巴豆提取物抗腫瘤作用機(jī)制的研究進(jìn)展

張雪，武曉，劉鳳娟，孫榮麗#

1青島市中心醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，山東 青島 266042

2青島大學(xué)內(nèi)科學(xué)（呼吸系病），山東 青島 266000

惡性腫瘤已經(jīng)成為目前威脅人類健康的重大疾病之一，因其發(fā)病率高、病死率高、復(fù)發(fā)率高而受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。雖然人類在治療腫瘤方面已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是腫瘤仍然是導(dǎo)致人類死亡的重要原因。因此臨床對于腫瘤治療的研究以及新藥開發(fā)的需求非常迫切。中醫(yī)藥治療是中國的傳統(tǒng)治療方式，有數(shù)千年的歷史，而且在治療腫瘤方面也有特有的優(yōu)勢，比如在抑制腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)移，術(shù)后放化療的輔助治療等方面，因此可能是一種潛在的治療癌癥的有效策略。中醫(yī)治療腫瘤早在《內(nèi)經(jīng)》等中醫(yī)文獻(xiàn)中就有記載，中藥的作用是提高腫瘤患者的免疫力，從而起到抑制腫瘤細(xì)胞增殖及殺死腫瘤細(xì)胞的作用，具有療效好、低毒性、藥源廣等優(yōu)勢[1]。目前很多具有抗腫瘤作用的中藥由于其實(shí)質(zhì)性的功效、更低的耐藥性和較小的毒性已引起更多的關(guān)注。

巴豆屬于大戟科，是一種多樣而復(fù)雜的植物，從草本植物、灌木到樹木，是中國、印度和東南亞的原生植物。巴豆作為植物源性天然產(chǎn)品，是安全的促進(jìn)健康的天然藥物，正受到世界各國的廣泛關(guān)注。巴豆的種子、葉子、樹皮和根均應(yīng)用于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，以緩解各種疾病，該屬植物的主要成分含巴豆油、蛋白質(zhì)、生物堿、二萜及其內(nèi)酯、鞣質(zhì)類、三萜類等[2]。Yun等[3]的研究表明，巴豆的提取物食用是安全的。以往許多研究報(bào)道了巴豆提取物對糖尿病、胃炎和消化系統(tǒng)疾病有益的藥理作用[4]。已有研究報(bào)道，巴豆科植物乙醇提取物對由毛癬菌、紅色毛癬菌和表皮贅生物絮凝體引起的皮膚真菌具有抗真菌活性[5]。早在公元前2世紀(jì)，巴豆提取物就被記載為是治療風(fēng)濕病、頭痛和內(nèi)臟疼痛的中藥[6-7]。巴豆種子中的巴豆油對多種疾病有顯著的療效，具有通便、抗菌和抗炎特性，從巴豆科植物葉片中分離得到的吡嗪衍生物巴豆科植物堿具有鎮(zhèn)痛作用[8-9]。研究表明巴豆提取物具有顯著的抗腹瀉活性[10-11]。Gao等[12]研究發(fā)現(xiàn)，從巴豆中分離的Cascarinoids A-C，是一種新型二萜類生物堿，對T淋巴細(xì)胞和（或）B淋巴細(xì)胞具有中度免疫抑制活性。巴豆提取物中不同成分具有不同的生物學(xué)作用，成熟的巴豆含有多種抗癌成分，包括巴豆生物堿、黃酮類化合物和二萜[11,13]。Sandoval等[14]的研究表明，巴豆提取物對腫瘤具有生長抑制或抗增殖作用。

巴豆提取物應(yīng)用于腫瘤治療早已廣泛流傳于民間，對多種腫瘤的治療有效。研究發(fā)現(xiàn)，很多惡性腫瘤患者經(jīng)巴豆提取物治療后，病情明顯好轉(zhuǎn)，甚至有些患者完全緩解[15]。近年來，對巴豆及其提取物的研究越來越多，其抗腫瘤作用機(jī)制主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡；②影響膜系統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)；③抗氧化、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移；④誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化等。這些機(jī)制相互影響相互作用，起到抗腫瘤作用。本文就巴豆提取物各種抗腫瘤機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 巴豆提取物抗腫瘤作用機(jī)制

