白皮杉醇抗腫瘤作用研究進展

王風(fēng)仙，陳慧茹，解 偉，王 進

1上海中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，上海 201203；2上海健康醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，上海 201318；3上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 201203

白皮杉醇(piceatannol，PIC)是一種廣泛存在于葡萄、甘蔗、百香果、越橘屬漿果、大黃、桂皮、白茶樹和大戟屬植物等多種水果和植物中的多酚類化合物[1]，已被證實具有抗氧化、清除自由基、抗菌、抗炎、抗衰老、抗白血病、抗細(xì)胞增殖、提高免疫調(diào)節(jié)能力、心血管保護、防癌、抗癌等生物活性[2-4]。白藜蘆醇(resveratrol)是一種具有多種生物活性的有益于人體健康的天然抗氧化劑，白皮杉醇是白藜蘆醇的衍生物，白皮杉醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有比白藜蘆醇更多的羥基基團，經(jīng)研究證實白皮杉醇具有比白藜蘆醇更高的抗氧化活性[5]，同時，白皮杉醇的毒副作用相對較低，不易對機體產(chǎn)生副作用[6]。本文通過查閱白皮杉醇抗腫瘤作用的相關(guān)文獻，對白皮杉醇抗腫瘤作用及其作用機制等方面進行綜述，為其后續(xù)藥物開發(fā)和臨床應(yīng)用提供理論參考依據(jù)。

1 白皮杉醇的理化性質(zhì)

白皮杉醇是二苯乙烯類化合物，除了苯環(huán)上3-位碳上連有的單羥基外，化學(xué)結(jié)構(gòu)與白藜蘆醇相似。Rossi等[7]用X射線衍射分析白皮杉醇和白藜蘆醇的晶體結(jié)構(gòu)，指出由于鄰位酚羥基的影響使得白皮杉醇的B環(huán)含有較強的分子內(nèi)氫鍵，認(rèn)為鄰位酚羥基的存在增強了白皮杉醇捕獲不成對電子的能力，分子內(nèi)氫鍵和離域效應(yīng)穩(wěn)定了半醌式白皮杉醇的自由基，使白皮杉醇的活性強于白藜蘆醇。白皮杉醇與白藜蘆醇相比熔點低、分子量稍高，為灰白色粉末[8]，順反式兩種結(jié)構(gòu)均可溶于乙醇和二甲基亞砜(DMSO)，不溶于水；而白藜蘆醇為白色針狀結(jié)晶[9]，順反式結(jié)構(gòu)易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有機溶劑中，難溶于水，在避光和中性 pH 條件下穩(wěn)定性較好[10]。白皮杉醇和白藜蘆醇的分子結(jié)構(gòu)和理化特性分別見表1和圖1。

表1 白皮杉醇和白藜蘆醇的分子結(jié)構(gòu)和理化特性[11,12]Table 1 Molecular structure and physicochemical properties of piceatannol and resveratrol[11,12]

圖1 白皮杉醇和白藜蘆醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 The chemical structure of piceatannol and resveratrol

