基于腫瘤特征的抗腫瘤中藥藥理學機制探析＊

汪選斌，李洪亮，李明倫，馮奕斌，3＊＊

（1.湖北醫藥學院附屬人民醫院腫瘤中心中藥藥理實驗室 生物醫藥研究院武當特色中藥研究湖北省重點實驗室 十堰 442000；2.慕尼黑大學醫學院附屬大哈登醫院放射腫瘤科 慕尼黑 81377 德國；3.香港大學中醫學院 香港）

腫瘤在中醫藥經典古籍中被記載為覃、瘕、積聚、石癰、石疽、肉瘤、石榴疽、肉疽、多骨疽、癥瘕、失榮等，亦有五癭七瘤之說[1，2]。發病病機有“癌毒”、“痰邪”、“燥濕”、“痰毒流注”等理論[3]，認為腫瘤發病與環境因素、情志因素、年齡因素、飲食因素等相關[4]，而現代流行病學同樣認為腫瘤發病機制復雜，與老齡化、人口增長、社會經濟環境、個人生活習慣等許多因素有關[5]。因此，中西醫在腫瘤發生發展機制上研究近似。腫瘤的中藥研究也成為熱點。目前抗腫瘤中藥的研究方法較多。僅從專著來看，有專門針對活性成分研究者[6，7]；有從臨床效應研究者[8]；有針對癌癥器官分類者[9，10]；亦有針對癌痛的輔助治療者[11]。所載抗腫瘤中藥也不盡相同。其中徐宏喜等編著的《抗腫瘤中藥現代研究與臨床應用》載藥369種，將抗腫瘤中藥根據功效主要分為理氣行滯藥、活血化瘀藥、化痰祛濕藥、軟堅散結藥、扶正培本藥、以毒攻毒藥和其它藥。每種介紹了基源、藥用部位、功效分類、主要成分、抗癌活性與機理，臨床應用等，代表了當代中藥藥理學研究的最新成果[12]。此外，常敏毅[13]、章永紅[14]分別收載了抗癌復方1 215和2 800個，為復方抗腫瘤臨床研究提供了寶貴資料。

隨著中醫藥在國際上的應用越來越多，中藥質量需要標準化管理[15]。這就要求中藥及其研究的標準化也要得到國際同行廣泛認可，因此，中藥的國際化呼喚著中藥研究的規范化[16]。同理，抗腫瘤中藥藥理學也需要標準化研究。已有學者試圖通過腫瘤分子靶點和信號通路對抗腫瘤中藥作用機制進行歸納[17]，但如何使抗腫瘤中藥藥理學研究標準化，值得探討。

由于腫瘤發生發展機制各異，即使同一器官的腫瘤，其病機不同，治療手段也完全不同。現代研究已經證實，用同一藥物針對不同器官腫瘤的相同靶點，治療效果明顯，如PD-1/PD-L1（程序性細胞死亡1 蛋白及其配體）抑制劑廣泛用于轉移性黑色素瘤、非小細胞肺癌、尿路上皮癌、腎癌、頭頸癌、何杰金氏淋巴瘤、結直腸癌和肝癌等[18]；全人工合成低毒性白介素-2（IL-2，去除了潛在毒副作用）用于結腸癌和黑色素瘤[19]。因此，可以預見，單純以器官對腫瘤進行分類已經不利于針對性治療，現代治療已經由傳統的單純針對器官、非特異性的細胞毒性治療，向靶向治療、針對信號通路的治療轉變[20]。Hanahan等根據現代腫瘤發生發展機制，提出了腫瘤特征（hallmarks）學說[21]。即：腫瘤保持生存、增殖、轉移能力的特性。目前公認的腫瘤特征有：維持增殖信號（sustaining proliferative signaling）、逃避生長抑制（evading growth suppressors）、避免免疫破壞（avoiding immune destruction）、增強無限復制（enabling replicative immortality）、癌性促炎反應（tumor-promoting inflammation）、激 活 侵 襲 轉 移（activating invasion metastasis）、誘導血管生成（inducing angiogenesis）、基因組不穩定與突變（genome instability & mutation）、細胞死亡抵抗（resisting cell death）、細胞能量代謝失衡（deregulating cellular energetics），最近又陸續發現腫瘤干細胞（Cancer Stem Cells，CSCs）[22]等新的特征。本文試綜述近期尤其是近五年文獻，以靶向腫瘤特征為基礎，對抗腫瘤中藥藥理學的作用機制進行歸納整理，為抗腫瘤中藥的標準化研究提供思路。

