補益類中藥抗肺癌的藥理研究進展

林霄月,耿 雪,遲文成,隋雨桐,梁 華,姜家康

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學,黑龍江 哈爾濱 150040;2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院,黑龍江 哈爾濱 150040;3.南方醫(yī)科大學深圳醫(yī)院,廣東 深圳 518110)

肺癌是現(xiàn)如今世界范圍內(nèi)最為普遍的惡性腫瘤之一,雖然肺癌的診斷與防治在不斷進步,但它依然是腫瘤相關致死的主要因素[1]。中國作為癌癥大國,由于城市化、工業(yè)化以及人們吸煙等生活習慣使得肺癌的高發(fā)病率與高病死率位居癌癥榜首,并且依舊呈上升趨勢,已造成嚴重的社會衛(wèi)生負擔[2]。2020年全國最新腫瘤統(tǒng)計資料表明,目前新發(fā)肺癌患者數(shù)量仍居于我國新發(fā)腫瘤患者首位,占我國新發(fā)腫瘤總患者的17.9%,而肺癌致死患者數(shù)量仍居于我國惡性比例首位,占我國惡性致死總患者的23.8%[3]。手術、化療、放療等仍為主流治療手段,新興的免疫治療技術和靶向治療方法也在被快速開發(fā)和使用,但目前常規(guī)治療下的肺癌患者5年生存率仍然相對較低?；颊咄ǔ］^容易發(fā)生術后腫瘤復發(fā)及轉(zhuǎn)移,對化療藥物耐藥,同時藥物所造成的不良反應也增加了患者身體與心理負擔。中醫(yī)藥一直被廣泛應用于治療肺癌患者,能夠緩解患者的慢性疼痛、厭食、失眠等癥狀,降低化療、放療和靶向藥物所產(chǎn)生的毒副作用,具有增效減毒功效,提高患者的生活質(zhì)量[4]。眾多研究學者對于中藥及其生物活性成分進行抗癌研究,發(fā)現(xiàn)中藥治療癌癥具有多層次、多靶點、多途徑的特點。其中補益類的中藥活性成分經(jīng)研究認為有明顯的抗肺癌功效,可以控制肺癌細胞生長和侵襲,誘導細胞的凋亡和自噬,提高患者免疫力,重塑免疫微環(huán)境,促進肺癌患者帶瘤生存。本文結(jié)合近年來補益類中藥活性成分抗肺癌研究做出如下綜述,以期為中藥治療肺癌研究提供理論基礎。

1 肺癌的中醫(yī)學理論

中醫(yī)學范圍內(nèi)并無“肺癌疾病”專名,依據(jù)其早期臨床病癥、體征將其歸為“肺積”“息積”“痞癖”等疾病。《素問》中記述了肺癌疾病晚期體征:“大骨枯槁,大肉陷下,胸中氣滿,喘息不便,內(nèi)痛引肩頸,身熱,脫肉破胭,真臟見,十月之內(nèi)死?！薄夺t(yī)宗必讀》云“積之成者,正氣不足,而后邪氣踞之”,《活法機要》云“壯人無積,虛人則有之”,都說明了正氣虧虛是引發(fā)癌癥的原因。正氣不足,六淫之邪趁虛襲肺,導致肺氣血失調(diào),血行不暢、津液不布,形成痰瘀,二者互相作用既而成癌[5]。正氣的功能屬于人體免疫機制范疇,對于外界致病因素具有防御作用,在抵御外來致癌因素的同時也能固攝和抑制體內(nèi)癌毒。正氣不足,免疫功能降低,機體無法識別和殺傷癌細胞則癌癥發(fā)生。肺癌中醫(yī)證型主要分為痰濕蘊肺、陰虛毒熱、瘀阻肺絡和氣陰兩虛。肺癌初起,脾失健運,痰濕內(nèi)生而成痰濕蘊肺證;肺為嬌臟,喜燥惡濕,痰濕日久化熱傷陰導致陰虛毒熱證;久病入血分,痰瘀互結(jié)成瘀可見瘀阻肺絡證;素來體虛或者久病遷延不愈耗傷氣血,合并陰虛而成氣陰兩虛證[6]。肺癌的病機屬本虛標實,治療原則以扶正祛邪為綱,如《黃帝內(nèi)經(jīng)》所提出“正氣存內(nèi),邪不可干”。因此治療肺癌中藥多以補益類為主,“養(yǎng)正積自除”,補足正氣從而達到抗癌目的。

