靶向腫瘤血管生成的天然產物研究進展

張 冰，炎士珂，包春玲，劉 寧

1上海海洋大學 食品學院；2上海健康醫學院附屬第六人民醫院東院 婦產科；3上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306

傳統的腫瘤治療主要通過作用于腫瘤細胞生長的不同環節抑制或殺傷腫瘤細胞，雖取得顯著成效，但易產生耐藥性[1]及嚴重的不良反應。1971年，Folkman等[2]詳細報道了血管生成(angiogenesis)在腫瘤生長和轉移過程中的重要作用，并提出通過抑制血管新生控制腫瘤細胞生長的假說，這為腫瘤治療提供了新的思路。血管生成是從已有的血管中生長或分裂新的血管的復雜過程，與許多病理過程有關[3]，是實體腫瘤的十大特征之一[4]，更是肺癌[5]、肝癌、腎癌[6]、直腸癌[7]和卵巢癌[8]等多種癌癥的治療靶點[9]。近年來的研究表明，腫瘤生長和轉移依賴于新血管生成提供的氧氣和營養物質[10]。若抑制腫瘤血管生成，腫瘤會進入“休眠狀態”，腫瘤細胞的增殖率與死亡率會達到平衡[11]。因此，抑制血管生成可通過切斷腫瘤細胞的營養來源和氧的輸送來抑制腫瘤的生長和轉移。

腫瘤血管生成過程受到多種血管生成促進因子和抑制因子的共同調節，一旦破壞二者的平衡就會激活“血管生成開關”，腫瘤開始生成新的血管[12]。其中血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factors，VEGF)是目前發現的對血管形成最有效的特異性促進因子[13]，可由腫瘤細胞、內皮細胞、間質細胞等多種細胞分泌。VEGF及血管內皮生長因子受體(vascular endothelial growth factors receptor，VEGFR)在腫瘤血管生成中發揮關鍵作用，VEGF與VEGFR結合后可以激活下游通路PI3K/Akt、PTEN/Akt、Akt/mTOR、NF-κB和MAPK/ERK等引起血管內皮細胞的增殖、分化、遷移從而促進腫瘤血管生成[14]。此外，還有許多其他促血管生成因子，如血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)[15]、成纖維細生長因子(fibroblast growth factor，FGF)[16]、缺氧誘導因子1(hypoxia-inducible factor-1，HIF-1)[17]、血管生成素(angiopoietins，ANG)、胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor，IGF)、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)[18]和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等[19]。其中，PDGF家族配體與血小板衍生生長因子受體(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)結合后，通過激活下游Ras/MAPK、JAK/STAT、NF-κB信號通路，引發ERK1/2磷酸化，促進ANG、VEGF等血管生成因子分泌，刺激內皮細胞增殖，參與調節血管成熟和腫瘤細胞遷移。FGF和成纖維細胞生長因子受體( fibroblast growth factor receptor，FGFR)除了可以調節正常細胞的生長、分化外，還可以促進腫瘤血管密度和通透性，協同VEGF共同誘導血管生成[20]。已有研究報道表達FGF可以激活下游的Ras/MAPK、PI3K /Akt 和PKC等信號通路促進腫瘤細胞的增殖、分化和血管生成[21]。PDGF、FGF 和VEGF之間的協同被認為是血管生成和轉移的重要過程。此外，在腫瘤細胞中，HIF-1的活性水平與其侵襲、轉移、血管生成和治療抵抗有密切關系。缺氧狀態下，腫瘤細胞中PI3K/Akt和Ras/Raf/MAPK通路被激活后，誘導HIF-1α蛋白的合成，同時，HIF-1α與HIF-1β可以結合形成HIF-1異二聚體[10]，與靶基因啟動子/增強子區的HRE元件結合，從而參與VEGF等血管生成相關基因的轉錄，促進腫瘤血管生成。隨著科學家們對腫瘤血管生成調節機制的深入研究，發現阻斷促血管生成因子與其特異性受體結合，抑制其在內皮細胞中的信號通路激活，進而抑制內皮細胞的侵襲、遷移、降低血管通透性等生物學特性是抑制腫瘤血管生成的主要作用機制。因此，通過阻斷腫瘤血管的生成，可以切斷腫瘤細胞的營養供應，進而抑制腫瘤的發生發展。目前，靶向血管生成治療已然成為腫瘤治療的重要策略，具有廣闊的臨床應用前景。

