中药抗肿瘤作用机理研究进展

李石清 田 港 贾燕丽 华一卉 单琪媛

·综述·

中药抗肿瘤作用机理研究进展

李石清 田 港 贾燕丽 华一卉 单琪媛*

恶性肿瘤是目前威胁人类健康和生存的主要疾病之一。2016年全世界有约1400多万癌症新发病例及880万例癌症相关死亡；预计今后二十年，全球癌症新发病例将增长约70%［1］。我国癌症全国范围普查（及估算）数据显示，2015年中国预计有429.2万例新发肿瘤病例，相当于平均每天新发12000例癌症；281.4万例死亡病例，相当于平均每天7500人死于癌症［2］。癌症已成为我国疾病死因之首，发病率和病死率还在攀升，成为极其重要的公共健康问题。因此，如何有效预防及治疗癌症，是世界医学研究的热点。

肿瘤的发生、发展是一个多因素、多环节的过程，目前尚无有效根治手段，临床主要以手术切除为主，辅以放疗、化疗等方法。以上疗法对肿瘤的早中期有较好疗效，但久用易产生耐药性，免疫抑制、心血管及胃肠道等副作用及蓄积毒性［3］，导致患者耐受性差，从而降低疗效，尤其不适用与免疫功能低下的患者。

中医中药治疗肿瘤有着悠久的历史，其以“整体观念，辨证论治”为指导思想，运用扶正固本、清热解毒、活血祛瘀、软坚散结等［4］治疗方法，在临床抗肿瘤综合治疗中发挥不可替代的作用。中药抗肿瘤具有毒副作用小，改善机体整体功能，与化疗药联用后具有明显的增效减毒、改善患者预后等特点，在提高肿瘤患者生存质量，延长生存期等方面彰显出独特优势。近年来，随着抗肿瘤中药在临床的广泛应用，其多环节、多靶点、多途径的分子作用机理正逐渐被认识。研究发现，中药可通过抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制血管生成、阻滞细胞周期、提高机体免疫力、逆转多药耐药等机理发挥抗肿瘤作用［5-7］。本文整理近年来的文献资料，就中药抗肿瘤作用机理研究进展予以综述。

1 影响肿瘤细胞周期

肿瘤细胞周期可分为间期及分裂期（M期），间期又可分为DNA合成前期（G1期），DNA合成期（S期），DNA合成后期（G2期）。细胞周期主要由细胞周期蛋白（Cyclin），细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK），CDK抑制蛋白（CKI）三大类主要蛋白进行调控。Cyclin通过与相关CDK结合，调控CDK活性，活化的CDK磷酸化相关靶蛋白而改变其活性，推动细胞周期。CDK活性受Cyclin的正向调节，同时受到CKI的负向调节［8］。越来越多的研究表明，细胞周期调控紊乱、凋亡、分化异常与肿瘤的发生、发展存在密切联系，是导致肿瘤恶性增殖的原因之一［9］；同时，许多癌基因、抑癌基因的异常均直接或间接参与了肿瘤的发生、发展。

中药能够将肿瘤细胞阻滞于不同的细胞周期，从而抑制肿瘤细胞增殖，发挥抗肿瘤作用。如临床使用的抗癌药物紫杉醇即是通过促进微管双聚体装配成微管，抑制微管聚集，使肿瘤细胞阻滞于G2/M期，影响肿瘤细胞分裂增殖［10］。XU等［11］研究发现，蟾酥可通过下调Cyclin蛋白表达，引起肝癌细胞HepG2和SMMC-7721在细胞周期G2/S期阻滞，继而诱导细胞凋亡。窦勇起等［12］研究扶正散结汤拆方配伍中药对Lewis肺癌小鼠移植瘤生长及细胞周期的影响，与模型组比较，各中药组具有不同程度的抑瘤作用，且差异有统计学意义（P<0.05）；流式细胞仪检测细胞周期发现，各用药组细胞周期在G0/G1期比例均大于模型组，除扶正组及活血组外，其余各组肿瘤细胞在G2/M期的比例明显减少，推测扶正散结汤拆方配伍中药对Lewis肺癌小鼠移植瘤的抑制作用机理是通过阻滞细胞周期于G0/G1期，而不进入S期进行DNA复制。