1 中藥抗增殖信號研究（sustaining proliferative signaling）

相對于正常組織的有序增殖與分化，腫瘤組織會出現出現強烈的增殖信號，生長因子會促進細胞周期，推動細胞增殖，如Raf,MAPK，PI3K/Akt，Ras GTPase，PTEN, mTOR, EGFR 等[[21]，也會促進細胞生存與能量代謝[23]。滇芹中的一種愈創木內酯（Sinodielide A）可有效抑制前列腺癌細胞DU145的MAPK/ERK1/2和PI3K/Akt，發揮誘導細胞凋亡，阻滯細胞周期的作用[24]；莪術中的β-欖香烯（β-elemene）可通過MAPK 和PI3K/Akt/mTOR通路，抑制腫瘤細胞增殖[25]；砒霜通過抑制PMLRARα而阻礙了急性粒早幼粒細胞白血病的增殖[26]；Fuzheng Kang'ai方和其它中藥復方可以抑制EGFR，增強化療藥gefitinib對非小細胞肺癌的療效[27]，延長非小細胞肺癌患者的無進展生存期[28]。

2 中藥抗逃避生長抑制研究（evading growth suppressors）

腫瘤細胞除了維持增殖信號之外，還具有逃逸生長抑制如抑癌蛋白RB(retinoblastoma-associated)和TP53，NF2,LKB1上皮極性蛋白對其抑制作用。此外，TGF-β的破壞也能促進腫瘤細胞增殖。細胞周期阻滯可抗腫瘤對生長抑制的逃逸作用。腫瘤在逃避環境對其影響時，還會高表達ATP 結合盒超家族成員如Pgp、MRP1-5、LRP、BCRP 等外排因子，或作用于DNA拓撲異構酶（TOPO I和II）等，降低對化療的敏感性，稱之為“多藥耐藥（MDR）”。續隨子種子二萜類化合物可阻滯腫瘤細胞在G1/S 期[29]；石菖蒲中的揮發油可通過P53而抑制人腦膠質瘤細胞增殖[30]。何首烏中的大黃素[31-34]可通過抑制Cyclin D、E、CDK2、P21、TGF-β而抑制細胞周期。蘆薈大黃素阻滯腫瘤的細胞周期則與抑制Cyclin B1[35]和CyclinD1[36]有關；

在逆轉腫瘤多藥耐藥方面，龍葵果[37]、金絲桃苷[38]可抑制P-gp；鉤藤生物堿（uncaria alkaloids）[39]、蟾蜍靈[40]抑制P-gp編碼基因ABCB1；丹參酮1（tanshinone-1）[41]抑制TOPO I/II，從而逆轉多藥耐藥；二氫楊梅素逆轉多藥耐藥則與抑制多藥耐藥相關蛋白2（MRP2）有關[42]；羽扇豆醇通過抑制ABCG2（編碼BCRP）而逆轉大腸癌LoVo 細胞對奧沙利鉑的耐藥[43]；而至真方逆轉多藥耐藥則與Hedgehog 有關[44]；除此之外，莪術精油[45]、藤黃酸、姜黃素、丹參酮ⅡA、槲皮素、漢防己甲素、人參皂苷、川芎嗪、白藜蘆醇、健脾解毒方、益氣健脾化積湯、半枝蓮[46-48]等均有逆轉多藥耐藥的作用。

3 中藥抑制細胞死亡抵抗研究（resisting cell death）

癌癥細胞死亡的方式有多種。除常見的凋亡（apoptosis）、自噬（autophagy）、壞死（necrosis,或程序性壞死necroptosis）外，還有失巢凋亡（anoikis）、脹亡(entosis)、鐵壞死（ferroptosis）、有絲分裂死亡（mitotic catastrophe）、netosis、parthanatos、pyroptosis等等。其中凋亡又有外源性凋亡和內源性凋亡之分。內源性凋亡又包括caspase依賴和caspase非依賴的途徑[49]。而自噬據稱是雙刃劍，既能促進細胞死亡，又可以保護癌細胞生存。壞死又有促炎作用及促進腫瘤發生的潛在作用。