2 補益類中藥抗肺癌

2.1抑制細胞增殖 癌細胞以分裂方式進行增殖是癌癥發(fā)展的最基本生物過程,抑制細胞增殖是中藥活性成分抗肺癌的主要途徑之一。Li等[7]從山藥中分離得到天然甾體皂甙Dioscin-6’-O-acetate (DA),并研究了DA抗肺癌作用及其潛在分子機制。結(jié)果表明,DA以濃度和時間依賴性對肺癌細胞具有強烈的抗增殖功能;DA誘導細胞周期停滯于S期或G1期,進而造成細胞凋亡、活性氧(ROS)的形成并破壞線粒體膜電位;癌細胞在DA處理下p38 MAPK的水平提高,并降低了p-PI3K、p-Akt和NF-κB;DA通過誘導肺癌細胞周期的停滯和通過增強半胱天冬酶依賴性細胞凋亡功能來間接抑制肺癌細胞的增殖,其調(diào)控機制可能是通過ROS介導的PI3K/Akt、MAPK和NF-κB信號通路。賈叢等[8]研究發(fā)現(xiàn),沙棘總黃酮(TFH)對肺癌細胞增殖具有明顯的抑制作用,其分子作用機制可能與下調(diào)TGF-β抑制基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)表達并阻止肺癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)有關。呂飛[9]研究發(fā)現(xiàn),槐耳多糖可能通過表皮生長因子受體(EGFR)、血管內(nèi)皮細胞生長因子受體2(VEGFR2)抑制下游通路激活從而抑制肺癌細胞的增殖;MTT和集落形成試驗分析表明槐耳多糖對肺癌細胞系增殖具有抑制作用;數(shù)據(jù)庫預測槐耳多糖與肺癌靶點交集,推測EGFR、VEGFR2為主要靶點;進一步實驗驗證槐耳多糖處理后磷酸化的EGFR(p-EGFR)表達量下調(diào),并抑制EGF誘導的EGFR活化和VEGF誘導的VEGFR2活化;動物實驗證明槐耳多糖能夠下調(diào)增殖相關標記物Ki-67。人參皂苷Rh2具有抗肺癌細胞增殖作用,主要通過調(diào)控肺癌細胞線粒體凋亡蛋白,阻滯STAT3/c-myc通路和選擇性干擾糖酵解系統(tǒng)中一些關鍵酶基因的特異表達途徑,從而干擾癌細胞糖酵解。實驗結(jié)果顯示人參皂苷Rh2作用下可導致Bcl-2/Bax、PKM2、LDHA蛋白低表達,Caspase-3蛋白高表達,并抑制STAT3/c-myc通路活性[10]。人參皂苷Rd(GS-Rd)可直接抑制肺癌細胞的增殖,也可通過阻滯細胞周期于G1期間接抑制細胞增殖,其抑制率呈劑量依賴型[11]。黃芪多糖可以直接且有效地控制肺癌細胞增殖,并可以明顯促進人外周血的γδT細胞產(chǎn)生白細胞介素-12(IL-12)、干擾素-γ(IFN-γ)及腫瘤壞死因子-α(TNF-α),進而提高了γδT細胞對肺癌細胞增殖的抑制作用[12]。

