馬徐民，田 鳳，胡美純，王 華

湖北科技學(xué)院藥學(xué)院；基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中心，湖北 咸寧 437100

腫瘤是在許多致癌因素的作用下，引起局部組織增生而形成的新生物，并可以通過血液、淋巴液進行遠處轉(zhuǎn)移至全身不同臟器，是目前威脅人類健康最重要的疾病之一。據(jù)統(tǒng)計世界上每年都有超過1 400 萬的人患上腫瘤［1］，并在2015 年之后腫瘤在全球死亡病因中列居第二［2］。飲食、慢性炎癥、吸煙、輻射、大氣環(huán)境污染等都可以促進腫瘤的發(fā)生。

小分子化合物一直被廣泛應(yīng)用于各種疾病的治療當(dāng)中，尤其是植物中的成分運用甚為突出。與傳統(tǒng)藥物相比，小分子靶向藥物治療腫瘤具有副作用更小、特異性更高以及藥效更高等優(yōu)勢，目前是腫瘤藥物治療的研究熱點。傳統(tǒng)腫瘤治療采用的放化療結(jié)合方法對正常細胞損傷較大，且患者到中后期會出現(xiàn)許多不良反應(yīng)導(dǎo)致病情進一步加重。分子靶向治療是通過生化等手段確定腫瘤的信號通路或者分子標記物為靶點來設(shè)計藥物治療腫瘤的方法。小分子藥物的吸收不是由消化道上皮細胞介導(dǎo)的主動轉(zhuǎn)運，而是通過濃度梯度提供動力的自由擴散方式進行吸收，并且因分子量較小的原因則更易通過血腦屏障作用于中樞系統(tǒng)。

石蒜堿屬于吡咯苯三甲酸生物堿［3］（化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1 所示），由石蒜鱗莖提取而來，具有良好的抗病毒、抗炎、抗腫瘤活性［4］，作用機制多樣。早在1976 年，Jimenez 和他的同事首次發(fā)現(xiàn)了石蒜堿的抗腫瘤活性?？茖W(xué)家們陸續(xù)對石蒜堿進行了大量研究［5］。目前有關(guān)石蒜堿對不同類型腫瘤的作用靶點研究已經(jīng)陸續(xù)被報道。大量研究表明，石蒜堿可以通過調(diào)節(jié)大部分的腫瘤分子靶點和信號通路，產(chǎn)生誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、調(diào)控腫瘤細胞周期、影響腫瘤細胞自噬，以及抑制腫瘤細胞侵襲和轉(zhuǎn)移等多種作用［6］。隨著科學(xué)研究的不斷深入，越來越多的靶點以及信號通路漸漸被闡明，本文就石蒜堿通過作用于腫瘤細胞的分子靶點以及信號通路等調(diào)控機制進行綜述。

圖1 石蒜堿化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structure of lycorine

1 誘導(dǎo)細胞凋亡

細胞凋亡主要有兩種途徑：外部途徑，主要通過細胞間的死亡配基（Fas 配基）來激活死亡受體，再通過促細胞凋亡信號通路使啟動子半胱氨酸蛋白酶8（Caspase8）和執(zhí)行因子半胱氨酸蛋白酶3（Caspase3）、半胱氨酸蛋白酶7（Csapase7）被激活并啟動凋亡程序；內(nèi)部途徑，是通過細胞內(nèi)信號（例如DNA 損傷、細胞應(yīng)激、異常細胞信號等）引起凋亡蛋白Bax、bcl 家族蛋白的活化從而激活線粒體釋放細胞色素C、啟動Caspase9 的活化或形成凋亡小體從而使細胞凋亡。線粒體介導(dǎo)細胞凋亡通路與促生存調(diào)節(jié)蛋白Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1、以及促凋亡調(diào)節(jié)蛋白Bax、Bid 家族成員有關(guān)，這些蛋白家族成員可以調(diào)控線粒體外膜的通透性從而促進細胞色素C 的釋放［7］，線粒體釋放的細胞色素C 促進支架蛋白凋亡蛋白酶激活因子1（apoptosis protease-activating factor-1，APAF1）上caspase9 的釋放，線粒體同時釋放出線粒體介導(dǎo)的caspases 激活蛋白（second mitochondria-derived activator of caspases，SMAC）阻斷caspase 抑制劑X 連鎖凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis protein，XIAP）激活caspase-9，從而促進細胞的凋亡［8-10］，其調(diào)控機制如圖2 所示。