近年來，隨著化學合成藥研發的成本提高、周期延長，成功率大幅下降。尤其是耐藥問題的產生很大程度上限制了抗腫瘤藥物在臨床上的應用和療效。天然產物(natural products，NPs)由于其結構新穎多樣、毒副作用低、生物活性較強、作用機制獨特、靶點廣泛等優勢已經成為新藥研發的主要來源，得到了科學家的廣泛關注。1804年Friedrich從罌粟中分離得到純的嗎啡[22]，開創了NPs研究的先河。NPs是指來源于自然界由生物體產生的具有特殊生物學作用的低分子量有機化合物。NPs一直是藥物開發中先導化合物[23]的源泉，尤其是抗癌和抗菌藥物[24]。大部分獲美國食品藥品管理局(FDA)或歐洲醫療機構(EMA)批準的處方藥物都是基于天然產物或其衍生物開發的[25]，如抗癌天然產物紫杉醇(Taxol?，Paclitaxel)，1992年12月獲FDA批準上市用于卵巢癌的二線治療[26]、其衍生物多西紫杉醇(Taxotere?，Docetaxel)也于1996年5月獲得FDA批準上市，用于治療乳腺癌、鉑治療失敗后局部晚期或轉移性非小細胞肺癌、轉移性胃癌和頭頸部鱗狀細胞癌；1988年7月獲得FDA上市批準的長春堿(Vincrex?)被用于治療膀胱癌、及其他血液和實體癌癥包括霍奇金淋巴等；喜樹堿衍生物也相繼被FDA批準上市，如拓撲替康(Topotecan?，Hycamtin?)于1996年被FDA批準2011年2月25日被FDA批準上市用于一線治療小細胞肺癌(SCLC)，伊立替康(Irinotecan，Camptosar?，Onivyde?)于1996年6月14日被FDA批準上市用于轉移性結直腸癌的一線治療；我國自主研發的抗腫瘤一類新藥人參皂苷Rg3[27]，在2000年獲得了CFDA的新藥證書。另外，DX-8951f、GG211、CKD-602、ST1481、BNP-1350、BN80915等喜樹堿衍生物新藥[28]，都還在進一步研究和開發中，已有部分被批準進入臨床試驗。

本文將重點介紹具有抗腫瘤血管生成活性的天然產物的研究進展，并對其就靶向的血管生成因子進行歸類(見表1)。希望能為發現和開發靶向血管生成的抗腫瘤藥物以及聯合靶向治療的研究提供理論依據。

1 抑制腫瘤血管生成的靶向天然產物

1.1 靶向VEGF

VEGF是影響腫瘤血管生成的主要血管生成因子之一，它既能刺激新生毛細血管的生長，又能增加血管的通透性[29]。目前報道的靶向VEGF的抗腫瘤藥物主要包括多酚類、黃酮類、生物堿類天然產物及其衍生物。其作用機制為通過Raf/MEK/ERK、PI3K/Akt或NF-κB信號途徑抑制VEGF的激活或阻斷VEGF與VEGFR結合，進而影響腫瘤血管生成。

