劉葭 陳佳佳 郝逗逗 李婷婷 李鑫 梅凱 吳清

癌癥化學預防這一概念于1976年由Sporn首次提出，系指應用天然或合成物質(zhì)抑制或逆轉(zhuǎn)癌癥的發(fā)生發(fā)展過程[1]，是降低癌癥發(fā)病率和死亡率的重要策略。藥食同源中藥兼具藥品和食品的雙重屬性，具有較高的安全性，在癌癥預防領域具有良好的應用前景，為化學預防藥物的開發(fā)研究提供了新思路[2]。當歸為傘形科植物當歸Angelicasinensis(Oliv.) Diels的干燥根，屬于藥食同源中藥范疇，味甘、辛，性溫，歸肝、心、脾經(jīng)，具有補血活血、調(diào)經(jīng)止痛、潤腸通便的功效[3]。當歸化學成分種類多樣，主要包括揮發(fā)油類、有機酸類、多糖類和黃酮類等，其中藁本內(nèi)酯和正丁烯基苯酞等苯酞類化合物是揮發(fā)油的主要成分，阿魏酸是代表性有機酸成分[4]。近年來，對當歸及其化學成分的藥理作用研究不斷深入，抗氧化、抗炎、抗纖維化、誘導腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移、調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境等藥理活性為當歸應用于癌癥化學預防提供了依據(jù)。本文對當歸及其活性成分的癌癥化學預防相關研究進展進行綜述，以期為癌癥預防探尋新方法。

1 降低癌癥發(fā)生率

癌癥發(fā)生受多因素調(diào)控，具有多途徑、多步驟發(fā)展的特點。炎癥及氧化應激與癌癥發(fā)生發(fā)展的關系密切，長期慢性炎癥易引起組織纖維化，慢性纖維化是癌癥的風險因素之一[5]。減少氧化應激、抑制炎癥反應、干預治療與癌癥相關的慢性纖維化疾病是預防癌癥發(fā)生的有效策略。

1.1 抗氧化與抑炎

氧化應激是機體內(nèi)氧化作用與抗氧化作用失衡的狀態(tài)，持續(xù)產(chǎn)生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)會損傷細胞結(jié)構(gòu)和功能，并可能誘導體細胞突變以及腫瘤性轉(zhuǎn)化，同時腫瘤啟動子能夠募集炎癥細胞并刺激其產(chǎn)生ROS[6-7]。炎癥反應產(chǎn)生促生長細胞因子、抑制腫瘤抑制因子，刺激信號傳導通路，是腫瘤產(chǎn)生的重要因素[8]。當歸及其活性成分調(diào)控與氧化應激、炎癥密切相關的信號通路，發(fā)揮抗氧化抑炎作用，從而預防癌癥發(fā)生。

1.1.1 Nrf2/ARE通路 核因子E2相關因子2(nuclear factor E2-related factor，Nrf2)/抗氧化反應元件(antioxidant response element, ARE)通路是氧化應激重要的信號通路，與結(jié)直腸癌、肺癌、皮膚癌、乳腺癌等多種癌癥密切相關[9]。Nrf2/ARE調(diào)節(jié)II相解毒酶表達，減輕氧化損傷，去除致癌物質(zhì)及其產(chǎn)生的ROS，從而保護機體、預防癌癥發(fā)生[10]。

美國羅格斯大學Tony Ah-Ng Kong教授長期從事癌癥化學預防領域研究，其建立了穩(wěn)定轉(zhuǎn)染ARE熒光素酶報告基因的HepG2-ARE-C8細胞，為篩選能夠調(diào)控Nrf2/ARE通路的潛在癌癥化學預防劑奠定了研究基礎。

Dietz等[11]以甲醇為溶劑采用浸漬法制備當歸提取物，進一步分離得到石油醚洗脫部位，該部位含量最高的成分是藁本內(nèi)酯。石油醚部位和藁本內(nèi)酯作用于HepG2-ARE-C8細胞，能夠劑量依賴性地誘導ARE熒光素酶活性。石油醚部位作用于小鼠肝癌細胞Hepa-1c1c7時，使II相解毒酶NAD(P)H：醌氧化還原酶1[NAD(P)H: quinone oxidoreductase 1, NQO1]酶活性加倍的濃度(concentrations to double the enzyme activity, CD)為(5.5 ± 3.7)μg/mL，藁本內(nèi)酯CD為(6.9 ± 1.9)μmol/L，說明二者對NQO1活性具有良好的誘導作用。將半數(shù)抑制濃度(half maximal inhibitory concertration,IC50)與CD的比值定義為化學預防指數(shù)(chemopreventive index, CI)，則石油醚部位CI為19，藁本內(nèi)酯CI為10，略低于經(jīng)典癌癥化學預防化合物萊菔硫烷(CI為26)。

