張梅麗，羅 梅,2，余 蘭

(1.遵義醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，貴州 遵義 563099；2.遵義醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)與科技學(xué)院，貴州 遵義 563099)

乳腺癌是威脅全球女性健康的第一大腫瘤殺手，其發(fā)生與雌激素水平密切相關(guān)，現(xiàn)代女性因不良生活習(xí)慣和高壓社會環(huán)境導(dǎo)致肥胖、月經(jīng)不調(diào)等嚴重影響體內(nèi)正常的雌激素水平，致使乳腺癌患病率逐年呈遞增且年輕化趨勢。迄今為止手術(shù)協(xié)同化療藥物仍是貫穿乳腺癌治療的主要手段，但化療藥物具有較強毒副作用和耐藥性等嚴重影響了患者的生存質(zhì)量和臨床療效[1-2]，因此尋找低毒、高效、安全對乳腺癌細胞具有靶向性的候選藥物具有重要意義，目前從天然產(chǎn)物中尋找高效的靶向抑制劑已成為開發(fā)抗乳腺癌藥物的研究趨勢。

皂苷是一類具有多種生物活性的天然糖苷類化合物，根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為甾體皂苷和三萜皂苷，廣泛分布于陸生植物和海洋生物中，是人參、重樓、柴胡、桔梗、地榆、麥冬等多種中藥材的主要藥效成分[3-4]，具有抗腫瘤、抑菌、抗炎、抗氧化、抗病毒等藥理活性[5-6]。經(jīng)多項藥理研究表明，天然產(chǎn)物皂苷在體內(nèi)外對乳腺細胞均有抑制作用，其與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用增強了療效并減少不良反應(yīng)，為研究者提供了一種新興的治療乳腺癌的突破口，現(xiàn)就近十年天然產(chǎn)物皂苷的單用和聯(lián)合應(yīng)用的抗乳腺癌作用進行概述和分析，為其進一步開發(fā)和臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)和研究思路。

1 天然產(chǎn)物皂苷單用抗乳腺癌作用機制

1.1 抑制乳腺癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移 乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移是癌細胞通過血液淋巴循環(huán)轉(zhuǎn)移到新的器官或組織引發(fā)的惡性病變，是導(dǎo)致患者治療失敗和復(fù)發(fā)的重要因素。天然產(chǎn)物皂苷通過下調(diào)上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)轉(zhuǎn)移，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的分泌，改變細胞形態(tài)，進而減少組織屏障降解后增加上皮細胞的黏附性，從而有效抑制乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

EMT是推動乳腺癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移的主要機制，主要通過調(diào)控相關(guān)上皮細胞標(biāo)志蛋白E-鈣粘蛋白(E-cadherin)、N-鈣粘蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(VIM)的表達，減少上皮細胞的黏附性，促進乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，Liang等[7]研究發(fā)現(xiàn)竹節(jié)香附皂苷R13作用于乳腺癌細胞通過增加E-cadherin的表達，降低N-cadherin、VIM的表達，逆轉(zhuǎn)EMT過程，增加了上皮細胞的黏附性，進而抑制乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。表皮生長因子受體(Epidermal growth factor receptor，EGFR)是調(diào)節(jié)EMT的一個重要因素，Src蛋白與EGFR相互作用能促進乳腺癌細胞的轉(zhuǎn)移，并通過下調(diào)粘著斑激酶(FAK)/整合素β4抗體(4ITGB4)以及隨后下游的蛋白激酶B(AKT)和p38/絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號，從而促進相關(guān)侵襲蛋白的表達，Wang等[8]研究發(fā)現(xiàn)地榆皂苷Ⅱ通過調(diào)節(jié)Src/EGFR依賴的ITGB4/FAK信號通路抑制三陰性乳腺癌細胞的侵襲性表型，并下調(diào)相關(guān)上皮細胞的E-cadherin和轉(zhuǎn)錄因子的表達，逆轉(zhuǎn)細胞對失巢凋亡的抵抗，抑制乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。Wang等[9]發(fā)現(xiàn)重樓皂苷VI通過下調(diào)外泌體miR-18a的表達，上調(diào)其淋巴組織受體2(Rell2)的表達，逆轉(zhuǎn)EMT過程，增加上皮細胞的黏附性。