1.1.1 多酚類

姜黃素(curcumin，1)是從姜黃的根莖中分離純化的一種具有抗血管生成、抗炎和抗氧化等多種活性的多酚化合物(見圖1)[30]。Binion等[31]的研究表明姜黃素可以阻斷環氧合酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表達，抑制PI3K/Akt信號通路下調VEGF的表達，從而抑制VEGF誘導的血管生成，進而抑制肝癌細胞的增殖[32]。羥基酪酸(hydroxytyrosol，HT，2)是一種從橄欖油中獲得的酚類化合物，在Lamy等[33]研究中發現HT可以通過抑制酪氨酸殘基(Tyr951、Tyr1059、Tyr1175、Tyr1214)的磷酸化及ERK1/2和SAPK/JNK的磷酸化進而達到抗腫瘤的作用，是橄欖油中抑制VEGF誘導的血管生成最有效的化合物。白藜蘆醇(resveratrol，RST，3)是來源于葡萄、漿果、花生、桑椹的一種多酚化合物，被證實可以通過阻斷Tyr磷酸化下調VEGF的表達及分泌進而抑制VEGF誘導的血管生成[34]，具有抗氧化、抗炎和抗腫瘤等多種活性。

圖1 姜黃素(1)、羥基酪醇(2)和白藜蘆醇(3)的化學結構Fig.1 The chemical structures of curcumin(1),HT(2) and RST(3)

1.1.2 黃酮類

漢黃芩素(wogonin，4)是從黃芩中提取的天然黃酮類化合物(見圖2)，因其抗氧化、抗炎、抗腫瘤等作用而得到廣泛應用。已有研究報道漢黃芩素通過抑制脂多糖(LPS)和PI3K/Akt/NF-κB信號通路誘導的VEGF表達而具有抗腫瘤血管生成活性[35]，是潛在的腫瘤治療藥物。穗花杉雙黃酮(amentoflavone，5)是一種生物類黃酮，廣泛存在于銀杏、貫葉連翹等植物中。Tarallo等[36]的研究表明，穗花杉雙黃酮可以阻斷VEGF與VEGFR-1/-2的相互作用，抑制內皮細胞遷移和毛細血管形成，并且下調白細胞介素家族(interleukin，IL)IL-1β、IL-6等多種內源性炎癥因子的表達水平，進而抑制血管生成從而達到抗腫瘤的治療效果。

圖2 漢黃岑素(4)和穗花杉雙黃酮(5)的化學結構Fig.2 The chemical structures of wogonin(4) and amentoflavone(5)

1.1.3 生物堿類

紫杉醇(paclitaxel)是從短葉紅豆杉中提取出的一種生物堿藥物，具有誘導細胞凋亡、自噬和抗血管生成等多種藥理特性。紫杉醇可以通過Raf/MEK/ERK和PI3K/Akt信號途徑抑制VEGF的激活和表達，影響內皮細胞的黏附作用，進而發揮抗血管生成的作用。Taxol?作為全球第一個上市的紫杉醇制劑，于1992年12月獲得FDA批準上市，用于卵巢癌二線治療。紫杉醇目前已成為一線抗腫瘤藥物，對治療晚期癌癥有顯著療效，且聯合MEK抑制劑或PI3K抑制劑可以顯著提高治愈率[9]。

1.1.4 其他

人參皂苷Rg3(ginsenoside Rg3)是從紅參中提取出來的單體皂苷，有兩種常見構型，即20(S)-人參皂苷Rg3(SPG-Rg3)和20(R)-人參皂苷Rg3(RPG-Rg3)。其中SPG-Rg3被證實可以通過下調VEGFR-2，抑制其介導的PI3K/Akt/mTOR信號通路中p-Akt和p-mTOR的表達，進而抑制血管生成。蟾蜍靈(bufalin，6)是蟾蜍毒中的主要生物活性成分[37](見圖3)，已被證明與抗血管生成抑制劑索拉非尼(sorafenib)聯合治療時，可以通過抑制PI3K/Akt、mTOR/VEGF信號通路下調VEGF的表達進而增強sorafenib的抗血管生成作用[38]。有研究表明，白花蛇蟲草(HedyotisdiffusaWilld，HDW)的乙醇提取物可以通過抑制音猥因子(sonic hedgehog，SHH)信號通路關鍵靶基因VEGF的表達及與特異性受體VEGFR的結合[39]，抑制腫瘤血管生成進而發揮抗腫瘤作用。辣椒中的主要活性成分辣椒素(capsaicin，7)具有抑制黑色素瘤侵襲的潛力，其作用機制是通過PI3K/Akt/Rac1信號通路抑制VEGF活性，影響了黑色素瘤的血管生成，從而抑制腫瘤侵襲。Sunilae等[40]研究表明蓽茇(piper longum)的醇提取物可以通過抑制VEGF的表達水平調節內皮細胞的存活、分化和增殖，是一種潛在的抗血管生成藥物，然而具體的有效活性成分和分子機制還有待于進一步研究。熊果酸(ursolic acid，8)又名烏索酸，是從多種藥用植物中分離出來的一種五環三萜化合物[41]。Aryan等[42]的體內研究表明Ursolic Acid可顯著降低血清VEGF水平抑制內皮細胞增殖、遷移和侵襲，具有抗血管生成活性，是潛在的癌癥預防劑，然而具體的分子機制還有待進一步研究。此外，十字花科蔬菜中富含具有抗腫瘤活性的有效成分異硫氰酸烯丙酯(allyl isothiocyanate，AITC)。在腹水瘤細胞移植小鼠模型中，AITC可通過下調VEGF的表達顯著抑制血管新生，是潛在的特異性靶向VEGF的腫瘤血管生成抑制劑[43]，然而具體分子機制尚不明確。