超臨界CO2萃取法是提取當歸藁本內(nèi)酯等揮發(fā)性、脂溶性成分的主要方法之一。有研究發(fā)現(xiàn)，當歸超臨界提取物作用于HepG2-ARE-C8細胞，可顯著激活ARE熒光素酶活性，激活Nrf2表達，并誘導下游 NQO1表達；作用于小鼠前列腺癌TRAMP C1細胞，通過誘導Nrf2啟動子去甲基化，能夠提高Nrf2表達，并誘導Nrf2下游NQO1表達[12-13]。

當歸參與調(diào)控Nrf2/ARE通路發(fā)揮抗氧化作用，具有開發(fā)為癌癥化學藥物的潛力?；瘜W致癌劑氧化偶氮甲烷(azoxymethane, AOM)/化學致炎劑葡聚糖硫酸鈉(dextran sulfate sodium, DSS)誘導的嚙齒類動物炎癥相關結(jié)直腸癌模型是研究“炎—癌轉(zhuǎn)化”的經(jīng)典模型，在篩選炎癥相關結(jié)直腸癌預防藥物方面應用廣泛?；诖四Ｐ偷难芯堪l(fā)現(xiàn)當歸超臨界提取物(60 mg/kg)能夠顯著降低小鼠血清腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)水平，升高Nrf2水平，抑制結(jié)腸黏膜環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)和誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)表達，抑制增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)表達，降低腫瘤發(fā)生率，減少荷瘤個數(shù)，縮小瘤體積，延緩腫瘤發(fā)展速度[14-15]。此外，當歸超臨界提取物與當歸多糖聯(lián)用在預防腫瘤發(fā)生方面具有一定的協(xié)同作用[16]。當歸超臨界提取物與當歸總酚酸聯(lián)用能夠有效抑制小鼠結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展，表現(xiàn)出劑量依賴性，降低結(jié)直腸組織細胞增殖活性，減輕DNA損傷，抑制炎性反應[17]。

1.1.2 NF-κB通路 核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)通路是介導炎癥反應的重要信號通路，調(diào)控細胞增殖、血管生成、腫瘤促進與轉(zhuǎn)移、細胞凋亡等相關基因的轉(zhuǎn)錄激活。據(jù)文獻報道，結(jié)直腸癌、肝癌、淋巴癌、前列腺癌等癌癥的形成與慢性炎癥激活NF-κB通路密切相關[18]。

脂多糖(lipopolysaccharides, LPS)誘導的RAW264.7細胞模型常用于評價藥物的體外抗炎活性。當歸乙酸乙酯提取物顯著抑制LPS誘導的RAW264.7細胞的NF-κB熒光素酶活性，減少促炎細胞因子白介素-6(interleukin-6, IL-6)和TNF-α生成[19]。當歸主要活性成分Z-藁本內(nèi)酯可劑量依賴性抑制LPS誘導的RAW264.7細胞表達COX-2和iNOS，調(diào)節(jié)NF-κB通路，發(fā)揮抗炎活性[20]。

張慶[21]采用AOM/DSS小鼠模型研究了當歸與苦參有效成分聯(lián)用的結(jié)直腸癌化學預防作用，當歸超臨界提取物(60 mg/kg)與氧化苦參堿(30 mg/kg)聯(lián)用能夠延緩腫瘤發(fā)生過程，阻礙結(jié)直腸腫瘤從低級別內(nèi)瘤變轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒墑e內(nèi)瘤變，預防機制與降低COX-2和iNOS表達、抑制NF-κB通路有關。

1.2 抗纖維化

1.2.1 抑制特發(fā)性肺纖維化 特發(fā)性肺纖維化是一種慢性進行性纖維化性間質(zhì)性肺炎，是肺癌獨立的危險因素，患者的肺癌發(fā)病率顯著高于普通人群[22]。特發(fā)性肺纖維化患者具有肺癌高發(fā)病率的發(fā)病機制涉及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、持續(xù)性成纖維細胞活化和細胞外基質(zhì)重塑等，抑制肺纖維化一定程度上能夠延緩肺癌發(fā)生[23]。

