邵明坤，范 青

0 引言

當前治療腫瘤的基本手段包括放療、化療以及外科手術(shù)，但在放療、化療治療過程中應(yīng)用的大部分抗腫瘤藥物使患者遭受巨大痛苦，并對人體產(chǎn)生劇烈的毒副作用［1］。中藥作為我國傳統(tǒng)醫(yī)藥，在治療腫瘤方面，具有明顯改善癥狀、副作用小等特點?？鄥A［2］(Matrine)為豆科植物苦參、苦豆子、廣豆根等中草藥中的主要活性成分，其化學(xué)式為C15H24N20，屬于四環(huán)的喹諾里西啶類生物堿?？鄥A作為一種傳統(tǒng)的中藥成分，具有抗炎、抗病毒、抗心律失常等多種藥理作用。近年來，國內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿在抗腫瘤方面也具有明顯功效，本文對苦參堿抗腫瘤作用的最新研究進展進行綜述。

1 抑制腫瘤細胞增殖和誘導(dǎo)腫瘤細胞分化

苦參堿抑制腫瘤細胞增殖和誘導(dǎo)分化作用已被深入研究，可作為潛在的腫瘤治療劑，其機制主要包括干擾細胞周期、抑制端粒酶活性、改變癌基因和腫瘤相關(guān)蛋白的表達等。

1.1 干擾細胞周期 細胞周期與細胞增殖密切相關(guān)，細胞周期阻滯可使細胞生長延長，增殖速度減慢。與細胞周期調(diào)控相關(guān)的主要分子有細胞周期蛋白(Cyclin)、細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)及CDK抑制劑(CDKI)。Zhao等［3］在對視網(wǎng)膜母瘤細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，苦參堿抑制細胞增殖，流式細胞術(shù)分析顯示，隨著藥物作用時間的延長，G0/G1期細胞比例明顯升高，S期細胞比例則相應(yīng)下降。Western blot分析發(fā)現(xiàn)，G1期調(diào)控關(guān)鍵因子CyclinD1表達下調(diào)，這種下調(diào)與G0/G1細胞周期阻滯相關(guān)。而CDKI的功能亞基P21和P27表達增強，P21介導(dǎo)細胞G0/G1和G2/M阻滯，P27能夠調(diào)節(jié)G1期細胞進入S期［3］。另有研究發(fā)現(xiàn)，周期阻滯與細胞分化聯(lián)系緊密?？鄥A誘導(dǎo)淋巴瘤U937細胞向粒-單系分化，細胞周期發(fā)生 S期阻滯，細胞周期調(diào)控蛋白p21Waf1/Cip1表達增高，表明苦參堿能誘導(dǎo)U937細胞分化，其機制與改變細胞周期調(diào)控蛋白的表達有關(guān)［4］。

1.2 抑制端粒酶活性 端粒酶幾乎僅在人類惡性腫瘤細胞中呈現(xiàn)活性，活性端粒酶使腫瘤細胞擺脫了衰老的約束，大量研究通過抑制端粒酶的活性來制止腫瘤細胞無限增殖。周喜漢等［5］發(fā)現(xiàn)，苦參堿對結(jié)腸癌SW1116細胞具有顯著抑制增殖作用。與未經(jīng)苦參堿處理的對照組相比，細胞端粒酶活性顯著下降，其催化亞單位hTERT mRNA表達明顯減少，表明苦參堿通過下調(diào)hTERT的表達而抑制SW1116細胞端粒酶活性，從而抑制其增殖。

1.3 改變癌基因和腫瘤相關(guān)蛋白的表達 癌基因和腫瘤蛋白是調(diào)控細胞增殖與細胞分化的關(guān)鍵角色，包括N-ras、c-myc原癌基因，P53抑癌基因，甲胎蛋白(AFP)，增殖細胞核抗原(PCNA)等等。研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿對白血病細胞(K-562)具有顯著抑制細胞增殖和誘導(dǎo)分化的作用，其機制主要通過上調(diào) N-ras、P53和下調(diào) c-myc的表達［6］。AFP是人肝癌細胞的腫瘤標志物，可作為肝癌惡性程度的判斷依據(jù)?？鄥A處理的HepG2細胞中AFP表達減少，這說明腫瘤細胞的惡性增殖被抑制［7］。PCNA參與多種重要的細胞進程，其表達情況反映細胞的增殖能力。苦參堿通過下調(diào)胰腺癌細胞中PCNA的表達來抑制細胞內(nèi)DNA合成與修復(fù)，導(dǎo)致細胞分裂失敗，進而抑制細胞增殖［8］。

