基于PI3K/AKT信號通路的中藥單體治療肺癌的研究進展①

閆明瑞，余想遠

(桂林醫(yī)學(xué)院廣西腫瘤免疫與微環(huán)境調(diào)控重點實驗室，廣西 桂林 541199)

在中國，肺癌的發(fā)病率和死亡率一直居高不下，并在過去的幾十年里一直增加，這是威脅人類生命健康的重大隱患[1]。肺癌的高發(fā)病率與空氣污染、吸煙、生活習(xí)慣[2-3]等有關(guān)，而肺癌的高死亡率與肺癌前期診斷有關(guān)，近75%的肺癌病例在晚期被發(fā)現(xiàn)。此外，有限的診斷工具使早期檢測復(fù)雜化[4]。目前，肺癌的治療手段非常有限，包括化療、放療、手術(shù)切除和靶向治療。肺癌的預(yù)后不良，需要新的治療策略來改善肺癌患者的預(yù)后。

中藥單體是從傳統(tǒng)中藥中提取出的一種化合物，是中藥的主要有效成分。中藥單體具有抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗氧化等藥理作用。在目前的研究中，有許多中藥單體被證實具有顯著的抗腫瘤活性，中藥單體有著低毒高效的天然優(yōu)勢[5]。此外，PI3K/AKT信號通路被認為是最關(guān)鍵的細胞內(nèi)通路之一。PI3K/AKT信號通路的異常激活促進了腫瘤的多種特性，如增殖、細胞周期紊亂、遷移和侵襲，以及在許多惡性腫瘤中抑制細胞凋亡。研究人員發(fā)現(xiàn)許多中藥單體能夠通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT/mTOR信號通路從而抑制肺癌的發(fā)生發(fā)展[6]。本文主要從中藥單體通過調(diào)控PI3K/AKT信號通路抑制肺癌發(fā)展的相關(guān)研究進行綜述，以期為中藥單體治療肺癌提供參考依據(jù)。

1 基于PI3K/AKT信號通路的中藥單體在肺癌中的研究現(xiàn)狀

1.1 中藥單體通過調(diào)控PI3K/AKT信號通路抑制肺癌的機制

木犀草苷是從藥用植物龍膽中分離出來的一種天然的黃酮類化合物。Zhou等[7]通過實驗證明，木犀草苷對非小細胞肺癌(NSCLC)細胞具有抗癌作用，并證明木犀草苷通過誘導(dǎo)A549和H292中的G0/G1細胞周期阻滯來有效抑制肺癌細胞增殖。此外，Zhou等研究結(jié)果還表明，經(jīng)木犀草苷處理后，A549和H292細胞沒有產(chǎn)生大量的細胞凋亡，而木犀草苷處理后活性氧(ROS)水平以劑量依賴的方式顯著增加，木犀草苷誘導(dǎo)自噬和ROS積累，最終導(dǎo)致細胞死亡?？偟膩碚f，木犀草苷主要依賴于抑制ROS介導(dǎo)的AKT/mTOR/p70S6K信號通路來誘導(dǎo)細胞自噬死亡，而不是NSCLC細胞凋亡。

牡荊素是在山楂中發(fā)現(xiàn)的一種天然化合物，具有廣泛的抗腫瘤作用[8]。據(jù)文獻報道[9]，一方面，牡荊素能夠抑制A549細胞增殖，也能抑制NSCLC在體內(nèi)的生長；另一方面，牡荊素降低了Bcl-2/Bax比值，導(dǎo)致細胞色素C從線粒體釋放到細胞質(zhì)，進一步導(dǎo)致Caspase-3的裂解最終導(dǎo)致細胞凋亡。此外，牡荊素處理A549細胞后降低了p-PI3K、p-AKT和p-mTOR的蛋白水平，同時用AKT激活劑SC79預(yù)處理，可顯著抑制牡荊素誘導(dǎo)的A549細胞凋亡。研究結(jié)果表明，牡荊素可能通過抑制A549細胞中PI3K/AKT/mTOR信號通路誘導(dǎo)細胞凋亡。

羥基紅花黃色素A是從紅花中提取的主要成分，是一種查爾酮單體。Jiang等[10]研究發(fā)現(xiàn)脂多糖(LPS)可以促進肺癌細胞增殖、侵襲和遷移，抑制細胞凋亡。然而，羥基紅花黃色素A處理肺癌細胞后以劑量依賴性的方式逆轉(zhuǎn)LPS對增殖、凋亡、遷移和侵襲的影響。羥基紅花黃色素A可以抑制A549和H1299細胞中LPS誘導(dǎo)的PI3K/AKT/mTOR信號通路和ERK/MAPK信號通路的表達。為了進一步證實，羥基紅花黃色素A聯(lián)合PI3K抑制劑(LY294002)或ERK抑制劑(SCH772984)處理A549和H1299細胞。研究結(jié)果顯示，羥基紅花黃色素A和PI3K抑制劑或ERK抑制劑的聯(lián)合治療比單獨治療有更好的效果，表明羥基紅花黃色素A通過抑制PI3K/AKT/mTOR和ERK/MAPK信號通路來抑制A549和H1299細胞的增殖、遷移、侵襲和EMT。