在誘導凋亡方面，冬凌草有效成分冬凌草甲素（oridonin）可通過促凋亡因子Apaf-1、caspase-3和cyto c而誘導胃癌細胞內源性凋亡[50]；同樣，臭靈丹中的聚甲氧基黃酮（3,5-Dihydroxy-6,7,3'4'-tetramethoxyflavone，DHTMF）可 上 調Cleaved-caspase-9, caspase-3 和PARP，促進白血病細胞K562內源性凋亡[51]；我們的前期研究也發現，制何首烏醇體液可誘導肝癌細胞內源性細胞凋亡[52]。而中藥何首烏、大黃、虎杖中的活性成分大黃素不僅能激活外源性細胞凋亡通路死亡受體配體FasL[53]，還能激活內源性細胞凋亡通路蛋白Bax/Bcl-2[54,55]、Caspase-3[56]，Caspase-9和Cyto C[57]，因此，大黃素可同時誘導內源性和外源性的凋亡通路。莪術活性成分蓬莪術環二烯（Furanodiene）也能同時誘導內源性細胞凋亡和外源性細胞凋亡[58]。

在中藥作用于其它細胞死亡通路研究方面，升麻中的庚烷三萜可通過抑制自噬而促進凋亡[59]，提示自噬又是一種腫瘤細胞的自我保護機制。此外，扶正抑瘤方[60]可誘導前列腺癌細胞、Yi Guan Jian 加減方[61]可誘導失巢凋亡[60]；麥冬皂苷B（Ophiopogonin B）誘導了非小細胞肺癌A549細胞的自噬和有絲分裂死亡[62]；辣根素A 則通過抑制BubR1 引起有絲分裂死亡[63]；Xu 等總結發現引起鐵凋亡的有青蒿類化合物、黃芩素、葛根素、蓽茇酰胺、異硫氰酸鹽、糙米等[64]。

4 中藥改善免疫破壞研究（avoiding immune destruction）

機體內存在腫瘤發生與免疫調控的平衡。免疫系統通過細胞毒性的細胞如自然殺傷細胞（NK）、骨髓細胞、T細胞等發揮免疫監控，殺死癌細胞；癌細胞則通過突變、制造免疫抑制腫瘤微環境（Tumor Microenvironment，TME）來逃避免疫破壞[65]。研究發現，大黃?蟲丸可降低CD4+、CD25+、Foxp3+的表達，提高血清IL-2水平，抑瘤的同時保護小鼠免疫功能[66]；呂慶亮等用中藥復方肺積1 號糾正了T 細胞亞群（與環磷酰胺組相比），胸腺指數、脾指數較環磷酰胺組好[67]；補腎健脾方可改善患者CD3+、CD4+、NK 細胞數量及IFN-γ水平，提高免疫功能[68]；宋卿等總結發現多糖類如黃芪多糖、香菇多糖和靈芝多糖；黃酮類如漢黃芩素、香葉木素（蓬子菜活性成分）、茶花總黃酮、林茜草總黃酮；苷類如人參皂苷Rg3、淫羊藿苷、白芍總苷、刺五加皂苷、黃芪皂苷；生物堿類如：氧化苦參堿、鉤吻堿、粉防己堿、黃連素；中藥復方如：扶正抑瘤顆粒、益氣消瘤方、貞芪扶正顆粒、益氣清熱養陰方、苓甲抗癌復方、消瘤平等均有調節免疫抗腫瘤作用[69]。

5 中藥抗無限復制研究（enabling replicative immortality）

細胞的衰老與端粒有關。端粒是染色體穩定的重要機制，端粒長度會由于染色體的復制而變短。太短的端粒會引起細胞衰老[21]。但腫瘤細胞可打破細胞衰老的平衡[70]。細胞衰老又分為DNA 損傷（DDR）相關衰老（包括復制性細胞衰老和原癌基因誘導衰老）和非DDR相關衰老[20,71]。騰龍補中湯則通過促進細胞周期調控因子p21WAF1/CIP1(CDKN1a)和p16 表達，抑制衰老相關β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性，促進了復制性細胞衰老[72]。腫節風活性成分Caffeic acid 3,4-dihydroxyphenethyl ester則通過上調p53、p21和p16，促進了復制性細胞衰老[73]；Zu等人用低劑量的大黃素聯合5-氟脲嘧啶（5-FU），20μM大黃素不僅沉默Notch信號下游的NRARP（Notch-regulated ankyrin repeat protein），而且刺激細胞衰老而抑制乳腺癌MCF-7細胞的無限復制，增強了5-FU 對乳腺癌細胞的誘導凋亡作用[74]；此外，冬凌草甲素也被觀察到促進結直腸癌SW-1116 細胞衰老[75]，但其促進衰老機制屬于復制性細胞衰老，原癌基因誘導衰老還是非DDR相關衰老？值得深入研究。