2 誘導(dǎo)腫瘤程序性細胞死亡

腫瘤的發(fā)生不僅與細胞的增殖失控和分化異常有關(guān)，也與程序性細胞死亡(Programmed cell death，PCD)的失衡有關(guān)。根據(jù)細胞死亡形態(tài)學(xué)分類，將PCD分為:細胞凋亡死亡(TypeⅠ)和細胞自噬死亡(TypeⅡ)［9-10］。大量研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿有效誘導(dǎo)胃癌、肝癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、白血病、骨肉瘤、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、淋巴瘤等腫瘤細胞程序性死亡。對于苦參堿誘導(dǎo)腫瘤細胞程序性死亡的機制，主要與誘導(dǎo)細胞凋亡和影響細胞自噬有關(guān)。

2.1 細胞凋亡 正常細胞通過增生和凋亡來維持自身的穩(wěn)定，作為“永生”的腫瘤細胞與凋亡的失調(diào)有很大關(guān)系。誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡是治療腫瘤的重要突破口，主要依賴影響凋亡相關(guān)基因的表達和干擾信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。

2.1.1 影響凋亡相關(guān)基因的表達 目前對苦參堿誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡基因水平的研究主要集中于增強或抑制 Fas/FasL、Bax/Bcl-2、Caspase、p53、Survivin等癌基因的表達。Liang等［11］研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿能誘導(dǎo)人骨肉瘤細胞系 MG-63，U-2OS，Saos-2及MNNG/HOS細胞凋亡，其作用呈時間、劑量依賴性，且誘導(dǎo)凋亡的細胞形態(tài)特征為:細胞質(zhì)濃縮，核染色質(zhì)凝聚，出現(xiàn)凋亡小體。Western blot和RT-PCR分析顯示，F(xiàn)as/FasL和Bax表達上調(diào)，Bcl-2表達下調(diào)，caspase-3、caspase-8、caspase-9 的激活率增加。同時，苦參堿治療MNNG/HOS骨肉瘤Balb/c鼠模型體內(nèi)實驗中，免疫組化分析發(fā)現(xiàn)Fas/FasL、Bax、Bcl-2表達變化與體外實驗結(jié)果一致。Survivin是近來抗腫瘤研究的一大熱點，具有抑制細胞凋亡和調(diào)控細胞分裂的作用。唐友紅等［12］發(fā)現(xiàn)，苦參堿可以下調(diào)Survivin的表達而促進淋巴瘤Raji細胞的凋亡。

2.1.2 干擾信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 苦參堿能影響腫瘤細胞的許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，如PI3K/Akt信號通路、ERK/MAPK信號通路等，最終通過凋亡信號通路引起細胞凋亡。PI3K/Akt和ERK/MAPK信號通路在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。Akt信號的失活已被證實能抑制細胞增殖和誘導(dǎo)細胞凋亡。在苦參堿誘導(dǎo)急性髓樣白血病(AML)細胞系HL-60、NB4和 U937以及原發(fā)性AML細胞凋亡的研究中，苦參堿抑制所有的AML細胞中Akt磷酸化導(dǎo)致Akt失活。結(jié)合用苦參堿和胰島素樣生長因子-1處理AML細胞的結(jié)果，進一步證實，苦參堿誘導(dǎo)細胞凋亡機制至少部分地歸因于Akt的失活。同時，在苦參堿誘導(dǎo)細胞凋亡過程中還發(fā)現(xiàn)，苦參堿抑制NB4、、U937和原發(fā)性AML細胞的ERK1/2磷酸化?？鄥A的抗癌效應(yīng)是通過抑制Akt和ERK1/2信號通路以及介導(dǎo)線粒體途徑誘導(dǎo)AML細胞凋亡［13］。

