非黑色素瘤皮膚癌防治中的天然產(chǎn)物研究進展

卓雅婷，皮佩靈，崔映月，劉蘊瑤，強磊

(中國藥科大學，江蘇 南京 211198)

非黑色素瘤皮膚癌患者遍布全球，其在美國是最常見的惡性腫瘤之一，約占美國所有新確診癌癥病例的40%，并呈上升趨勢[1]。這背后代表著一系列的重大健康和經(jīng)濟問題，因此非黑色素瘤皮膚癌的預防和治療刻不容緩[2]。

皮膚癌包括黑色素瘤和非黑色素瘤皮膚癌，其中非黑色素瘤皮膚癌又細分為基底細胞癌和鱗狀細胞癌等。皮膚長期暴露于紫外線輻射是公認的皮膚癌危險因素[3]。據(jù)估計，約65%的黑色素瘤病例和約90%的非黑色素瘤皮膚癌病例與紫外線暴露密切相關[4]。紫外線輻射中的紫外線B(UVB，290～320 nm)是人類非黑色素瘤皮膚癌的主要誘導因素[5]。因此在本文中，主要針對UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌的預防和治療進行總結概述。

UVB照射可以直接損傷DNA從而產(chǎn)生一系列光產(chǎn)物，包括環(huán)丁烷嘧啶二聚體(cyclobutane pyrimidine dimmer，CPD)等，如果這些損傷得不到及時修復，長期積累可造成基因突變[6]。基因突變導致相關信號轉導通路上調(diào)或下調(diào)，其中包括細胞增殖、分化、死亡等相關通路，促進非黑色素瘤皮膚癌的發(fā)生發(fā)展[7]。因此，針對UVB誘導的皮膚炎癥、DNA損傷、氧化應激和免疫抑制的有效藥物研發(fā)顯得尤其重要。已有許多研究表明，天然產(chǎn)物具有防止UVB引起的非黑色素瘤皮膚癌發(fā)生的潛力[8]。本文選取了近年來在UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌的防治方面研究較多的天然產(chǎn)物進行概括總結，為非黑色素瘤皮膚癌的化學預防和治療提供參考。

1 白藜蘆醇(resveratrol)

白藜蘆醇是一種廣泛存在于葡萄、各種堅果和漿果中的多酚類抗氧化劑。在體外，白藜蘆醇提高經(jīng)UVB照射的人角質(zhì)形成細胞(human immortalized keratinocytes，HaCaT)的存活率，并降低細胞內(nèi)活性氧水平，減弱caspase-3和caspase-8的激活，抑制核轉錄因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)的激活，起到光保護作用[9]。白藜蘆醇抑制人皮膚鱗癌細胞A431的增殖并誘導其凋亡[10]。白藜蘆醇通過抑制轉移相關蛋白LIM結構域激酶1(LIM domain kinase 1，LIMK1)表達，從而抑制A431細胞的運動能力[11]。

在體內(nèi)，白藜蘆醇明顯抑制UVB誘導的SKH-1小鼠的表皮增生，抑制環(huán)氧合酶和鳥氨酸脫羧酶(ornithine decarboxylase，ODC)的活性及表達，降低脂質(zhì)過氧化水平，防止氧化應激[12]。白藜蘆醇亦通過調(diào)節(jié)CKI-cyclin-CDK網(wǎng)絡和抑制絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)途徑減弱UVB造成的皮膚損害[13]。另有研究表明，白藜蘆醇降低長期UVB導致的皮膚腫瘤發(fā)生率，延緩腫瘤發(fā)生，具有化學預防作用[14]。在UVB誘導的皮膚腫瘤中，survivin蛋白的mRNA水平、蛋白水平、蛋白磷酸化水平上調(diào)，促凋亡蛋白Smac/DIABLO(diablo IAP-binding mitochondrial protein)下調(diào)，而白藜蘆醇可以逆轉這些變化[14]。這表明白藜蘆醇通過survivin途徑對UVB致癌具有化學預防作用，有望預防和治療UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌。

2 草質(zhì)素(herbacetin)