2.2誘導細胞凋亡 細胞凋亡是受基因調(diào)控的程序性細胞死亡形式,凋亡細胞死亡機制的失調(diào)是癌癥的標志,目前一些補益類中藥利用完整的凋亡信號通路來觸發(fā)肺癌細胞死亡[13]。Jo等[14]從冬蟲夏草中提取純化得到蟲草素,并證明了蟲草素能夠顯著誘導肺癌細胞凋亡,可能是通過下調(diào)SMO/PTCH1信號傳導和抑制TCTN3激活GLI1。實驗證明蟲草素降低了肺癌細胞的活力并誘導了形態(tài)學破壞,介導的TCTN3下調(diào)誘導肺癌細胞凋亡并參與半胱天冬酶的連續(xù)激活。此外蟲草素通過抑制SMO/PTCH1信號傳導來負調(diào)節(jié)GLI1轉(zhuǎn)錄活性,導致Bcl-2和Bcl-xL下調(diào),從而影響內(nèi)在的凋亡途徑。Wang等[15]通過體外實驗證實了冬蟲夏草中的活性成分蟲草酸能夠調(diào)節(jié)Nrf-2/HO-1/NLRP3/NF-κB信號通路誘導肺癌細胞凋亡,具有顯著的抗肺癌作用。Wang等[16]提取純化得到黨參聚乙炔化合物(CLP),并鑒定為丁香苷、黨參烯炔苷A、洛貝酚、異落葉松樹脂醇、洛貝托林和白術內(nèi)酯Ⅲ。體內(nèi)外實驗結(jié)果顯示CLP降低了Ras、PI3K、p-Akt、Bcl-2、cyclin D1和CDK4的表達,但增加了Bax、GSK-3β的表達。此外,CLP延緩了小鼠腫瘤和肺病原菌的生長,通過失活Ras/PI3K/AKT通路誘導肺癌細胞凋亡,改善肺生態(tài)失調(diào),對治療人類肺癌具有較大潛力。Zeng等[17]發(fā)現(xiàn),山藥中分離得到的二苯乙烷(D1)能夠通過ERβ-STAT3信號傳導降低肺癌細胞的活力并誘導細胞凋亡。機制研究表明D1降低了STAT3核定位并下調(diào)了參與細胞存活和遷移的STAT靶基因表達。此外,D1表現(xiàn)出由ERβ介導的雌激素活性,拮抗ERβ降低了D1在肺癌細胞中的細胞毒作用。人參皂苷Rg3通過抑制Keap1-Nrf2/ARE信號通路促進肺癌細胞凋亡。人參皂苷Rg3濃度越高,細胞的凋亡能力越強,并且caspase-3和Bcl-2蛋白高表達,Keap1 mRNA高表達、ROS水平上升[18]。

2.3抑制細胞侵襲 癌細胞通過細胞群的集體運動侵入周圍組織,導致癌癥擴散與轉(zhuǎn)移。因此抑制細胞侵襲是中藥抗肺癌的重要研究。Liao等[19]對黃芪多糖PG2在肺癌細胞中的作用進行研究,發(fā)現(xiàn)PG2可以通過抑制癌細胞中的巨噬細胞遷移抑制因子(MIF)及其侵襲性,從而抑制肺癌細胞侵襲。在PG2作用下減少了癌細胞在肺和腹部轉(zhuǎn)移,同時減少腫瘤中受體酪氨酸激酶(AXL)、波形蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶13(MMP-13)和MIF的免疫組織化學染色。盡管PG2不抑制肺癌細胞的增殖,但它伴隨著波形蛋白和AXL的減少并誘導上皮鈣黏蛋白(E-cadherin)的表達,從而劑量依賴性地抑制了癌細胞的遷移和侵襲。黃芪甲苷可通過調(diào)控免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄子4(ILT4)的mRNA和蛋白表達抑制肺癌細胞的侵襲與遷移,實驗表明黃芪甲苷干預后的肺癌細胞ILT4蛋白與mRNA表達水平均顯著降低[20]。Kim等[21]研究了人參皂苷Rk1和Rg5對TGF介導的肺癌細胞EMT的影響。結(jié)果顯示Rk1和Rg5通過轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)抑制EMT,并以劑量依賴性方式抑制干性的發(fā)展。Rk1和Rg5可以抑制肺癌細胞的侵襲與轉(zhuǎn)移,通過降低肺癌細胞中TGF-β1所誘導的金屬蛋白酶2/9 (MMP2/9)活性,以及抑制Smad2/3和核因子kappa B/細胞外信號傳導調(diào)節(jié)激酶(NF-κB/ERK)通路的激活。劉志強等[22]首次報道了白術內(nèi)酯Ⅰ可以有效控制肺癌細胞的侵襲,其作用機制可能是通過選擇性地阻滯TLR4/MyD88途徑。TLR4和MyD88的mRNA和蛋白在肺癌細胞中高表達,經(jīng)白術內(nèi)酯Ⅰ處理后的肺癌細胞侵襲水平顯著降低,增殖活性也被有效控制,同時白術內(nèi)酯Ⅰ還控制了TLR4及MyD88蛋白表達水平。

