張雪，尹君麗，王稼祥，石文貴，焦作義,

0 引言

癌癥是人類高致死性疾病之一，其每年發(fā)病率和死亡率居高不下。最新癌癥統(tǒng)計報告顯示，僅2020年全球就有1930萬新發(fā)及1000萬死亡病例[1]。目前癌癥的治療仍以手術(shù)為主，并結(jié)合化療、放療、藥物靶向治療和免疫療法等輔助性治療，但腫瘤復發(fā)問題使得癌癥患者的五年平均生存率不到40.5%[2-3]。因此，進一步開發(fā)有效治療癌癥的新方法迫在眉睫。茶黃素是紅茶發(fā)酵中形成的天然茶色素，分子質(zhì)量為564.49，占紅茶干重的2%～6%，是紅茶質(zhì)量和等級的重要決定因素[4-5]。研究發(fā)現(xiàn)，茶黃素是具有抗氧化、抗炎、抗病毒和抗癌作用的一類天然產(chǎn)物，可顯著抑制癌細胞的生長、轉(zhuǎn)移和侵襲等，當作為藥物增敏劑與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用時可顯著改善腫瘤化療耐藥問題[6-9]。因此，茶黃素類天然產(chǎn)物近年來逐漸成為新型抗腫瘤藥物研發(fā)的熱點。然而茶黃素類參與的抗腫瘤生物學過程較多，作用機制較為復雜，因此本文將基于茶黃素的抗腫瘤效果對其作用機制進行分析，以明確其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為茶黃素類抗癌藥物的開發(fā)提供思路。

1 茶黃素類天然產(chǎn)物的分類及結(jié)構(gòu)

茶黃素類是具有苯并卓酚酮結(jié)構(gòu)的天然化合物，多從紅茶中提取或經(jīng)茶中的多酚氧化酶或過氧化物酶與綠茶兒茶素結(jié)合生成，是紅茶中發(fā)揮生物學活性的主要物質(zhì)之一[6]。茶黃素類天然產(chǎn)物主要包括茶黃素（TF1）、茶黃素-3-沒食子酸酯（TF2A）、茶黃素-3'-沒食子酸酯（TF2B）、茶黃素-3,3'-沒食子酸酯（TF3,TFDG）、茶黃素-3，3'-雙沒食子酸（TFBG）、新茶黃素（NEO）和異茶黃素（ISO）等，見圖1[7]。茶黃素類天然產(chǎn)物在小腸中吸收很差，對結(jié)腸細菌的降解具有相對抵抗力，但是能通過促進雙歧桿菌、副桿菌、擬桿菌、糞桿菌、抑制梭桿菌等調(diào)節(jié)腸道微生物群[10-11]。

圖1 茶黃素類天然產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)Figure 1 Molecular structure of theaflavins natural products

2 茶黃素類天然產(chǎn)物抑制腫瘤進展的機制

2.1 茶黃素天然產(chǎn)物可促進腫瘤細胞的內(nèi)源性與外源性凋亡

細胞凋亡是指細胞的程序性死亡，包括內(nèi)源性凋亡和外源性凋亡[12]。內(nèi)源性凋亡主要通過調(diào)控線粒體，而外源性凋亡通過形成死亡誘導信號復合物，進而激活裂解下游蛋白引起凋亡，內(nèi)外源性凋亡通過相互聯(lián)系，能有效擴大凋亡信號[13]。研究[14]發(fā)現(xiàn)TF3一方面通過增加檢查點激酶2（chk2）的表達，上調(diào)Bax和下調(diào)BclxL的表達，使細胞以p53不依賴的方式啟動內(nèi)源性凋亡，另一方面通過上調(diào)死亡受體DR5和Fas蛋白水平的方式觸發(fā)外源性凋亡，最終促進腫瘤細胞凋亡。Tu等[15]研究發(fā)現(xiàn)，TF3對順鉑耐藥細胞具有協(xié)同治療效果。通過檢測研究發(fā)現(xiàn)TF3主要是通過提高Bax、Bad和cleaved caspase-9蛋白水平，下調(diào)Bcl-xL的表達，經(jīng)內(nèi)源性途徑促進細胞凋亡。并通過增加DR5、FADD和cleaved caspase-8的蛋白表達，經(jīng)外源性途徑促進細胞凋亡。Lahiry等[16]通過對p53突變的腫瘤細胞MDAMB-231的研究發(fā)現(xiàn)，一方面茶黃素類天然產(chǎn)物激活jun N端激酶（JNK），引起Fas的上調(diào)和Fas-FADD的相互作用，使t-bid形成并刺激線粒體而引起凋亡；另一方面茶黃素類天然產(chǎn)物可抑制生長信號通路中PI3K/AKT/p-Bad的磷酸化而抑制腫瘤的生長。茶黃素通過G2/M期細胞周期停滯和誘導細胞凋亡而抑制結(jié)腸癌細胞增殖[17]。因此，茶黃素類化合物可同時促進腫瘤細胞的內(nèi)源性及外源性凋亡，這種促進作用可能主要通過上調(diào)促凋亡相關(guān)蛋白和受體的表達、下調(diào)抗凋亡蛋白的表達來影響細胞凋亡信號通路的進行。

