2. 浙江中医药大学药学院,浙江 杭州 310006;
3. 杭州市第一人民医院心脏外科,浙江 杭州 310006;
4. 南京医科大学附属杭州医院胃肠外科,浙江 杭州 310006
2. College of Pharmacy, Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 310006, China;
3. Dept of Cardiac Surgery, Hangzhou First People's Hospital, Hangzhou 310006, China;
4. Dept of Gastrointestinal Surgery, Hangzhou Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Hangzhou 310006
细梗香草(Lysimachia capillipes Hemsl,L.capillipes),又名香排草、香草、毛柄珍珠菜,载于《中国植物志》《浙江省植物志》《广西植物名录》等, 系报春花科(Primulaceae)珍珠菜属植物,主要分布于我国华南、西南地区。民间主要用于治疗感冒咳喘、风湿痛、神经衰弱、月经不调、虚弱等。该植物的药理活性主要体现在清热解毒、抗肿瘤、增强免疫功能等方面。其化学成分主要包含:皂苷类,以细梗香草皂苷B(Lysimachia capilliposide B,LC-B)和C(Lysimachia capilliposide C,LC-C)这两个化合物为主,其含量占总皂苷的70%以上[1];黄酮类,从L.capillipes中分离出的黄酮类化合物,包括黄酮和黄酮醇类以及它们的苷[2-3];甾醇类化合物,从L.capillipes中分离出8个化合物,其中化合物Ⅰ的结构为全顺式-5-脱氧戊糖酸-γ-内酯[3-4];挥发性成分,L.capillipes的挥发性成分主要为有机酸类(不同链长的饱和酸、不饱和酸,以及芳香酸、二羧酸等)和挥发油(六氢金合欢烯酰丙酮、苯乙醇、香叶基丙酮等)[5]。
传统的化疗药物在治疗恶性肿瘤的过程中带来的生存获益有限,且存在一定的毒副反应。祖国传统的中草药在肿瘤治疗中具有增效减毒的独特优势,比如皂苷类,具有抗炎、抗肿瘤等活性,其通过很多生物学过程,包括细胞凋亡、基因转录、血管生成、肿瘤转移等发挥作用[6-8]。LC-B和LC-C为L.capillipes中主要的皂苷类成分。近几年研究发现,L.capillipes可以有效抑制多种癌细胞的增殖,如乳腺癌、前列腺癌、肺癌、鼻咽癌、胃癌、卵巢癌等。鉴于L.capillipes对肿瘤的作用机制复杂,现对该植物的抗肿瘤药理活性综述如下。
1 抗肿瘤作用机制研究表明,LC-B对人卵巢癌A-2780细胞具有明显的细胞毒作用(IC50为0.1 mg·L-1)[9]。LC-C抑制人肺癌A549和乳腺癌MCF7细胞的生长,IC50分别为0.433 4 μmol·L-1和0.607 4 μmol·L-1[10]。Li等[11]发现,LC-C可以剂量和时间依赖性抑制人前列腺癌细胞PC-3(IC50为5.33 μmol·L-1)和DU145(IC50为9.99 μmol·L-1)生长,并抑制其细胞集落形成。本课题组前期研究也发现,不同浓度细梗香草总皂苷(Lysimachia capilliposide,LC)对H460肺癌细胞的增殖均有明显抑制作用,且呈剂量依赖性[12]。体内药理学研究发现,LC可剂量依赖性地抑制多种肿瘤细胞荷瘤裸鼠肿瘤的生长,在前列腺癌、胃癌及卵巢癌中的抑瘤率分别为58.7%、56.2%、55.7%[13]。
1.1 诱导细胞凋亡Li等[11]发现LC-C能够诱导人前列腺癌细胞PC-3凋亡,同时降低线粒体膜电位水平;并激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase,caspase)和丝裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)途径, 下调Bcl-2、JNK、p38 α/β,上调Bax、p-JNK、p-p38。花永虹等[14]发现,LC对鼻咽癌CNE-2细胞株有诱导凋亡的作用,其凋亡率达16.4%;作者通过构建p53上调凋亡调节因子(p53 upregulated modulator of apoptosis, PUMA)干扰载体(PUMA-siRNA),发现L.capillipes诱导凋亡与上调PUMA-Bax途径有关[15]。我们也发现,LC作用后的H460细胞的早期凋亡率和晚期凋亡率分别是19.8%和28.9%[12]。活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)被认为在肿瘤的发生、发展以及维持过程中扮演着多种角色[16]。细胞中ROS的激增导致了细胞周期的阻滞,同时也引发了细胞凋亡[17]。在研究LC对非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer,NSCLC)影响的实验中[18],高浓度LC作用的H460细胞中含有更高水平的ROS,还可使H460细胞IκB、Bax和caspase-3表达增加,而使NF-κB和Bcl-2表达降低。Li等[11]应用DCFH-DA荧光探针检测不同浓度LC-C作用下的前列腺癌PC-3细胞株中的ROS水平,结果表明LC-C能增加ROS水平。结合LC剂量依赖性地促使细胞凋亡,这些数据表明L.capillipes能够增加ROS水平,抑制NF-κB通路,促进下游促凋亡蛋白Bax的表达,抑制Bcl-2蛋白表达,激活caspase-3酶来执行凋亡命令,最终激活了线粒体凋亡途径[19]。