6 中藥抗癌性促炎反應研究（tumor-promoting inflammation）

研究認為，癌癥是機體細胞為逃逸慢性炎癥的刺激而突變為腫瘤細胞，如化學刺激誘發的慢性炎癥（吸煙）與肺癌；慢性乙肝與肝癌等等[76,77]；所有腫瘤組織中都含有免疫細胞，過去認為這是免疫系統在清除腫瘤，但越來越多的證據證明這實際上是腫瘤組織在企圖逃避免疫損傷—炎癥提供了大量的生物活性分子，包括維持生長和增殖信號，避免細胞死亡，促進血管生成，促進轉移分子等等[21]，腫瘤細胞通過炎促作用而增殖、向周邊浸潤、轉移。忍冬屬植物能通過抑制一氧化氮（NO）合成，抑制白介素8（IL-8）和NF-κB的活性而抑制腫瘤細胞的促炎作用[78]；6-姜烯酚能抑制人卵巢癌SKOV-3細胞促炎因子IL-6、IL-8的分泌[79]。TNF-α和NF-κB作為重要的炎性因子，被認為參與了腫瘤的進展和轉移。白屈菜皂苷B（Sparstolonin B）通過抑制P38 和ERK1/2 信號，明顯減少了TNF-α和IL-6 的產生，使黑色素瘤B16 細胞遷移和侵襲受阻[80]。化瘀解毒方能減輕胃癌大鼠降低IL-6、IL-10、TNF-α水平，減輕炎性反應[81]。小檗堿則能抑制TNF-α和NF-κB，發揮治療炎癥和癌癥的雙重效果[82,83]。

7 中藥抗侵襲轉移研究（activating invasion metastasis）

腫瘤組織向周圍的侵襲和遷移與細胞外基質的改變相關。E-鈣粘素（E-cadherin）的過表達對腫瘤向周圍侵襲與遷移行成阻礙。高侵襲轉移的癌癥往往發現E-cadherin 低表達或突變失活。腫瘤的侵襲和遷移還需要上皮-間質轉化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）以及基質金屬蛋白酶（MMPs）等相關因子的參與。丹酚酸A（salvianolic acid A）可抑制基質金屬蛋白酶2（MMP-2）而抑制口腔鱗狀細胞癌的轉移[84]；我們也發現黃連主要成分黃連素可通過上調PAI-1抑制肝癌細胞的侵襲與遷移[83]；我們還發現芒果中的芒果苷可以通過抑制Wnt 通路而抑制肝癌細胞的侵襲[85]；黃芩及其活性成分[86]、大黃素亦可抑制癌組織的轉移[87]。

8 中藥抗血管生成研究（inducing angiogenesis）

與正常組織類似，腫瘤組織需要營養和氧氣，還需要排泄二氧化碳和代謝廢物。對于實體瘤而言，需要血管來維持這些生理生化活動。腫瘤組織會分泌血管內皮生長因子以刺激腫瘤血管生成。如半枝蓮[88，89]、中藥復方Weipixiao[90]抑制肺癌細胞血管生成的機制是抑制了缺氧誘導因子HIF-1α及血管內皮生長因子VEGF。

9 中藥抗基因組不穩定與突變研究（genome instability&mutation）

在正常組織中，有維護基因穩定的機制與功能。如：檢測DNA 損傷并啟動修復機制；直接修復損傷的DNA；或者在突變分子損傷DNA 之前抑制這些分子[21]。中藥可直接或間接作用于突變分子，發揮抗腫瘤作用。丹參注射液可直接抑制突變的JAK2 及其蛋白磷酸化，從而抑制JAK2突變的紅系白血病細胞增殖[91]；通關藤提取物可直接抑制突變的HER2，使HER2突變陽性非小細胞肺癌小鼠腫瘤得到抑制[92]；乙酰丹參酮IIA（Acetyltanshinone IIA，ATA）可抑制HER2過表達乳腺癌中的EGFR/HER2，阻滯細胞周期、誘導細胞凋亡[93]；Fuzhengkang’ai聯合化療藥吉非替尼（gefitinib，一種表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑，EGFR-TKI），可對EGFR 突變的肺腺癌細胞有效[94]；冬凌草甲素可通過激活p14arf 和p53，使NPM1c+的OCI-AML3 細胞出現凋亡[95]；