當歸在防治肺纖維化方面具有一定療效，其作用機制涉及抑制纖維組織增生、緩解氧化損傷[24]。阿魏酸通過調(diào)控Ⅰ型膠原、轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)、p-Smad2和p-Smad3表達，抑制TGF-β/Smad信號通路，預防上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，劑量依賴地延緩肺纖維化進展[25]。阿魏酸和黃芪甲苷聯(lián)用能夠減少氧化應激，減少膠原蛋白合成，調(diào)節(jié)miRNA-29抑制TGF-β1/Smad信號通路，抑制纖維化發(fā)展[26]。

分化拮抗非編碼RNA(differentiation antagonizing non-protein coding RNA，DANCR)是代表性長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)，能夠促進上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，在細胞增殖、遷移、侵襲和干細胞分化中發(fā)揮關鍵作用，在結(jié)直腸癌、乳腺癌等多種腫瘤中表達增加[27-28]。Qian等[27]研究發(fā)現(xiàn)當歸多糖能夠抑制大鼠肺纖維化，抑制肺泡Ⅱ型上皮細胞RLE-6TN的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，下調(diào)lncRNA DANCR表達，而lncRNA DANCR過表達會逆轉(zhuǎn)當歸多糖對纖維化的抑制作用，提示DANCR是當歸多糖抗纖維化的潛在治療靶點。

1.2.2 抑制口腔黏膜下纖維化 口腔黏膜下纖維化是口腔癌明確的癌前病變，其形成與肌成纖維細胞的持續(xù)活化密切相關，改善成纖維細胞的過度活化對于預防口腔癌變至關重要[29]。Su等[30]研究正丁烯基苯酞對頰黏膜成纖維細胞和多種肌成纖維細胞標志物的細胞毒性。結(jié)果表明，正丁烯基苯酞抑制膠原蛋白收縮、遷移、侵襲和傷口愈合能力等肌成纖維細胞活性，降低α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)、纖連蛋白和Ⅰ型膠原A1表達，下調(diào)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關標志物Twist、Snail和ZEB1水平，阻礙α-SMA與Snail結(jié)合，發(fā)揮抗纖維化作用。

2 預防癌癥轉(zhuǎn)移

癌癥轉(zhuǎn)移是臨床癌癥患者死亡的重要原因，防治腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移是降低癌癥死亡率的重要途徑。王淙悅等[31]對1993～2012年中藥用于腫瘤轉(zhuǎn)移的文獻進行整理分析，發(fā)現(xiàn)當歸為常用內(nèi)服中藥(在統(tǒng)計的239種中藥內(nèi)使用頻次排名第四，頻率16.88%)?，F(xiàn)代藥理研究顯示，當歸既能夠直接作用于腫瘤細胞，又可以參與調(diào)控腫瘤微環(huán)境，從而發(fā)揮抗癌癥轉(zhuǎn)移作用。

2.1 抑制腫瘤細胞增殖，誘導細胞凋亡

2.1.1 阻滯細胞周期 細胞周期是細胞生命活動的基本過程，當歸不同提取物可阻滯細胞于不同時期，阻滯周期進程，抑制腫瘤細胞增殖。當歸丙酮提取物作用于人肺癌A549細胞，誘導其細胞周期阻滯在G1期，減少S期細胞數(shù)量，抑制細胞增殖[32]。當歸氯仿和甲醇提取物以70 μg/mL劑量作用于人膠質(zhì)母細胞瘤DBTRG-05MG細胞，均可使超過90%的細胞阻滯在G0/G1期，并減少S期和G2/M期細胞數(shù)量[33-34]。當歸多糖通過下調(diào)細胞周期調(diào)節(jié)因子Cyclin D1、Cyclin B和Cyclin E表達，可顯著抑制人神經(jīng)膠質(zhì)細胞瘤U251細胞增殖[35]。

2.1.2 調(diào)控凋亡相關基因與蛋白表達 Bcl-2具有抑制細胞凋亡的作用，Bax可拮抗Bcl-2發(fā)揮促進細胞凋亡的作用，Caspase-9和Caspase-3在激活線粒體介導的細胞凋亡過程中發(fā)揮關鍵作用。當歸丙酮提取物通過抑制Bcl-2表達，激活Caspase-9和Caspase-3，誘導細胞凋亡[32]。當歸多糖可下調(diào)Bcl-2表達，上調(diào)Bax和Cleaved Caspase-3表達，誘導細胞凋亡[35]。正丁烯基苯酞(60 μg/mL)激活線粒體內(nèi)在途徑，上調(diào)Cleaved Caspase-9和Cleaved Caspase-3表達，誘導膀胱癌細胞凋亡[36]。