圖3 蟾蜍靈(6)、辣椒素(7)和熊果酸(8)的化學結構Fig.3 The chemical structures of bufalin(6),capsaicin(7) and ursolic acid(8)

1.2 靶向PDGF

PDGF及PDGFR的表達水平與腫瘤的發生發展、耐藥性及不良的臨床預后有關[44]。PDGF家族成員及其受體PDGFRs通過向腫瘤血管中招募內皮祖細胞而促進血管的成熟和新生血管的形成。目前開發靶向PDGF的抗腫瘤藥物策略主要是通過破壞PDGF與PDGFR之間相互作用抑制腫瘤血管生成，如直接靶向PDGF、用小分子抑制劑阻斷PDGFR的酪氨酸激酶活性等[45]。

鞣花酸(ellagic acid，EA)在地榆、石榴和五倍子等中藥中含量豐富，是一種由兩分子沒食子酸聚合而成的小分子多酚化合物[46]。多項研究表明，EA可以通過抑制PDGFB與PDGFR結合阻斷下游JAK/STAT途徑的激活，進一步抑制STAT3蛋白的表達和磷酸化；同時，EA還可以抑制VEGFR磷酸化，進一步抑制下游Ras/MAPK信號通路中ERK/Akt/JNK的磷酸化[47]，具有PDGF和VEGF雙靶點抑制血管生成的作用，發揮抗腫瘤的效果。雷公藤甲素(triptolide)是從雷公藤中提取和純化的一種二萜三環氧化合物。Triptolide可以通過抑制Akt/NF-κB/cyclinD1信號通路活性，下調PDGF基因的表達[48]；此外，Zhu等[49]的研究發現Triptolide還可以通過下調ANG，降低VEGF介導信號下游ERK/Akt磷酸化，起到抗腫瘤血管生成的效果，是一種多靶點抗腫瘤治療藥物。飛燕草素(delphinidin，9)是一種膳食花青素，是漿果中含量較高的多酚類物質(見圖4)，已被報道可以抑制PDGF-BB誘導的ERK1/2磷酸化，以及PDGFR-b的酪氨酸磷酸化，從而抑制PDGF誘導的平滑肌細胞遷移、內皮細胞和平滑肌細胞向毛細血管樣結構的形態分化，進而影響腫瘤新生血管穩定性[50]，是一種潛在的癌癥預防劑。齊墩果酸(oleanolic acid，OA，10)是一種五環三萜類天然產物，廣泛分布于夏枯草、橄欖油、連翹、青葉、女貞等植物中，具有多種重要的藥理活性。Meng等[51]已發現OA能夠通過抑制PDGFR酪氨酸激酶活性和信號傳導影響腫瘤血管生成，然而具體分子機制尚不明確。

圖4 飛燕草素(9)和齊墩果酸(10)的化學結構Fig.4 The chemical structures of triptolide(9) and OA(10)

