王風(fēng)仙，陳慧茹，解 偉，王 進

1上海中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，上海 201203；2上海健康醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，上海 201318；3上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 201203

白皮杉醇(piceatannol，PIC)是一種廣泛存在于葡萄、甘蔗、百香果、越橘屬漿果、大黃、桂皮、白茶樹和大戟屬植物等多種水果和植物中的多酚類化合物[1]，已被證實具有抗氧化、清除自由基、抗菌、抗炎、抗衰老、抗白血病、抗細胞增殖、提高免疫調(diào)節(jié)能力、心血管保護、防癌、抗癌等生物活性[2-4]。白藜蘆醇(resveratrol)是一種具有多種生物活性的有益于人體健康的天然抗氧化劑，白皮杉醇是白藜蘆醇的衍生物，白皮杉醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有比白藜蘆醇更多的羥基基團，經(jīng)研究證實白皮杉醇具有比白藜蘆醇更高的抗氧化活性[5]，同時，白皮杉醇的毒副作用相對較低，不易對機體產(chǎn)生副作用[6]。本文通過查閱白皮杉醇抗腫瘤作用的相關(guān)文獻，對白皮杉醇抗腫瘤作用及其作用機制等方面進行綜述，為其后續(xù)藥物開發(fā)和臨床應(yīng)用提供理論參考依據(jù)。

1 白皮杉醇的理化性質(zhì)

白皮杉醇是二苯乙烯類化合物，除了苯環(huán)上3-位碳上連有的單羥基外，化學(xué)結(jié)構(gòu)與白藜蘆醇相似。Rossi等[7]用X射線衍射分析白皮杉醇和白藜蘆醇的晶體結(jié)構(gòu)，指出由于鄰位酚羥基的影響使得白皮杉醇的B環(huán)含有較強的分子內(nèi)氫鍵，認為鄰位酚羥基的存在增強了白皮杉醇捕獲不成對電子的能力，分子內(nèi)氫鍵和離域效應(yīng)穩(wěn)定了半醌式白皮杉醇的自由基，使白皮杉醇的活性強于白藜蘆醇。白皮杉醇與白藜蘆醇相比熔點低、分子量稍高，為灰白色粉末[8]，順反式兩種結(jié)構(gòu)均可溶于乙醇和二甲基亞砜(DMSO)，不溶于水；而白藜蘆醇為白色針狀結(jié)晶[9]，順反式結(jié)構(gòu)易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有機溶劑中，難溶于水，在避光和中性 pH 條件下穩(wěn)定性較好[10]。白皮杉醇和白藜蘆醇的分子結(jié)構(gòu)和理化特性分別見表1和圖1。

表1 白皮杉醇和白藜蘆醇的分子結(jié)構(gòu)和理化特性[11,12]Table 1 Molecular structure and physicochemical properties of piceatannol and resveratrol[11,12]

圖1 白皮杉醇和白藜蘆醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 The chemical structure of piceatannol and resveratrol

2 白皮杉醇對腫瘤細胞的作用

2.1 前列腺癌

Li等[13]將前列腺癌細胞系DU145細胞經(jīng)不同濃度的PIC(0、5、10、20、40和80 μmol/L)作用不同的時間(12、24、36和48 h)，研究發(fā)現(xiàn)，白皮杉醇可抑制前列腺癌細胞株DU145的增殖，隨時間延長腫瘤細胞存活率降低；劃痕和Transwell侵襲實驗結(jié)果顯示給予藥物干預(yù)的DU145細胞的遷移和侵襲能力顯著低于空白對照組，說明白皮杉醇能夠明顯抑制DU145細胞的遷移和侵襲能力。白皮杉醇能在信使RNA水平上降低DU145細胞中MMP-9、uPA和VEGF的分泌，使MMP-2的組織抑制劑蛋白水平呈濃度依賴性升高，抑制STAT3的磷酸化，還可以降低表皮生長因子(EGF)誘導(dǎo)的白細胞介素IL-6的分泌，影響前列腺癌細胞DU145 的生長、遷移和侵襲能力，結(jié)果表明，白皮杉醇對IL-6/STAT3信號的抑制可能是其調(diào)控DU145細胞遷移侵襲相關(guān)蛋白表達的機制之一[14]。另有文獻報道，白皮杉醇通過抑制CDK的活性，阻斷G1細胞周期的發(fā)展，抑制前列腺癌DU145細胞的增殖[15]；白皮杉醇將前列腺癌細胞AD和AI CaP的細胞周期阻滯在G1/S期、LNCaP和PC-3的細胞周期阻滯在S期而抑制細胞的生長[16]，通過增加DU145細胞內(nèi)caspase-8、caspase-9、caspase-7、caspase-3表達和抑制PARP蛋白的表達量，增加線粒體的通透性使細胞色素C從線粒體向細胞質(zhì)釋放，增加Bid、Bax、Bik、Bok和 Fas蛋白水平，抑制Mcl-1 和Bcl-xL的蛋白水平，表明白皮杉醇可以通過激活caspases通路抑制DU145細胞的生長和誘導(dǎo)其凋亡[17]。Dias等[18]采用5～6周齡的雄性裸鼠灌胃給予50 mg/kg的白皮杉醇，隔兩天給藥一次，兩周后，小鼠接種LNCaP-Luc細胞，再繼續(xù)給藥5周，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白皮杉醇能夠有效抑制腫瘤的形成和發(fā)展，與對照組相比，經(jīng)過白皮杉醇治療后的小鼠血清中促炎細胞因子IL-6明顯降低，腫瘤體積明顯降低。