有證據(jù)表明手術(shù)切除原發(fā)腫瘤會促進轉(zhuǎn)移性腫瘤發(fā)展。Feng等[37]構(gòu)建轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌小鼠模型，并采用當歸補血湯進行干預，結(jié)果顯示當歸補血湯能夠上調(diào)Caspase-3、Cleaved Caspase-3等促凋亡蛋白表達并下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2表達，誘導細胞凋亡，抑制轉(zhuǎn)移瘤生長，為圍手術(shù)期腫瘤治療提供了實驗參考。

2.2 抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移

2.2.1 抑制腫瘤細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化 上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化是上皮細胞獲得間充質(zhì)特征的過程，與惡性腫瘤發(fā)生侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關。在上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中，伴隨著細胞表型變化，一些典型細胞標志物也發(fā)生變化，出現(xiàn)E-鈣黏蛋白表達下調(diào)、N-鈣黏蛋白、波形蛋白和轉(zhuǎn)錄因子Twist表達上調(diào)[38]。

正丁烯基苯酞以60 μg/mL劑量作用24小時可有效抑制人前列腺癌 TCCSUP、5637、T24和BFTC 905細胞的體外轉(zhuǎn)移，以50 μg/mL劑量作用24小時可有效抑制人乳腺癌MDA-MB-231和MCF-7細胞的體外轉(zhuǎn)移，作用機制與抑制腫瘤細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、調(diào)控E-鈣黏蛋白、N-鈣黏蛋白、波形蛋白和轉(zhuǎn)錄因子Twist基因表達有關[36,39]。

Yang等[40]使用濃度10 ng/mL的TGF-β1處理SH-SY5Y細胞12小時誘導上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)生，可見E-鈣黏蛋白、N-鈣黏蛋白、波形蛋白和ZEB1異常表達，當歸多糖能夠逆轉(zhuǎn)上述蛋白的異常表達，抑制腫瘤細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。

2.2.2 抑制基質(zhì)金屬蛋白酶活性 基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是一類具有Zn2+、Ca2+依賴性的蛋白水解酶，能夠降解細胞外基質(zhì)，在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮關鍵作用。抑制MMPs活性是抑制原發(fā)腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移的重要機制之一。

Gao等[41]通過尾靜脈注射人肺癌A549細胞建立裸鼠肺轉(zhuǎn)移模型，給藥組以5 mg/g劑量腹腔注射當歸注射液，每周3次，持續(xù)2周。與模型組相比，給藥組動物的肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)和肺臟質(zhì)量顯著降低，說明當歸具有抗肺癌轉(zhuǎn)移作用，其作用機制與抑制A549細胞MMP-2、MMP-9活性、下調(diào)MMP-2、MMP-9表達有關。

受體酪氨酸激酶(anexelekto,Axl)在腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移、血管生成及免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用，參與調(diào)控Akt、NF-κB和STAT等多條信號通路，目前已證實其在肺癌、乳腺癌、甲狀腺癌等多種癌癥組織高表達，是癌癥治療的潛在靶點[42]。正丁烯基苯酞可顯著抑制人膠質(zhì)瘤干細胞樣1XM細胞和人膠質(zhì)母細胞瘤DBTRG-05MG細胞Axl表達，降低MMP-2水平，抑制細胞體外遷移和侵襲，并且延長腦膠質(zhì)瘤大鼠生存期，劑量依賴性減少腦組織侵襲性細胞，抑制腫瘤在體內(nèi)的遷移和侵襲[43-44]。

當歸多糖在100～400 μg/mL劑量范圍內(nèi)抑制人宮頸癌Hela細胞體外遷移和侵襲，其作用機制與抑制p38通路，進而抑制MMP-2和MMP-9表達有關[45]。

2.2.3 抑制腫瘤細胞與基質(zhì)成分黏附 腫瘤細胞黏附于細胞外基質(zhì)或血管內(nèi)皮細胞，繼而進入血液循環(huán)，才能發(fā)生癌癥遠端轉(zhuǎn)移。因此，抑制腫瘤細胞與基質(zhì)成分間的異質(zhì)性黏附，有助于抑制腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移[46]。