2.2 茶黃素可誘導腫瘤細胞有絲分裂阻滯

此外，茶黃素亦可誘發(fā)腫瘤細胞的有絲分裂阻滯進而起到抗腫瘤的效果[18]。細胞周期是指細胞從一次有絲分裂結(jié)束至下一次有絲分裂完成的全過程。細胞周期蛋白（cyclin）和周期蛋白依賴性激酶（CDK）是啟動、促進和完成細胞周期事件的關(guān)鍵調(diào)控分子[19]。通過流式細胞實驗和蛋白印跡實驗測定，TF3不僅能通過降低A2780/CP70細胞中cyclin A2、cyclin D1、cyclin E1、CDK2和CDK4蛋白的表達，導致細胞停滯在G1和S期；此外，TF3還能增加p27的表達使細胞停滯在G0和G1期。通過對順鉑耐藥細胞研究時發(fā)現(xiàn)，TF3可顯著抑制CyclinB的生成使細胞周期停滯在G2期[9,14-15]。通過對茶黃素類研究[20]發(fā)現(xiàn)，TFs處理后的HeLa細胞纖維結(jié)構(gòu)解聚，細胞周期阻滯在G2/M期，其IC50值為110 μg/ml。50 μg/ml TF1和20 μg/ml EGCG的組合具有較強的微管解聚作用，可有效下調(diào)PI3K/Akt信號通路的進行，誘導線粒體凋亡信號的發(fā)生，使細胞更多地停留在G2/M期[21]。TFs通過上調(diào)抑癌基因p15和p18蛋白，抑制周期蛋白D1、D3和CDK4、CDK6，使細胞周期阻滯于G0、G1期[22]。在結(jié)腸癌中，孵育過的TFDG使腫瘤細胞停滯于G2期，并通過增加p53和p21、caspase-3的表達促進腫瘤細胞的凋亡[23]。研究發(fā)現(xiàn)，TFBG可通過抑制SHCBP1與PLK1的結(jié)合，抑制腫瘤細胞有絲分裂，與曲妥珠單抗聯(lián)用后，可顯著抑制胃癌的生長[24]。因此，茶黃素類天然化合物主要通過降低細胞周期蛋白和周期蛋白依賴性激酶的表達，使細胞停滯在細胞間期，阻止細胞的大量非正常增殖。

2.3 茶黃素可作為免疫修復劑抑制腫瘤進展

免疫治療是指在通過激活或促進免疫系統(tǒng)改善抗腫瘤的免疫反應(yīng)，進而達到治療甚至長期緩解癌癥的重要治療方法[25]。腫瘤細胞脫落的PGE2能誘導CD4+T細胞的凋亡，而茶黃素類通過恢復CD4+T細胞的IL-2受體及Jak-3/Stat-5A信號通路，升高Bcl-2/Bax比率，提高癌癥患者免疫修復力，從而避免PGE2誘導的免疫細胞凋亡[26]。

綜上所述，茶黃素類化合物可通過促進腫瘤細胞的內(nèi)源性及外源性凋亡促使腫瘤細胞死亡，并通過誘導腫瘤細胞阻滯于有絲分裂間期進而抑制腫瘤細胞增殖；更重要的是，茶黃素還可以通過恢復CD4+T細胞的活性而激活腫瘤免疫以抑制腫瘤進展。