2 白皮杉醇對腫瘤細(xì)胞的作用

2.1 前列腺癌

Li等[13]將前列腺癌細(xì)胞系DU145細(xì)胞經(jīng)不同濃度的PIC(0、5、10、20、40和80 μmol/L)作用不同的時間(12、24、36和48 h)，研究發(fā)現(xiàn)，白皮杉醇可抑制前列腺癌細(xì)胞株DU145的增殖，隨時間延長腫瘤細(xì)胞存活率降低；劃痕和Transwell侵襲實驗結(jié)果顯示給予藥物干預(yù)的DU145細(xì)胞的遷移和侵襲能力顯著低于空白對照組，說明白皮杉醇能夠明顯抑制DU145細(xì)胞的遷移和侵襲能力。白皮杉醇能在信使RNA水平上降低DU145細(xì)胞中MMP-9、uPA和VEGF的分泌，使MMP-2的組織抑制劑蛋白水平呈濃度依賴性升高，抑制STAT3的磷酸化，還可以降低表皮生長因子(EGF)誘導(dǎo)的白細(xì)胞介素IL-6的分泌，影響前列腺癌細(xì)胞DU145 的生長、遷移和侵襲能力，結(jié)果表明，白皮杉醇對IL-6/STAT3信號的抑制可能是其調(diào)控DU145細(xì)胞遷移侵襲相關(guān)蛋白表達的機制之一[14]。另有文獻報道，白皮杉醇通過抑制CDK的活性，阻斷G1細(xì)胞周期的發(fā)展，抑制前列腺癌DU145細(xì)胞的增殖[15]；白皮杉醇將前列腺癌細(xì)胞AD和AI CaP的細(xì)胞周期阻滯在G1/S期、LNCaP和PC-3的細(xì)胞周期阻滯在S期而抑制細(xì)胞的生長[16]，通過增加DU145細(xì)胞內(nèi)caspase-8、caspase-9、caspase-7、caspase-3表達和抑制PARP蛋白的表達量，增加線粒體的通透性使細(xì)胞色素C從線粒體向細(xì)胞質(zhì)釋放，增加Bid、Bax、Bik、Bok和 Fas蛋白水平，抑制Mcl-1 和Bcl-xL的蛋白水平，表明白皮杉醇可以通過激活caspases通路抑制DU145細(xì)胞的生長和誘導(dǎo)其凋亡[17]。Dias等[18]采用5～6周齡的雄性裸鼠灌胃給予50 mg/kg的白皮杉醇，隔兩天給藥一次，兩周后，小鼠接種LNCaP-Luc細(xì)胞，再繼續(xù)給藥5周，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白皮杉醇能夠有效抑制腫瘤的形成和發(fā)展，與對照組相比，經(jīng)過白皮杉醇治療后的小鼠血清中促炎細(xì)胞因子IL-6明顯降低，腫瘤體積明顯降低。

2.2 乳腺癌

Ko等[19]發(fā)現(xiàn)白皮杉醇能夠抑制三陰性乳腺癌細(xì)胞株MDA-MA-231的遷移、侵襲和黏附能力，其機制可能與抑制MMP-9的活性、增加PTEN的表達、抑制PI3K/AKT信號通路，阻斷NF-κB的激活有關(guān)。在人類乳腺癌中Ras基因的突變是不常見的，但在60%～70%的人乳腺癌中發(fā)現(xiàn)Ras蛋白的大量增多[20]，Song等[21]通過對含有突變的H-Ras基因乳腺表皮細(xì)胞株MCF10A的一系列研究表明，白皮杉醇能夠抑制H-Ras誘導(dǎo)的MMP-2蛋白表達和AKT的磷酸化活性且其對含有突變的H-Ras基因乳腺表皮細(xì)胞株MCF10A的抑制效果強于白藜蘆醇；體外激酶測定實驗結(jié)果表明，白皮杉醇抑制含有突變的H-Ras基因乳腺表皮細(xì)胞株MCF10A中PI3K和PIP3的表達，抑制乳腺癌細(xì)胞的生長、侵襲和遷移。有研究表明，在乳腺癌Cal51細(xì)胞株中通過NF-κB信號通路的激活使PD-L1的表達量上調(diào)4.5倍，白皮杉醇或白藜蘆醇與抗PD-L1免疫抑制劑聯(lián)合用藥之后能有效的阻斷PD-1/PD-L1相互作用，避免腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸，起到治療腫瘤的效果[22]。Song等[23]將4T1乳腺癌細(xì)胞注射到同系雌性BALB/c小鼠的乳房脂肪墊中，一天后以每天10和20 mg/kg灌胃給藥30天，研究發(fā)現(xiàn)，白皮杉醇可降低腫瘤組織中轉(zhuǎn)錄因子P-NFκB p65、P-STAT3和HIF-1α的表達以及多種參與細(xì)胞周期進程調(diào)節(jié)的蛋白(Ki67、Cyclin D1、Cyclin A、CDK2、CDK4)，血管生成因子(VEGF-A、VEGFR-2、VE-cadherin、CD31)和淋巴管生成因子(VEGF-C、LYVE-1)以及巨噬細(xì)胞浸潤，白皮杉醇顯著增加腫瘤組織中的凋亡細(xì)胞以及Bax的表達，降低了腫瘤組織中Bcl-2的表達；體外實驗顯示白皮杉醇能抑制乳腺癌4T1細(xì)胞和單核細(xì)胞的遷移，抑制MCP-1和M-CSF的分泌，結(jié)果表明，腫瘤微環(huán)境的改變(巨噬細(xì)胞、轉(zhuǎn)錄因子等)是白皮杉醇抑制腫瘤增殖，血管生成和淋巴管生成的重要機制，從而抑制了乳腺腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。

