結直腸癌已成為嚴重威脅人類健康的常見惡性腫瘤之一。最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2020年結直腸癌在世界范圍內(nèi)發(fā)病人數(shù)1 931 590人,發(fā)病率居第3位(10.0%),死亡人數(shù)935 173人,病死率居第2位(9.4%)[1]。預計2040年其發(fā)病人數(shù)和死亡人數(shù)將分別增加到320萬和160萬[2]。在臨床實踐中,結直腸癌的治療方式已從手術治療為主、放化療為輔,過渡到聯(lián)合免疫治療、基因靶向治療和中醫(yī)藥治療的多學科診療模式。即便如此,受經(jīng)濟條件和醫(yī)療條件的限制,多數(shù)直腸癌患者確診時已進入中晚期,失去手術機會。后續(xù)治療也常常面臨腫瘤復發(fā)、放化療不良反應、腫瘤耐藥等困難。最新的免疫治療、基因靶向治療也面臨自身免疫病、靶向藥物與基因檢測不匹配等窘境;同時其高昂的治療費用,使部分腫瘤病人望而卻步。與之相比更為便宜經(jīng)濟、副作用小的中醫(yī)藥治療則展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。大量證據(jù)表明中藥在結直腸癌的臨床治療中,具有良好的治療效果,受到臨床工作者的廣泛關注。

中藥通關藤是蘿藦科植物通關藤Marsdeniatenacissima(Roxb.)Wight et Arn.的干燥藤莖,是我國西南地區(qū)常用的民族藥之一。據(jù)《中華本草》記載,通關藤別名通光藤、烏骨藤、通關散等,性苦,微寒,歸肺經(jīng);多用于喘咳痰多、產(chǎn)后乳汁不通、風濕腫痛、瘡癰等疾病的辨證論治[3]。近年來通關藤藥材及其制劑廣泛用于臨床抗腫瘤治療中,有著大量的臨床使用經(jīng)驗。通關藤提取物制劑(商品名“消癌平”)目前已投入臨床使用,并且在結直腸癌[4]、肺癌[5]、肝癌[6]和胃癌[7]等多種癌癥的臨床治療中取得了良好的療效。但目前對于通關藤抗腫瘤,尤其是抗結直腸癌的機制研究還較為缺乏,亟需科研工作者闡明作用機理,為臨床應用提供依據(jù)。本文對通關藤抗結直腸癌活性及機制進行歸納總結,以期為通關藤的開發(fā)利用積累資料,為結直腸癌的臨床用藥提供新思路。

1 通關藤的成分

通關藤所含化學成分種類豐富,活性多樣。目前研究表明,通關藤主要含有C21甾體苷、三萜皂苷、多糖、醇類、揮發(fā)油、生物堿、有機酸等多種化學成分[8],見表1。其中,通關藤富含的C21甾體苷類被認為是通關藤發(fā)揮抗癌活性的主要活性成分[9],包括通關藤苷A、B、G、H、I等成分,已成為國內(nèi)外學者研究的熱點。研究發(fā)現(xiàn),這些成分除了能夠抑菌、抗炎、抗氧化、抗高尿酸血癥、抗骨質疏松[10-11],還具有良好的抗腫瘤作用,能夠阻滯腫瘤細胞周期[12],誘導腫瘤細胞凋亡[13-14],抑制腫瘤細胞增殖和遷移[15-16],抑制腫瘤血管生成[17],逆轉腫瘤耐藥[18-19]。三萜類成分,例如白樺脂醇、白樺脂酸、羽扇豆醇等,除了能夠改善老年癡呆[20]、抗炎[21-22]、抗焦慮[23],也能通過抑制腫瘤細胞增殖遷移、誘導腫瘤細胞凋亡、提高NK細胞殺傷力、抑制腫瘤血管生成的方式[[24-26],發(fā)揮抗腫瘤效果。多糖類成分,例如葡聚糖、雜多糖等,表現(xiàn)出增強免疫調節(jié)[27]、抑菌[28]等作用。通關藤中的有機酸成分亦有優(yōu)秀的藥理活性,例如綠原酸能保護H2O2造成的細胞損傷[29],咖啡酸保護紫外線損傷人角質形成細胞[30],綠原酸和沒食子酸上調caspase 3、caspase 9、P21和P53的表達,下調Bcl-2和NF-κB,誘導ROS產(chǎn)生,導致細胞周期阻滯,以及腫瘤細胞凋亡[31-33],白樺酸通過調控miR-508-5p/CDCA5通路調控結直腸癌細胞增殖、遷移、侵襲[34]。除此之外,通關藤的其他成分比如胡蘿卜苷、東閬菪素等,也有抗腫瘤、抗炎、抗氧化的相關報道[35-37]。 通關藤成分的藥理活性(表1)。