1.1 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡分為內(nèi)源性凋亡途徑和外源性凋亡途徑，其中以內(nèi)源性的DNA內(nèi)切酶激活而導(dǎo)致的程序性死亡為主。研究表明，凋亡過程的紊亂與許多疾病的發(fā)生和發(fā)展有著直接或間接的關(guān)系，比如腫瘤、自身免疫性疾病等，因此通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，可達(dá)到治療腫瘤的目的。研究發(fā)現(xiàn)，巴豆提取物中的巴豆生物堿等成分可直接損傷腫瘤細(xì)胞的DNA，從而阻滯細(xì)胞的分裂周期，抑制腫瘤細(xì)胞存活基因的表達(dá)，激活凋亡基因的表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡，起到治療作用[16]。Bhavana等[17]研究發(fā)現(xiàn)巴豆的丙酮提取物（acetone extractive，AcE）具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用，對A549細(xì)胞具有周期阻滯和抗氧化能力。該研究測試了巴豆提取物的凋亡作用，通過染色質(zhì)濃縮和DNA片段化研究A549細(xì)胞的凋亡情況，此外，為了確定細(xì)胞凋亡發(fā)生的階段，通過流式細(xì)胞術(shù)對其進(jìn)行細(xì)胞周期分析，發(fā)現(xiàn)AcE在G2/M期可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Li等[18]發(fā)現(xiàn)巴豆生物堿能抑制肺腺癌A549細(xì)胞的生長并促進(jìn)其凋亡，其發(fā)生可能與促凋亡蛋白B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2相關(guān)X蛋白（B-cell lymphoma/leukemia-2 associated X protein，BAX）及基因的表達(dá)上調(diào)和抗凋亡蛋白B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）蛋白及基因的表達(dá)下調(diào)有關(guān)。所以巴豆生物堿抗肺癌的作用機(jī)制可能通過BAX/Bcl-2途徑促進(jìn)肺癌細(xì)胞的凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，巴豆提取物巴豆生物堿還能夠降低骨肉瘤組織中Bcl-2的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡，抑制人骨肉瘤細(xì)胞增殖[19]。此外，巴豆生物堿還能夠上調(diào)caspase 8基因表達(dá)，上調(diào)腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL），從而抑制人宮頸癌細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞發(fā)生凋亡[20]。還有研究發(fā)現(xiàn)，巴豆提取物能夠通過破壞腫瘤細(xì)胞的微管結(jié)構(gòu)，從而改變腹腔積液型肝癌小鼠的腫瘤細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)結(jié)構(gòu)；增加促凋亡蛋白BAX的表達(dá)，減少抑制凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，從而抑制肝癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡[21]。研究顯示，巴豆生物堿對人卵巢癌細(xì)胞HO-8910的增殖亦具有抑制作用，導(dǎo)致HO-8910細(xì)胞發(fā)生凋亡[22]，起到治療作用。

1.2 影響膜系統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)