苦參堿誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡主要通過介導(dǎo)細胞凋亡兩條途徑。一條是通過死亡受體激活途徑，其中Fas/FasL系統(tǒng)是調(diào)節(jié)細胞凋亡的主要途徑之一。細胞受到某些凋亡信號的刺激，死亡受體Fas通過與其特異性配體FasL結(jié)合而發(fā)生一系列caspase激活效應(yīng)，導(dǎo)致細胞凋亡。Dai等［14］發(fā)現(xiàn)，苦參堿處理的人胃癌SGC-7901細胞中，F(xiàn)as和FasL表達同樣上調(diào)，均與細胞凋亡率相關(guān);caspase-3酶的活性增加，與細胞凋亡率呈正相關(guān)。另一條通路是線粒體途徑。當線粒體受到刺激后，釋放細胞色素-C，隨即與凋亡蛋白酶活化因子及caspase-9形成凋亡小體，進而激活caspase-3，啟動細胞凋亡級聯(lián)反應(yīng)。Han等［15］報道苦參堿誘導(dǎo)人類多發(fā)性骨髓瘤細胞凋亡是依賴于介導(dǎo)線粒體途徑:Bcl-2/Bax蛋白的比率減少，線粒體膜電位損失，細胞色素-C從線粒體釋放到細胞質(zhì)，caspase-3的激活率增加。

2.2 自噬 自噬與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，正常細胞的自噬能維持細胞完整和穩(wěn)定性，從而抑制腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移;而對于腫瘤細胞，在代謝應(yīng)激的微環(huán)境中，自噬功能則為細胞提供營養(yǎng)，逃避凋亡而生存。最近研究表明，苦參堿能夠抑制腫瘤細胞自噬和觸發(fā)自噬細胞死亡?？鄥A作用于C6神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞和HepG2肝癌細胞，通過電子顯微鏡觀察到細胞內(nèi)均形成大量的自噬液泡，另外，與自噬誘導(dǎo)劑3MA合用于HepG2細胞，可明顯減少苦參堿誘導(dǎo)的自噬液泡［16-17］。對于人胃癌SGC7901細胞，苦參堿阻滯自噬降解，通過轉(zhuǎn)變?nèi)苊阁w的pH環(huán)境，導(dǎo)致溶酶體中蛋白水解酶活性下降，引起細胞內(nèi)大量自噬液泡堆積，同時還能增加自噬基因Beclin 1的表達，呈劑量依賴性［18-19］。

3 抑制腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移

腫瘤轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的基本特征和重要標志，是對現(xiàn)有治療手段的嚴峻挑戰(zhàn)。腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移很大程度上依賴腫瘤血管形成。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是血管生成重要的調(diào)控因子，在許多惡性腫瘤中表達上調(diào)?？鄥A體外培養(yǎng)肺癌A549細胞后發(fā)現(xiàn)，在細胞存活率不變的濃度下，苦參堿能夠抑制細胞轉(zhuǎn)移，ELISA檢測指示細胞中VEFG-A分泌減少，VEFG-A的減少與A549細胞的生長和轉(zhuǎn)移抑制相關(guān)［20］。此外，在苦參堿對高轉(zhuǎn)移4T1乳腺癌Balb/c鼠模型的體內(nèi)研究中發(fā)現(xiàn)，苦參堿能有效抑制鼠肺和肝上的腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，其機制是通過下調(diào)VEGF和VEGFR-2的表達來抑制腫瘤血管生成［21］。

細胞外基質(zhì)和基底膜是惡性腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移時必須穿越的屏障。乙酰肝素酶能夠分裂細胞外基質(zhì)中和基膜上的類肝素硫酸蛋白聚糖，介導(dǎo)細胞的粘附和新生血管的生成?？鄥A作用的惡性黑色素瘤A375細胞中乙酰肝素酶mRNA的表達和細胞黏附侵襲能力均受到明顯的抑制，表明苦參堿通過下調(diào)細胞中乙酰肝素酶mRNA的表達而抑制細胞的黏附侵襲能力［22］?；|(zhì)金屬蛋白酶家族(MMPs)幾乎能降解細胞外基質(zhì)中的各種蛋白成分，在腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵性作用。Yu等［23］研究發(fā)現(xiàn)，對于高轉(zhuǎn)移的人乳腺癌MDA-MB-231細胞，苦參堿能夠抑制 MMP-9、MMP-2的激活，并有效降低 MMP-9、MMP-2、EGF、VEGFR1 的mRNA表達水平，從而有效抑制腫瘤細胞侵襲。