圖2 石蒜堿參與調(diào)控的細胞凋亡信號通路Fig.2 Pathway of lycorine involved in apoptotic signaling

有文獻報道，石蒜堿通過失活TCRP1/Akt/mTOR 通路從而促進人肝癌細胞的自噬和凋亡［11］。石蒜堿還可以通過介導(dǎo)并影響mTOR-S6K 信號通路誘導(dǎo)肺癌A549 細胞凋亡［12］。并且，石蒜堿還可以對腎癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌等都有促進腫瘤細胞凋亡的作用［13-17］，研究發(fā)現(xiàn)，它還可以作為線粒體和其他凋亡通路的誘導(dǎo)劑，介導(dǎo)并下調(diào)抗凋亡Bcl-2 家族蛋白的表達，從而使下游的促凋亡蛋白BAX 的表達量增加并導(dǎo)致腫瘤細胞凋亡［18-23］。此外，石蒜堿可能參與調(diào)控另外一種Bcl-2 家族蛋白Mcl-1，因此Mcl-1 被認為是誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡的另外一個重要的分子靶點。石蒜堿通過固有線粒體途徑誘導(dǎo)caspases 激活前蛋白進而下調(diào)Mcl-1 并參與促進人白血病細胞凋亡［24］，這預(yù)示著石蒜堿具有成為白血病治療藥物的潛在可能。在膀胱癌中，石蒜堿抑制蛋白激酶B（protein kinase B，PKB 或Akt）的表達以及激活caspase-3 和Bax，激活固有的凋亡信號傳導(dǎo)通路，導(dǎo)致膀胱癌細胞凋亡［14］。由于PI3K/Akt/mTOR 通路的表達改變與超過40%的膀胱癌相關(guān)，因此，石蒜堿對膀胱癌具有良好的治療潛力［25］。

2 抑制細胞周期

根據(jù)腫瘤細胞的來源不同，石蒜堿可將其細胞周期阻滯于G0/G1 或G2/M 期。在細胞周期中，特異性的周期蛋白、周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent protein kinases，Cdks）和細胞周期蛋白依賴激酶抑制劑Cip/Kip 或INK 家族細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CDK inhibitor，CKI）共同協(xié)調(diào)并在細胞的整個G1、S、G2 和M 期發(fā)揮作用。

石蒜堿通過下調(diào)細胞周期蛋白-D（cyclin-D）和細胞周期素依賴性激酶4（CDK4），誘導(dǎo)多發(fā)性骨髓瘤細胞KM-3 和慢性髓細胞白血病細胞系G1期 細 胞 周 期 阻 滯［22，26-27］。然 而，在 卵 巢 癌 細 胞HeyB1 和急性早幼粒細胞白血病細胞HL-60 中，石蒜堿可以分別通過在G2/M 期下調(diào)cyclin-D3、CDK6 和cyclin-E、CDK2 誘導(dǎo)細胞周期阻滯［28］，具體作用機制如圖3所示。p21是Cip/Kip周期蛋白依賴性激酶抑制劑家族的關(guān)鍵成員，能夠結(jié)合并直接抑制cyclin E-Cdk2和cyclin B-Cdc2的活性［17，29-31］。研究表明，無論腫瘤細胞是什么來源，石蒜堿都能上調(diào)p21 的表達，因此，有人認為p21 在G1 期或G2期介導(dǎo)了石蒜堿誘導(dǎo)細胞周期阻滯。腫瘤抑制因子p53 調(diào)控p21 的表達和活性。雖然石蒜堿可以誘導(dǎo)p21 表達抑制細胞周期進程，但上調(diào)p21 的上游效應(yīng)還不清楚。研究發(fā)現(xiàn)，石蒜堿可上調(diào)p53 作為p21 的上游誘導(dǎo)因子的表達，然而它也可以上調(diào)p53 缺 失 的 白 血 病 細 胞 系 中p21 的 表 達［27，32］。因此，這提示p21 的上調(diào)可能是由p53 獨立通路介導(dǎo)的，而p21 可能是石蒜堿發(fā)揮細胞周期抑制活性的直接靶點。