1.3 靶向FGF

FGF家族由18個配體和4個受體組成，在腫瘤發生發展的多種重要過程中發揮重要作用，例如腫瘤細胞無限增殖[52]、腫瘤血管重塑[53]、血管生成、血管浸潤、內皮細胞遷移和侵襲等。許多研究表明，FGF表達也與獲得性抗血管生成藥物的耐藥性有關，抑制FGF的表達可以顯著改善上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和耐藥性的發生有助于腫瘤治療的預后[54]。靶向FGF抗腫瘤藥物的主要機制是通過阻斷FGF與FGFR結合抑制其下游激酶蛋白(ERK1/2、PKC、RSK2)磷酸化，進而抑制腫瘤血管生成和轉移。近年來，開發靶向FGF/FGFR的天然小分子抑制劑已然成為抗癌藥物研究領域的熱點。

二苯乙烯苷(stilbene glycosides)是從藥用植物何首烏中分離出來的天然產物，通過抑制ERK1/2磷酸化、降低FGF-2的活性，從而抑制FGF-2與FGFR1/2的相互作用，抑制腫瘤血管生成[55]，是一種天然的血管生成抑制劑。青藤堿(sinomenine)是從青藤中提取出的一種生物堿單體，被證明可以通過抑制NF-κB和MAPK信號通路下調FGF基因的表達水平，影響內皮細胞的遷移和侵襲，從而具有抗腫瘤血管生成的活性[56]。蒜氨酸(alliin)是一種來源于大蒜的化合物，可以有效抑制FGF-2和VEGF的釋放，是腫瘤血管生成過程的有效抑制劑[57]。此外，Powell等[58]的早期研究表明，在雞絨毛尿囊膜(CAM)模型中，Alliin可以抑制FGF-2誘導的血管生成，是一種潛在可開發的抗腫瘤天然藥物，然而具體分子機制尚待研究。

1.4 靶向HIF-1

缺氧誘導因子HIF-1是一種轉錄因子，可以轉錄激活VEGF等多種靶基因，參與調節腫瘤血管生成，與腫瘤的發生、發展[59]相關。因此，HIF-1也被認為是抗癌藥物的有效靶點[60]。目前報道的具有抗腫瘤活性的天然產物，大部分是通過調節靶向抑制腫瘤細胞中HIF-1活性及其下游激酶SAPK/JNK和ERK1/2的磷酸化，從而抑制VEGF等促血管生成因子的表達。

1.4.1 黃酮類

芹菜素(apigenin，11)是一種廣泛分布于歐芹、洋蔥、桔子、茶、洋甘菊、小麥芽等多種植物中的黃酮類化合物(見圖5)，因具有抑制腫瘤細胞增殖和血管生成的藥理活性而被用作健康食品補充劑，對開發新型的腫瘤預防及治療藥物有特殊意義。Apigenin被證明可以通過PI3K/Akt/p70S6K1和HDM2/p53途徑降解HIF-1α，干擾HIF-1α與Hsp90的結合，并且抑制缺氧誘導的HIF-1和VEGF的表達[61]進而抑制血管生成。因此，apigenin可以作為一種有效的抗腫瘤血管生成抑制劑。千層紙素(oroxylin A，12)是黃芩中具有主要生物活性的一類黃酮類化合物，是治療和預防直腸癌的有效候選藥物。千層紙素是一種潛在的HIF-1α抑制劑，可以通過抑制PI3K/Akt途徑，誘導HIF-1α蛋白失活，還可以調節固醇調節元件結合蛋白(sterol regulatory element binding protein，SREBP)抑制血管生成、影響癌細胞脂肪酸代謝、糖酵解代謝[62]。蘿卜硫素(sulforaphane)是一種存在于西藍花、芽甘藍和卷心菜等蔬菜中的異硫氰酸鹽衍生物。Kim等[63]的研究表明，sulforaphane可在缺氧條件下，抑制結腸癌細胞(HCT116)中HIF-1α和VEGF的表達從而抑制結腸癌的血管生成和轉移，被認為是通過抑制血管生成預防和治療結腸癌的一種天然活性產物。

