谢思源，施 浩，白桂峰，王健君
(1.皖南医学院临床医学院,安徽 芜湖 241002;2.皖南医学院基础医学院,安徽 芜湖 241002)
龙葵(SolaumnigrumL.)是茄科、茄属一年生草本植物,又称苦葵(《图经》)、苦菜(《唐本草》)、水茄(《纲目》)等。《本草纲目》中记载龙葵“气味苦,微甘,滑,寒,无毒”,有治风、解劳少睡、去虚热肿、消热散血等功效;《神农本草经》称龙葵:“其子疗疔肿”,其根、茎、叶均可入药;《滇南本草》中记录:“龙葵味苦,性大寒”。综合古籍记载,龙葵有消肿散血、治跌扑伤损、疗痈疽肿毒、补男子元气等功效。龙葵中含有多种活性物质,如龙葵碱、龙葵酸、澳洲茄碱、澳洲茄边碱、澳洲茄胺、毛叶冬珊瑚碱等。近年来随着我国传统医学的发展,中药应用逐渐广泛,中药活性物质治疗肿瘤也随之受到重视。现代医学研究表明,龙葵活性物质有抗肿瘤作用[1],在多种肿瘤治疗中广泛应用[2]。本文对近年来有关龙葵活性物质及其抗肿瘤作用和机制研究进展进行综述,以期为龙葵活性物质应用于科研及临床抗肿瘤提供参考。
截至2022年4月22日,中药系统药理学数据库与分析平台计算机系统生物学实验室数据库收录了39种龙葵成分,根据活性物质的口服利用度≥20%、类药性≥0.1筛选的成分包括:呋喃木脂素、β-胡萝卜素、谷甾醇、薯蓣皂苷元、毛叶冬珊瑚碱、3β-羟基胆甾-5-烯和槲皮素。龙葵中含有抗肿瘤生物活性的成分主要为甾体类澳洲茄碱和澳洲茄边碱及其水解后的苷元澳洲茄胺[3];研究发现,龙葵生物碱、皂苷类等成分能对肿瘤细胞的形态和增殖发生明显抑制作用[4]。
2.1 抑制肿瘤细胞增殖细胞增殖是生物体的一种重要生命特征,肿瘤细胞的增殖方式主要为有丝分裂,恶性肿瘤细胞会在机体内通过无限有丝分裂方式而增殖。肿瘤细胞不受机体生长发育的调控,可以持续分裂增殖,因此,抑制肿瘤细胞增殖可以控制机体内肿瘤细胞的数量。控制细胞周期是抑制肿瘤细胞增殖的一种方式,通过抑制肿瘤细胞内微管蛋白合成可有效地将肿瘤细胞阻滞于S期,从而抑制其增殖生长;有研究报道,龙葵碱可有效降低ATP酶活性或增加氧自由基含量,从而降低消化系统肿瘤细胞增殖活性[5-7]。另有研究发现,龙葵碱可下调结直肠癌细胞S100P基因;将结直肠癌细胞S100P基因敲除,癌细胞生长受到明显抑制,由此推测龙葵有效成分龙葵碱通过下调结直肠癌细胞基因S100P,诱导细胞周期,使其阻滞在G0/G1期,从而影响结直肠癌细胞(SW480、SW620、HT-29)的增殖[8]。叶斌等[9]研究发现,龙葵碱可抑制人乳腺癌细胞MCF-7增殖。另有研究报道,龙葵碱可影响人胶质瘤U87细胞[10-11]、卵巢癌SKOV3细胞[12]、急性T淋巴细胞白血病Jurkat细胞[13]的增殖活性,其主要机制与调控Ki-67、增殖细胞核抗原、B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白、磷酸化蛋白激酶、cleaved caspase-3、p53等蛋白的表达有关,且呈浓度依赖性。
肿瘤需要丰富的血液供应,其增殖与血管形成、发展相关。WEN等[14]研究发现,缺氧环境中可以明显检测到无氧环境下检测不到的细胞中缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor 1 alph,HIF-1α)。HIF-1α可在肿瘤细胞中大量表达,参与肿瘤的血管新生。杨雪峰等[15]研究发现,龙葵碱能通过减少HIF-1α表达来抑制肿瘤血管生成,从而抑制人结肠癌HT-29细胞的增殖。另有研究发现,α-龙葵碱可通过下调血管内皮生长因子水平,降低胞内钙黏蛋白表达,抑制肿瘤细胞转移;龙葵单体澳洲茄边碱可通过活化caspase-3抑制大肠癌HCT116细胞的增殖[16]。