草質(zhì)素是一種黃酮醇化合物，存在于筆筒草和亞麻籽等植物之中。研究發(fā)現(xiàn)，草質(zhì)素是一種新型的AKT(V-akt murine thymoma viral oncogene homolog)和ODC抑制劑，抑制UVB誘導的皮膚腫瘤的發(fā)生發(fā)展[15]。磷脂酰肌醇激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3K)/AKT信號通路是最常見的激活細胞增殖和存活的途徑之一，是許多生長因子受體的下游細胞內(nèi)信號轉導途徑[16]。在A431細胞中，草質(zhì)素可與AKT1和AKT2形成氫鍵并抑制兩者的活性[15]。UVB誘發(fā)高水平的多胺，而多胺水平升高與細胞生長、運動、轉移和凋亡有關，與皮膚癌的發(fā)展相關[17]。ODC是多胺合成途徑的第一個酶，相比于正常皮膚，在小鼠乳頭狀瘤中ODC活性明顯升高[18]。而草質(zhì)素可以顯著抑制ODC活性[15]。基于上述機制，草質(zhì)素可抑制A431細胞生長及其錨定非依賴性生長[15]。在UVB誘導的SKH-1小鼠皮膚腫瘤的體內(nèi)模型中，草質(zhì)素可顯著減少皮膚腫瘤的大小及ODC的體內(nèi)活性[15]。綜前所述，草質(zhì)素具有預防和治療UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌的潛力。

3 丁香酸(syringic acid)

丁香酸是天然存在的O-甲基化三羥基苯甲酸，分布于棕櫚和棕櫚油以及葡萄酒中[19]。過量的活性氧直接誘導蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA的損傷，導致還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶的失衡，促進皮膚癌變[20]。丁香酸作為Nox家族成員之一NADPH氧化酶的抑制劑，可以抑制UVB誘導的活性氧產(chǎn)生，具有治療非黑色素瘤皮膚癌的潛力[21]。丁香酸顯著抑制UVB誘導的皮膚腫瘤的發(fā)生，降低腫瘤數(shù)量[21]。研究表明，蛋白酪氨酸磷酸酶-κ(protein-tyrosine phosphatase-κ，PTP-κ)的氧化損傷參與UVB介導的表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)激活，而EGFR的激活在皮膚癌變中起著核心作用[22]。EGFR激活后刺激MAPK和PI3K/AKT等途徑，導致環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)的轉錄激活，引發(fā)炎癥，促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展[23]。丁香酸通過抑制UVB誘導的HaCaT細胞中的活性氧產(chǎn)生從而抑制PTP-κ的氧化，并且抑制EGFR以及下游MAPK、PI3K/AKT信號通路因子的磷酸化[21]。綜前所述，丁香酸主要通過抑制Nox/PTP-κ/EGFR軸發(fā)揮其在UVB誘導的皮膚癌中的化學預防和治療作用。

4 甘草酸(glycyrrhizic acid)

甘草酸是甘草中最主要的活性成分，屬于三萜類化合物[24]。UVB誘導活性氧產(chǎn)生，從而導致Ca2+干擾內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)[25]。然而甘草酸可以顯著改善人皮膚成纖維細胞Hs68內(nèi)的氧化紊亂和Ca2+失調(diào)，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激反應，防止細胞膜電位損失和細胞死亡[26]。皮膚細胞中的自噬水平不足會抑制DNA損傷識別相關蛋白的募集和核苷酸切除修復，從而阻斷DNA損傷的有效修復[27]。然而甘草酸抑制原代人皮膚成纖維細胞HDF產(chǎn)生氧化應激反應及死亡，防止CPD形成并通過調(diào)節(jié)自噬通量防止DNA損傷[28]。

甘草酸抑制UVB引起的BALB/c小鼠表皮增生、淋巴細胞浸潤以及多種炎癥相關蛋白p38、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)、COX-2、細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)等的表達[29]。甘草酸還延緩SKH-1小鼠皮膚腫瘤發(fā)生，減少腫瘤數(shù)量，抑制了腫瘤生長[30]。其作用機制是下調(diào)CPD、增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear，PCNA)、NF-κB、前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、COX-2和一氧化氮，并下調(diào)p53和p21/Cip1以防止DNA損傷和促進DNA損傷修復[30]。基于上述作用，甘草酸有望用于UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌的預防和治療。

5 胡桃苷(juglanin)

胡桃苷是一種從何首烏中提取的天然產(chǎn)物，是何首烏中各種化合物中的功能成分。胡桃苷可減少UVB誘導的SKH-1小鼠皮膚紅斑且顯著抑制表皮增生和炎性細胞浸潤[31]。p38和JNK的磷酸化是暴露于UVB照射后的細胞應激指標[32]，此外，PI3K/AKT信號通路及其調(diào)節(jié)的哺乳動物西羅莫司靶蛋白(mechanistic target of rapamycin，mTOR)與UVB誘導的皮膚癌相關[33-34]。胡桃苷可抑制UVB引起的小鼠皮膚中p38和JNK磷酸化水平的增加、PI3K的表達激活、AKT磷酸化和mTOR磷酸化[31]。暴露于UVB之后，皮膚中的白細胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)的產(chǎn)生和分泌增加，它們與止血功能狀態(tài)、局部炎癥反應緊密相關[35]。胡桃苷可以顯著降低UVB引起的上述促炎細胞因子的產(chǎn)生和分泌。綜前所述，胡桃苷通過抑制p38/JNK和PI3K/AKT/NF-κB對抗UVB造成的炎癥產(chǎn)生、細胞增殖存活方面的影響，從而發(fā)揮對UVB誘導的皮膚癌的治療性作用，有望成為預防和治療UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌的藥物之一。