2 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是指细胞在一定的生理和病理条件下，由基因程序调控的主动死亡过程［13］。其主要作用是清除老化细胞、过度增生的细胞以及机体不再需要的细胞等，从而维持自身内环境的稳定。细胞凋亡不同于细胞坏死，其形态学特征大致表现为［14］：凋亡初期细胞膜完好，细胞体积变小，细胞间连接疏松，细胞表面微绒毛减少，胞浆浓密，细胞器基本完好；凋亡中期胞体胞核体积变小，胞膜完整。核染色质浓集，核仁裂解；凋亡后期细胞核破裂，凋亡小体形成，小体内完整细胞器及胞核残体可见，最后凋亡小体被具有吞噬功能的细胞吞噬、降解。研究证实，凋亡异常与乳腺癌、结肠癌、胰腺癌等［14-16］多种恶性肿瘤发生、发展存在密切联系。因此，诱导肿瘤细胞凋亡已成为抗肿瘤研究的热点。

目前比较公认的细胞凋亡途径主要有两条：一是由细胞膜表面的死亡受体介导的外源性凋亡途径，二是由线粒体膜通透性改变引起细胞凋亡的内源性凋亡途径。内源性凋亡途径，指某些凋亡刺激因素导致某些凋亡相关基因（Bcl-2家族）活化，由胞浆移至线粒体膜，致使线粒体膜电位降低，透性增大，引起线粒体内膜间隙的凋亡诱导因子（AIF）、细胞色素C（Cyt C）等向细胞质释放，激活半胱天冬酶（Caspase），引发级联反应，导致细胞凋亡［17］。外源性凋亡途径，是由细胞膜表面的死亡受体（如Fas、TRAIL）与相应配体结合而触发［18］。

2.1 Bcl-2家族与细胞凋亡 B细胞淋巴瘤/白血病基因家族-2蛋白（Bcl-2家族）是一类在线粒体途径中发挥关键作用的蛋白，已发现的Bcl-2家族蛋白成员达20余种［19］，其主要分为促凋亡蛋白如：Bax、Bak等，抑凋亡蛋白如：Bcl-2、Bcl-xl等。其中Bax与Bcl-2是研究最多的一对功能相反的蛋白，Bcl-2主要通过影响线粒体膜通透性，抑制Cyt C等的释放，抑制Ca2+内流，抑制氧自由基的产生等途径抑制细胞凋亡；相反，Bax主要通过增加线粒体膜通透性，促进细胞内Cyt C等促凋亡物质的释放，促进细胞凋亡［20］。此外，Bax与Bcl-2还可通过形成异源或同源二聚体发挥作用［21］。当Bcl-2表达较高时，Bcl-2主要通过与Bax形成异源二聚体抑制细胞凋亡；当Bax表达较高时，主要通过形成Bax同源二聚体发挥促凋亡作用。

Wei Peng等［22］研究苦荞麦中有效成分对肝癌H22细胞株体内外抗肿瘤作用发现，苦荞麦体内外均具有明显的抗肿瘤作用，Western blot实验发现，用药组与模型组相比，P53、Bax及Bcl-2蛋白表达与模型组均有显著性差异，认为其可通过升高Bax表达，降低Bcl-2表达，促进肿瘤细胞凋亡，发挥抗肿瘤作用。谭祺媛［23］用透射电镜观察细胞形态变化，流式细胞术检测细胞凋亡率，荧光定量PCR及Western blot法检测大蒜素对人结肠癌LS-174-T细胞株凋亡的影响，结果显示，大蒜素作用LS-174-T细胞株48h出现明显凋亡特征；一定浓度大蒜素能上调Bax基因表达，下调Bcl-2基因表达，诱导肿瘤细胞凋亡。

2.2 Fas/FasL受体信号通路与细胞凋亡 凋亡相关蛋白（Fas）及凋亡相关蛋白因子配体（FasL）属于肿瘤坏死因子/神经生长因子超家族成员。Fas主要以膜受体形式存在，FasL是其天然配体，主要表达于活化的T细胞、NK细胞表面，可特异性地与Fas结合，形成Fas三聚体，通过一系列蛋白结合，激活Caspase-8，启动Caspase级联反应，最终使表达Fas的细胞凋亡。多种肿瘤细胞表面均发现Fas表达下调，FasL表达上调，其通过高表达的FasL与T淋巴细胞表面Fas结合，诱导淋巴细胞凋亡，逃避机体免疫监视，使肿瘤细胞大量增殖。

