中醫藥抑制EMT治療結直腸癌轉移研究進展*

劉靜,楊世發,郭海霞,常藝,安敬文,許鈺婷,張相安

1.河南中醫藥大學,河南 鄭州 450046; 2.河南中醫藥大學第一附屬醫院,河南 鄭州 450000

結直腸癌是全球最常見的消化道惡性腫瘤。根據最新的流行病學調查結果顯示,全球2020年結直腸癌新發病例超過190萬,死亡數超過90萬,約占總癌癥病例和死亡數的10%。在所有癌癥中,結直腸癌的發病率排名第三,死亡率排名第二,且發病率和病死率仍呈逐年升高的態勢[1-2]。在我國,結直腸癌的死亡率高達8.01%,是威脅我國居民生命健康的主要癌癥之一[3-4]。該病的高發病率、高死亡率引起了眾多研究者的關注,其中結直腸癌主要的死亡原因是腫瘤的復發和轉移[5]。目前,結直腸癌的治療仍是以手術為主,以放、化療及靶向免疫治療等為輔的綜合治療[6]。盡管目前結直腸癌的診治技術不斷進步,但仍有50%的患者可能出現復發及轉移,嚴重威脅結直腸癌患者的生活質量[7]。因此,如何有效地抑制結直腸癌的轉移是亟待解決的提高結直腸癌患者生存率的重大公共健康問題,已成為目前的研究熱點。隨著近幾年中國傳統醫藥迅速發展,目前已有中藥聯合外科手術、中藥聯合化療等治療方式,均可降低結直腸癌的轉移和復發以及術后不良反應,從而降低患者死亡率和提高生活質量[8-10]。中醫藥特色治療在結直腸癌疾病中的作用也越來越重要,在延長生存期、降低腫瘤復發轉移等方面具有獨特優勢[11]。因此,基于中醫理論的中藥單體化合物、中藥制劑及中藥復方的應用可以為結直腸癌轉移的臨床治療提供新的治療策略。

1 上皮間充質轉化(epithelial mesenchymal transition,EMT)介導結直腸癌轉移

癌癥是指人體正常組織中的細胞由于外界因素的影響而發生突變。細胞失去原有功能,異常增生形成腫瘤,影響人體正常生理功能。而腫瘤的轉移是癌癥致死率的主要原因,90%的癌癥死亡是由于轉移[12-13]。腫瘤的轉移是一個多因素、多步驟共同作用的結果。腫瘤轉移是指惡性腫瘤細胞離開原發病灶,穿過血管進入血液循環和淋巴循環,或直接通過種植轉移等擴散,到達遠處部位,繼續增殖生長,最終形成與原發病灶同類型腫瘤的過程[14]。腫瘤轉移是惡性腫瘤發生發展的重要指標。抑制腫瘤轉移可以抑制腫瘤細胞向機體其他部位轉移,從而延緩腫瘤惡化[15]。而結直腸癌細胞轉移的一個重要因素就是EMT發生導致的結直腸癌細胞遷移和侵襲增強[16]。EMT是指腫瘤細胞由上皮細胞轉化為間充質細胞的過程,EMT使得腫瘤細胞失去了上皮細胞的一些特性,如細胞間黏附、細胞極性等,而獲得了間充質細胞的一些特性,如運動、侵襲、抗凋亡等。EMT改變了腫瘤細胞的類型,提高了對基質的降解能力,削弱了細胞間的結合力。因此,轉化后的腫瘤細胞具有更強的轉移和侵襲能力,更容易穿透基膜,擴散到淋巴和血液循環,然后侵入周圍組織,遷移到遠處的器官,主要包括肝和肺。轉移后,這些腫瘤細胞從間充質細胞轉化為上皮細胞表型,使腫瘤細胞脫離原發灶或轉移灶,并在遠處增殖形成二次轉移灶[17-18]。因此,EMT被認為是腫瘤細胞向遠處侵襲與轉移的重要過程。EMT是一個可逆的、動態的進程,通過促進上皮性標志物E鈣黏蛋白(E-cadherin)表達,抑制間充質表型標志物 N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)和纖維連接蛋白表達,從而促進癌細胞向遠處轉移,最終導致EMT的發生[17]。最新研究表明,EMT的發生受到多個關鍵信號通路的調節,包括轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)/Smads、Wnt/β-catenin、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(RAC-alpha serine/threonine-protein kinase,Akt),核轉錄因子-κB (nuclear factor kappa B,NF-κB)信號通路[19-22]。在治療結直腸癌轉移的過程中,越來越多的研究證實,基于中醫理論的中藥方劑、中成藥、單一中藥和中藥單體復方可以通過靶向EMT相關信號通路對癌細胞的侵襲轉移起到抑制作用[23-24]。中醫藥作為對抗結直腸癌腫瘤轉移的一種補充替代藥物療法已被越來越多的人所接受。因此,通過干預EMT相關信號通路,能夠為結直腸癌的臨床治療找到新的治療策略。