4 逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥性

腫瘤多藥耐藥(Multidrug resistance，MDR)是臨床腫瘤化療失敗的主要原因。苦參堿能夠逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥，其機制涉及抑制P-糖蛋白(P-gP)、多藥耐藥相關(guān)蛋白(MRP)、肺耐藥相關(guān)蛋白(LRP)等轉(zhuǎn)運蛋白的過表達，降低DNA拓撲異構(gòu)酶TOPOⅡ等相關(guān)酶的活性，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡等。研究表明，苦參堿對阿霉素耐藥的乳腺癌細胞(MCF-7/ADR)可通過降低AKT的磷酸化水平，抑制P-gP、MRP等耐藥蛋白的表達，誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡等發(fā)揮逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥性作用［24］。對于建立的小鼠S180腫瘤細胞多藥耐藥模型，苦參堿能夠明顯降低化療誘導(dǎo)后耐藥細胞P-gp、LRP的表達率和TopoⅡ活性，有效干預(yù)化療誘發(fā)的腫瘤細胞多藥耐藥的產(chǎn)生［25］?？鄥A能夠增強人類耐紫杉醇的肺鱗狀癌細胞(NCI-H520/TAX25)對紫杉醇的敏感性，有效逆轉(zhuǎn)細胞的耐藥性，其發(fā)生機制與抑制凋亡表達基因(Survivin)和轉(zhuǎn)錄因子(Oct-4、Sox-2)的表達有關(guān)［26］。

5 討論與展望

綜上所述，苦參堿抗腫瘤的作用較全面且廣泛，包括抑制腫瘤細胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細胞分化和程序性死亡、抑制腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移、逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥性等多個方面。但是目前對苦參堿抗腫瘤確切機制的研究仍不夠深入，多以體外試驗為主，不足以充分解釋苦參堿抗腫瘤作用，畢竟體內(nèi)實驗具有復(fù)雜性，對于體外試驗證明有效的藥物在體內(nèi)的作用效果及安全性結(jié)果如何，還有待研究。在未來的研究中需結(jié)合動物模型和臨床研究，進一步探究其抗腫瘤機制與臨床療效，為苦參堿盡快成為抗腫瘤的臨床藥物提供充足的理論依據(jù)。

［1］Hamdy AA.Cancer therapy and vaccination［J］.Journal of Immunological Methods，2012，382:1-23.

［2］Cao HW，Zhang H，Chen ZB，et al.Chinese traditiona1l medicine matrine:A review of its antitumor activities［J］.Journal of Medicinal Plants Research，2011，5(10):1806-1811.

［3］Zhao Bowen，Li Bin，Bai Shuwei，et al.Effects of matrine on pro-liferation and apoptosis of cultured retinoblastoma cells［J］.Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol，2012，250:897-905.

［4］盧前微，陳建斌，湯為學(xué)，等.苦參堿誘導(dǎo)U937細胞分化及其相關(guān)機制［J］.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2009，30(18):1714-1717.

［5］周喜漢，韋星，黃贊松，等.苦參堿對結(jié)腸癌SW1116細胞增殖及端粒酶活性的影響［J］.中藥材，2009，32(6):923-925.

［6］Zhang LP，Jiang JK，Tam JW，et al.Effects of Matrine on proliferation and differentiation in K-562 cells［J］.Leukemia Research，2001，25:793-800.

［7］Qin Xuegong，Zhang Hua，Wang Shuang，et al.Effects of matrine on HepG2 cell proliferation and expression of tumor relevant proteins in vitro［J］.Pharmaceutical Biology，2010，48(3):275-281.

［8］Liu Tianyou，Song Yan，Chen Hua，et al.Matrine inhibits proliferation and induces apoptosis of pancreatic cancer cells in vitro and in vivo［J］.Biol Pharm Bull，2010，33(10):1740-1745.

［9］Gozuacik D，Kimchi A.Autophagy and cell death［J］.Curr Top Dev Biol，2007，78:217-245.

［10］Maiuri MC，Zalckvar E，Kimchi AC，et al.Self-eating and selfkilling:crosstalk between autophagy and apoptosis［J］.Nat Rev Mol.Cell Biol，2007，8:741-752.