MMPs幾乎能降解細胞外基質(zhì)(ECM)中的各類蛋白成分，破壞乳腺癌侵襲的組織學(xué)屏障，在乳腺癌侵襲轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵性作用，Jiang等[10]發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷IV作用于乳腺癌細胞通過下調(diào)鳥嘌呤核苷酸交換因子(Vav3)介導(dǎo)rac1/ MAPK信號通路，抑制細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(ERK1/2)和C-Jun氨基末端激酶(JNK)磷酸化表達，致使基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-2和MMP-9分泌降低，減少組織學(xué)屏障降解從而抑制乳腺癌細胞侵襲和遷移。Ma等[11]發(fā)現(xiàn)柴胡皂苷b2通過下調(diào)白細胞介素6 (IL- 6)誘導(dǎo)信號傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)信號通路，抑制血管舒張劑激活磷蛋白(Vasodilator stimulated phosphoprotein，VASP)、MMP-2、MMP-9的表達，從而抑制乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

另外，乳腺癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移持續(xù)運動需依靠張力纖維收縮和肌動蛋白絲的延長來提供動力，Rho-GTPase的表達酶可通過調(diào)節(jié)細胞骨架的重組，為乳腺癌細胞遷移提供動力。Austin等[12]研究發(fā)現(xiàn)Sarasinoside A1作用于乳腺癌細胞以E-cadherin非依賴的方式引起細胞形態(tài)學(xué)變化，將先前存在的非上皮鈣粘附素連接相關(guān)蛋白β-鈣粘蛋白(β-catenin)和緊密連接蛋白(ZO-1)都重新定位到新的的接觸部位，選擇性抑制RhoGTPase的表達，誘導(dǎo)相鄰細胞間隙縮小，促進聚合肌動蛋白在細胞-細胞接觸位點的穩(wěn)定性增強，從而抑制乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

1.2 誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡 細胞凋亡是基因嚴格調(diào)控正常細胞自我更新的過程，乳腺癌細胞的癌基因和原癌基因呈過表達狀態(tài)，抑制基因控制細胞的正常程序性凋亡，導(dǎo)致癌細胞的無限制增殖。

天然產(chǎn)物皂苷主要通過線粒體通路途徑，重修乳腺癌細胞凋亡信號相關(guān)通路的轉(zhuǎn)遞系統(tǒng)，抑制乳腺癌細胞的生存基因的表達，激活相關(guān)凋亡蛋白的表達，如三角葉薯蕷皂苷通過調(diào)控活性氧(ROS)介導(dǎo)的線粒體功能障礙，下調(diào)線粒體膜電位，抑制ERK1/2和AKT的磷酸化水平，促進促凋亡蛋白(Bax)的表達和阻斷抗凋亡蛋白(Bcl-2)的表達，并通過活化半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)和半胱氨酸蛋白酶-8(Caspase-8)的表達，促進底物聚ADP核糖聚合酶(PARP)裂解，從而誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡[13]。Lin等[14]發(fā)現(xiàn)甘草酸通過激活JNK-p53信號通路，促使凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)從線粒體到細胞核的移位，誘導(dǎo)線粒體內(nèi)膜ROS的生成，引起細胞內(nèi)環(huán)境狀態(tài)改變后降低線粒體內(nèi)跨膜電位，誘導(dǎo)相關(guān)凋亡基因的激活，促進乳腺癌細胞凋亡。

Cheng等[15]研究發(fā)現(xiàn)α-常春藤皂苷通過誘導(dǎo)線粒體膜電位去極化，下調(diào)線粒體膜電位，誘導(dǎo)凋亡蛋白酶激活因子APAF和細胞色素C從膜間隙釋放到胞漿中，促進Caspase-3和Caspase-9的表達，從而誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡，Guan等[16]發(fā)現(xiàn)Bigelovii A是通過降低激酶(IKK)活性，抑制IκBα的磷酸化和核p65的表達，從而顯著降低核因子κB(NF-κB)蛋白誘導(dǎo)基因產(chǎn)物Bcl-2、抗凋亡蛋白(Bcl-xl)的表達，誘導(dǎo)細胞色素C被釋放，激發(fā)Caspase-7和Caspase-9的表達誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡。另外，Bigelovii E通過降低mTOR磷酸化水平，下調(diào)其下游靶點磷酸化p70S6激酶(p70S6K)、4E結(jié)合蛋白(4-EBP)的磷酸化水平，進而上調(diào)促進相關(guān)凋亡蛋白的產(chǎn)生，導(dǎo)致線粒體功能損傷，最終誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡[17]。