2.2 促进肿瘤细胞凋亡细胞凋亡是由基因控制的细胞自主性程序死亡。肿瘤细胞通常不会自主凋亡,但在外界条件影响下可发生凋亡。研究表明,澳洲茄碱能呈浓度及时间依赖性促进人肺癌A549细胞凋亡[17],其主要机制为下调A549细胞的半胱天冬酶-3酶原、Bcl-2、p65、多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶等蛋白表达,上调Bcl-2相互作用杀手基因、Bak蛋白表达,激活A549细胞的caspase-3通路,从而诱导细胞凋亡。有研究报道,龙葵活性物质茄解啶通过抑制蛋白激酶B表达和磷酸化,抑制丝氨酸/苏氨酸激酶磷酸化,降低G1/S-特异性周期蛋白-D1和C-myc癌基因表达,增加Bcl-2基因相关启动子(Bcl-2 associated agonist of cell death,Bad)表达,抑制Bad磷酸化,从而促进人大肠癌SW620细胞凋亡[18]。刘凯等[19]研究发现,龙葵总碱可促使骨髓瘤细胞发生凋亡,其机制可能为其抑制磷酸化核因子抑制蛋白、引起核因子-κB (nuclear factor kappa-B,NF-κB)激活的B细胞κ-轻链增强蛋白复合物失活,使干扰素调节因子4表达减少,进而激活相关信号通路,下调凋亡抑制蛋白p65,从而促进肿瘤细胞凋亡。最近有学者研究发现,龙葵碱可通过上调微RNA(microRNA,miR)-138和下调Survivin mRNA及其蛋白表达,促进食管癌EC9706、KYSE30细胞凋亡;且龙葵碱可通过上调miR-140表达来下调结肠癌转移相关基因1表达,可促进胃癌SGC-7901细胞凋亡[20-21]。
恶性肿瘤中存在一种转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)信号转导通路,该信号通路是由TGF-β超家族、Smads蛋白家族构成。此通路广泛存在于细胞质中,可以传递细胞核和细胞膜之间的信号[22]。杨旭峰[23]研究发现,龙葵提取物可通过调控TGF-β信号转导通路来降低 TGF-β水平,提高 Smad基因家族表达,从而诱导肝癌HepG2细胞凋亡。
此外,RAGUNATHAN等[24]和WALRAVENA 等[25]研究发现,活化N-乙酰转移酶(N-acetyl transferase,NAT)对肿瘤细胞的激活有促使作用。另有研究报道,龙葵碱可通过抑制大肠癌细胞、肝癌细胞中NAT主要功能性表型NAT1、NAT2,使肿瘤细胞发生凋亡[26-29]。
2.3 抑制肿瘤细胞侵袭、迁移肿瘤细胞迁移是约90%癌症的死亡原因[30],而肿瘤细胞的迁移是一个相对复杂的过程。原发器官产生的肿瘤细胞,其外基质能被金属蛋白酶降解,使肿瘤细胞侵袭至其他组织或器官[31]。肿瘤细胞侵袭的早期为上皮-间质转化。孔鸿儒等[32]在对曲古抑菌素A耐药胰腺癌细胞试验中发现,α-龙葵碱可通过降低基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)表达来逆转肿瘤细胞上皮-间质转化过程。龙顺钦等[33]研究发现,龙葵的甾体类活性成分澳洲茄碱能逆转人肺腺癌A549细胞上皮-间质转化,其机制为下调Snail、Slug和锌指 E-box 结合蛋白家族等蛋白的表达,从而对N-Cadherin、Vimentin mRNA产生抑制作用,促进E-Cadherin mRNA的表达。石芳等[34]将澳洲茄碱浓度梯度调至0、3、6、9 μmol·L-1,并对肺癌H1299细胞进行孵育,结果发现,澳洲茄碱可降低MMP-2、MMP-9、细胞外基质金属蛋白酶诱导因子(recombinant extracellular matrix metalloproteinase inducer,EMMPRIN)表达,增加组织金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases,TIMP)-1、TIMP-2、RECK表达,9 μmol·L-1澳洲茄碱对细胞侵袭影响最大。因此,认为澳洲茄碱抑制肺癌细胞侵袭的机制与调控磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路磷酸化水平,调节MMPs、TIMP2、EMMPRIN和RECK等蛋白的表达有关。