1.2 肿瘤细胞周期阻滞费正华等[12]利用流式细胞术分析LC作用后的H460细胞周期情况,结果表明LC剂量依赖性地促使H460细胞被阻滞在S期,相比于对照组S期12.4%的阻滞率,不同浓度LC(2、4、6 mg·L-1)作用下的H460细胞的S期阻滞率分别是22.7%、34.8%、44.0%。细胞内存在一系列监控机制,确保细胞周期各时相转化有序进行,细胞凋亡和细胞周期的进程是密切相关的,当DNA受损或复制不完全时,细胞周期将停留于某一时相,待DNA修复或复制完全后,方可进入下一时相,若DNA不能修复或不能完全复制,则启动凋亡机制,引起细胞凋亡。由于S期细胞群的增加,伴随着的是G0/G1期和G2/M期细胞群的减少,H460细胞大量在S期堆积,阻止了向G2/M期的转变,减缓癌细胞有丝分裂过程,从而导致肿瘤细胞快速凋亡。
1.3 抗肿瘤血管生成肿瘤血管的形成对直径大于3 mm的实体瘤的进一步生长极其重要,肿瘤诱导新生血管形成的过程是一个多种正、负因素共同作用的结果。有研究表明,三萜皂苷可能通过受体酪氨酸激酶以及VEGF/VEGFR信号通路,抑制血管增生[20]。徐燕等[13]研究胃癌BGC-823裸鼠肿瘤组织免疫组化结果显示,L.capillipes高剂量组VEGF表达与模型组相比明显减少,提示L.capillipes可能通过抑制VEGF的表达,从而抑制肿瘤生长。
1.4 增强免疫活性通过建立人源肿瘤裸鼠的移植模型,检测脾T淋巴细胞增殖情况和IL-2活性,发现LC可以促进淋巴细胞对有丝分裂原的反应性,增强T淋巴细胞功能,从而促进T细胞介导的细胞免疫反应[13]。
2 联合抗肿瘤作用晚期肿瘤治疗的最大难题是复发转移和耐药。目前治疗上多采用包括化疗、靶向、放疗及外科在内的综合治疗,中药联合这些治疗手段成为目前研究的重点和热点。
2.1 联合靶向及化疗表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)突变基因的发现和受体酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors,TKIs)的发展,给NSCLC患者带来了新的曙光。然而, 第一代TKIs (吉非替尼和厄洛替尼)的有效期仅为10~16个月,大约50%的耐药患者是因为出现了继发或原发性T790M基因突变。Zhang等[21]探索了LC合用吉非替尼对于NSCLC的效果,结果显示LC不仅协同提高了吉非替尼抑瘤能力,而且恢复了耐药细胞对于吉非替尼的敏感性。LC合用明显增加了吉非替尼对其耐药细胞PC-9-GR(EGFR T790M突变)的抑制水平,IC50值从(6.80 ± 1.00)μmol·L-1降到(0.77 ± 0.12)μmol·L-1。进一步探索机制发现,LC合用吉非替尼明显降低了EGFR下游信号通路Akt蛋白水平,而两药单用对Akt均无明显影响。体内动物实验表明,接种PC-9-GR细胞的移植瘤小鼠模型中,LC和吉非替尼合用明显抑制了肿瘤细胞的增殖。此外,我们的前期数据显示,LC可能通过表观遗传修饰,逆转人卵巢癌紫杉醇耐药细胞的化疗敏感性。
2.2 联合放疗放射治疗作为肿瘤综合治疗的重要组成部分,在肿瘤治疗各阶段发挥了重要作用。细胞主要通过两种主要的途径来完成修复放疗导致的DNA损伤,分别是同源重组(homologous recombination,HR)和非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)。HR以姐妹染色单体为模板,对DNA双链断裂进行的高保真修复,其主要作用于细胞周期的S期和G2期[22]。NHEJ相较HR是一种非高保真修复方式,其可在所有细胞周期上发生,但主要在细胞周期的G1期和M期[23]。LC单用或合用化疗显示出了良好的抗肿瘤作用,但与放疗联合的研究尚缺乏。课题组前期研究发现,LC联合放疗作用于H460和H1299的放疗增敏比分别为1.67和2.07,显示出良好的放疗增敏作用[24]。进一步研究显示,LC联合放疗和单纯放疗组作用于H460细胞,凋亡率分别为30.5%和15.2%,作用于PC-9细胞,两组凋亡率分别为30.6%和14.6%,提示LC可以明显提高放疗对肺癌细胞的促凋亡作用。Western blot显示,LC联合放疗增加促凋亡蛋白Bax表达,抑制抑凋亡蛋白Bcl-2。作者构建3种报告基因的骨髓瘤细胞282细胞(NHEJ)、280细胞(HR)、283细胞(SSA),LC作用后,282细胞比例减少了34%,280细胞未见明显改变,而283细胞轻度升高,提示LC对NHEJ修复具有明显抑制作用。然后对NHEJ通路相关蛋白进行检测发现,DNA-PKcs、RAD50、Ku70/Ku80明显下降。敲除DNA-PKcs后,LC放疗增敏作用大大减弱,这印证了LC具有良好的放疗增敏作用,并且这一放疗增敏作用是与NHEJ途径有关。
3 小结L.capillipes具有明显的抗肿瘤作用,其抗肿瘤的主要机制包括促进细胞凋亡、细胞周期阻滞、抗血管生成等,合用靶向、化疗以及放疗表明L.capillipes有很好的开发前景。L.capillipes相关的临床和药理研究报道并不多,作为药效广泛和资源丰富的民间药用植物,有必要深入研究该植物的药理作用机制,为充分发挥其抗肿瘤作用提供科学依据。
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