細(xì)胞惡性增殖的分子基礎(chǔ)之一為跨膜信號傳遞鏈發(fā)生異常，腫瘤細(xì)胞的惡化可能與跨膜信號傳遞鏈的損傷和修復(fù)有關(guān)；改變或擴(kuò)增其中的某些分子，就可能引起信號傳遞鏈?zhǔn)С＃肿映绦蛭蓙y，造成細(xì)胞生長失控，引起惡性腫瘤細(xì)胞增殖。若損傷的跨膜信號傳遞鏈得到修復(fù)，就有可能促使腫瘤逆轉(zhuǎn)。以上程序涉及膜蛋白和膜脂類等多種蛋白質(zhì)。腫瘤的惡性程度及轉(zhuǎn)移活性，與腫瘤細(xì)胞膜系統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)有關(guān)。巴豆生物堿就是通過影響膜系統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)降低腫瘤細(xì)胞的惡性程度及其轉(zhuǎn)移活性，在臨床上表現(xiàn)為病情進(jìn)展緩慢及較少發(fā)生轉(zhuǎn)移。研究采用熒光光譜和紫外吸收等技術(shù)研究了巴豆提取物巴豆生物堿和順鉑對人紅細(xì)胞膜和牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，巴豆生物堿通過BSA和紅細(xì)胞膜的α螺旋量增加，從而導(dǎo)致紅細(xì)胞膜的自身流動(dòng)性減小，改變膜蛋白的二級結(jié)構(gòu)從而發(fā)揮抗癌活性[23-24]。Xu等[25]通過測量200～240 nm的圓二色譜，發(fā)現(xiàn)在添加巴豆生物堿后細(xì)胞膜和BSA的α螺旋增加，還發(fā)現(xiàn)順鉑可有效改變膜α螺旋含量。BSA在加入巴豆生物堿后顯示出熒光強(qiáng)度損失和發(fā)射峰藍(lán)移。熒光猝滅和峰移可以反映色氨酸向更極性環(huán)境（蛋白質(zhì)的疏水部分）運(yùn)動(dòng)。這與巴豆生物堿存在時(shí)BSA螺旋度增加一致。通過測量膜的熒光偏振，發(fā)現(xiàn)在巴豆生物堿存在時(shí)膜流動(dòng)性降低，結(jié)果表明，巴豆生物堿和順鉑均導(dǎo)致膜蛋白二級結(jié)構(gòu)的改變，膜蛋白的構(gòu)象變化可以解釋巴豆生物堿和順鉑的藥理學(xué)作用。巴豆生物堿對膜系統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)有影響，作用于腫瘤細(xì)胞，首先與腫瘤細(xì)胞膜作用，使腫瘤細(xì)胞的膜蛋白二級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，然后巴豆生物堿緩慢地?cái)U(kuò)散至膜脂，使腫瘤細(xì)胞膜流動(dòng)性受到影響，再進(jìn)一步激發(fā)所聯(lián)結(jié)的一系列分子程序，最終將信息傳遞至核膜內(nèi)，使損傷了的跨膜信號傳遞鏈的功能得到修復(fù)，從而使某些分子調(diào)控與細(xì)胞分化有關(guān)的基因表達(dá)，起到抗腫瘤作用。有研究報(bào)道顯示，巴豆提取物不僅能夠緩解胃癌等惡性腫瘤患者的癥狀，還可以減少腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生，可能與其能夠改變膜蛋白的空間結(jié)構(gòu)構(gòu)象，從而改變胃腫瘤細(xì)胞形態(tài)，誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡有關(guān)[26]。