2.2 乳腺癌

Ko等[19]發(fā)現(xiàn)白皮杉醇能夠抑制三陰性乳腺癌細胞株MDA-MA-231的遷移、侵襲和黏附能力，其機制可能與抑制MMP-9的活性、增加PTEN的表達、抑制PI3K/AKT信號通路，阻斷NF-κB的激活有關(guān)。在人類乳腺癌中Ras基因的突變是不常見的，但在60%～70%的人乳腺癌中發(fā)現(xiàn)Ras蛋白的大量增多[20]，Song等[21]通過對含有突變的H-Ras基因乳腺表皮細胞株MCF10A的一系列研究表明，白皮杉醇能夠抑制H-Ras誘導(dǎo)的MMP-2蛋白表達和AKT的磷酸化活性且其對含有突變的H-Ras基因乳腺表皮細胞株MCF10A的抑制效果強于白藜蘆醇；體外激酶測定實驗結(jié)果表明，白皮杉醇抑制含有突變的H-Ras基因乳腺表皮細胞株MCF10A中PI3K和PIP3的表達，抑制乳腺癌細胞的生長、侵襲和遷移。有研究表明，在乳腺癌Cal51細胞株中通過NF-κB信號通路的激活使PD-L1的表達量上調(diào)4.5倍，白皮杉醇或白藜蘆醇與抗PD-L1免疫抑制劑聯(lián)合用藥之后能有效的阻斷PD-1/PD-L1相互作用，避免腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸，起到治療腫瘤的效果[22]。Song等[23]將4T1乳腺癌細胞注射到同系雌性BALB/c小鼠的乳房脂肪墊中，一天后以每天10和20 mg/kg灌胃給藥30天，研究發(fā)現(xiàn)，白皮杉醇可降低腫瘤組織中轉(zhuǎn)錄因子P-NFκB p65、P-STAT3和HIF-1α的表達以及多種參與細胞周期進程調(diào)節(jié)的蛋白(Ki67、Cyclin D1、Cyclin A、CDK2、CDK4)，血管生成因子(VEGF-A、VEGFR-2、VE-cadherin、CD31)和淋巴管生成因子(VEGF-C、LYVE-1)以及巨噬細胞浸潤，白皮杉醇顯著增加腫瘤組織中的凋亡細胞以及Bax的表達，降低了腫瘤組織中Bcl-2的表達；體外實驗顯示白皮杉醇能抑制乳腺癌4T1細胞和單核細胞的遷移，抑制MCP-1和M-CSF的分泌，結(jié)果表明，腫瘤微環(huán)境的改變(巨噬細胞、轉(zhuǎn)錄因子等)是白皮杉醇抑制腫瘤增殖，血管生成和淋巴管生成的重要機制，從而抑制了乳腺腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。

2.3 結(jié)直腸癌

對于結(jié)直腸癌細胞，有研究表明白皮杉醇能夠影響結(jié)直腸癌Caco-2細胞株的生長、增殖、分化及細胞周期的分布，白皮杉醇對Caco-2和HCT-116細胞的生長呈劑量依賴的關(guān)系，Caco-2細胞在藥物200 μmol/L下作用24 h，細胞增殖率約為83.7%±2.9%，72h后細胞增殖率約為60.0%±3.2%，HCT-116細胞在藥物200 μmol/L下作用72 h后細胞增殖率約為58.3%±3.1%。細胞周期實驗結(jié)果分析可得，在HCT-116細胞中，正常細胞的周期分布分別為G0/G1 占36.39%±0.74%，S 占46.53%±0.65%，G2/M占17.09%±1.38%，藥物濃度100 μmol/L作用24 h后，G0/G1占13.33%±0.22%，S 占76.23%±0.82%，G2/M 占10.44%±1.03%，白皮杉醇可將細胞周期阻滯在S期；除此之外，白皮杉醇抑制Cyclin D1、Cyclin B1和CDK4的表達，降低了p27Kip1的積累[24]。白皮杉醇可以將結(jié)直腸癌細胞SW620抑制在G2/M期促進細胞凋亡，使S期的細胞積累可能于PD-L1的表達有關(guān)，上述研究提示，白皮杉醇可能具有雙重作用機制：一是誘導(dǎo)PD-L1，使腫瘤細胞對抗PD-L1抗體的識別變得敏感；另一種是可以減少癌細胞逃避免疫監(jiān)視的效果，通過誘導(dǎo)凋亡直接誘導(dǎo)細胞周期阻滯、DNA損傷增加和破壞癌細胞[22]。白皮杉醇通過促進結(jié)直腸癌細胞HCT116和HT29中的miR-129的表達，然后抑制Bcl-2的表達從而誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡[25]。