10 中藥抗細胞能量代謝失衡研究（deregulating cellular energetics）

腫瘤細胞能量代謝失衡主要包括糖代謝異常和脂肪代謝異常[21]。與正常組織不同，腫瘤細胞明顯增加了對糖的攝取和糖酵解。與之相關的葡萄糖轉運蛋白GLUTS 1-4（glucose transporters 1-4）、糖酵解限速酶如己糖激酶（Hexokinase，HK）和磷酸果糖激酶（Phosphofructokinase，PFK）、丙 酮 酸 激 酶（Pyruvate Kinase，PK）等活性明顯上調[96]。腫瘤與正常組織糖代謝最大的不同在于即使在充足的氧氣情況下，腫瘤依然不以線粒體氧化磷酸化途徑，而是以糖酵解為主要糖代謝方式，即腫瘤有氧糖酵解（Warburg效應）[97]。此外，腫瘤細胞脂代謝也明顯增強[98]。脂代謝相關因子固醇調節元件結合蛋白SREBP1及其下游的脂肪酸合成酶如ACACA、FSN、ACACB、ACLY 等以及脂肪酸去飽和化酶SCD1等也會異常上調。

在中藥抗腫瘤糖代謝方面，丹參活性成分丹參酮IIA（tanshinone IIA）通過抑制葡萄糖-6 磷酸異構酶（glucose-6-phosphate isomerase）、L-乳酸脫氫酶B 鏈（L-lactate dehydrogenase B chain），減少ATP 的合成而抑制胃癌細胞AGS的糖代謝[99]；此外，中藥復方胃痞消可以顯著影響胃癌前病變大鼠胃黏膜己糖激酶2（HK2）、M2型丙酮酸激酶（PKM2）活性而逆轉Warburg效應，減少胃癌發生的可能性[100]；在中藥抗腫瘤脂代謝方面，我們前期發現制何首烏醇提物可通過抑制脂代謝轉錄因子—固醇調節元件結合蛋白SREBP1，而抑制肝癌細胞的脂代謝，導致細胞凋亡[52]，其中蒽醌類成分發揮主要作用[101]；苦參堿抑制了stat3和KRAS，抑制胰腺癌細胞的能量代謝[102]。

11 中藥抗腫瘤干細胞研究（Cancer Stem Cells，CSCs）

腫瘤干細胞學說認為腫瘤之所以具有多向分化、自我更新潛能，與腫瘤干細胞或側群細胞相關，能夠促進腫瘤的發生、耐藥、轉移和復發。目前已有研究提及天然產物大黃素能夠抑制腦多形性膠質母細胞瘤干細胞（glioblastoma multiforme stem cell）[103]、膽囊癌干細胞樣側群細胞（side popultation）的干性[104]。我們也總結發現樟芝（antrodia camphorate），黃連素（berberine），白藜蘆醇（resveratrol）和姜黃素（curcumin）能抑制腫瘤干細胞，此外，小檗胺（berbamine）可通過調節microRNA而抑制腫瘤干細胞[105]。

12 結論與展望

中藥用于治療疾病隨著中華民族的繁衍而不斷發展。從癌癥的病因看，中西醫有許多相似之處。在治療策略上中西醫有不盡相同。隨著中醫藥國際化程度提高，抗腫瘤中藥藥理學研究的標準化研究也不斷深入。Hanahan 等自2000 年提出6 大腫瘤特征[106]以來，人們開始重視腫瘤之所以易復發、轉移和難治的特性，十年之后又發展為十大特征[21]。并通過針對性提出了防治策略，發現了許多新的治療藥物和方法。中藥藥理學是以中醫藥基礎理論為指導，以藥理學的方法、技術對中藥功效進行研究的一門學科，是聯系中醫藥基礎理論與現代藥理學的橋梁。所以，基于腫瘤特征對抗腫瘤中藥藥理學機制進行有針對性的研究，符合中藥藥理學標準化研究方向。由于中藥成分的復雜性，靶點的多樣性，需要注意的是中藥有可能同時針對多個腫瘤特征的現象；此外，由于腫瘤特征之間也存在相互聯系和信號通路的相互串話（crosstalk），如腫瘤微環境中的免疫/炎性因子可調控腫瘤細胞糖酵解而為生存和增殖提供能量[107]；小檗堿能通過抑制癌癥促炎反應因子NF-κB而抑制癌癥細胞的遷移與侵襲[83]。應注意避免孤立地研究某一特征靶點問題。而且隨著對腫瘤認識的深化，腫瘤特征也會增減和細化，這必將推動抗腫瘤中藥藥理學機制研究的深化。