1.3 誘導(dǎo)乳腺癌細胞自噬 自噬是細胞利用溶酶體選擇性將自身變異或衰老的細胞器及大分子物質(zhì)進行自我消解的過程，自噬作為一種高度保守的保護機制，與乳腺癌細胞的發(fā)生、發(fā)展有著緊密的關(guān)系，在不同階段、不同情況下會發(fā)揮不同的作用，一般可在腫瘤初期階段充當(dāng)著腫瘤抑制劑，在后期可協(xié)助腫瘤細胞逃避藥物毒性作用和免疫細胞殺傷。

天然產(chǎn)物皂苷誘導(dǎo)乳腺癌細胞自噬的過程受多種自噬相關(guān)基因的調(diào)節(jié)，雷帕霉素(mTOR)直接作用于抗胸腺球蛋白(ATG)來調(diào)節(jié)自噬體的形成，微管相關(guān)蛋白輕鏈3-II(LC3-II)和GFP-LC3是細胞自噬過程中的標(biāo)志性蛋白，Jiang等[18]研究發(fā)現(xiàn)土貝母皂苷甲是一種有效的自噬激活劑，其通過下調(diào)Akt表達后誘導(dǎo)下游效應(yīng)因子mTOR底物Ser78/Ser366l易位，激發(fā)ATG蛋白活化，促進LC3-II和GFP-LC3的表達，誘導(dǎo)自噬體的形成，表明其通過Akt介導(dǎo)的途徑誘導(dǎo)人乳腺癌細胞發(fā)生保護性自噬。另外，竹節(jié)香附素A 呈劑量依賴性增強乳腺癌細胞自噬，其通過激活A(yù)kt-mTOR信號通路促進相關(guān)自噬基因LC3-II的表達[19]。Fu等[20]通過體外研究發(fā)現(xiàn)，柴胡皂苷D通過抑制溶酶體的形成而抑制自噬降解，誘導(dǎo)自噬小體的聚集，促進自噬泡膜的延伸誘導(dǎo)乳腺癌細胞發(fā)生自噬，主要通過促進LC3II、p62、溶酶體相關(guān)膜蛋白1抗體(LAMP1)、溶酶體相關(guān)膜蛋白2抗體(LAMP2)的提高，有趣的是，該作用是在沒有改變?nèi)苊阁w酸性環(huán)境下通過抑制自噬小體-溶酶體融合，從而抑制自噬小體的形成，而不是通過破壞溶酶體功能來抑制自噬小體的形成。Liu等[21]研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg5通過抑制磷脂酰肌醇-3-羥激酶(PI3K)/Akt信號通路，上調(diào)LC-3II和關(guān)鍵ATG蛋白的表達后抑制p62蛋白的表達，從而增加自噬小體的形成，并通過體內(nèi)乳腺癌小鼠模型后治療效果與陽性藥多西紫杉醇相近，且顯示更低的副作用。

1.4 誘導(dǎo)乳腺癌細胞周期阻滯 細胞周期分為G1期、S期、G2期和M期，正常細胞癌變后周期抑制基因活性降低，從而導(dǎo)致癌細胞周期進程快速運轉(zhuǎn)，加速癌細胞無限制的增殖和分化。天然產(chǎn)物皂苷作用于乳腺癌細胞后通過抑制相關(guān)周期蛋白基因的表達，誘導(dǎo)乳腺癌細胞周期阻滯。