表1 通關藤成分與藥理活性研究概況

2 通關藤在結直腸癌治療中的臨床應用

隨著結直腸癌的發(fā)病率和死亡率不斷增加,近年來,通關藤抗結直腸癌的應用受到臨床工作者的廣泛關注。目前結直腸癌的臨床治療仍以手術配合放化療為主。但由于治療效果不穩(wěn)定以及隨著治療所帶來的各種不良反應,嚴重影響了患者的生存時間和生存質量。在臨床上已有多種通關藤提取物制劑用于結直腸癌的治療,如通關藤提取物的商品化藥物消癌平注射液聯(lián)合FOLFRI方案[38]、XELOX方案[39]等,以期能改善結直腸癌的臨床治療效果。

有研究顯示,通關藤能夠有效改善結直腸癌患者的免疫力,增強放化療效果,降低放化療的副作用,改善患者的生存質量以及延長生存時間。與單純使用化療方案相比,聯(lián)合使用“消癌平”可以明顯降低結直腸癌患者CEA、CYFRA21-1、RBP4、CA19-9、CA72-4等血清腫瘤標志物,有效改善白細胞、中性粒細胞、血小板減少等骨髓抑制反應,緩解惡心、嘔吐等癥狀[40-42],提高化療效果,減輕化療不良反應。在結直腸癌術后放療中,聯(lián)合使用“消癌平”片,也可以提高臨床獲益率和客觀緩解率,改善因放療引起的白細胞降低、血紅蛋白降低、神經(jīng)毒性、胃腸道反應、放射性腸炎及放射性皮炎等毒副作用[43],達到增效減毒的目的。一項人群實驗表明,使用“消癌平”聯(lián)合化療方案治療后,不僅可以提高臨床化療有效率,降低骨髓抑制反應,而且晚期結直腸癌患者中位進展期從9.70個月延長至11.80個月、中位生存期從13.10個月延長至14.93個月、1年生存率從45.19%提高至52.19%,2年生存率從25.19%提高至34.62%,明顯延長患者生存時間[44]。劉帆等[45]探討消癌平注射液治療結直腸癌的臨床療效及安全性時,發(fā)現(xiàn)消癌平注射液保留灌腸不僅可以提高化療療效,而且可以減輕患者腹脹、便秘、腹瀉等臨床癥狀,顯著提高患者生存質量。除此之外,“消癌平”注射液在提升患者Karnofsky評分、改善患者體力和體重方面,同樣表現(xiàn)出良好的效果[46]。這些臨床數(shù)據(jù)提示“消癌平”具有巨大的臨床價值。

3 通關藤抗結直腸癌的作用機制

通關藤的抗結直腸癌活性已經(jīng)被大量臨床應用證實,但其藥理作用機制有待進一步研究。本文將從阻滯腫瘤細胞周期、抑制腫瘤細胞遷移、促進腫瘤細胞凋亡、免疫調節(jié)、抑制腫瘤血管生成以及逆轉腫瘤細胞耐藥性方面,總結通關藤抗結直腸癌的活性及相關作用機制。以期為通關藤結直腸癌治療的臨床研究提供參考。

3.1 阻滯腫瘤細胞周期 在生物體內(nèi),細胞必須有序地完成細胞周期中的關鍵事件,如DNA 復制和染色體分離等,細胞周期失調可導致細胞異常增殖[47]。據(jù)報道,通關藤可通過作用于細胞周期調控的信號轉導途徑,阻滯細胞周期,抑制結直腸癌細胞的增殖。通關藤中C21甾體苷類成分通關藤皂苷G可阻止結直腸癌RKO細胞和LoVo細胞從G1期進入S 期,從而導致細胞阻滯于G0/G1期,抑制腫瘤細胞增殖。其作用機制可能為通過激活ATM-Chk2-p53信號通路,進而激活細胞周期蛋白依靠性激酶抑制劑p21,抑制相關周期蛋白CDK2、CDK4、CDK6、Cyclin D1和Cyclin E,使細胞周期停滯于G0/G1期[48]。通關藤中有機酸成分抗結直腸癌活性也有相關報道,例如綠原酸可能通過誘導ROS產(chǎn)生,使HT-29和LoVo細胞周期停滯[31-32]。三萜類成分白樺脂酸被報道可以通過上調miR-508-5p,靶向抑制細胞周期相關轉錄子(CDCA5),阻滯細胞周期[34]。沒食子酸則可以使SW480細胞阻滯于S期和G2/M期,可能跟沒食子酸與DNA四聯(lián)體結合使DNA四聯(lián)體穩(wěn)定進而造成DNA損傷,誘導ROS產(chǎn)生有關[33,49]。這些具有調控細胞周期活性的有機酸成分,均在“消癌平”注射液中被檢出[50]。因此該制劑可能具有很好的延緩腫瘤生長作用,進而為結直腸癌病人的治療創(chuàng)造時間窗口。