2 中醫藥調節TGF-β/Smads信號通路抑制EMT的發生

EMT的發生受多種信號通路的調節,其中TGF-β/Smads信號通路是EMT發生的關鍵驅動因素[19]。TGF-β信號通路通過TGF-β配體與TGF-βⅡ型受體結合后,再激活募集Ⅰ型受體(TGF-βRⅠ)并與之結合形成三聚體,使得TGF-βRⅠ活化,活化的Ⅰ型受體進一步與下游轉錄因子 Smads 結合,并招募和磷酸化Smad2和Smad3蛋白,然后與Smad4結合形成三聚體Smad復合物進入細胞核,并參與細胞連接蛋白的調控,使得上皮標志物 E-cadherin的表達降低,間質細標志物N-cadherin、vimentin、Snail及Twist、鋅指E盒結合蛋白1(zinc finger E box binding protein-1,ZEB1)表達增加,最終使得腫瘤細胞獲得向遠處轉移的運動能力[17,25]。因此,可通過調控TGF-β/Smads通路抑制EMT的發生從而阻斷腫瘤細胞獲得遷移侵襲的功能。

白藜蘆醇是從中藥桔梗中提取的一種非黃酮類多酚,是一種EMT抑制劑[26]。有研究發現,白藜蘆醇能夠抑制尾靜脈注射結直腸癌細胞小鼠的細胞轉移,抑制小鼠原位結腸腫瘤的轉移。此外,白藜蘆醇能夠通過抑制TGF-β/Smads信號通路抑制結直腸癌 LoVo細胞EMT的發生[27]。黃連素是中藥黃連中一種天然的芐基四環素異喹啉生物堿[28],能夠抑制胃腸道腫瘤細胞的生長[29]。此外,黃連素能夠下調TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ、Samd2和Smad3的表達,抑制TGF-β/Smads信號通路,使得ZEB1、Snail的表達降低,從而抑制腫瘤細胞發生EMT[30]。槲皮素是黃酮類化合物的6種亞類之一,廣泛存在于各類中藥中,如柴胡[31]。槲皮素被廣泛應用于抑制消化系統癌癥,包括食管癌、胰腺癌和結直腸癌[32-34]。有研究發現,槲皮素能夠抑制TGF-β1增加E-cadherin蛋白表達,降低N-cadherin、Vimentin蛋白表達,使得EMT明顯受到抑制[35]。除此之外,中成藥片仔癀、方劑參苓白術散、中草藥半枝蓮等也能通過介導TGF-β/Smads信號通路抑制EMT的發生[36-38],從而限制結直腸癌的侵襲與轉移。

綜上所述,中藥能夠負性調控TGF-β/Smads信號通路從而抑制結直腸癌細胞EMT的發生,為結直腸癌轉移的臨床治療提供了新的思路。

3 中醫藥調節PI3K/AKT信號通路抑制EMT的發生

PI3K/Akt信號通路在調節細胞增殖和維持細胞生物學特性中發揮重要作用[39]。一方面,PI3K/AKT信號通路可與TGF-β通路合作,進而觸發mTOR復合物和NF-κB的激活,促進腫瘤細胞EMT的發生[40]。另一方面,PI3K/Akt信號通路激活通過調控下游分子使得β-catenin、vimentin、及Snail的表達含量增加,從而促進EMT的發生[41-43]。總之,PI3K/Akt信號通路是一個積極參與EMT過程的潛在靶點,并在結直腸癌轉移治療中引起了廣泛關注。

中藥半枝蓮乙醇提取物可以促進結直腸癌細胞凋亡,抑制細胞增殖[44]。有研究發現,半枝蓮乙醇提取物可以抑制PI3K/AKT信號通路,降低HCT-8細胞的活力,并以劑量依賴性方式減弱HCT-8細胞的遷移和侵襲能力[38]。中藥抵擋丸加味雞血藤能夠抑制結直腸癌的侵襲與轉移,通過調節PI3K/Akt抑制腫瘤細胞增殖,并促進其凋亡。此外中藥抵擋丸加味雞血藤還能抑制E-cadherin,上調N-cadherin的表達,以此抑制腫瘤的EMT進程,發揮抗結直腸癌侵襲轉移的作用[45]。清熱解毒、祛病防疫方劑解毒三根湯通過抑制PI3K/AKT信號通路在HCT-8細胞和腫瘤移植小鼠模型中表現出對腫瘤生長的顯著抑制作用[46]。此外有研究證實,解毒三根湯聯合程序性死亡配體1(programmed death-Ligand 1,PD-L1)抑制劑可通過調節PI3K/AKT信號通路逆轉結直腸癌細胞EMT過程[47]。