圖3 石蒜堿抑制腫瘤細胞周期Fig.3 Cycle of lycorine inhibiting tumor cell

3 影響細胞自噬

細胞自噬是一種通過細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)所引起的，將細胞內(nèi)受損失活的大分子物質(zhì)、細胞器、以及代謝廢物送至溶酶體中降解的過程，降解后的細胞供能物質(zhì)可以繼續(xù)留在細胞內(nèi)并被進一步充分利用［33］。尤其在進展期的腫瘤細胞中，細胞自噬作為一種腫瘤細胞常見的生存方式參與維持細胞能量穩(wěn)定、影響化療藥物的活性、以及誘導(dǎo)細胞死亡等過程［34-37］。目前，自噬是如何促進腫瘤生長的具體機制尚不清楚，其機制可能與DNA 損傷后介導(dǎo)的凋亡以及同時激活高遷移率組box 1 受體介導(dǎo)的晚期糖基化終產(chǎn)物RAGE 信號軸（HMGB1-RAGE 信號通路）有極大關(guān)系［38-40］。

高遷移率族蛋白HMGB1（high mobility group box-1 protein），1973 年首次在牛胸腺中被提取和鑒定，因其在聚丙烯酰胺凝膠電泳中的高遷移能力而得名，它是一個擁有215 個氨基酸殘基的分子，并且已經(jīng)證實其與包括腫瘤在內(nèi)的多種疾病有關(guān)［41］，這種分子在細胞中發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素主要取決于其自身的亞細胞定位。HMGB1 的應(yīng)激信號路徑的傳導(dǎo)以及自噬激活作用在細胞外、細胞質(zhì)、細胞核中都分別發(fā)揮著不同的作用［42-45］。有研究報道，HMGB1-RAGE 信號通路不僅可以介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)還可以促進炎癥因子的激活從而促進結(jié)腸癌的發(fā)生和發(fā)展，并成為了由炎癥因素導(dǎo)致腫瘤形成的經(jīng)典通路之一［46-47］。同時，石蒜堿是一種有效的自噬抑制劑，它可以誘導(dǎo)HMGB1 蛋白酶體降解抑制MEK-ERK 信號通路的激活，從而降低Bcl-2 磷酸化，最終抑制細胞自噬［48］。還有文獻指出石蒜堿可以通過降低耐藥相關(guān)蛋白1（Tongue cancer resistance-related protein 1，TCRP1）的表達水平誘導(dǎo)肝癌細胞凋亡和自噬；進一步抑制TCRP1 蛋白后可以降低Akt 磷酸化水平，從而抑制Akt/mTOR 信號通路［11］，石蒜堿參與的細胞自噬相關(guān)細胞信號調(diào)控機制如圖4 所示。

4 抑制腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移

腫瘤侵襲是惡性腫瘤細胞從原發(fā)瘤或繼發(fā)瘤向鄰近的宿主組織侵犯或占領(lǐng)的過程。而腫瘤轉(zhuǎn)移是指腫瘤細胞由血管、淋巴管、體腔等途徑把腫瘤細胞由原發(fā)部位帶到另一組織或器官繼續(xù)生長并形成與原發(fā)瘤病理類型相同病灶的過程。惡性腫瘤通常都伴有侵襲與轉(zhuǎn)移，兩者相互依賴，相互促進。

圖4 石蒜堿參與的細胞自噬調(diào)控機制Fig.4 Regulating mechanism of lycorine suppressing autophagy

局部粘著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)是重要的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之一。在一項體內(nèi)研究中，石蒜堿不僅抑制異種移植模型中乳腺腫瘤的生長，而且通過阻斷Src/FAK 途徑抑制人乳腺癌細胞MDA-MB-231 尾靜脈模型中乳腺腫瘤的轉(zhuǎn)移［49］。