1.3 抗氧化、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移

基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）在腫瘤轉(zhuǎn)移和腫瘤細(xì)胞侵襲中起著重要作用。Song等[6]的研究檢測了巴豆乙醇提取物（croton ethanol extract，CEE）對MMP9活性和經(jīng)12-O-十四酰基咐辭拜醇-13-乙酸酯（TPA）處理的人乳腺癌MCF-7細(xì)胞侵襲能力的影響，通過蛋白質(zhì)印跡、酶譜和實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)檢測MMP9的表達(dá)情況，采用電泳遷移率凝膠電泳法檢測活化蛋白-1（activated protein-1，AP-1）DNA結(jié)合活性，用Matrigel侵襲法測定細(xì)胞侵襲性。結(jié)果顯示，CEE對TPA誘導(dǎo)的MMP9表達(dá)和對MCF-7細(xì)胞侵襲的抑制作用依賴于蛋白激酶末端激酶/AP-1通路。因此，CEE可以通過抑制MMP9的活性，限制乳腺癌的侵襲性。侵襲是癌癥轉(zhuǎn)移的第一步，腫瘤侵襲周圍組織后發(fā)生轉(zhuǎn)移。因此，抑制MMP9的活性可能是抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的一個(gè)重要靶點(diǎn)[27]。細(xì)胞外基質(zhì)降解是細(xì)胞侵襲[28]的關(guān)鍵步驟，其中基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）起著關(guān)鍵作用。MMP是鋅內(nèi)肽酶家族，目前已發(fā)現(xiàn)26個(gè)成員。其中MMP9可降解Ⅳ型膠原，是基底膜的主要結(jié)構(gòu)成分。因此，控制MMP9的表達(dá)被認(rèn)為是調(diào)控轉(zhuǎn)移的重要手段。MMP9基因啟動(dòng)子包含核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和AP-1結(jié)合位點(diǎn)。AP-1由Jun和Fos亞基組成，可被磷酸化c-Jun氨基末端激酶（phosphorylation-c-Jun N-terminal kinase，p-JNK）激活[29]。CEE抑制了TPA誘導(dǎo)的p38、JNK和c-Jun磷酸化。這些結(jié)果表明，CEE通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/AP-1通路在 MCF-7細(xì)胞中抑制MMP9的表達(dá)。Li-Weber[30]研究發(fā)現(xiàn)巴豆的丙酮和乙醇提取物具有良好的抗氧化和抑制腫瘤生長轉(zhuǎn)移活性，但同時(shí)具有選擇性毒性，希望可以找到抗癌和其他氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的替代化合物。

1.4 其他相關(guān)抗腫瘤作用機(jī)制——誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化

此外，還有研究從巴豆提取物中發(fā)現(xiàn)并分離出了巴豆苷和木蘭花堿。有研究報(bào)道了巴豆苷單體和木蘭花堿單體的藥物動(dòng)力學(xué)和組織分布，它們均具有較好的體內(nèi)暴露量，在組織中高度分布，且在肝臟、肺臟、心臟和脾臟中均具有較好的分布[31]。研究發(fā)現(xiàn)，巴豆生物堿具有較好的體內(nèi)暴露量，能夠顯著抑制肺癌的生長，實(shí)現(xiàn)肺癌的治療，該研究首次從藥物動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)兩方面證明了巴豆生物堿能夠發(fā)揮較好的抗肺癌作用[32]。且巴豆生物堿還可以誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生分化，明顯誘導(dǎo)SGC-7901細(xì)胞中Fas基因的表達(dá)，有效逆轉(zhuǎn)胃蛋白酶原活性，提示巴豆生物堿具有誘導(dǎo)分化和表型逆轉(zhuǎn)作用。此外有些巴豆生物堿成分，也可通過調(diào)控一些經(jīng)典自噬信號通路中的一些關(guān)鍵分子，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的自噬活性，起到抗腫瘤作用[13]。

2 小結(jié)與展望

巴豆提取物中的巴豆生物堿、黃酮類化合物和二萜等均具有良好的抗腫瘤作用，其抗腫瘤的作用機(jī)制是復(fù)雜的，且作用也是不同的。其中巴豆生物堿具有誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化和促進(jìn)細(xì)胞凋亡等多重作用。巴豆提取物治療腫瘤的機(jī)制缺乏進(jìn)一步深入研究，應(yīng)多方位對巴豆提取物抗腫瘤的作用機(jī)制進(jìn)行具體及定性定量的研究，以進(jìn)一步揭示其奧秘。面對惡性腫瘤，大部分患者單用中醫(yī)或西醫(yī)治療，治愈率均不理想。但根據(jù)患者的不同病情，在不同階段有效施以中藥以及多種治療方式聯(lián)合，可發(fā)揮各自的優(yōu)勢。望通過進(jìn)一步研究巴豆提取物抗腫瘤作用的具體分子機(jī)制，為臨床上治療腫瘤探尋新的藥物，減輕腫瘤患者的病痛提供幫助。