2.3 結(jié)直腸癌

對于結(jié)直腸癌細(xì)胞，有研究表明白皮杉醇能夠影響結(jié)直腸癌Caco-2細(xì)胞株的生長、增殖、分化及細(xì)胞周期的分布，白皮杉醇對Caco-2和HCT-116細(xì)胞的生長呈劑量依賴的關(guān)系，Caco-2細(xì)胞在藥物200 μmol/L下作用24 h，細(xì)胞增殖率約為83.7%±2.9%，72h后細(xì)胞增殖率約為60.0%±3.2%，HCT-116細(xì)胞在藥物200 μmol/L下作用72 h后細(xì)胞增殖率約為58.3%±3.1%。細(xì)胞周期實驗結(jié)果分析可得，在HCT-116細(xì)胞中，正常細(xì)胞的周期分布分別為G0/G1 占36.39%±0.74%，S 占46.53%±0.65%，G2/M占17.09%±1.38%，藥物濃度100 μmol/L作用24 h后，G0/G1占13.33%±0.22%，S 占76.23%±0.82%，G2/M 占10.44%±1.03%，白皮杉醇可將細(xì)胞周期阻滯在S期；除此之外，白皮杉醇抑制Cyclin D1、Cyclin B1和CDK4的表達，降低了p27Kip1的積累[24]。白皮杉醇可以將結(jié)直腸癌細(xì)胞SW620抑制在G2/M期促進細(xì)胞凋亡，使S期的細(xì)胞積累可能于PD-L1的表達有關(guān)，上述研究提示，白皮杉醇可能具有雙重作用機制：一是誘導(dǎo)PD-L1，使腫瘤細(xì)胞對抗PD-L1抗體的識別變得敏感；另一種是可以減少癌細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視的效果，通過誘導(dǎo)凋亡直接誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯、DNA損傷增加和破壞癌細(xì)胞[22]。白皮杉醇通過促進結(jié)直腸癌細(xì)胞HCT116和HT29中的miR-129的表達，然后抑制Bcl-2的表達從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡[25]。

2.4 白血病

研究表明，白皮杉醇能夠誘導(dǎo)Fas和FasL的上調(diào)，促進mRNA的轉(zhuǎn)錄，下調(diào)XIAP的表達來誘導(dǎo)白血病細(xì)胞系的凋亡[9]；Siedlecka等[26]發(fā)現(xiàn)白皮杉醇通過使細(xì)胞內(nèi)LC3-II蛋白水平升高和p62/SQSTM1蛋白水平降低激活白血病MOLT-4細(xì)胞中的自噬，通過磷脂酰絲氨酸外在化，caspase-3激活，線粒體膜電位破壞，核小體DNA片段化，PARP1裂解，染色質(zhì)濃縮和細(xì)胞核片段化誘導(dǎo)MOLT-4細(xì)胞的凋亡，MOLT-4細(xì)胞在長時間暴露于白皮杉醇后，發(fā)現(xiàn)白皮杉醇對MOLT-4細(xì)胞產(chǎn)生的毒性作用減弱，所以白皮杉醇有可能成為潛在的治療白血病化學(xué)治療劑。也有報道表明白皮杉醇通過下調(diào)抗凋亡基因Bcl-2和cIAP-2的表達，使caspase通路激活，從而誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡[27]，對于白血病HL-60細(xì)胞，白皮杉醇也能夠誘導(dǎo)其凋亡，并呈劑量和時間依賴性關(guān)系[28]。