［11］Liang Chengzhen，Zhang Jiakai，Shi Zhongli，et al.Matrine induces caspase-dependent apoptosis in human osteosarcoma cells in vitro and in vivo through the upregulation of Bax and Fas/FasL and downregulation of Bcl-2［J］.Cancer Chemother Pharmacol，2012，69:317-331.

［12］唐友紅，鐘美佐，余興，等.苦參堿對淋巴瘤Raji細胞的增殖及survivin蛋白表達的影響［J］.現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué)，2010，18(9):1687-1691.

［13］Zhang Shenghui，Zhang Yan，Zhuang Yan，et al.Matrine induces apoptosis in human acute myeloid leukemia cells via the mitochondrial pathway and akt inactivation［J］.PLoS O，2012，7(10):1-11.

［14］Dai Zhijun，Gao Jie，Ji Zongzheng，et al.Matrine induces apoptosis in gastric carcinoma cellsvia alteration of Fas/FasL and activation of caspase-3［J］.Journal of Ethnopharmacology，2009，123:91-96.

［15］Han Yixiang，Zhang Shenghui，Wu Jianbo，et al.Matrine induces apoptosis of human multiple myeloma cells via activation of the mitochondrial pathway［J］.Leukemia ＆ Lymphoma，2010，51(7):1337-1346.

［16］Zhang Junqiang，Li Yumin，Liu Tao，et al.Antitumor effect of matrine in human hepatoma G2 cells by inducing apoptosis and autophagy［J］.World Journal of Gastroenterology，2010，16(34):4281-4290.

［17］Zhang Shujun，Qi Jiping，Sun Libo，et al.Matrine induces programmed cell death and regulates expression of relevant genes based on PCR array analysis in C6 glioma cells［J］.Mol Biol Rep，2009，36:791-799.

［18］Zhang Junqiang，Li Yumin，Chen Xiaohui，et.al.Autophagy is involved in anticancer effects of matrine on SGC-7901 human gastric cancer cells［J］.Oncology Reports，2011，26:115-124.

［19］Wang Zhaohui，Zhang Jun，Wang Yuan，et al.Matrine，a novel autophagy inhibitor，blocks trafficking and the proteolytic activation of lysosomal proteases［J］.Carcinogenesis，2013，34(1):128-138.

［20］Zhang Ying，Zhang Hui，Yu Pengfei，et al.Effects of matrine against the growth of human lung cancer and hepatoma cells as well as lung cancer cell migration［J］.Cytotechnology，2009，59:191-200.

［21］Li Hali，Tan Gang，Jiang Xian，et al.Therapeutic effects of matrine on primary and metastatic breast cancer［J］.The American Journal of Chinese Medicine，2010，38(6):1115-1130.

［22］Liu Xiaoyan，F(xiàn)ang Hong，Yang Zhenggang，et al.Matrine inhibits invasiveness and metastasis of human malignant melanoma cell line A375 in vitro［J］.International Journal of Dermatology，2008，47:448-456.

［23］Yu Haibo，Zhang Huifeng，Li Deyu，et al.Matrine inhibits matrix metalloproteinase-9 expression and invasion of human hepatocellular carcinoma cells［J］.Journal of Asian Natural Products Research，2011，13(3):242-250.

［24］周炳剛，沈義軍，楊濤，等.苦參堿誘導(dǎo)人乳腺癌細胞凋亡逆轉(zhuǎn)耐藥及對酸化蛋白激酶-B、Fas、半胱氨酰天冬氨酸特異性蛋白酶-3表達的影響［J］.中華實驗外科雜志，2012，29(9):1856-1857.

［25］李貴海，王玫，孫付軍，等.苦參堿逆轉(zhuǎn)小鼠S180腫瘤細胞獲得性多藥耐藥基因相關(guān)表達產(chǎn)物過度表達的研究［J］.中藥材，2006，29(1):40-42.

［26］Luo Suxia，Deng Wenying，Wang Xin-feng，et al.Molecular mechanism of indirubin-3'-monoxime and Matrine in the reversal of paclitaxel resistance in NCI-H520/TAX25 cell line［J］.Chinese Medical Journal，2013，126(5):925-929.