異甘草素抗膠質瘤作用機制的研究進展

孫英甲，樂利明，荔志云

腦膠質瘤是最常見的顱內原發惡性腫瘤，來源于神經上皮，約占顱內腫瘤的60%[1]。美國中樞神經系統腫瘤登記組織統計，惡性膠質瘤約占原發性惡性腦腫瘤的70%，年發病率約為5/10萬[2-3]。惡性腦膠質瘤5年生存率不足10%[4]。我國膠質瘤的發病率居顱內腫瘤之首，是所有人體腫瘤中預后較差的腫瘤之一，病死率也高。腦膠質瘤多呈浸潤性生長，侵襲性強，手術難以完全切除，術后放、化療效果差，復發率高。目前膠質瘤的標準治療方案是在保護神經功能的基礎上，盡可能手術切除腫瘤，術后聯合放療及烷化劑輔助化療[5]。盡管目前臨床放療手段先進以及研發各種新型的抗癌藥物，但膠質瘤患者預后仍不佳，患者多明確診斷后1年內死亡[6]。因此研究新的、有效的新型抗癌增敏劑及藥物具有十分重要的意義。

異甘草素(isoliquiritigenin， ISL)是一種黃酮類化合物，主要來源于甘草，具有許多有用的藥理學作用，如抗炎、抗病毒、抗菌、抗氧化、抗癌活性、免疫調節、肝保護和心臟保護作用[7]。甘草是我國比較常見，且應用較早的中藥材，因其取材較易，價格低廉，藥用價值高，作為輔助治療劑與西藥聯合應用取得良好的療效，且不良反應小。近年來的研究發現，從甘草中分離的ISL具有多途徑、多節點及選擇性多靶點的抗膠質瘤特性。本文對ISL抗膠質瘤作用機制的最新進展作一綜述，為其作為抗膠質瘤的輔助治療劑的進一步開發提供思路。

1 ISL

ISL是一種從甘草根及莖中分離得到異甘草苷元，是甘草主要的生物活性成分，廣泛存在于甘草植物，此外還有青蔥和肉豆蔻等[8]。ISL是難溶于水的黃色針狀結晶，可溶于乙醚和DMSO液等極性較小的溶劑。除了具有與甘草相同的基本藥理作用外，還具有抗腫瘤、抗氧化、抗糖尿病、解痙、抗心律失常、抗血管生成等作用[9]。近年對其生物活性進行了大量的研究，其中對膠質瘤的作用是研究中的重點之一。

2 膠質瘤

膠質瘤約占原發性惡性腦腫瘤的80%，并且膠質瘤的病死率高于其他腦腫瘤[10]。2016年世界衛生組織彌漫性神經膠質瘤中樞神經系統腫瘤分類指南基于IDH1或IDH2基因突變和1p/19q編碼的存在或不存在對其分類[11]。新的分類包括少突細胞瘤NOS和間變性少突細胞瘤NOS；在成人患者中，以下是彌漫性膠質瘤的三個主要亞組：IDH-野生型、IDH突變體和1p/19q非編碼型、IDH突變體和1p/19q編碼型。膠質母細胞瘤(高侵襲性Ⅳ級星形細胞瘤)現分為膠質母細胞瘤IDH-野生型和膠質母細胞瘤IDH-突變型。膠質母細胞瘤患者的治療極具挑戰性，因為完全手術切除腫瘤非常困難，大多數膠質母細胞瘤在目前的化療和放療方案后往往會復發，其主要原因為膠質瘤細胞耐受化療是治療失敗的關鍵。膠質瘤干細胞(glioma stem cells， GSCs)是膠質瘤耐化療、拒放療以及復發的根源[12]。GSCs具有自我更新、分化、無限增殖和致瘤的能力，在腫瘤的發生和發展過程中起著決定性的作用[13]。研究開發用于膠質瘤及GSCs的臨床治療藥物及手段均有重要的意義。

3 ISL抗膠質瘤的作用機制

ISL在膠質瘤中的抗癌機制主要包括誘導自噬，促進細胞凋亡，影響細胞周期，誘導細胞分化和抑制細胞增殖，抑制腫瘤細胞的轉移和侵襲，抗腫瘤細胞的多重耐藥性等。

3.1誘導自噬機制 自噬是廣泛存在于真核細胞中的一種較保守的進化過程，與細胞的正常增殖進程及疾病的發生發展密切相關。作為Ⅱ型程序性死亡，與凋亡相互作用，參與細胞的穩定狀態維持和疾病發生過程。研究發現，自噬還可從細胞周期、凋亡相關因子、腫瘤形成過程及腫瘤血管生成等方面影響腫瘤的發生、發展。姜拓之等[14]研究發現，經ISL處理的SHG44腦膠質瘤細胞，透射電鏡下可見SHG44細胞內部出現自噬小泡及自噬溶酶體；在熒光顯微鏡下可見細胞內出現自噬及凋亡相關蛋白的免疫熒光顆粒；與自噬相關的LC3-Ⅱ/Ⅰ比值顯著增加。ISL可通過誘導SHG44細胞自噬影響膠質瘤細胞增殖，且呈時間和劑量依賴性。