邓德厚等［24］研究表明华蟾素注射液通过上调Fas基因表达，下调Fasl基因表达，促进肿瘤细胞凋亡，发挥抗肿瘤作用。动物体内研究发现，香山芝对HL-60细胞皮下移植瘤具有明显的抑瘤作用；体外研究显示，香山芝用药组可明显促进HL-60细胞Fas、FasL蛋白表达，且呈时间和剂量依赖性，下调凋亡蛋白酶前体-8（procaspase-8）及Bid蛋白表达，且呈剂量依赖性，以上结果提示香山芝通过Fas/FasL介导的死亡受体途径诱导HL-60细胞株凋亡。

3 抑制肿瘤血管生成

肿瘤的发生、发展、浸润、转移及预后等与新生血管的生成密不可分，需要新生血管提供营养物质和氧气，并排出废物［25］。血管生成是多因素参与的复杂过程，涉及血管表型生成，内皮细胞增殖、迁移，基底膜与细胞外基质降解，内皮细胞重塑及与周边细胞作用等［26］，是多种因子共同作用的结果。目前发现的与血管生成相关因子主要有：血管内皮生长因子（VEGF-A、B、C、D），血小板源性生长因子（PDGF），环氧化酶（COX-1、COX-2），基质金属蛋白酶（MMPs）等［27］，抑制肿瘤细胞血管生成，亦为治疗肿瘤重要手段之一。

钟花葡萄甲醇提取物对微血管具有抑制作用，可抑制内皮细胞迁移和抑制VEGF表达，发挥抗肿瘤作用。芦丁对SW480细胞显示强细胞毒作用，且具有剂量依赖关系，与模型组相比，芦丁明显降低血清VEGF蛋白表达水平，抑制肿瘤细胞血管生成［28］。李萍等［29］大黄虫丸可以抑制VEGF、COX-2蛋白表达，同时降低微血管生成，提示其抗肿瘤机制可能为抑制肿瘤血管生成。研究表明［30］，水蛭、斑蝥能够通过多个靶点抑制肿瘤血管生成，如能减少肿瘤组织中微血管数目，对VEGF、MMP-9蛋白有抑制作用，抑制脐静脉内皮细胞增殖。

4 调节免疫功能

肿瘤的发生、发展常伴随机体免疫功能的改变；加之临床使用化疗、放疗方法进行抗肿瘤治疗时，肿瘤细胞的杀死亦同时伴随机体正常细胞的损伤，最终导致机体免疫功能下降，患者耐受性变差。中药可通过增强机体免疫活性，最终抑制或杀灭肿瘤细胞，提高患者生存质量。许多中药可通过提高淋巴细胞活性，释放白介素细胞因子，活化巨噬细胞，增强红细胞免疫功能等途径提高机体免疫功能。

如佛甲草提取物给药S180荷瘤小鼠14d后，可提高荷瘤小鼠血清白细胞介素-6（IL-6）、IL-10，肿瘤坏死因子-α水平；显著提高荷瘤小鼠外周血CD3+、CD4+T细胞百分含量，表明佛甲草提取物可通过增加小鼠体内T淋巴细胞及其分泌因子水平，以改善机体免疫系统，达到抗肿瘤作用。Sun等［31］研究家蝇多肽提取物对S180荷瘤小鼠肿瘤的抑制及其免疫活性调节作用，认为家蝇多肽提取物能通过调节机体免疫活性发挥抗肿瘤作用。实验结果发现，该药能促进脾细胞增殖，增加NK细胞、CTL细胞活性，提高特异性血清抗原IgG、IgG-2a、IgG-2b抗体表达水平；此外，亦可上调IFN-γ及Th1转录因子T-bet、STAT-4 mRNA表达水平。