2.4細胞自噬 細胞自噬也被稱為2型程序性細胞死亡,是一種分解代謝過程,以分解功能喪失或不必要的蛋白質(zhì)和細胞器來保持細胞穩(wěn)態(tài)。但是,過量的自噬可以引起自噬細胞的死亡[23]。王雪林等[24]通過實驗研究發(fā)現(xiàn),黃芪多糖(APS)能夠降低黃嘌呤氧化酶(XOD)誘導的肺癌細胞的自噬。經(jīng)APS處理后的肺癌細胞自噬體數(shù)量明顯下降,并且測定結(jié)果顯示LC3B、beclin1蛋白水平顯著降低,但mTOR蛋白高度表達。袁嘉瑞等[25]通過細胞實驗和動物實驗研究發(fā)現(xiàn),麥冬醇提物可以調(diào)控肺癌細胞自噬,抑制肺癌小鼠瘤體的生長,降低Ki67蛋白表達的同時增強P53蛋白表達。有研究證實麥冬皂苷B (OP-B)通過對Akt磷酸化的控制誘發(fā)了肺癌細胞自噬,并且OP-B對細胞自噬的關鍵信號通路PI3K/Akt/mTOR中Akt和p70s6k的磷酸化抑制均呈現(xiàn)時間和劑量依賴關系[26]。甘草中提取出的甘草查而酮(LA)誘導細肺癌細胞保護性自噬,從而增強了LA的抗癌活性。LA增加肺癌細胞的自噬活性,并且自噬通過維持肺癌細胞凋亡相關蛋白的表達在LA誘導的細胞毒性中起保護作用[27]。靈芝中的真菌蛋白(GMI)可通過抑制 Akt/S473和p70S6K/T389的磷酸化誘導自噬,從而提高細胞內(nèi)鈣水平并減少肺癌亞系的生長[28]。韓佳[29]研究發(fā)現(xiàn),墨旱蓮提取物旱蓮苷A能介導JNK通路誘導肺癌細胞自噬,同時自噬進一步促進了肺癌細胞的凋亡。旱蓮苷A藥物濃度越高肺癌細胞存活率越低,自噬相關蛋白LC3a/b、beclin-1及p62蛋白表達也發(fā)生相應改變。

2.5調(diào)控免疫 正常人體免疫系統(tǒng)能夠識別和清除癌細胞,當免疫功能異常,癌細胞逃脫免疫監(jiān)視則會導致癌癥的發(fā)生。大多數(shù)補益類中藥均具有調(diào)節(jié)免疫功能抗肺癌作用。巨噬細胞、樹突狀細胞(DC)和細胞毒性T淋巴細胞(CTL)等能夠通過調(diào)節(jié)炎癥級聯(lián)反應,進而調(diào)控機體抗癌免疫原性。Bamodu等[30]研究了黃芪多糖PG2如何以及在何種程度上調(diào)節(jié)炎癥級聯(lián)反應的細胞并增強抗肺癌免疫力。結(jié)果證明PG2顯著增加了肺癌細胞中的M1/M2巨噬細胞極化率,誘導體外腫瘤M1群體上調(diào),同時明顯抑制了細胞增殖、克隆形成和腫瘤球形成。臨床研究樣本的離體檢測結(jié)果均表明,PG2還直接促進了DC細胞的吞噬功能及其成熟,從而有效增強了T細胞所介導細胞的抗癌免疫反應。與體外和離體結(jié)果一致,體內(nèi)研究證明了小鼠模型中,用PG2治療會引起與腫瘤相關的M2群體的時間依賴性消耗,協(xié)同增強順鉑的基于抗M2的抗癌作用,并抑制異種移植腫瘤的生長。有實驗表明,APS可以控制TLR4/MyD88/NF-κB途徑的活化進行免疫調(diào)控,進而促進肺癌細胞凋亡。APS改善了肺癌小鼠胸腺指數(shù)和脾指數(shù),提高脾組織CD3+T細胞、CD4+T細胞、CD8+T細胞比例和CD4+/CD8+比值,明顯改善肺癌小鼠免疫功能并促進腫瘤細胞凋亡,同時抑制了TLR4、MyD88和NF-κB p65蛋白以及mRNA表達[31]。Yuan等[32]發(fā)現(xiàn),甘草查耳酮 A(LCA)可以改變肺癌免疫微環(huán)境,LCA在肺癌細胞中以時間依賴性方式生成ROS,通過產(chǎn)生的ROS消除腫瘤微環(huán)境中的IFN-γ誘導的程序性死亡配體1(PD-L1)表達,最終導致肺癌細胞的凋亡和增殖抑制。郝圓園[33]通過轉(zhuǎn)錄組測序(RNA-seq)實驗證明了沙棘總黃酮(TFH)可以通過抑制前列腺素E2(PGE2)的表達,從而啟動趨化因子信號通路,以招募免疫分子進入腫瘤微環(huán)境,促進免疫激活進行肺癌細胞清除。白術多糖能夠提高肺癌大鼠機體免疫功能,進而控制癌細胞增殖和誘發(fā)凋亡。研究亦證實在白術多糖的干預下,大鼠脾臟和胸腺指數(shù)顯著增高,外周血中白細胞和溶菌酶濃度增加,血清免疫球蛋白水平和T淋巴細胞亞群水平呈劑量依賴性增加,癌細胞增殖率與凋亡率也隨之上升[34]。人參皂苷Rg3通過介導的PI3K/Akt/mTOR途徑控制了肺癌細胞中PD-L1表達,阻斷PD-L1引起的癌細胞免疫逃逸,提高T細胞的免疫應答作用,進而控制惡性腫瘤生長[35]。