圖5 芹菜素(11)和千層紙素(12)的化學結構Fig.5 The chemical structures of apigenin(11) and oroxylin A(12)

1.4.2 生物堿類

小檗堿(berberine，13)是從黃連中分離得到的生物堿之一(見圖6)。Lin[64]等發現berberine以HIF-1為靶點通過破壞HIF-1的穩定性，抑制ERK和PI3K/Akt信號通路，阻斷EGFR信號；還可以通過降解HIF-1α蛋白，抑制VEGF在胃癌細胞中的表達。Berberine對腫瘤血管生成的抑制作用涉及多個細胞因子和信號通路，具有多途徑、多靶點的特點。在天然產物組合文庫中篩選出的新型HIF-1小分子抑制劑103D5R，可以通過減少HIF-1的合成而快速下調HIF-1α的蛋白表達，同時通過抑制Akt、SAPK/JNK和ERK1/2的磷酸化阻止HIF-1下游靶基因VEGF和GLUT-1的轉錄[65]，是潛在的靶向HIF-1的抗血管生成藥物。

圖6 小檗堿(13)的化學結構Fig.6 The chemical structure of berberine(13)

1.4.3 萜類

從日本落葉松根皮中分離得到的偽極酸B(pseudolaric acid B，PAB，14)是一種天然二萜類化合物(見圖7)，與腫瘤血管生成密切相關[66]。有研究表明PAB不僅可以直接抑制內皮細胞的增殖、遷移，具有抗血管生成活性，而且可以通過抑制HIF-1，進而下調VEGF的表達，達到抗腫瘤血管生成的效果。尾葉香茶菜丙素(kamebakaurin，15)是從尾葉香茶菜中分離出的一種二萜類化合物，對缺氧或CoCl2誘導的HIF-1激活具有較強的抑制作用[67]。Kamebakaurin能夠抑制HIF-1α蛋白的合成和積累，下調HIF-1靶基因VEGF和促紅細胞生成素(EPO)的表達。Kamebakaurin具有很強的抗腫瘤活性。

圖7 偽極酸B(14)和尾葉香茶菜丙素(15)的化學結構Fig.7 The chemical structures of PAB(14) and kamebakaurin(15)

1.4.4 苯醌類

9-β-D-阿拉伯呋喃磺酰-2-氟腺嘌呤又名弗達拉濱(fludarabin)是一種核苷酸類似物，已被證明可以通過抑制Akt激活活化下調HIF-1的表達，從而抑制VEGF的轉錄激活[68]抑制血管生成，達到抗腫瘤的效果。1997年，Adkins等[69]的臨床研究中表明Fludarabin是一種有效且普遍耐受的抗腫瘤藥物。格爾德霉素(geldanamycin，GA)是一種天然的阿那霉素抗生素，具有抗血管生成的活性。GA可以顯著下調HIF-1α的蛋白表達水平[70]，同時阻斷HIF-1轉錄激活VEGF、GLUT-1等靶基因，顯著降低VEGF中mRNA積累，從而具有抗血管生成活性。此外，GA衍生物17-脫甲氧基-17-烯丙胺基格爾德霉素(17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin，17-AAG)，是具有抗熱休克蛋白90(heat shock protein 90，Hsp90)增殖活性的的苯醌類安塞霉素化合物[71]。17-AAG作為Hsp90抑制劑可以通過抑制HIF-1的轉錄活性[72]，同時下調Akt1、ERK、EGFR、HER-2、Raf-1、VEGF的表達，因此也具有抑制腫瘤血管生成的藥效，是靶向腫瘤細胞中HIF-1的小分子抑制劑的理想候選藥物[70]。