5 逆转多药耐药

临床上治疗肿瘤出现的多药耐药性，常使药物难以取得较好的疗效。据统计，>90%的癌症患者死于不同程度的耐药。多药耐药（MDR）是指肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物出现耐药性的同时，对其他结构各异、作用机制不同的抗肿瘤药物同时出现耐药性的现象。多药耐药最主要的表现为细胞内药物浓度降低，致使药物的细胞毒作用减弱甚至无法发挥作用，其发生机制主要有：（1）转运蛋白，如P-糖蛋白（P-gp）、多药耐药性相关蛋白（MRP）等介导的药物外排。（2）细胞质、细胞核中与MDR产生有关的酶，例如蛋白激酶C（PKC）、拓扑异构酶Ⅱ（ToPoⅡ）、及谷胱甘肽S转移酶（GST）等发生改变。（3）控制凋亡的基因及蛋白的缺失或改变，也是肿瘤细胞产生多药耐药的原因之一。

目前克服肿瘤细胞多药耐药性的研究主要集中在使用化学药物逆转、基因治疗逆转等，如维拉帕米、环孢霉素等抑制P-gp外排的药物。上述方法虽有一定疗效，但由于其不同程度的毒副作用限制了其临床使用；而中药在逆转肿瘤细胞多药耐药的同时，具有提高机体免疫力，抑制肿瘤细胞侵袭和转移，诱导肿瘤细胞凋亡等广泛机制。

6 其他

中药的抗肿瘤机制复杂多样。中药还可以通过抑制肿瘤细胞的侵袭、粘附或转移能力，抑制肿瘤拓扑异构酶和端粒酶活性，诱导肿瘤细胞分化等多种途径发挥抗肿瘤作用［6］。

7 结语

中医中药历史悠久，抗肿瘤中药在几千年的临床实践中显示了较好的疗效。低毒、高效，整体调节机体免疫力，不易产生耐药性等抗肿瘤作用特点，使其成为全世界研究热点。随着现代医学研究的深入，细胞生物学、分子生物学学科在中药研究领域的不断应用，中药多环节、多靶点、多途径的抗肿瘤分子作用机理正逐渐被揭示。然而中药有效成分种类繁多，一种中药中常有多种有效成分发挥作用，导致其抗肿瘤作用机制复杂，为中药抗肿瘤作用研究带来了挑战。如何将现代科技与传统中药更加充分地结合，更加深入、系统地研究中药抗肿瘤作用机理，为中药临床抗肿瘤应用提供更全面、科学的依据，是目前中医药学者研究的重点。

［1］ 世界卫生组织.2016年世界癌症报告,2016.

［2］ Chen WQ,Zheng R,Baade PD,et al.Cancer statistics in China,2015. CA Cancer J Clin,2016,66(2):115-132.

［3］ Perazella MA, Moeckel GW. Nephrotoxicity from chemotherapeutic agents: Clinical manifestations, pathobiology, and prevention / therapy. Seminars in Nephrology,2010,30:570-581.

［4］ 魏蒙蒙,胡兵,沈克平.中医药防治大肠癌作用研究.中华中医药杂志,2014,29(8):2556-2559.

［5］ 刘江,冯锐,郑颖,等.含多糖类中药抗肿瘤作用的研究进展.中国药房,2013,24(47):4497-4500.

［6］ 龙晓芝,耿云,郭晴晴.近年中药抗肿瘤有效成分及作用机制研究进展.2015,33(4):862-864.

［7］ Carmeliet R.Angiogenesis in life,disease and medicine.Nature, 2005,438(7070):932-936.

［8］ 李曙光.蜂毒素诱导人肝癌细胞周期阻滞及机制研究.上海:第二军医大学,2010.

［9］ Marx J.How cells Cycle Toward Cancer.Science,1994,263 (5145): 319-321.

［10］ Fang WS, Liang XT. Recent progress in structure activity relationship and mechanistic studies of taxol analogues.Mini Rev Med Chem, 2005,5(1):1-12.

［11］ Xu ZW,Wang FM,GAO MJ,et al.Cardiotonic steroids attenuate ERK phosphorylation and generate cell cycle arrest to block human hepatoma cell growth.J Steroid Biochem Mol Biol,2011,125(3-5):181-191.

［12］ 窦勇起,陈慧彬,陈超.扶正散结汤拆方配伍中药抑制Lewis肺癌生长和对肿瘤细胞周期的影响.环球中医药,2015,8(3):320-323.