2.6其他 癌癥干細胞(CSC)是維持腫瘤生長、轉(zhuǎn)移和復發(fā)的根源。因此,靶向癌癥干細胞成為治療癌癥的潛在策略。Taweecheep等[36]發(fā)現(xiàn),石斛聯(lián)芐基(TDB)通過抑制Akt/GSK3 β/β調(diào)控肺癌干細胞。TDB可以強烈消除肺癌細胞內(nèi)的癌癥起始細胞。用TDB處理后觀察到CSC富集群體自我更新能力的衰弱。流式細胞術分析證實了TDB處理的肺癌球體中過度表達的CSC生物標志物CD133的細胞百分比減弱。TDB抑制對應的干性轉(zhuǎn)錄因子下調(diào)mRNA水平。此外,作為Akt信號下游分子的抗細胞凋亡蛋白在與TDB一起培養(yǎng)24 h后,在富含CSC的球狀體中明顯減少。鐵死亡是指一種完全由鐵依賴性脂質(zhì)的過氧化性驅(qū)動導致的一種新型的程序性細胞死亡的形式,并已被證明與癌癥的發(fā)生有關,促進癌細胞內(nèi)的鐵死亡也成為了腫瘤臨床治療的新手段。Chen等[37]在石斛中成功分離出石斛毛蘭素,并證明石斛毛蘭素通過直接引起癌細胞Ca2+/CaM的鐵死亡和控制轉(zhuǎn)移而實現(xiàn)了抗肺癌功能。石斛毛蘭素伴隨著ROS沉積、脂質(zhì)過氧化和GSH耗竭,在肺癌細胞內(nèi)引起鐵死亡。而Ca2+/CaM信號則是毛蘭素引起細胞鐵死亡的關鍵介質(zhì),通過抑制該信號可以終止由毛蘭素所引起的細胞死亡。

3 小 結(jié)

由于環(huán)境污染和人們生活習慣的影響下,基因突變以及遺傳等因素導致肺癌成為我國現(xiàn)如今發(fā)病率與病死率較高的疾病之一,因此肺癌的治療仍是當前學者研究熱點。隨著科學研究的發(fā)展,中醫(yī)藥治療肺癌的優(yōu)勢凸顯,依據(jù)中醫(yī)整體觀和辨證論治,中藥從多靶點多環(huán)節(jié)進行抗肺癌,不僅能夠控制肺癌發(fā)展,減輕臨床癥狀,而且提高了患者的生活質(zhì)量。人們對中醫(yī)意識的提升也使中藥更加普遍的在臨床應用于治療肺癌患者,更多的患者選擇中藥治療或中西醫(yī)結(jié)合療法并且療效可觀。臨床上中藥治療肺癌療效得到普遍認可,并且基礎研究對于中藥具體抗肺癌藥理成分與作用途徑進行了科學實驗驗證。本文總結(jié)歸納了補益類中藥藥理活性成分通過抑制細胞增殖、誘導細胞凋亡、抑制細胞侵襲、細胞自噬和調(diào)控免疫等途徑發(fā)揮的抗肺癌作用。但是目前補益類中藥抗肺癌研究仍然存在一些不足:研究不夠深入,僅局限于基本作用途徑與單一靶點;可檢索到的文獻較分散并且數(shù)量有限;中藥的藥理活性成分不夠明確,科學性與重復性有待考究;藥效劑量不夠精確。因此筆者探索了補益類中藥抗肺癌的研究,還需結(jié)合思維創(chuàng)新與先進技術,深入實驗研究,為中醫(yī)抗癌研究提供科學的理論依據(jù)。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。