1.4.5 其他

番荔枝內酯(annonaceous acetogenins，16)是木瓜中的一種內酯類活性成分(見圖8)[73]，可以通過阻斷缺氧微環境誘導的HIF-1蛋白活化，同時抑制HIF-1下游靶基因VEGF和GLUT-1的表達，進而抑制腫瘤血管生成[74]。癌癥患者可以食用含有番荔枝內酯的膳食補充劑作為治療替代藥物。六氫大麻素類似物LYR-8(hexahydrocannabinol analog LYR-8)是大麻素的衍生物，被報道除了可以抑制腫瘤血管生成，還參與調節腫瘤細胞生長和凋亡等多種生物學特性。LYR-8可以抑制PI3K/Akt信號通路，同時阻斷HIF-1α的轉錄激活，進而抑制VEGF、COX-2等促血管生成因子的表達，最終抑制腫瘤血管生成。綜上，LYR-8是潛在的靶向HIF-1的抗腫瘤藥物[75]?？箟难徇秽?ascofuranone，17)是從真菌子囊菌中分離出來的一種天然化合物，具有顯著的抗腫瘤活性，包括抑制腫瘤血管生成、阻斷細胞周期、抑制細胞侵襲等。Jeong等[76]已報道Ascofuranone可以通過抑制Akt/mTOR/p70S6K途徑抑制HIF-1因子表達，從而下調VEGF的表達，進而抑制腫瘤血管生成，是一種潛在的抗腫瘤藥物。天然產物苦皮藤醇(piceatannol，PCT，18)是從大戟種子中分離出的一種羥基二苯乙烯，可以通過抑制HIF-1α蛋白的表達顯著下調靶基因VEGF的表達[77]，進而調節腫瘤血管生成，從而達到抗腫瘤的效果。2-甲氧基雌二醇(2-methoxyestradiol，2ME2)是雌二醇的天然代謝產物，一方面可以下調HIF-1α的表達，抑制HIF-1的轉錄活性發揮抗血管生成作用[78]，另一方面通過產生活性氧(ROS)誘導腫瘤細胞凋亡[79]，是一種有前景的癌癥治療藥物。

圖8 番荔枝內酯(16)、抗壞血酸呋喃酮(17)和苦皮藤醇(18)的化學結構Fig.8 The chemical structures of annonaceous acetogenins(16),ascofuranone(17) and PCT(18)

1.5 其他

1.5.1 血管生成素(ANG)

ANG家族包括4個配體(Ang-1/2/3/4)和兩個相應的內皮細胞受體(Tie-1/2)，其中，ANG1和ANG2在腫瘤血管生成中發揮著關鍵作用。ANG-1由周細胞產生，是血管成熟的關鍵因子，通過激活Tie-2介導內皮細胞的遷移、粘附和存活，增加血管穩定性。ANG-2可以拮抗ANG-1從而破壞血管穩定性，同時破壞內皮細胞和血管周圍細胞之間的聯系，促進細胞死亡，并且ANG-2可與VEGF協同誘導異常血管生成，阻斷ANG-2表達可以有效抑制VEGF信號[80]，達到抗腫瘤的效果。因此，有必要對靶向ANG的天然產物進行研究，以開發有療效的抗腫瘤藥物。目前已有報道發現三葉丹參的甲醇提取物(Salviatrilobaextract，STE)可以顯著降低前列腺癌細胞中ANG、IL-6、EGF和VEGF等細胞因子的表達，抑制血管生成[81]，從而達到抗腫瘤的效果。STE雖具有潛在的抗腫瘤活性成分，但需要進一步分離、鑒定提取物中具有此生物活性的天然產物成分，進一步研究其抗腫瘤血管生成的分子機制。

1.5.2 胰島素樣生長因子(IGF)

IGF-1/2是一個與胰島素高度同源的蛋白質家族，在調節內皮祖細胞的增殖、遷移、新血管的形成等方面也起著重要作用，可以促進腫瘤血管生成。竊衣素(torilin)是1969年從小竊衣果實的甲醇提取物中分離出來的一種倍半萜化合物[82]。有研究表明，在缺氧條件下，Torilin可以顯著下調缺氧誘導的IGF-2和VEGF表達，減少血管內皮細胞的形成、抑制血管生成，進而具有抗癌活性。因此，竊衣素可能是一種有潛力的血管生成抑制劑。