豆蔻明是一種從黃花蒿和多種其他植物中分離出來的天然查爾酮，具有多種藥理功能，包括抗炎、抗感染、血管舒張、降血糖、抗氧化和抗癌[11]。Zhou等[12]研究發(fā)現(xiàn)豆蔻明在NSCLC中具有抗癌作用。豆蔻明通過激活被裂解的半胱天冬酶-3蛋白來抑制細胞增殖并觸發(fā)細胞凋亡，還通過抑制細胞周期蛋白D1/CDK4復(fù)合物來誘導(dǎo)G2/M細胞周期阻滯。此外，豆蔻明通過逆轉(zhuǎn)上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過程抑制了NSCLC細胞的侵襲和遷移。Zhou等探索其潛在機制表明豆蔻明通過抑制PI3K/AKT/mTOR通路來發(fā)揮抗癌作用。

白藜蘆醇是一種小分子多酚化合物，存在于干燥的根莖和根、葡萄科、豆科和花生的皮膚和種子中[13]。Li等[14]探討白藜蘆醇對肺癌H466細胞的影響。白藜蘆醇抑制了H446細胞的增殖并誘導(dǎo)H446細胞凋亡，這可能與白藜蘆醇刺激H446細胞時的氧化應(yīng)激水平和線粒體膜電位異常有關(guān)。此外，白藜蘆醇可能通過PI3K/AKT/c-Myc信號通路發(fā)揮其抗腫瘤作用。

靈芝酸DM(GA-DM)是靈芝的主要抗癌成分。Xia等[15]研究發(fā)現(xiàn)靈芝酸DM通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT/mTOR能夠上調(diào)LI3B-Ⅰ、LI3B-Ⅱ、Cleaved-Caspase-3，從而誘導(dǎo)抑制NSCLC細胞自噬和凋亡。

柳穿魚黃素是一種黃酮類化合物，廣泛分布在多種藥用植物中[16]。Xu等[17]研究證明柳穿魚黃素對人NSCLC癌細胞具有抗腫瘤作用，能夠通過PTEN/PI3K/AKT信號通路抑制NSCLC細胞增殖、轉(zhuǎn)移和EMT，促進細胞凋亡。

此外，還有許多中藥單體通過抑制PI3K/AKT信號通路，抑制肺癌細胞的增殖、侵襲和遷移并誘導(dǎo)肺癌細胞凋亡，如姜黃素[18]、葉黃素[19]、銀杏酸[20]。

1.2 中藥單體基于PI3K/AKT信號通路對荷瘤小鼠的治療作用

甲基蓮心堿是一種從蓮花中分離出來的雙苯基異喹啉生物堿，因其抗炎和抗癌活性引起了人們的關(guān)注[21]。Sivalingam等[22]通過二乙基亞硝胺化學(xué)誘導(dǎo)建立Wistar大鼠肺癌模型，探討甲基蓮心堿對Wistar大鼠肺癌的治療作用。實驗結(jié)果表明，甲基蓮心堿通過抑制氧化應(yīng)激、PI3K/AKT/mTOR信號通路和降低炎癥基因NF-κB、CYP2E1、VEGF和COX-2的表達來抑制二乙基亞硝胺誘導(dǎo)的Wistar大鼠肺癌，同時調(diào)節(jié)細胞凋亡基因的表達。

人參皂苷Rg3是從中藥人參中提取的有效單體成分，人參皂苷Rh3具有抗腫瘤作用。Xie等[23]在裸鼠體內(nèi)構(gòu)建了A549和H23細胞移植的異種移植模型。在異種移植模型中，實驗結(jié)果顯示，Rg3治療后顯著降低腫瘤的重量和體積，促進腫瘤細胞凋亡。此外，Rg3治療也能夠抑制異種移植瘤組織中PI3K/AKT信號通路的表達。

毛蘭素是一種從黃花石斛中提取的低分子量化合物。近年來的研究表明，毛蘭素對多種類型的腫瘤都有抑制作用[24]。Zhang等[25]通過體外實驗驗證了毛蘭素可以抑制H1975、A549和LLC肺癌細胞的生長，但對正常細胞的生長無明顯的毒性作用。毛蘭素下調(diào)了抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，上調(diào)了Bax、Caspase-3和Caspase-9的表達，誘導(dǎo)肺癌細胞凋亡，誘導(dǎo)G2/M細胞周期阻滯，抑制肺癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移，抑制PI3K、AKT、mTOR磷酸化水平。毛蘭素抗肺癌并誘導(dǎo)肺癌細胞凋亡的機制與抑制PI3K/AKT/mTOR通路有關(guān)。在體內(nèi)實驗中，毛蘭素可抑制腫瘤生長，抑制腫瘤血管生成，增強免疫功能。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)中分子對接結(jié)果分析表明，毛蘭素有可能與PI3K、AKT和mTOR三種蛋白結(jié)合，毛蘭素在體內(nèi)外均可通過PI3K/AKT/mTOR通路抑制肺癌細胞的生長。

