿嘧啶[68]、迈克尔受体[69]等联用后，能提高其抗肿瘤的活性。甘草三萜类化合物也作为生物支架与其他抗肿瘤成分联用抗肿瘤，具有广阔的应用前景。但目前甘草三萜皂苷研究集中于甘草酸、甘草次酸、甘草甜素，而其他的三萜皂苷研究较少，而且现研究集中于单用和联用抗肿瘤增效、增敏，对药物所致的肝肾损伤研究较少。研究表明甘草及复方可以缓解抗肿瘤药物顺铂所致肝肾损伤[70]，但甘草中的三萜皂苷物质是否也具有缓解药源性肝损伤的功效还有待研究。此外，甘草依然有假性醛固酮、过敏等多种不良反应[70]，且三萜皂苷类化合物具有溶血性。如何在使用药物的过程中降低药物的毒副作用，以及提高甘草中三萜皂苷类化合物的富集也是后续研究的重点之一。