3.2 抑制腫瘤細胞遷移 腫瘤細胞的遷移和侵襲活性,可以導致腫瘤細胞進入血管以及外滲到二級淋巴器官,在結直腸癌的轉移中起著重要作用。早期結直腸癌患者一般無明顯癥狀,確診時有很大幾率已經(jīng)發(fā)生轉移。由于結直腸癌的高轉移是患者死亡的主要原因之一,因此通關藤能否抑制腫瘤細胞遷移值得特別關注。細胞劃痕實驗中,通關藤三萜類成分白樺脂酸以劑量依賴性降低HT-29細胞遷移距離[34,51]。與綠原酸共培養(yǎng)后,HT-29和SW480細胞劃痕修復速率下降,證明綠原酸可以抑制結直腸癌細胞水平遷移能力[52]。通關藤皂苷H以劑量依賴的方式抑制人類結腸癌LoVo細胞的增殖和遷移,可能與通關藤皂苷H下調GOLPH3表達、抑制PI3K/AKT/mTOR和Wnt/β-cantenin信號通路的活性有關[53]?！跋┢健甭?lián)合奧沙利鉑+卡培他濱治療結腸癌時,可以下調結腸癌組織中趨化因子CXCL12及其受體CXCR4表達,即通過CXCR4-CXCL12信號通路抑制腫瘤細胞遷移和侵襲,阻止結腸癌的增殖轉移,發(fā)揮抗腫瘤活性[54]。有動物實驗證明,咖啡酸可以有效抑制小鼠結腸癌細胞CT-26肺轉移,可能與抑制ERK磷酸化有關[55]。以上數(shù)據(jù)顯示通關藤及其提取物能夠有效抑制腫瘤細胞遷移,可能在治療和預防腫瘤轉移方面具有巨大潛力。

3.3 促進腫瘤細胞凋亡 細胞凋亡在組織的發(fā)育、維持穩(wěn)態(tài)和消除不必要或損壞細胞中起著重要作用[56]。因此,研究通關藤通過誘導腫瘤細胞凋亡治療結直腸癌具有重要意義。有研究人員觀察到通關藤苷G可以誘導DNA雙鏈斷裂造成腫瘤細胞DNA損傷,激活ATM并使其誘導下游蛋白CHK2磷酸化,進一步激活p53,并引起p53介導的細胞凋亡,表明通關藤可以通過ATM-CHK2-p53信號通路誘導結直腸癌細胞凋亡[48]。通關藤苷H抑制PI3K/AKT/mTOR和Wnt/β-cantenin信號通路,抑制腫瘤細胞遷移的同時,也顯著誘導結直腸癌LoVo細胞凋亡,從而抑制結直腸癌發(fā)展[53]。通關藤另一種成分咖啡酸亦可以參與Wnt/β-catenin信號通路,進而促進HT-29細胞凋亡,可能與誘導ROS產(chǎn)生相關[57]。沒食子酸和綠原酸也表現(xiàn)出與咖啡酸相同的作用和機制[31,33]。經(jīng)白樺脂酸處理后,HT-29和SW480細胞中促凋亡標志物Bax、cleaved-caspase-3和cleaved-caspase-9以劑量依賴性升高,而抗凋亡標志物Bcl-2降低,表明白樺脂酸也可以促進HT-29和SW480細胞凋亡[58]。另有研究表明,白樺脂酸對HT-29的促凋亡作用,可能與參與抑制NF-κB和STAT3信號通路有關[59]。當前眾多研究顯示,誘導細胞凋亡是抗結直腸癌的重要作用機制。通關藤通過促進細胞凋亡進而發(fā)揮抗結直腸癌活性,或許是未來通關藤藥理機制的一個重要研究方向。