［13］ Liu YL,Tang LH,Liang ZQ,et al.Growth inhibitory and apoptosis inducing by effects of total flavonoids from Lysimachia clethroides Duby in human chronic myeloid leukemia K562 cells.J Ethnopharmacol,2010,131(1):1-9.

［14］ 周跃华.中药复方联合他莫昔芬对MCF-7乳腺癌的抑瘤作用及其机理的实验研究.沈阳:辽宁中医药大学,2012.

［15］ 张宁.厚朴酚对胰腺癌细胞增殖和凋亡影响的研究.太原:山西医科大学,2014.

［16］ Sun N,Meng Q,Tian A.Expressions of the anti-apoptotic genes Bag-1 and Bcl-2 in colon cancer and their relationship.Am J Surg,2010,200(3):341-345.

［17］ Ryazantseva NV,Novitskii VV,Zhukova OB,et al.Molecular mechanisms of the effect of interleukin-2 on apoptosis of blood lymphocytes.Bull Exp Biol Med,2010,149(4):547-550.

［18］ 邓俊芳.和厚朴酚抗胰腺癌作用及其机制的实验研究.浙江大学医学院,2008.

［19］ 王杰,奉典旭,陈超,等.蟾毒灵对裸鼠大肠癌原位移植瘤的抗肿瘤作用及其对凋亡相关基因Bcl-xl、Bax表达的影响.肿瘤防治研究,2011,38 (10):1121-1125.

［20］ Park HJ,Jeon YK,You DH,et al.Daidzein causes cytochrome c-mediated apoptosis via the Bcl-2 family in human hepatic cancer cells.Food Chem,Toxicol,2013,60:542-549.

［21］ 钱丽.人参皂苷Rg3及其与索拉非尼、奥沙利铂联合对诱导裸鼠人肝癌移植瘤细胞凋亡的实验研究.南京中医药大学,2013.

［22］ Peng W,Hu CL,Shu ZH,et al.Antitumor activity of tatariside F isolated from roots of Fagopyrum tataricum(L.) Gaertn against H22 hepatocellular carcinoma via up-regulation of p53. Phyfomedicine,2015,22 (7-8):730-736.

［23］ 谭祺媛.大蒜素通过上调bax基因下调bcl-2基因诱导人结肠癌 LS-174-T 细胞凋亡.齐齐哈尔大学,2012.

［24］ 邓德厚,史华,张永军,等.华蟾素注射液对H22肝癌小鼠肿瘤组织中Fas、FasL基因表达情况的影响.中华中医药学刊,2014,32 (6):1345-1347.

［25］ Schonmeyr BH,Wang AK,Reid VJ,et al.The effect of hyperbaric oxygen treatment on squamous cell cancer growth and tumor hypoxia.Ann Plast Surg,2008,60 (1):81-88.

［26］ 屈瑞.多靶点抗肿瘤天然活性成分筛选及其抑痈活性研究.江苏大学,2014.

［27］ 赵鑫.灵芪胶囊对直结肠癌Lovo细胞荷瘤裸鼠外周血COX-2和VEGF的影响.黑龙江中医药大学,2012.

［28］ Alonso-Castro AJ, Domınguez F, Garcıa-Carranca A. Rutin Exerts Antitumor Effects on Nude Mice Bearing SW480 Tumor. Archives of Medical Research,2013,44:346-351.

［29］ 李萍,舒琦瑾.大黄虫丸对Lewis肺癌小鼠血管生成的影响及机制.中华中医药学刊,2015,33(1):175-178.

［30］ 吴秋玲.水蛭、斑蝥对肿瘤血管生成及VEGF、MMP表达的影响.湖北中医药大学,2011.

［31］ Sun HX, Chen LQ, Zhang J, et al. Anti-tumor and immunomodulatory activity of peptide fraction from the larvae of Musca domestica. J Ethnopharmacol,2014,153:831-839.

浙江省科技厅科技计划项目（2013C33179）；浙江中医药大学校级科研基金（2015ZY26）；浙江中医药大学校级科研基金（2015ZY25）

310053 浙江中医药大学药学院（李石清 田港 贾燕丽 单琪媛）

212400 江苏省句容市市场监督管理局（华一卉）

*通信作者