3.2促進細胞凋亡機制 細胞凋亡是基因控制的細胞主動死亡過程，又稱為細胞程序性死亡，其細胞的形態特征為染色質固縮、核碎裂、胞質濃縮，出現凋亡小體[15-16]。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)與下游分子絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)組成的PI3K/Akt信號通路在腫瘤進展中具有重要作用。該通路的一些成分發生突變后能夠誘使細胞發生轉化，還可誘使腫瘤細胞增殖或凋亡，與腫瘤侵襲和轉移也密切相關[17-20]。周國勝[21]研究發現，ISL能夠在體外實驗中通過下調抗凋亡蛋白Akt磷酸化程度促進U87膠質瘤細胞凋亡。姜拓之等[14]研究發現，ISL可通過下調抗凋亡因子Bcl-2，上調調亡相關因子Caspase-3促進SHG44人腦膠質瘤細胞凋亡。Zhou等[22]發現ISL通過半胱天冬酶和誘導線粒體死亡促使U87細胞凋亡。鄧云秋[23]用不同濃度ISL處理U251膠質瘤細胞，可以促進其凋亡，具體機制不清。孫瑞麗等[24]進一步研究發現，用逆轉錄-聚合酶鏈反應測定經ISL處理的U251膠質瘤細胞中的轉錄因子叉頭框轉錄基因M1的mRNA表達水平隨著ISL濃度的增加而降低，進而推測其凋亡機制可能是ISL通過阻滯轉錄因子叉頭框轉錄基因M1 mRNA基因的表達實現的。

3.3影響細胞周期機制 腫瘤細胞生長過程中，在細胞周期過程受多種基因表達調控，這其中p21及p27表達比較常見。p21基因可編碼一種細胞周期蛋白依賴性激酶的抑制蛋白，進而調控細胞周期，參與細胞生長、分化、衰老及死亡的全過程[25-26]。p27蛋白為細胞周期負性調控因子，其水平隨著細胞周期進程的改變而改變[27-29]。Zhou等[22]研究發現，ISL能夠在體外阻滯U87膠質瘤細胞增殖周期，其作用機制可能是通過上調p21表達使其停滯于G2/M期，上調細胞周期負性調節因子p27表達使其停滯于S期。孫紅軍等[30]研究發現，不同濃度ISL作用于SHG44膠質瘤干細胞時，與對照組相比，ISL組G0/G1期細胞比例顯著增加，且隨著濃度增加G0/G1細胞比例也隨之增加，說明ISL能使細胞發生G0/G1阻滯。

3.4誘導細胞分化和抑制細胞增殖 Pierce和Verney[31]研究發現，通過應用誘導分化藥物可使胚胎癌細胞分化為正常的骨、軟骨、肌肉組織及腦組織等。因此，開發新型有效、低毒性誘導藥物成為腫瘤治療研究的熱點。李雅娟等[32]研究發現，ISL可誘導C6膠質瘤細胞向星形膠質細胞分化，進而抑制其增殖，考慮可能是通過調節細胞內氧化還原狀態而實現，具體機制尚不清楚。孫紅軍等[30]研究發現ISL能誘導膠質瘤干細胞向星形膠質細胞和神經元分化，且隨濃度增加誘導作用增強。荔志云等[33]研究發現，ISL能誘導SHG44人腦膠質瘤干細胞向星形膠質細胞和神經元細胞分化，且能抑制其增殖，可能與下調Notch1信號通路中的Notch1、RBP-JK及Hes1有關。

3.5抑制腫瘤細胞轉移及侵襲機制 腦膠質瘤單純手術治療預后差的主要原因是其具有高度的侵襲性。癌細胞侵襲到正常腦組織，術者肉眼難以分辨，即使隨著科技的發展顯微手術及熒光標記投入臨床使用，但單純手術治療效果仍不佳。因此，開發有效、低毒、價廉的抑制腫瘤侵襲的藥物非常必要。有學者研究發現，基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase， MMP)參與細胞外基質的降解過程，且MMP高表達與惡性膠質瘤的侵襲程度呈正相關[34-35]。Zhou等[22]研究發現，ISL可以降低膠質瘤細胞U87的侵襲水平，這可能與MMP-2和MMP-9的下調有關，但其中的具體機制需進一步研究。 黨瑩等[36]研究表明，通過transwell實驗發現ISL可以抑制膠質瘤干細胞的遷移和侵襲能力，且隨著ISL濃度的增加其抑制作用增強。

3.6抗膠質瘤多重耐藥性機制 腦膠質瘤的耐藥性是其復發的主要因素之一，這其中GSCs的存在至關重要。術后標準放療聯合烷化劑輔助化療，效果仍不佳，這其中對放療不敏感進而耐受，以及對標準烷化劑替莫唑胺化療耐受均是腦膠質瘤術后復發的關鍵因素。因此，開發新型放療、化療增敏劑及化療輔助用藥是近年抗膠質瘤研究的熱點。林瑜亮等[37]研究發現，ISL能夠增加GSCs的放射敏感性，抑制Noch1信號通路，上調NF-κB和Caspase-3的表達，參與X線對GSCs的損傷過程。孫紅軍等[30]研究發現，ISL聯合替莫唑胺對SHG44腦膠質瘤干細胞的抑制作用明顯強于單藥，可能是由于ISL誘導SHG44腦膠質瘤干細胞進入分化狀態，從而增強了替莫唑胺的化療敏感性。

4 小結

ISL對膠質瘤的抗癌機制是多方面的，主要包括誘導自噬、促進細胞凋亡、影響細胞周期、誘導細胞分化和抑制細胞增殖、抑制腫瘤細胞的轉移和侵襲、抗腫瘤細胞的多重耐藥性等。ISL的來源甘草作為我國常見的中藥材，具有取材方便，價格低廉，應用廣泛，不良反應小，制備工藝多樣等優點。此外，馬啟珍等[38]運用反溶劑沉淀法制備ISL納米結晶，改善了ISL體外釋放速度。這些都為未來膠質瘤的治療帶來新的希望。但是ISL抗膠質瘤的關鍵機制是什么？如何將ISL應用于膠質瘤的臨床治療和預防，還需要進一步研討。