2.4 抑制肿瘤细胞免疫逃逸高聚伟等[35]研究报道,龙葵碱能通过降低肝癌H22细胞移植瘤小鼠Treg细胞含量来改善免疫逃逸,对肝肿瘤细胞具有抑制作用。另有学者研究发现,细胞内唾液酸水平与细胞癌变程度呈一定正相关[36]。细胞膜表面的糖蛋白、糖脂中的唾液酸及细胞内唾液酸水平升高可使部分癌细胞逃避宿主的免疫系统监视及攻击,使癌细胞能够更顺利地增殖、迁移,从而介导癌细胞免疫逃逸[37-38]。另有研究发现,龙葵碱可降低H22荷瘤小鼠的肿瘤细胞膜唾液酸水平,从而杀灭肿瘤细胞[39]。蒲有为[40]研究发现,龙葵中的活性多糖片段SNLP-1可通过激活巨噬细胞调节机体固有免疫,进而发挥抗肿瘤作用。
2.5 破坏肿瘤细胞结构
2.5.1 破坏肿瘤细胞膜生物细胞膜也称质膜,是由脂双层和蛋白质构成的分隔细胞质与细胞周围环境的一层膜结构,能够控制物质进出细胞。细胞膜进行主动转运时需要耗能,此时需要ATP酶分解ATP供能,从而保证细胞内外渗透压相对稳定,保持细胞膜内外离子浓度差;因此,通过检测ATP酶活性可以判断细胞膜结构是否完整。肿瘤细胞膜和正常细胞膜在流动性、转运蛋白的活性等方面存在一定差异。研究发现,龙葵总碱对肿瘤细胞膜钠-钾依赖式ATP酶及钙-镁依赖式ATP酶有显著抑制作用,而肿瘤胞膜中的ATP酶被抑制,使其主动转运功能受限,从而破坏肿瘤细胞膜成分[41]。另有研究发现,细胞膜流动性、细胞膜蛋白质水平偏离正常可影响生物膜功能,从而影响细胞正常功能。龙葵碱能够降低肿瘤细胞的细胞膜流动性并使膜蛋白水平降低至相对正常水平,恢复细胞的正常功能,从而发挥抗肿瘤细胞功能;龙葵碱还能通过破坏肿瘤细胞的细胞膜的封闭度抑制其生长[39,42]。有研究发现,龙葵碱在开放膜通透性转运孔道、升高细胞内钙离子浓度,诱导肿瘤细胞凋亡方面也有显著效果[42],具体机制可能是:龙葵碱引起细胞膜电位改变,破坏原有离子流动方向,升高细胞内钙离子浓度,使肿瘤细胞发生凋亡。同时,还有研究发现,细胞膜中的超氧化物歧化酶也可以破坏肿瘤细胞[43]。
2.5.2 损伤肿瘤细胞器激活内源性线粒体途径是损伤细胞器导致肿瘤细胞凋亡的主要方式。研究发现,龙葵碱可通过激活内源性线粒体途径,下调肿瘤细胞中的凋亡蛋白 Bcl-2 蛋白及 caspase-3 蛋白水平而促进LNCaP细胞系和 Du145 细胞凋亡[44]。还有研究发现,龙葵碱可通过促进抑制因子 IκBα 激活,活化转录激活因子NF-κB,使NF-κB与细胞核内的 DNA 结合,从而激活凋亡蛋白酶 caspases 家族,进而诱导肿瘤细胞凋亡[45]。但是,目前关于龙葵碱通过损伤细胞器结构或其他细胞器生物膜破坏肿瘤细胞方面的研究较少,对于龙葵碱导致内质网、高尔基体等细胞器结构、形态、细胞器膜被破坏,诱发肿瘤细胞中不含遗传物质的细胞器损伤,促进肿瘤细胞凋亡的研究还有较大空间。
2.5.3 破坏肿瘤细胞遗传物质目前,对龙葵碱直接破坏人肿瘤细胞遗传物质的研究较少。研究发现,龙葵总碱可降低S180和H22荷瘤小鼠肿瘤细胞内DNA水平,增加RNA水平,从而抑制DNA转录,阻止蛋白质合成,使肿瘤细胞发生凋亡[46-47]。
目前,国内外研究已证实龙葵有效活性成分具有显著的抗消化系统肿瘤作用,并发现其通过抑制肿瘤细胞上皮-间质化信号通路、破坏肿瘤细胞结构,以及诱导免疫逃逸、促进胞膜唾液酸分泌等促进肿瘤细胞凋亡。但是,国内关于龙葵活性物质抗肿瘤机制的相关报道相对较少,目前研究主要集中在龙葵活性成分龙葵碱、澳洲茄碱、澳洲茄边碱等方面;且研究发现,这些活性物质可以抑制肿瘤细胞增殖、促进凋亡,抑制肿瘤细胞侵袭、迁移及肿瘤细胞免疫逃逸,破坏肿瘤细胞结构。随着科学技术的逐渐发展,中草药活性物质以其毒副作用低及可提高机体免疫力、杀伤癌细胞效果显著等优点在肿瘤治疗中的应用逐渐被重视,但是其缺点也是显而易见的,比如临床上应用较少,暂时无药用试剂生产等;因此,龙葵及其活性物质在临床肿瘤治疗方面的作用和应用值得进一步研究。
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