3.4 免疫調節(jié) 通過增強機體的免疫力,改善腫瘤微環(huán)境的炎癥反應,或解除腫瘤介導的免疫抑制及免疫逃逸,是抗癌的一種新方式。在此方面,傳統(tǒng)中醫(yī)藥明顯有強大的優(yōu)勢?！跋┢健蹦軌蛞詣┝恳蕾囆躁P系,顯著促進刀豆蛋白A(concanavalin A, ConA)和脂多糖(LPS)誘導的正常淋巴細胞增殖,同時對造血干細胞的集落形成能力沒有顯著影響,表明通關藤提取物在體外不僅能夠有效促進淋巴T、B細胞增殖,而且對造血干細胞無明顯的細胞毒作用[60]。臨床上應用“消癌平”,不但能夠顯著降低結腸癌病人血清中CEA、CYFRA21-1、RBP4、CA19-9等腫瘤標志物水平,同時能夠降低外周血T淋巴細胞亞群CD8+T水平,提高CD4+T、CD4+T/CD8+T和NK細胞水平[54,61]。另有研究報道,通關藤提取物可以下調結直腸癌細胞中TGF-β1的分泌和PD-L1的表達,抑制Treg的分化,增強小鼠和患者的抗腫瘤T細胞反應,逆轉腫瘤微環(huán)境的免疫抑制狀態(tài),發(fā)揮抗癌作用[62]。在結直腸癌治療中,沒食子酸聯(lián)合抗PD-1抗體不僅通過破壞PD-L1/PD-1信號通路和下調Foxp3穩(wěn)定性,顯著抑制Treg細胞的功能,還可促進CD8+T細胞產(chǎn)生IFN-γ,從而限制腫瘤的生長[63]。以上研究揭示,通關藤可以調節(jié)免疫細胞,動態(tài)平衡免疫力從而發(fā)揮抗腫瘤作用。

3.5 抑制腫瘤血管生成 豐富的血供是惡性腫瘤的特征之一,血管生成在結直腸癌的惡性進展中起重要作用。因此,從天然藥物中開發(fā)腫瘤血管生成阻斷劑已成為研究熱點。在一項關于通關藤提取物抑制新生血管生成的分子機制的研究中,發(fā)現(xiàn)通關藤提取物能夠以劑量依賴的方式抑制人臍靜脈內(nèi)皮(HUVEC)細胞增殖、代謝以及遷移,誘導HUVEC細胞的早期凋亡,將細胞周期阻滯在S期,并且影響Caspase-3,Bcl-2,VEGFR等相關基因的表達,另外通過雞胚實驗,觀察到通關藤提取物顯著抑制了新生血管生成,以上結果表明通關藤能有效抑制血管生成[64]。趨化因子CXCL12和血管內(nèi)皮生長因子具有協(xié)同作用,共同促進腫瘤內(nèi)新生血管生成[65],阻斷CXCR4-CXCL12信號傳導可減少腫瘤血管生成。因此可以推測通關藤能夠通過抑制CXCR4-CXCL12信號通路[54],減少腫瘤內(nèi)血管生成,抑制腫瘤生長,發(fā)揮抗結直腸癌活性。白樺脂酸在體外和體內(nèi)均可通過下調轉錄因子特化蛋白1(Sp1)水平,抑制血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達,進而延緩腫瘤發(fā)展[26]。深入研究通關藤抑制腫瘤血管生成作用,對從多途徑闡明通關藤抑制腫瘤生長具有重要的意義,為將通關藤開發(fā)成抗結直腸癌藥物奠定基礎。

3.6 逆轉腫瘤細胞耐藥性 手術切除、化療和放療是結直腸癌治療的主要手段,但腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性是化療的最大阻礙,腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥性的機制是亟需解決的科學問題。因此,篩選高效低毒的增敏劑對提高結直腸癌的臨床療效具有重要意義。通關藤中含有的多氧孕甾烷不僅可以增加紫杉醇在腫瘤內(nèi)的蓄積,而且能夠恢復ATP結合盒亞家族B成員1 (ABCB1)過表達的腫瘤細胞的化療敏感性,同時不會誘導細胞色素P450酶系統(tǒng) ( CYPs ) 與ABCB1相互反應,避免重復給藥后引起CYPs與ABCB1發(fā)生復雜的藥代動力學反應,證明通關藤能夠在不引起毒性反應的同時,可以克服ABCB1介導的耐藥性[66]。通關藤苷G不但能夠促進腫瘤細胞凋亡,還可能通過激活caspase級聯(lián),增加DNA損傷程度,以及誘導p53磷酸化,增強5-氟尿嘧啶對人結直腸癌細胞的抑制活性[67]。白樺脂酸也表現(xiàn)出類似的作用,可以引起p53突變的HT-29和SW480細胞增加對5-氟尿嘧啶和多柔比星的敏感性[68]。這些研究證明通關藤可以逆轉結直腸癌細胞的耐藥性,提高化療藥物生物利用度。進一步研究通關藤參與調控腫瘤細胞耐藥性的分子機制,可為化療藥物耐藥性逆轉提供更多有益的線索。