因此,抑制PI3K/AKT信號通路可作為治療結直腸癌轉移的潛在治療方案,提示上述中藥能夠有效抑制腫瘤細胞的侵襲和轉移潛能,有助于抗腫瘤藥物的開發。

4 中醫藥調節Wnt/β-catenin信號通路抑制EMT的發生

Wnt/β-Catenin信號通路在腫瘤的EMT程序調節中起著重要作用,可有效維持上皮細胞表型、細胞連接和組織穩態。該通路激活時,腫瘤EMT發生。E-cadherin的丟失是EMT過程的關鍵因素,并且在很大程度上受到Wnt/β-catenin信號傳導的影響。E-cadherin/β-catenin復合物能夠維持該復合物的上皮完整性,而Wnt/β-catenin途徑會使β-catenin的核易位水平增加從而促進基因的轉錄,最終導致EMT的發生[48-49]。

姜黃素是由青蒿科、姜科等中藥材根莖提取的二酮類化合物[50],具有誘導細胞凋亡、抑制細胞增殖、抑制腫瘤的侵襲和轉移等功能[51]。近年來,隨著中醫藥的發展,越來越多的研究證實姜黃素在抑制EMT治療結直腸癌的過程中發揮著不可或缺的作用[52]。研究發現,姜黃素可以通過調節TET1-NKD-Wnt信號通路抑制EMT進展,從而逆轉結腸癌細胞對5-氟尿嘧啶的耐藥性[53]。在另一項研究中發現,姜黃素顯著降低了EMT相關基因Snail、Twist、N-cadherin和vimentin的表達以及β-catenin的核易位水平,同時顯著增加了E-cadherin的表達,從而抑制SW480結直腸癌細胞中的EMT進展[54]。中藥博落回等罌粟科植物提取物血根堿具有抗炎、抗氧化、抑制細胞增殖、促進凋亡凋亡等功能[55]。研究發現,血根堿能夠通過抑制Wnt/β-catenin信號通路,抑制EMT的發生,從而發揮抗結直腸癌轉移的功能[56]。抗炎藥雷公藤提取物雷公藤甲素(Triptolide)可通過阻斷Wnt/β-catenin和NF-κB信號通路的激活,進而影響HT-29和SW480腫瘤細胞中E-cadherin、vimentin和N-cadherin等EMT相關指標的表達,對腫瘤轉移產生抑制作用[57]。此外,中藥單體如菝葜皂苷、白藜蘆醇等亦能介導Wnt/β-catenin通路抑制結直腸癌向遠處轉移[58-59]。

上述研究證實,中醫藥在結直腸癌的治療中具有很大的潛力,為后續開發抗腫瘤中藥制劑提供了很好的參考。

5 結論和展望

結直腸癌可歸屬于中醫“腸覃”“腸癖”“積聚”的范疇。隨著醫學技術的發展,結直腸癌的治療已取得重大突破,但淋巴轉移和血行轉移依然是影響患者生存質量和預后的重要原因,一旦發生轉移,患者5年生存率將大大降低。EMT在結直腸癌轉移中起著至關重要的作用。在結直腸癌中,EMT的發生可使腫瘤細胞獲得侵襲和轉移能力,擴散到周圍基質,逃脫免疫系統的監視,隨后進入血管或淋巴管并遷移到遠處的器官。

中藥具有不良反應小、多靶點、對機體損傷小的特點,能夠通過抑制EMT相關蛋白表達從而抑制EMT,減少結直腸癌轉移。現有研究已證實中醫藥與臨床化療藥物聯用可提高臨床化療藥物療效,降低放化療藥物的不良反應,提高患者的生存時間和生活質量。中藥在治療EMT介導的結直腸癌轉移中不可或缺,將成為臨床結直腸癌治療的新策略。

中藥方劑的抗癌機理研究主要涉及抑制腫瘤發生過程中腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲等,但中藥有效成分及其抗癌分子機制尚未明確。中藥方劑的活性成分較多,每種成分都具有體內多靶點的特點,需進一步明確其抗癌機制。此外,多數中藥單體僅通過動物和細胞實驗干預EMT相關通路發揮抗EMT的作用,無法真正反映中藥的藥效學和藥代動力學特征。故需進一步通過真實的臨床前研究和科學方法評估中藥能否有效對抗轉移性結直腸癌,以更加安全、合理地用藥,挖掘更多潛在的治療方案。