1.5.3 基質金屬蛋白酶(MMPs)

MMPs 是一種鋅離子依賴的蛋白內肽酶，在許多腫瘤細胞中過表達。MMPs可以調節腫瘤血管新生、介導腫瘤細胞對宿主細胞外基質(ECM)降解、細胞黏附因子的功能及調控腫瘤細胞的生長[83]。刺芒柄花素(formononetin)是從黃芪中分離出的一種異黃酮類成分，同時作為一種植物雌激素，具有抗腫瘤、降血脂、抗氧化、抗炎等多種藥理作用[84]。Kathy等[85]報道Formononetin可以抑制MMP-2和MMP-9的蛋白表達，引起細胞外基質中的Ⅳ型膠原蛋白裂解，下調TNF-α和IL-6的分泌，進而抑制內皮細胞的遷移及腫瘤血管生成。

1.5.4 腫瘤壞死因子(TNF)

TNF是一種有激酶活性的同三聚體形式的跨膜糖蛋白，由內皮細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、淋巴細胞和MCs合成，由TNF轉化酶從細胞表面釋放，生理活性功能包括促進腫瘤血管生成、促進癌細胞存活、遷移和侵襲等。腫瘤細胞對TNF的反應是通過腫瘤壞死因子受體1/2(TNFR-1/2)介導的，TNFR-1可以激活MAPK和PI3K/Akt信號通路影響腫瘤的發生發展；TNFR-2可以通過內皮/上皮酪氨酸激酶(ETK)的磷酸化，激活PI3K/Akt途徑調節細胞間的相互作用包括內皮細胞的遷移與增殖，促進血管生成反應。T復合環肽-1(tailless complex polypeptide 1，TCP-1)是一種生物體內普遍存在的環肽，已被發現作用于直腸癌中的血管生成系統[86]。高劑量的TCP-1與TNF-α聯合作用顯示出降低新生血管數量、誘導細胞凋亡、減少細胞增殖等抗腫瘤活性[87]。TCP-1還可以作為載體靶向呈遞抗腫瘤化療藥物[88]。然而TCP-1作用于腫瘤血管生成的機制尚待進一步研究。

表1 抗血管生成天然產物

續表1(Continued Tab.1)

2 結論與展望

隨著近年來對血管生成在腫瘤發生發展過程中所發揮的重要生理功能，以及對靶向促血管生成因子抑制腫瘤血管生成的分子機制的深入研究。已有報道發現，在使用靶向血管生成因子藥物一段時間后，部分受試者會出現治療抵抗、產生耐藥[89]。目前發現的抗血管生成治療的耐藥機制包括通過發生EMT[90]、促進癌細胞擴散和轉移[91]、抑制正常組織中血管生成[92]等。此外，在抗VEGF治療中激活其他血管生成相關因子如MMP-9、HIF-1等也可能產生耐藥性[93]。這些問題的存在很大程度上限制了抗腫瘤血管生成藥物的臨床使用藥效。

相較于化學合成藥物而言，天然產物的結構多樣、具有多成分、多靶點的獨特優勢，較單用某種靶向促血管生成因子的藥物療效更佳。同時天然產物的毒副作用小、耐受性好，是研發新型藥物的重要方向。近年來，越來越多具有抑制血管生成活性的天然產物被發現，并被開發成為潛在的靶向型抗腫瘤藥物。然而，還存在因天然產物中活性成分的復雜性導致的提取加工困難、作用機制不明確等諸多問題。因此可以通過1)修飾結構、利用計算機輔助設計技術及新型藥物遞送技術優化天然產物存在的缺陷，并為開發基于天然產物的靶向血管生成藥物的開發提供借鑒和幫助；2)利用高通量篩選、基因組學分析等方法發現更多的靶向血管生成的天然產物，并深入研究其中的活性成分及作用機理；3)臨床上可以通過天然產物聯合放化療的聯合治療等方式提高療效。現如今自然界擁有豐富的天然產物資源，如何更合理的開發利用這些資源，使其最大限度發揮作用，在今后的研究中還有待研究者們一起努力。