甜菜素是存在于甜菜根、蘑菇、火龍果和塊莖的一種糖苷，其具有抗氧化、抗炎以及治療哮喘、糖尿病、心血管疾病的藥理作用[26]。Yin等[27]研究發(fā)現(xiàn)，甜菜素治療后降低了無胸腺BALB/c裸鼠血清腫瘤標(biāo)志物癌胚抗原(CEA)和促炎細胞因子(TNF-α、IL-1β和IL-6)的水平，以此來介導(dǎo)炎癥誘導(dǎo)的致癌過程。此外甜菜素治療導(dǎo)致所有標(biāo)記酶(AHH、LDH、GGT、50-NT)水平接近正常水平，這表明其對肺癌有抗癌潛力。后續(xù)Yin等通過RT-PCR實驗驗證了甜菜素治療后PI3K、AKT和mTOR的表達下調(diào)，提示甜菜素的治療作用可能和PI3K/AKT/mTOR信號通路有關(guān)。

Yu等[28]通過建立A549/CDDP細胞異種移植瘤模型來評價黃芩素聯(lián)合CDDP給藥與單獨給藥的治療效果。研究結(jié)果顯示，黃芩素聯(lián)合CDDP給藥治療后，荷瘤小鼠的腫瘤體積與重量都要小于單獨給藥治療。

1.3 中藥單體基于PI3K/AKT信號通路逆轉(zhuǎn)肺癌耐藥的機制

雷公藤氯內(nèi)酯醇(T4)是從雷公藤中提取而來。Chen等[29]發(fā)現(xiàn)T4能夠抑制A549和A549/CDDP(對順鉑耐藥)肺癌細胞增殖并誘導(dǎo)細胞自噬。Chen等通過蛋白質(zhì)印跡實驗發(fā)現(xiàn)T4能夠影響P13K、AKT、mTOR、TSC-2、p70S6K、4E-BP1的磷酸化產(chǎn)物的蛋白表達水平，而先加入PI3K抑制劑(MG-3)預(yù)處理后，再加入T4處理的細胞活力沒有顯著差異，提示T4誘導(dǎo)的自噬與PI3K/AKT/mTOR信號通路密切相關(guān)。此外，MDR1被認為是癌癥治療耐藥的一個極其重要的分子靶點。在Chen等研究中細胞經(jīng)T4處理后對A549/DDP細胞有更好的殺傷作用，T4降低了MDR1的RNA和蛋白表達。因此，T4可以提高A549/DDP細胞對順鉑的敏感性。

黃芩素是一種在中國古代廣泛應(yīng)用的生物活性類黃酮，具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化和抗腫瘤等藥理活性[30]。Yu等[28]研究發(fā)現(xiàn)黃芩素在體內(nèi)和體外都顯著增強了CDDP的藥效。Yu等研究結(jié)果還表明，黃芩素通過抑制EMT和抗凋亡基因，逆轉(zhuǎn)了A549肺癌細胞對順鉑的抗藥性，這是由PI3K/AKT/NF-kB通路介導(dǎo)的。

2 展望

肺癌是高發(fā)病率和高死亡率的癌癥。中藥單體在治療肺癌上有著巨大潛力，目前提取的中藥單體對肺癌有較強的抑制作用且劑量較低，通常對正常肺細胞無毒性。細胞自噬和凋亡是影響腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要因素。中藥單體均能誘導(dǎo)細胞自噬和凋亡，但其誘導(dǎo)自噬和凋亡的機制沒有深入研究。此外，肺癌細胞的侵襲也是導(dǎo)致肺癌死亡率高的一個重大因素。中藥單體通過介導(dǎo)PI3K/AKT信號通路來抑制EMT和下調(diào)MMP家族基因，從而抑制肺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，但有關(guān)抑制肺癌侵襲的研究也只有細胞層面，缺乏體內(nèi)實驗和其他更多實驗的支持。順鉑是治療肺癌的關(guān)鍵用藥，而順鉑容易產(chǎn)生耐藥性。中藥單體已在體內(nèi)裸鼠實驗證明能夠恢復(fù)順鉑敏感性，加大對肺癌細胞的毒性。聯(lián)合用藥對肺癌有較好的治療效果，但缺乏中藥單體增強順鉑敏感性的機制研究。PI3K/AKT信號通路在肺癌中發(fā)揮著重要作用，而中藥單體能夠抑制PI3K/AKT信號通路來發(fā)揮抗腫瘤作用。因此，中藥單體有望成為PI3K/AKT信號通路抑制劑，為治療肺癌提供新的靶向藥物。

綜上所述，中藥單體通過抑制PI3K/AKT信號通路來抑制細胞增殖，抑制細胞侵襲和EMT，誘導(dǎo)肺癌細胞自噬和凋亡，阻滯細胞周期，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激。雖然中藥單體在治療肺癌機制方面已有部分研究，但這些研究僅在細胞和動物層面，仍有許多問題需要解決，距離臨床研究仍有很長的路要走。