抑癌基因p53是細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑家族中的重要成員，可促進致癌基因鼠源微體X(MDMX)和促進鼠科雙微體(MDM2)的表達，MDM2蛋白通過E3泛素連接酶的作用特異性地催化p53蛋白經(jīng)過泛素化途徑降解， 桔梗皂苷D作用于乳腺癌細胞后下調(diào)了MDM2、MDMX的表達，從而促進了抑制突變型p53基因表達，上調(diào)了下游基因p21和p27的表達水平，抑制周期標(biāo)志蛋白細胞周期蛋白B1(Cyclin B1)的表達，誘導(dǎo)細胞周期阻滯于G0/G1期[22]。Cyclin B1是細胞從G2期過渡到M期所必需的關(guān)鍵蛋白，麥冬皂苷D作用于乳腺癌細胞后下調(diào)Cyclin B1的表達，并誘導(dǎo)Caspase-8和Caspase-9的活化，誘導(dǎo)乳腺癌細胞周期阻滯于G2/M期，且發(fā)現(xiàn)麥冬皂苷D誘導(dǎo)的乳腺癌細胞周期阻滯并伴隨著凋亡[23]。轉(zhuǎn)錄因子E2F1(E2 factor1)在控制細胞周期及抑癌基因功能上起到重要作用，油茶皂苷作用于乳腺癌細胞后以非依賴p53形式激活E2F1蛋白表達，上調(diào)抑制癌基因p21的表達，下調(diào)細胞周期蛋白D1(Cyclin D1)表達，誘導(dǎo)乳腺癌細胞周期阻滯于G1期周期阻滯[24]。

1.5 抑制乳腺細胞血管生成 腫瘤血管為癌細胞的無限增殖輸送新陳代謝所必須的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，其生成涉及內(nèi)皮細胞增殖、基底膜的發(fā)育和支持性壁細胞的募集[25]。天然產(chǎn)物皂苷作用于乳腺癌細胞后通過抑制相關(guān)內(nèi)皮因子表達后增加內(nèi)皮細胞的黏附，從而抑制血管的生成。

管內(nèi)皮生長因子(VEGF)作用于血管內(nèi)皮細胞可促進血管內(nèi)皮細胞增殖，增加血管通透性，研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷RD在體內(nèi)外均能抑制乳腺癌細胞血管的生成，其機制是通過降低Akt/mTOR/p70S6K信號通路，抑制缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1α)在內(nèi)皮細胞和乳腺癌細胞中的表達，顯著下調(diào)了VEGF誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮生長因子受體2(VEGFR2)的激活，從而下調(diào)VEGF誘導(dǎo)的主動脈環(huán)血管的活化，從而抑制乳腺癌細胞血管的生成[26]。DT-13作用于乳腺癌細胞后通過下調(diào)HIF-1α的表達，刺激磷酸化蛋白激酶的表達，并降低血管內(nèi)皮細胞生長因子，抑制血管內(nèi)皮細胞生長因子的分泌[27]。黃肉楠堿作用于乳腺癌細胞可有效抑制血管內(nèi)皮細胞的增殖，降低內(nèi)皮細胞的遷移和黏附，其機制是通過抑制血管內(nèi)皮生長因子受體1(VEGFR1)、pJNK和PERK蛋白的表達，且發(fā)現(xiàn)其是通過JNK/ERK信號通路參與了抑制血管內(nèi)皮細胞的增殖[28]。

1.6 逆轉(zhuǎn)乳腺癌細胞多藥耐藥性 乳腺癌細胞多藥耐藥(MDR)是導(dǎo)致患者化療失敗或復(fù)發(fā)的主要原因，目前發(fā)現(xiàn)其主要機制為多耐藥基因1(MDR1)或P-糖蛋白(P-gp)膜轉(zhuǎn)運蛋白過度表達，加速腫瘤細胞轉(zhuǎn)移[29]。

天然產(chǎn)物皂苷可通過減少藥物的跨膜轉(zhuǎn)運增加細胞內(nèi)活性藥物的濃度，加強乳腺癌耐藥細胞對的化療藥物的敏感性。Asclepiasterol作用于乳腺癌阿霉素耐藥細胞通過抑制MAPK/ERK通路，下調(diào)細胞中ERK1/2磷酸化的表達，同時在不刺激MDR1基因表達的情況下調(diào)降低P-gp的表達，減少化療藥物外排[30]，Li等[31]通過體內(nèi)外實驗發(fā)現(xiàn)重樓皂苷VII通過調(diào)節(jié)通過抑制P-gp的表達和功能來實現(xiàn)的逆轉(zhuǎn)乳腺癌細胞化療耐藥性。