2.5 肝癌

不同濃度的白皮杉醇對肝癌細(xì)胞通過不同的代謝方式影響細(xì)胞的增殖作用，Kita等[29]報道，當(dāng)白皮杉醇濃度在25～50 μmol/L之間時能夠?qū)⒏伟〢H109A細(xì)胞株的細(xì)胞周期阻滯在G2/M期，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長，當(dāng)白皮杉醇濃度在100 μmol/L時，通過促進細(xì)胞的凋亡抑制腫瘤細(xì)胞的生長。

2.6 黑色素瘤

白皮杉醇在1、5和10 μmol/L作用8 h時，對黑色素瘤細(xì)胞的活性沒有明顯的抑制作用，100 μmol/L時增加作用時間大于8 h后對細(xì)胞活性產(chǎn)生明顯的抑制作用，且能將Sk-Mel-28細(xì)胞阻滯在G2/M期，降低G0/G1和S期的細(xì)胞數(shù)量，隨著白皮杉醇濃度和作用時間的增加，Cyclins A、Cyclins E 和Cyclins B1的表達水平下調(diào)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡[30]。Du等[31]研究發(fā)現(xiàn)，microRNA-181a在白皮杉醇處理的細(xì)胞中的表達水平明顯高于正常對照組，在黑色素瘤癌組織中的表達水平低于鄰近正常組織，Bcl-2是miR-181a的靶基因，所以白皮杉醇處理后microRNA-181a表達增加，促進Bcl-2的表達，誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞的凋亡。

2.7 其他

研究發(fā)現(xiàn)，白皮杉醇對人骨髓瘤細(xì)胞OPM-2、U-266、RPMI-8226、MPC-11細(xì)胞的IC50值分別是33、32、24、33 μmol/L，對正常細(xì)胞CCD-18Co的IC50值超過60 μmol/L，濃度在60 μmol/L時對正常細(xì)胞CCD-18Co沒有影響[32]。白皮杉醇和順鉑聯(lián)用可有效增強對喉癌細(xì)胞的殺傷作用有關(guān)[33]。白皮杉醇和吉西他濱聯(lián)用能夠有效增強吉西他濱對肺癌A549、NSCLC細(xì)胞株的細(xì)胞毒性和凋亡作用[34]。研究表明，白皮杉醇能夠增強p53介導(dǎo)的促凋亡蛋白NOXA的表達，通過泛素-蛋白酶途徑增加XIAP降解，增強caspase-3的激活，白皮杉醇和順鉑聯(lián)用之后能夠通過對P53、XIAP和線粒體裂變的影響增強順鉑對卵巢癌的敏感性[35]。白皮杉醇對U2OS細(xì)胞的IC50約為46.97 μmol/L，可下調(diào)細(xì)胞周期依賴性調(diào)節(jié)蛋白CyclinB、CDC2和CDK3，阻礙調(diào)控G2期蛋白復(fù)合物的形成，使細(xì)胞周期阻滯在G2/M期，抑制蛋白激酶B的活性，活化caspase及其家族相關(guān)蛋白，激活p53基因，活化P53通道相關(guān)蛋白，促進Bcl-2抑制Bax等蛋白表達，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，發(fā)揮其抑癌作用[36]。有研究發(fā)現(xiàn)，用殼聚糖/聚乳酸包埋的白皮杉醇納米粒對肝癌、肺癌和乳腺癌細(xì)胞也均具有體外凋亡活性，促進腫瘤細(xì)胞的凋亡，從而導(dǎo)致癌細(xì)胞存活率下降[37]。人類乙二醛酶I(GLO I)是糖酵解的副產(chǎn)物甲基乙二醛(MG)解毒的限速酶，是癌癥的潛在治療靶標(biāo)，Takasawa等[38]發(fā)現(xiàn)白皮杉醇對GLO I的表達有強烈的抑制作用，通過對GLO I表達的抑制，抑制肺癌NCI-H522細(xì)胞的增殖。