2.4 白血病

研究表明，白皮杉醇能夠誘導(dǎo)Fas和FasL的上調(diào)，促進mRNA的轉(zhuǎn)錄，下調(diào)XIAP的表達來誘導(dǎo)白血病細胞系的凋亡[9]；Siedlecka等[26]發(fā)現(xiàn)白皮杉醇通過使細胞內(nèi)LC3-II蛋白水平升高和p62/SQSTM1蛋白水平降低激活白血病MOLT-4細胞中的自噬，通過磷脂酰絲氨酸外在化，caspase-3激活，線粒體膜電位破壞，核小體DNA片段化，PARP1裂解，染色質(zhì)濃縮和細胞核片段化誘導(dǎo)MOLT-4細胞的凋亡，MOLT-4細胞在長時間暴露于白皮杉醇后，發(fā)現(xiàn)白皮杉醇對MOLT-4細胞產(chǎn)生的毒性作用減弱，所以白皮杉醇有可能成為潛在的治療白血病化學(xué)治療劑。也有報道表明白皮杉醇通過下調(diào)抗凋亡基因Bcl-2和cIAP-2的表達，使caspase通路激活，從而誘導(dǎo)細胞的凋亡[27]，對于白血病HL-60細胞，白皮杉醇也能夠誘導(dǎo)其凋亡，并呈劑量和時間依賴性關(guān)系[28]。

2.5 肝癌

不同濃度的白皮杉醇對肝癌細胞通過不同的代謝方式影響細胞的增殖作用，Kita等[29]報道，當(dāng)白皮杉醇濃度在25～50 μmol/L之間時能夠?qū)⒏伟〢H109A細胞株的細胞周期阻滯在G2/M期，從而抑制腫瘤細胞的生長，當(dāng)白皮杉醇濃度在100 μmol/L時，通過促進細胞的凋亡抑制腫瘤細胞的生長。

2.6 黑色素瘤

白皮杉醇在1、5和10 μmol/L作用8 h時，對黑色素瘤細胞的活性沒有明顯的抑制作用，100 μmol/L時增加作用時間大于8 h后對細胞活性產(chǎn)生明顯的抑制作用，且能將Sk-Mel-28細胞阻滯在G2/M期，降低G0/G1和S期的細胞數(shù)量，隨著白皮杉醇濃度和作用時間的增加，Cyclins A、Cyclins E 和Cyclins B1的表達水平下調(diào)，誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡[30]。Du等[31]研究發(fā)現(xiàn)，microRNA-181a在白皮杉醇處理的細胞中的表達水平明顯高于正常對照組，在黑色素瘤癌組織中的表達水平低于鄰近正常組織，Bcl-2是miR-181a的靶基因，所以白皮杉醇處理后microRNA-181a表達增加，促進Bcl-2的表達，誘導(dǎo)黑色素瘤細胞的凋亡。