1.7 抑制乳腺癌干細胞增殖 乳腺癌干細胞(BCSC)存在于炎性微環(huán)境中，具有自我更新、高致瘤性、高侵襲轉(zhuǎn)移性、耐藥性等特點，是乳腺細胞發(fā)生、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的根源[32]。天然產(chǎn)物皂苷通過靶向抑制BCSC相關(guān)信號通路，從而誘導(dǎo)乳腺癌干細胞凋亡。Liu等[33]研究發(fā)現(xiàn)商陸皂苷甲通過促進細胞凋亡，導(dǎo)致促凋亡蛋白Bax和裂解Caspase-3表達增加，從而誘導(dǎo)乳腺癌干細胞凋亡。Mai等[34]發(fā)現(xiàn)人參皂苷F2作用于乳腺癌干細胞后呈劑量依賴性地增加了膜電位中斷的線粒體數(shù)量，誘導(dǎo)干細胞DNA損傷，激活p53誘導(dǎo)其下游凋亡蛋白Bax上調(diào)，促進凋亡標(biāo)志物Caspase-9的表達和PARP裂解，誘導(dǎo)乳腺癌干細胞發(fā)生凋亡和自噬。

2 天然產(chǎn)物皂苷與化療藥物聯(lián)合用藥

目前關(guān)于治療乳腺癌的化療藥物大多具有較強的毒副作用和耐藥性，嚴重影響患者的臨床療效和預(yù)后，隨著原發(fā)性乳腺癌新輔助治療的興起，天然藥物與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用成為近年來治療乳腺癌的發(fā)展趨勢，聯(lián)合作用具有多靶點協(xié)同作用的的優(yōu)勢，且許多天然產(chǎn)物皂苷具有化學(xué)佐劑特性，有研究表明在癌癥治療中，其與免疫毒素結(jié)合使用增加了特定免疫毒素對抗癌細胞的選擇性[34-35]。天然產(chǎn)物皂苷可作為提高治療乳腺癌藥物有效性和選擇性的化學(xué)增敏物質(zhì)，在降低化療藥物毒副作用的同時提高藥物的療效，提高患者的生活質(zhì)量和延長晚期乳腺癌患者的生命周期，具體聯(lián)合作用機制表現(xiàn)在誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡、抑制血管生成、周期阻滯和腫瘤免疫等方面，具體作用機制見表1。

表1 天然產(chǎn)物皂苷與化療藥物聯(lián)合抗乳腺癌作用

3 展望

天然產(chǎn)物皂苷類抗乳腺癌作用涉及多條信號通路，主要包括PI3K/Akt、Akt-mTOR、MAPK等相關(guān)信號通路。與傳統(tǒng)治療乳腺癌化療藥物相比，天然產(chǎn)物皂苷具有多靶點協(xié)同作用、毒副作用小等優(yōu)勢，能有效抑制乳腺癌細胞發(fā)生侵襲或轉(zhuǎn)移、周期阻滯、誘導(dǎo)自噬、抑制血管生成、逆轉(zhuǎn)耐藥性、抑制乳腺癌干細胞等作用。乳腺腫瘤的發(fā)生機制具有復(fù)雜性，單一藥物應(yīng)用難以取得滿意的治療效果，藥物聯(lián)合應(yīng)用已成為治療乳腺癌的有效手段。

許多天然產(chǎn)物皂苷的抗乳腺癌作用在實驗基礎(chǔ)上獲得證實，但真正應(yīng)用于臨床上實踐甚少，初步分析原因是天然產(chǎn)物皂苷雖然具有高效性、低毒性、多靶點協(xié)同作用等優(yōu)勢，但也存在著靶向性差、作用機制不明確、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體內(nèi)生物利用度低等問題[48]，建議今后可從如下幾個方面來展開對天然產(chǎn)物皂苷抗乳腺癌作用的研究：①加強對天然產(chǎn)物皂苷先導(dǎo)化合物結(jié)構(gòu)的修飾和優(yōu)化，為尋找新型強效、安全抗乳腺癌藥物提供可修基礎(chǔ)。②積極探索皂苷與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用協(xié)同治療效果，減少化療藥物的耐藥性，改善預(yù)后。③充分利用皂苷作為天然表面活性劑的優(yōu)勢，尋找高效的體內(nèi)藥物傳遞系統(tǒng)，如制備納米晶體、聚合物納米顆粒、脂質(zhì)體等各種藥物遞送應(yīng)用方面具有很大的潛力，進一步加深對其制劑和藥代動力學(xué)的研究。④運用分子生物學(xué)技術(shù)，從基因組和蛋白組水平對多靶點抗乳腺癌天然藥物的機制更深入系統(tǒng)的研究，探索更多作用靶點，開發(fā)更加高效、精準低毒的抗乳腺癌藥物。