3 白皮杉醇抗腫瘤作用機制

通過上述白皮杉醇對各種腫瘤細(xì)胞的研究結(jié)果表明，白皮杉醇通過抑制多種信號通路機制發(fā)揮抗腫瘤作用：白皮杉醇通過抑制ROS潛在的侵襲活性來抑制癌細(xì)胞的增殖和凋亡[39]；通過抑制STAT3信號通路的激活，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲作用[16]；通過擾亂細(xì)胞周期中G2/M、G1/S和S期的進展來抑制細(xì)胞生長等[17,22,24,28,30]；通過激活caspases抑制DU145細(xì)胞的生長和誘導(dǎo)其凋亡[14]；能夠抑制Cyclin D1、Cyclin B1和CDK4的表達，降低p27Kip1的積累，增強Cyclin E的表達，使細(xì)胞周期阻滯在S期抑制腫瘤細(xì)胞的生長促進腫瘤細(xì)胞凋亡的能力[24]。白皮杉醇對不同腫瘤細(xì)胞株的抗腫瘤作用機制詳見表2和圖2。

表2 白皮杉醇抗腫瘤作用機制Table 2 Anti-tumor mechanism of piceatannol

續(xù)表2(Continued Tab.2)

癌癥類型Cancer type細(xì)胞株Cell line作用機制Mechanism of action參考文獻Ref.淋巴瘤LymphomaBJAB使Caspase-3通路激活,通過CD95/Fas信號通路,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡42膀胱癌Bladder cancerT24、HT1376增強p21/WAF1、Fas/APO-1和mFasL表達43

圖2 白皮杉醇抗腫瘤作用信號通路圖Fig.2 Signal pathway diagram of anti-tumor effect of piceatannol

5 結(jié)語和展望

目前研究已證實白皮杉醇是一種Syk家族激酶抑制劑、淋巴瘤細(xì)胞系BJAB和原發(fā)性白血病淋巴母細(xì)胞凋亡的強誘導(dǎo)劑、人類SK-Mel-28黑色素瘤細(xì)胞凋亡的強誘導(dǎo)劑、Wnt /β-catenin途徑的抑制劑和骨髓瘤細(xì)胞凋亡的有效誘導(dǎo)劑[30,32,42,44]。對多種腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲都有一定的抑制作用，其抗腫瘤作用機制研究是現(xiàn)如今國內(nèi)外研究的熱點。

白皮杉醇來源十分廣泛是一種很好的天然產(chǎn)物，在中藥大黃，葡萄、百香果、甘蔗等中都能看到其蹤影。韓國、印度、歐洲等主要從細(xì)胞和分子水平確證白皮杉醇生物活性方面研究比較多，對其在整體動物的藥效學(xué)及臨床試驗方面的研究甚少，其臨床治療的有效性尚未明確，因此，如要進一步的開發(fā)和應(yīng)用，仍需進行大量的科學(xué)實驗研究。白皮杉醇與其他抗腫瘤藥物聯(lián)合用藥，增強藥物的抗腫瘤作用或降低其毒副作用，有望成為治療腫瘤的一個新的治療方法，雖然目前發(fā)現(xiàn)白皮杉醇可以作用于多種信號通路，但其抗腫瘤作用機制尚未明確，生物表達系統(tǒng)和技術(shù)方面也不夠完善和成熟，需要我們進一步的去探索和研究，盡早確定白皮杉醇抗腫瘤作用的藥用價值。