Ark 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是信號通路中的一個重要分支，它在細胞生長、血管生成、腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移過程中起重要作用。已有研究證明石蒜堿通過抑制Ark 的表達以及隨后的體外激活caspase3 和Bax，最終誘導(dǎo)人膀胱癌T24 細胞凋亡［14］。在肝癌細胞中，石蒜堿通過TCRP1/Akt/mTOR 通路促進細胞凋亡和自噬［11］。石蒜堿還能抑制信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducers and activators of transcription，STAT）的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，降低轉(zhuǎn)錄因子TWIST 的表達，促進腫瘤細胞上皮樣變，逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞間質(zhì)特征，使得n-鈣粘蛋白、波形蛋白、纖連蛋白的表達均減少，E-鈣粘蛋白表達增加，從而維持細胞連接，阻斷腫瘤細胞遷移和入侵的途徑［50-51］。

5 抑制腫瘤血管生成

血管是血液與血管周圍的組織、器官進行物質(zhì)交換的重要場所，尤其是毛細血管，它是僅由一層內(nèi)皮細胞所構(gòu)成的大小介于動脈和靜脈末梢之間的管道，分布于全身的各個器官。毛細血管內(nèi)血液流動極為緩慢，是機體物質(zhì)交換的最重要場所，豐富的物質(zhì)交換同時也給機體正常組織或腫瘤組織的生長創(chuàng)造了有利條件。

腫瘤促進新生血管的形成是一個非常復(fù)雜的過程，通常包括血管內(nèi)皮細胞移行、內(nèi)皮基質(zhì)降解、內(nèi)皮細胞增殖、內(nèi)皮細胞管道化以及血管環(huán)和基底膜的形成等步驟［52-53］。腫瘤組織內(nèi)的血管結(jié)構(gòu)、功能、基質(zhì)的異常導(dǎo)致腫瘤內(nèi)部血管容易發(fā)生滲漏，更有利于腫瘤細胞的遠處轉(zhuǎn)移。因此抑制腫瘤血管生成在控制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移方面有著重要作用。

表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）是上皮生長因子細胞增殖和信號傳導(dǎo)的受體，它與腫瘤細胞血管生成、腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移及細胞凋亡的抑制有著密切關(guān)聯(lián)。有文獻報道石蒜堿可以調(diào)節(jié)EGFR 的表達，使EGFR 及磷酸化表皮生長因子受體（phosphorylation-epidermal growth factor receptor，p-EGFR）表達同時減少從而抑制神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤的生長［54］。血管內(nèi)皮鈣黏蛋白（VE-cadherin）是血管內(nèi)皮細胞黏附連接的特異性蛋白，并在血管發(fā)生、形成、細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面發(fā)揮重要作用［55］。石蒜堿可以通過降低VE-cadherin 基因表達和減少細胞表面對該蛋白的暴露來抑制黑色素瘤C8161 細胞的血管生成［56-57］，詳細分子機制如圖5 所示。

圖5 石蒜堿抑制腫瘤血管生成Fig.5 Lycorine inhibiting angiogenesis

6 結(jié) 語

石蒜堿在抗腫瘤藥物中具有極大的開發(fā)潛力?？鼓[瘤藥物一般會產(chǎn)生耐藥性，且靶向性較差、副作用較大。但石蒜堿作為一種植物生物堿，其結(jié)構(gòu)簡單，來源廣泛，有著較好的開發(fā)優(yōu)勢。石蒜堿在低濃度下就可以產(chǎn)生強效抗腫瘤作用。但由于石蒜堿水溶性差，在很多方面限制了其在抗癌藥物方面的開發(fā)研究。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米藥物具有增加藥物可溶性，靶向性高的特點，納米藥物越來越得到大家的認可［58-59］。石蒜堿與納米技術(shù)相結(jié)合，會促進石蒜堿抗腫瘤藥物的發(fā)展。相信通過科研工作者的深入研究，石蒜堿有望上市成為一種新型的小分子靶向性抗腫瘤藥物。