6 花青素(proanthocyanidins)

花青素廣泛存在于蔬菜、種子、樹皮、水果之中，葡萄籽是其豐富來源。花青素可以抑制UVB誘導的SKH-1小鼠皮膚腫瘤的發(fā)生發(fā)展，包括降低腫瘤發(fā)生率、腫瘤大小和腫瘤數(shù)量[3]。花青素增強切除修復相關基因如XP (xeroderma pigmentosum complementation group)A、XPC、DDB2(damage specific DNA binding protein 2)等的表達，有助于快速修復UVB誘導的CPD[3]。此外，花青素增強UVB誘導的XPA蛋白的核內(nèi)累積并增強核XPA與核XPA的結合，以IL-12依賴的途徑促進DNA損傷修復[3]。

花青素能夠緩解UVB誘導的免疫抑制，降低患非黑色素瘤皮膚癌的風險[36]，其中，免疫因子白細胞介素-10(interleukin-10，IL-10)與此治療作用相關[3]。原花青素可以降低IL-10水平，從而避免UVB誘導的免疫抑制[3]。此外，花青素可減少其他抑制免疫反應的炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，降低小鼠受到UVB誘導的皮膚癌風險[36]。綜上所述，對于UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌的預防和治療而言，花青素具有強大潛力。

7 木犀草素(luteolin)

木犀草素是一種天然的類黃酮，其化學結構為3′,4′,5,7-四羥基黃酮，富含于洋蔥、西蘭花、胡蘿卜、胡椒、橄欖和芹菜之中[37]。木犀草素可以有效減少UVB誘導的CPD形成，并且通過干擾MAPK途徑抑制皮膚紅斑產(chǎn)生和COX-2及PGE2的上調(diào)，從而減少UVB造成的皮膚傷害[38]。此外，木犀草素抑制了UVB誘導的SKH-1小鼠皮膚腫瘤發(fā)生率、多樣性和整體大小，這主要通過靶向蛋白激酶Cε(protein kinase Cε，PKCε)和Scr激酶發(fā)揮化學預防作用[37]。PKCε是一種與鈣無關的蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)亞型，與皮膚的增殖、分化和致癌作用有關[39]。Scr激酶是一種非受體酪氨酸激酶，在包括皮膚癌在內(nèi)的多種腫瘤中被激活或者過表達，并且與腫瘤細胞增殖、轉移和血管生成密切相關[40]。木犀草素通過ATP競爭性的方式直接結合PKCε和Scr激酶，減弱兩者的活性，隨后抑制UVB誘導的MAPK磷酸化和AKT信號通路[37]。由此可見，木犀草素可以作為一種潛在藥物，用于預防和治療UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌。

8 芹菜素(apigenin)

芹菜素是一種生物類黃酮，其化學結構為5,7,4′-三羥基黃酮，存在于茶、芹菜、百里香等多種食物中[41]。芹菜素抑制UVB誘導的角質(zhì)形成細胞增殖并阻斷其細胞周期進程，減弱小鼠表皮增厚[42]。芹菜素降低UVB誘導的人皮膚成纖維細胞HDFα的CPD形成頻率并抑制XPC、XPB、XPG、XPF等的表達下調(diào)，恢復核苷酸切除修復[43]。此外，芹菜素可以減少UVB誘導的凋亡蛋白Bax和caspase-3的表達[43]。

在惡性鱗狀細胞癌中，芹菜素通過激活AMP依賴的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase，AMPK)通路而抑制UVB誘導的mTOR信號激活[42]。mTOR是增殖和自噬之間的信號傳遞樞紐，芹菜素則通過mTOR信號增強自噬而對抗UVB誘導的細胞增殖[42]。在皮膚癌的發(fā)生過程中，TSP1(thrombospondin-1)蛋白過表達抑制了血管生成并降低了鱗狀細胞癌的發(fā)生率[44]。而芹菜素可以通過驅(qū)動mRNA結合蛋白HuR恢復TSP1的表達，導致炎癥因子的顯著減少，從而改善UVB的致癌作用[2]。綜上所述，芹菜素不僅具有預防UVB照射致癌的作用，還具有治療非黑色素瘤皮膚癌的潛力。

