毛蘭素及其衍生物抗腫瘤作用研究進(jìn)展

李 震，曹奕鷗，肖立俊，劉紹群，陳 義，蘇 暢

（復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院閔行分院外科，上海 201199）

癌癥是嚴(yán)重威脅人類生命健康和影響社會發(fā)展的重大疾病，我國惡性腫瘤發(fā)病約占全球總數(shù)的21.8%，在中國居民各類疾病死亡率中位居第一［1］。藥物治療在惡性腫瘤的綜合治療中居重要地位，但臨床可供選擇的種類有限，且原發(fā)和（或）繼發(fā)性耐藥及無法耐受的不良反應(yīng)所致患者自行停藥嚴(yán)重影響了癌癥的總體治愈率。從中草藥提取物中篩選低毒安全有效的抗腫瘤藥物一直是學(xué)界的研究熱點(diǎn)［2］，鼓槌石斛（Dendrobium chrysotoxumLindl.）別名金弓石斛，屬單子葉植物綱微子目蘭科，是我國特有的名貴中藥材，記載“石斛除痹下氣，補(bǔ)五臟虛勞贏瘦，強(qiáng)陰益精，久服，厚腸胃，補(bǔ)內(nèi)絕不足，平胃氣，長肌肉，逐皮膚邪熱痱氣，腳膝疼冷痹弱，定志除驚，輕身延年”。傳統(tǒng)中醫(yī)藥中石斛常用于滋陰補(bǔ)益；而現(xiàn)代藥理研究則表明，石斛具有擴(kuò)張血管、抗衰老、增強(qiáng)人體免疫力和抗腫瘤等作用［3］。毛蘭素｛C18H22O5，2-甲氧基-5-［2-（3，4，5-三甲氧基-苯基）-乙基］-苯酚｝ 是從鼓槌石斛中分離得到的一種低分子量天然產(chǎn)物，相對分子質(zhì)量318.36［4］，屬于聯(lián)芐類化合物，是鼓槌石斛、金釵石斛［5］發(fā)揮藥用價(jià)值的重要生物活性成分，具有抗菌［6］、抗病毒［7］以及抗血管生成等活性，近年來研究顯示，毛蘭素及其衍生物在抗腫瘤臨床治療方面應(yīng)用潛力巨大［8］。現(xiàn)就其抗腫瘤的作用和機(jī)制研究作一綜述，以期為進(jìn)一步發(fā)掘毛蘭素抗腫瘤價(jià)值提供參考與思路。

1 抗腫瘤細(xì)胞增殖

惡性腫瘤細(xì)胞具有永生化（即無限增殖）的特點(diǎn)，這也是其區(qū)別于正常細(xì)胞及良性腫瘤細(xì)胞最為顯著的生物學(xué)特征，與細(xì)胞核內(nèi)端粒酶異常激活密切相關(guān)［9］。端粒酶的激活是保證腫瘤細(xì)胞不退出細(xì)胞周期的重要環(huán)節(jié)，通過抑制腫瘤細(xì)胞端粒酶可使端粒無法維持穩(wěn)定長度，端粒隨腫瘤細(xì)胞的分化而縮短，最終致細(xì)胞衰老死亡［10］。洪衛(wèi)等［11］采用MTT 法檢測毛蘭素對胃癌細(xì)胞SGC-7901 抑制率，發(fā)現(xiàn)毛蘭素對SGC-7901 的抑制效果呈濃度依賴性，在0～0.125 μg／mL 范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)達(dá)0.905；而實(shí)時(shí)定量PCR 檢測結(jié)果表明不同濃度的毛蘭素皆可抑制端粒酶活性，且在作用48 h 后達(dá)到高峰；蘇鵬等［12］的研究也表明，毛蘭素可通過抑制Akt 激酶活性、下調(diào)Mcl-1 蛋白表達(dá)及激活DNA 修復(fù)酶PARP，阻滯其細(xì)胞周期于G2／M 期，從而對人肝癌細(xì)胞Huh7 起到增殖抑制作用，隨藥物濃度與時(shí)間增加其抑制率呈明顯的劑量時(shí)間效應(yīng)，其48 h 半數(shù)抑制濃度IC50為37.4 nmol／L，而毛蘭素對正常肝細(xì)胞L02 則沒有明顯抑制作用；Soussi 等研究證實(shí)［13］，毛蘭素異構(gòu)體氮雜異毛蘭素在極低濃度下即可阻滯多種腫瘤細(xì)胞周期于G2／M 期，是一種潛在的抗腫瘤藥物；Lam 等［14］研究則顯示，毛蘭素和毛蘭素衍生物ZJU-6 皆可阻滯人乳腺癌細(xì)胞MCF-7 于G2／M 期，并伴隨有絲分裂崩毀。在間葉組織來源腫瘤方面，毛蘭素同樣能發(fā)揮細(xì)胞周期阻滯作用，Wang等［15］研究顯示，毛蘭素可通過上調(diào)ROS／JNK 信號通路誘導(dǎo)人骨肉瘤細(xì)胞G2／M 期阻滯，同時(shí)免疫印跡法檢測細(xì)胞周期調(diào)控通路相關(guān)蛋白的結(jié)果表明，骨肉瘤細(xì)胞CyclinB1、p-Cdk1、p-Cdc25c、p21、p27 表達(dá)上調(diào)，而Cdk1 的表達(dá)則受到抑制。