當歸可以降低腫瘤細胞與基質(zhì)成分的黏附能力，濃度為13.33 mg/mL的當歸水提液能夠顯著抑制高轉(zhuǎn)移性小鼠黑色素瘤B16-BL6細胞與基底膜成分層粘連蛋白的黏附性[47]。人肺癌A549細胞和結(jié)腸腺癌HT29-D4細胞經(jīng)濃度梯度阿魏酸(50～200 μmol/L)預孵育后，對基質(zhì)成分(Ⅰ型膠原、Ⅳ型膠原、層黏蛋白、纖連蛋白和玻連蛋白)的黏附性顯著降低，其中A549和HT29-D4細胞對Ⅰ型膠原的黏附率可分別降低77.9%和79.8%[48]。

2.2.4 抑制腫瘤細胞遷移能力 腫瘤細胞的遷移運動是其浸潤周圍組織、進入血管的前提，是腫瘤發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移的重要因素。因此，抑制腫瘤細胞的遷移能力，有助于抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移[49]。

當歸注射液在2.5～25 mg/mL劑量范圍內(nèi)干預人肺癌A549細胞24小時后，可劑量依賴性抑制腫瘤細胞遷移，25 mg/mL劑量下細胞遷移率降至19%[41]。Yang等[50]研究發(fā)現(xiàn)，當歸多糖在300 μg/mL劑量時能夠顯著抑制SH-SY5Y細胞遷移。此外，多位研究者采用細胞劃痕實驗研究阿魏酸對A549細胞遷移能力的影響，結(jié)果均顯示阿魏酸能夠劑量依賴性抑制細胞遷移，其作用機制可能與抑制JAK2/STAT6通路磷酸化相關[48,51]。

2.3 調(diào)控腫瘤微環(huán)境

腫瘤微環(huán)境與腫瘤轉(zhuǎn)移關系密切，腫瘤相關成纖維細胞(tumor-associated fibroblasts, TAFs)是腫瘤微環(huán)境內(nèi)最主要的基質(zhì)細胞，在腫瘤的生長、侵襲與轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，是預防腫瘤轉(zhuǎn)移的潛在作用靶點。

有研究顯示，正丁烯基苯酞對小鼠纖維肉瘤細胞K-balb和正常成纖維細胞Balb-3T3均有增殖抑制作用，提示其可能通過作用于成纖維細胞調(diào)控腫瘤微環(huán)境，進而發(fā)揮抗腫瘤作用[52]。藁本內(nèi)酯能夠抑制TAFs增殖，并誘導細胞內(nèi)源性凋亡，使細胞周期被阻滯在G2/M期，通過作用于Toll樣受體4，下調(diào)TAFs的IL-10表達水平，改變TAFs的免疫抑制功能，恢復被TAFs上清抑制的T細胞增殖和T細胞IFN-γ表達[53,54]。

腫瘤微環(huán)境能夠誘導骨髓間充質(zhì)干細胞(bone mesenchymal stem cells, BMSCs)分化為TAFs。武有明等[55]利用當歸多糖干預以Transwell小室建立的BMSCs和小鼠Lewis肺癌細胞共培養(yǎng)體系，證實了當歸多糖能夠抑制肺癌微環(huán)境中BMSCs增殖及TAFs相關分子α-SMA表達。

3 總結(jié)與展望

當歸及其活性成分具有抗炎、抗氧化、抗纖維化等藥理作用，一定程度上能夠預防或延緩腫瘤發(fā)生，是可用于癌癥一級預防(降低癌癥發(fā)病率)的潛在化學預防劑。通過誘導腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、降低腫瘤細胞黏附性和侵襲力、調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境基質(zhì)細胞等方式，當歸及其活性成分在防治腫瘤轉(zhuǎn)移方面也具有良好效果，具備應用于癌癥三級預防(預防癌癥轉(zhuǎn)移與復發(fā))的潛力。然而，現(xiàn)階段針對當歸癌癥化學預防的研究仍主要集中于單體成分在細胞水平的機制研究，當歸用于癌癥預防的藥效物質(zhì)基礎尚不清晰，同時缺乏臨床針對不同層次預防用法用量的數(shù)據(jù)支持。因此，后續(xù)研究還應充分利用現(xiàn)代研究技術(shù)方法，如采用血清藥理學、“譜—效關系”，結(jié)合“成分配伍”“組分配伍”理念，進一步研究當歸癌癥預防藥效物質(zhì)基礎，為臨床應用提供堅實的數(shù)據(jù)支撐。同時，結(jié)合藥效物質(zhì)的理化性質(zhì)，采用藥劑學手段，開發(fā)可針對不同階段癌癥防治的中藥現(xiàn)代制劑，為癌癥防治提供新途徑和新方法。