4 展望

結直腸癌是最常見的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率和死亡率在所有癌癥中均居于前列。結直腸癌的治療以手術為主,放化療為輔,配合免疫治療、基因靶向治療等治療手段。但仍面臨著術后復發(fā)、放化療不良反應、高額的治療費用等問題。

近年來發(fā)現(xiàn)許多中藥或來源于中藥的藥理活性成分,具有良好的抗癌作用,因此從中藥中開發(fā)抗癌藥物成為研究熱點之一,其中即包括對中藥通關藤的研究。研究顯示,通關藤具有抗結直腸癌活性,可以通過阻滯腫瘤細胞周期、抑制腫瘤細胞遷移轉移、促進腫瘤細胞凋亡、調節(jié)免疫、抑制腫瘤血管生成、逆轉腫瘤細胞耐藥性等方面,發(fā)揮抗腫瘤作用;并且其提取物制劑已在臨床廣泛使用,在改善結直腸癌患者血液指標、減輕化療反應、提高患者生存質量、延長生存時間等方面具有一定的功效,具有較好的藥用價值和研發(fā)潛力。本文對通關藤抗結直腸癌活性及作用機制進行綜述,以期為通關藤的開發(fā)和應用積累資料。

隨著研究技術不斷進步,通關藤中的藥理活性成分也不斷被發(fā)現(xiàn)和研究,但是由于其成分復雜多樣,通關藤仍然具有很大的研究價值和開發(fā)空間。目前通關藤的抗腫瘤活性已經(jīng)有明確的臨床數(shù)據(jù)支撐,其內(nèi)在機制也有相關研究結論:通關藤可能通過調控ErbB2-GSK3β-HIF1α信號軸、AKT/GSK3β/STAT3信號軸發(fā)揮抗前列腺癌作用[69-70];通過抑制肝癌衍生生長因子的表達和促進巨噬細胞由M2型向M1型極化,阻滯非小細胞肺癌細胞增殖、遷移、轉化[71];通過降低負責吉非替尼外排的ATP結合盒轉運蛋白G2(ABCG2)的活性來促進吉非替尼在腫瘤組織中的長期蓄積抗非小細胞肺癌[72];激活MIF和抑制mTOR信號通路抑制MHCC-97H和HepG2細胞增殖,誘導細胞發(fā)生自噬、凋亡和S期阻滯[73];通過lncMEG3/miR-542-3p/SFRP1/Wnt/β-catenin軸抑制膠質瘤[74]等。這些信號通路的研究,將為更廣泛、深入地研究通關藤在抗結直腸癌方面的作用機制提供切入點。此外,還可以利用現(xiàn)代研究技術對通關藤的藥理機制進行更為系統(tǒng)的研究。首先通過構建不同類型和亞型的結直腸癌動物模型,驗證通關藤的治療效果;然后選取動物模型的組織作為樣本,進行測序(包括單細胞RNA測序和單細胞基因組測序) 以確定對藥物治療產(chǎn)生顯著變化的不同結直腸癌亞型、基因;接下來利用標記RNA親和純化(TRAP)技術和藥物親和反應的靶點穩(wěn)定性(DARTS)技術等方法在靶細胞中尋找通關藤的結合蛋白,然后利用等溫滴定測熱法(ITC)、表面等離子體共振(SPR)和微尺度熱泳(MST)來確認目標蛋白的結合,最后通過運用細胞水平和動物水平的基因敲低或/和過表達,來驗證目的蛋白的生物學功能,并通過下游通路分析來確定通關藤與目的蛋白結合對疾病進展的影響[75],為通關藤在抗結直腸癌方面發(fā)揮更高效、精準的治療提供充足的理論依據(jù)。

總體而言,基于通關藤良好的抗結直腸癌活性,今后應開展多中心臨床和基礎研究,為通關藤在結直腸癌的臨床治療中提供更多循證支持,從而為通關藤的開發(fā)提供更精準有力的證據(jù)。