2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡又稱為細(xì)胞程序性死亡，是于生理?xiàng)l件下，由各種始動因素觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)置死亡程序從而誘導(dǎo)細(xì)胞主動死亡的過程，腫瘤的發(fā)生不僅是細(xì)胞過度增殖的結(jié)果，同時(shí)也與細(xì)胞凋亡受阻關(guān)系密切［16］。Li 等［17］研究表明，毛蘭素可顯著抑制白血病HL-60 細(xì)胞增殖，抑制效果優(yōu)于長春新堿，AO／EB 染色提示HL-60 細(xì)胞出現(xiàn)了凋亡小體，抽提DNA 行凝膠電泳染色成像后呈梯狀條帶（DNA ladder），而進(jìn)一步的免疫組化提示抗凋亡蛋白bcl-2 表達(dá)下降及促凋亡蛋白bax 表達(dá)上調(diào)。bax 及bcl-2 是重要的凋亡調(diào)控點(diǎn)，兩者動態(tài)平衡的保持與偏移是細(xì)胞凋亡能否發(fā)生的決定性因素［18］，bcl-2 位于線粒體上，通過影響線粒體膜的通透性阻止細(xì)胞色素C（cyt-c）釋放而發(fā)揮抗凋亡作用；bax 則可與bcl-2 結(jié)合形成同源二聚體，參與構(gòu)成跨線粒體膜的通道蛋白，降低跨膜電位，引導(dǎo)cyt-c 外流引發(fā)細(xì)胞凋亡［19］。崔名揚(yáng)等［20］的研究則顯示毛蘭素作用于結(jié)腸癌Caco-2 細(xì)胞后，可通過影響線粒體功能，引起線粒體跨膜電位改變誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，且伴隨caspase-3 活性裂解片段表達(dá)增高。caspase-3 是在細(xì)胞凋亡過程中caspase 家族內(nèi)被激活的關(guān)鍵蛋白激酶和主要效應(yīng)因子，觸發(fā)凋亡的因素最終大多數(shù)均需通過caspase-3 介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路致細(xì)胞凋亡［21-22］。毛蘭素可能通過驅(qū)使腫瘤細(xì)胞中的bax 蛋白轉(zhuǎn)位至線粒體膜上，并與bcl-2 蛋白形成同源二聚體，在線粒體膜上形成通透性轉(zhuǎn)變孔道，破壞膜內(nèi)、外離子及蛋白濃度差，釋放cyt-c 等促凋亡因子。在三磷酸脫氧腺苷（dATP）存在下，cyt-c 與凋亡酶激活因子1（Apaf-1）結(jié)合形成凋亡體，并招募無活性的酶前體procaspase-9 在其上寡聚，進(jìn)而激活caspase-3，啟動caspase 級聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

3 抑制腫瘤細(xì)胞遷移

侵襲性生長和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤區(qū)別于良性腫瘤的重要特質(zhì)之一，抑制惡性腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移以及防止術(shù)后殘余腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)散是腫瘤綜合治療的重點(diǎn)目標(biāo)。腫瘤細(xì)胞在三維培養(yǎng)基質(zhì)中有間充質(zhì)式遷移和阿米巴式遷移［23］，其中，間充質(zhì)式遷移的推進(jìn)依賴于水解酶對胞外基質(zhì)降解及整合素介導(dǎo)的黏附間的協(xié)同作用［24］。Sun 等［25］在毛蘭素影響乳腺癌細(xì)胞株T47D 細(xì)胞遷移能力的研究顯示，毛蘭素可通過下調(diào)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶ERK1／2 的活性，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶MMP2 和MMP9 的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)MMP2 和MMP9 相對應(yīng)的抑制劑TIMP2 和TIMP1（天然人成纖維細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶抑制物）的表達(dá)，共同影響兩者酶活性，進(jìn)而抑制細(xì)胞外基質(zhì)的降解；毛蘭素還可通過上調(diào)上皮標(biāo)志物E-cadherin 表達(dá)，下調(diào)間質(zhì)標(biāo)志物N-cadherin 和纖維黏連蛋白（FN）的生成來抑制腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動能力。