2.7 其他

研究發(fā)現(xiàn)，白皮杉醇對人骨髓瘤細胞OPM-2、U-266、RPMI-8226、MPC-11細胞的IC50值分別是33、32、24、33 μmol/L，對正常細胞CCD-18Co的IC50值超過60 μmol/L，濃度在60 μmol/L時對正常細胞CCD-18Co沒有影響[32]。白皮杉醇和順鉑聯(lián)用可有效增強對喉癌細胞的殺傷作用有關(guān)[33]。白皮杉醇和吉西他濱聯(lián)用能夠有效增強吉西他濱對肺癌A549、NSCLC細胞株的細胞毒性和凋亡作用[34]。研究表明，白皮杉醇能夠增強p53介導(dǎo)的促凋亡蛋白NOXA的表達，通過泛素-蛋白酶途徑增加XIAP降解，增強caspase-3的激活，白皮杉醇和順鉑聯(lián)用之后能夠通過對P53、XIAP和線粒體裂變的影響增強順鉑對卵巢癌的敏感性[35]。白皮杉醇對U2OS細胞的IC50約為46.97 μmol/L，可下調(diào)細胞周期依賴性調(diào)節(jié)蛋白CyclinB、CDC2和CDK3，阻礙調(diào)控G2期蛋白復(fù)合物的形成，使細胞周期阻滯在G2/M期，抑制蛋白激酶B的活性，活化caspase及其家族相關(guān)蛋白，激活p53基因，活化P53通道相關(guān)蛋白，促進Bcl-2抑制Bax等蛋白表達，誘導(dǎo)細胞凋亡，發(fā)揮其抑癌作用[36]。有研究發(fā)現(xiàn)，用殼聚糖/聚乳酸包埋的白皮杉醇納米粒對肝癌、肺癌和乳腺癌細胞也均具有體外凋亡活性，促進腫瘤細胞的凋亡，從而導(dǎo)致癌細胞存活率下降[37]。人類乙二醛酶I(GLO I)是糖酵解的副產(chǎn)物甲基乙二醛(MG)解毒的限速酶，是癌癥的潛在治療靶標(biāo)，Takasawa等[38]發(fā)現(xiàn)白皮杉醇對GLO I的表達有強烈的抑制作用，通過對GLO I表達的抑制，抑制肺癌NCI-H522細胞的增殖。

3 白皮杉醇抗腫瘤作用機制

通過上述白皮杉醇對各種腫瘤細胞的研究結(jié)果表明，白皮杉醇通過抑制多種信號通路機制發(fā)揮抗腫瘤作用：白皮杉醇通過抑制ROS潛在的侵襲活性來抑制癌細胞的增殖和凋亡[39]；通過抑制STAT3信號通路的激活，抑制腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲作用[16]；通過擾亂細胞周期中G2/M、G1/S和S期的進展來抑制細胞生長等[17,22,24,28,30]；通過激活caspases抑制DU145細胞的生長和誘導(dǎo)其凋亡[14]；能夠抑制Cyclin D1、Cyclin B1和CDK4的表達，降低p27Kip1的積累，增強Cyclin E的表達，使細胞周期阻滯在S期抑制腫瘤細胞的生長促進腫瘤細胞凋亡的能力[24]。白皮杉醇對不同腫瘤細胞株的抗腫瘤作用機制詳見表2和圖2。

表2 白皮杉醇抗腫瘤作用機制Table 2 Anti-tumor mechanism of piceatannol

續(xù)表2(Continued Tab.2)

癌癥類型Cancer type細胞株Cell line作用機制Mechanism of action參考文獻Ref.淋巴瘤LymphomaBJAB使Caspase-3通路激活,通過CD95/Fas信號通路,誘導(dǎo)細胞凋亡42膀胱癌Bladder cancerT24、HT1376增強p21/WAF1、Fas/APO-1和mFasL表達43

圖2 白皮杉醇抗腫瘤作用信號通路圖Fig.2 Signal pathway diagram of anti-tumor effect of piceatannol

5 結(jié)語和展望

目前研究已證實白皮杉醇是一種Syk家族激酶抑制劑、淋巴瘤細胞系BJAB和原發(fā)性白血病淋巴母細胞凋亡的強誘導(dǎo)劑、人類SK-Mel-28黑色素瘤細胞凋亡的強誘導(dǎo)劑、Wnt /β-catenin途徑的抑制劑和骨髓瘤細胞凋亡的有效誘導(dǎo)劑[30,32,42,44]。對多種腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲都有一定的抑制作用，其抗腫瘤作用機制研究是現(xiàn)如今國內(nèi)外研究的熱點。

白皮杉醇來源十分廣泛是一種很好的天然產(chǎn)物，在中藥大黃，葡萄、百香果、甘蔗等中都能看到其蹤影。韓國、印度、歐洲等主要從細胞和分子水平確證白皮杉醇生物活性方面研究比較多，對其在整體動物的藥效學(xué)及臨床試驗方面的研究甚少，其臨床治療的有效性尚未明確，因此，如要進一步的開發(fā)和應(yīng)用，仍需進行大量的科學(xué)實驗研究。白皮杉醇與其他抗腫瘤藥物聯(lián)合用藥，增強藥物的抗腫瘤作用或降低其毒副作用，有望成為治療腫瘤的一個新的治療方法，雖然目前發(fā)現(xiàn)白皮杉醇可以作用于多種信號通路，但其抗腫瘤作用機制尚未明確，生物表達系統(tǒng)和技術(shù)方面也不夠完善和成熟，需要我們進一步的去探索和研究，盡早確定白皮杉醇抗腫瘤作用的藥用價值。