9 水飛薊賓(silibinin)

水飛薊賓是一種從水飛薊中獲得的天然黃酮寡糖。水飛薊賓已顯示出對包括皮膚癌在內(nèi)的多種癌癥的抗腫瘤治療潛力[45]。當UVB造成DNA損傷時，為響應損傷，p53的轉錄活性和非轉錄活性均被激活[46]。水飛薊賓通過上調(diào)p53及其下游靶標GADD45α(growth arrest and DNA damage inducible α)，增強p53的核定位，從而促進UVB誘導的CPD修復并防止細胞凋亡[47]。水飛薊賓還增強IL-12的產(chǎn)生和分泌，并通過IL-12依賴的方式加速UVB誘導的DNA損傷的修復，保護細胞免于凋亡[48]。

水飛薊賓可有效防止光致癌，延長UVB誘導的皮膚腫瘤潛伏期，降低皮膚腫瘤的數(shù)量、體積[49]。水飛薊賓還可通過阻斷SKH-1小鼠皮膚中的MAPK、p38、JNK和AKT活性，阻止UVB引起的皮膚癌癥的發(fā)生發(fā)展[49]。因此，水飛薊賓是一種適用于UVB照射導致的非黑色素瘤皮膚癌的潛在預防和治療藥物。

10 α-檀香醇(α-santalol)

α-檀香醇是一種從檀香樹中分離提取出的天然產(chǎn)物。α-檀香醇以濃度依賴和劑量依賴的方式誘導A431細胞死亡[50]。其機理是通過激活上游caspase-8和caspase-9參與caspase-3的激活和聚(ADP-核糖)聚合酶(poly ADP-ribose polymerase，PARP)的裂解，此外，α-檀香醇還造成了線粒體膜的破壞，促進細胞色素C釋放到細胞質(zhì)中[50]。

α-檀香醇顯著抑制UVB誘導的SKH-1小鼠皮膚炎癥、皮膚腫瘤發(fā)生率和腫瘤多樣性。α-檀香醇對皮膚癌的抗腫瘤作用是通過激活caspase[50]和G2/M細胞周期阻滯[51]導致腫瘤細胞死亡。α-檀香醇降低cyclinA、cyclinB1、cyclinD1、cyclinD2和CDK1、細胞周期依賴性激酶2(cyclin dependent kinase 2，CDK2)、細胞周期依賴性激酶4(cyclin dependent kinase 4，CDK4)、細胞周期依賴性激酶6(cyclin dependent kinase 6，CDK6)的表達，上調(diào)Cip1/p21的表達[52]，并顯著增加凋亡蛋白、caspase-3、caspase-8和腫瘤抑制因子p53的水平[53]。α-檀香醇亦抑制UVB誘導的ODC的活性并對正常組織沒有毒性[54]。此外，α-檀香醇還能作為抗過氧化物，抑制皮膚的脂質(zhì)過氧化，從而阻止UVB誘導的小鼠皮膚腫瘤的發(fā)展[55]。基于上述作用，α-檀香醇具有針對UVB誘導的非黑色素瘤皮膚癌的預防和治療潛力。

11 討論

非黑色素瘤皮膚癌是世界上最常見的癌癥之一，其主要是由紫外線特別是UVB輻射引起的。UVB輻射誘發(fā)非黑色素瘤皮膚癌的發(fā)病率和風險不斷上升，然而其預防和治療手段受限且預后欠佳，因此迫切需要新的策略來控制其發(fā)生發(fā)展。基于毒性小和抗癌活性高的前提，天然產(chǎn)物是具有前景的預防和治療非黑色素瘤皮膚癌的補充或替代方法。相比于其他治療手段和方法，天然產(chǎn)物具有易獲得、成本低、耐受性好、副作用小等優(yōu)勢。本文綜述的10種天然產(chǎn)物滿足藥物需具有強大抗癌活性的要求，它們能干預UVB輻射誘導的皮膚癌發(fā)生、發(fā)展及惡化中的一個或多個步驟，其中包括DNA損傷、基因突變、增殖、凋亡、壞死、炎癥、免疫抑制等多個方面，為非黑色素瘤皮膚癌的預防和防治提供了一定的思路。但是，天然產(chǎn)物的開發(fā)仍有待解決一些問題，例如體內(nèi)生物利用度問題、體內(nèi)代謝轉化問題等，因此仍需要結合現(xiàn)代藥物制劑研發(fā)等技術手段進行深入研究以解決問題。此外，部分天然產(chǎn)物目前還停留在臨床前研究階段，尚缺乏臨床數(shù)據(jù)，因此其在臨床的療效作用還有待商榷。