4 抗腫瘤血管生成

腫瘤血管生成指腫瘤中已有的血管以出芽方式產(chǎn)生新的血管，在腫瘤的生長、浸潤和轉(zhuǎn)移中起著重要作用。如何有效的抑制腫瘤血管生成是當(dāng)前抗腫瘤研究的熱點(diǎn)問題［26］。Gong 等［27］研究表明，毛蘭素可通過激活JNK／SAPK 信號通路下調(diào)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞乳酸產(chǎn)量、葡萄糖消耗和細(xì)胞內(nèi)ATP 水平，抑制內(nèi)皮細(xì)胞代謝的效用提示了毛蘭素的抗血管生成作用；筆者近期研究［28］顯示，毛蘭素可能是通過阻斷JAK2／STAT3 信號通路的磷酸化，下調(diào)其下游靶基因MMP-2 和MMP-9 表達(dá)，并減少吲哚胺2，3 雙加氧酶（IDO）介導(dǎo)的炎癥介質(zhì)COX-2、HIF-1α 及IL-6 的表達(dá)，從而對IDO 誘導(dǎo)的血管生成產(chǎn)生抑制作用，IDO 是一種含亞鐵血紅素的酶，通過催化氧化裂解色氨酸分子中的吲哚環(huán)使色氨酸沿犬尿酸途徑分解代謝，也是一種重要的內(nèi)源性免疫抑制酶［29］；新近的研究發(fā)現(xiàn)IDO 還具有促腫瘤血管生成作用；Ploder 等［30］研究顯示IDO 在催化色氨酸代謝過程中可增加組織中IL-6 的生成，激活STAT3 信號通路，增加下游VEGF 基因的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤血管的形成。

5 抗腫瘤多藥耐藥

化療在多種腫瘤的綜合治療中起重要作用，能改善患者的生存質(zhì)量，延長其生存期，但原發(fā)性和（或）繼發(fā)性耐藥的產(chǎn)生常常導(dǎo)致化療失敗［31］。當(dāng)腫瘤在對一種抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐藥性的同時(shí)，對結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制不同的其他抗腫瘤藥物也產(chǎn)生交叉耐藥性，稱之為多藥耐藥（MDR）［32］，加用多藥耐藥逆轉(zhuǎn)劑或化療增敏劑是解決這一問題的有效手段之一［33］，目前認(rèn)為MDR 是由多種因素造成的，其中MDR-l 基因及其編碼的藥物流出蛋白（Pgp）通過影響藥物運(yùn)輸和解毒對多藥耐藥形成起關(guān)鍵性作用［34］。Ma 等［35］將人類MDR1 基因轉(zhuǎn)染入鼠黑色素瘤細(xì)胞株，建立對長春花堿及阿霉素具有交叉耐藥性的黑色素瘤細(xì)胞株，予毛蘭素進(jìn)行干預(yù)，以P-gp 競爭抑制劑維拉帕米為參照，采用分光光度計(jì)測定腫瘤細(xì)胞內(nèi)阿霉素含有量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)毛蘭素可抑制MDR1 介導(dǎo)的藥物流出作用，增加阿霉素在腫瘤細(xì)胞中的積蓄。

6 分析與展望

毛蘭素可發(fā)揮抗腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞遷移、抗腫瘤血管生成、抗腫瘤多藥耐藥等多方面作用，在抗癌治療方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，毛蘭素抗腫瘤作用及機(jī)理方面尚有一些未知問題有待解答，如抗腫瘤多藥耐藥的具體機(jī)制，異構(gòu)體、衍生物與原藥抗腫瘤效用的異同，能否通過下調(diào)IDO 表達(dá)阻斷腫瘤細(xì)胞免疫逃逸等，這些問題的深入研究將為毛蘭素開發(fā)成為高效抗癌藥物提供實(shí)驗(yàn)及理論基礎(chǔ)，也有助于名貴中藥材鼓槌石斛藥用價(jià)值的進(jìn)一步發(fā)掘。