3 茶黃素類化合物抑制腫瘤進展相關(guān)的信號通路

3.1 MAPK、PI3K/AKT及Hedgehog通路

MAPK通路調(diào)節(jié)著細胞的生長、分化、應(yīng)激、炎性反應(yīng)等多種生理、病理效應(yīng)，包括有絲分裂原ERK，應(yīng)激反應(yīng)性JNK和p38[27]。研究發(fā)現(xiàn)[28]TF2A通過MAPK中的p38、Erk和JNK途徑，而TF2B主要通過MAPK中的Erk途徑誘導細胞凋亡和G1期阻滯，進而抑制對順鉑耐藥的卵巢癌細胞生長。Gao等[29]用免疫熒光統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，TF3通過ERK、JNK和p38通路誘導肺腺癌SPC-A-1細胞凋亡，通過ERK和JNK途徑誘導食管癌Eca-109細胞凋亡，而這種凋亡作用主要激活了caspase-3和caspase-9，抗壞血酸能加強這種作用。Zhang等[30]用小鼠B16F10細胞系證明了TF1通過激活p53和JNK[31]信號轉(zhuǎn)導以及抑制MEK/ERK和PI3K/AKT信號轉(zhuǎn)導介導抗黑色素瘤的作用。對于不同的癌細胞，茶黃素類能影響不同的MAPK路徑激活下游相應(yīng)蛋白，進而達到抑制腫瘤細胞增殖并增敏耐藥細胞株的作用。

AKT信號通路在細胞存活和凋亡中起著至關(guān)重要的作用，正在成為癌癥預防和治療的靶向重要通路[32]。Halder等[33]研究發(fā)現(xiàn)，茶黃素類通過抑制Akt信號通路抑制白血病細胞生長，一方面茶黃素能抑制其下游靶標的表達如Gsk-3β、細胞周期蛋白D1和CDK2，增加叉頭轉(zhuǎn)錄因子1（FOXO1）和p27的表達水平，另一方面茶黃素對其上游熱休克蛋白（Hsp90）的抑制也減弱了Akt信號。還有研究表明茶黃素[34]能通過靶向RET致癌基因誘導甲狀腺髓樣癌細胞凋亡，誘導凋亡的方式主要有2種：使PI3K/Akt/Bad途徑停滯，導致線粒體跨膜電位（MTP）丟失、細胞色素-c釋放和caspase-3和caspase-9的激活，以及通過抑制Ras/Raf/ERK來維持p38MAPK/caspase-8/caspase-3通路。茶黃素類天然產(chǎn)物不僅能通過影響Akt通路上游與下游的蛋白抑制腫瘤增生，還能影響MAPK通路誘導癌細胞凋亡。

在Hedgehog（Hh）信號通路中，Hedgehog信號分子可與靶細胞膜上的兩種受體Patched（Ptc）和Smoothened（Smo）結(jié)合，其中Patched是由抑癌基因編碼，Smo由原癌基因編碼，主要的核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子之一是Gli。該通路的異常激活與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[35]。Sur等[36-37]通過動物實驗研究發(fā)現(xiàn)EGCG和TF1可上調(diào)Patched和下調(diào)Smo、Gli1的表達，進而減少靶基因Cyclin D1、cMyc、表皮生長因子受體（EGFR）的表達以及上調(diào)E-鈣黏蛋白等。因此，茶黃素可通過抑制Hedgehog信號通路的傳遞進而下調(diào)下游靶基因的表達進而抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展。

綜上所述，茶黃素類天然產(chǎn)物不僅可以通過MAPK、AKT、Hedgehog各個通路誘導細胞凋亡，影響細胞有絲分裂使細胞停滯于各個細胞周期，還能強化通路之間的聯(lián)系，增強腫瘤細胞的抑制效果。

3.2 茶黃素經(jīng)NF-κB信號通路抑制腫瘤

NF-κB是一種轉(zhuǎn)錄因子，存在于胞質(zhì)中，并被IκB結(jié)合抑制。磷酸化的IκB釋放激活的二聚體NF-κB，NF-κB進入細胞核并與操縱基因結(jié)合，調(diào)控腫瘤生長[38]。Adhikary等[39]研究發(fā)現(xiàn)茶黃素類能通過增加p53的磷酸化，抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移。通過機制研究發(fā)現(xiàn)，TFs類化合物會增加線粒體內(nèi)活性氧（ROS），進而誘導p38MAPK介導的p53在第15位絲氨酸磷酸化，使得磷酸化的p53與IKKβ相互作用，減少IκBα的磷酸化并抑制核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB入核，從而使MMP-2和MMP-9表達下降進而有效抑制癌細胞轉(zhuǎn)移。此外，TFs也可通過減少IκB的磷酸化以及Akt和Cox-2的表達，抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-κB入核，以濃度和時間依賴性的方式促進腫瘤凋亡和抑制腫瘤的增生[40]。綜上所述，茶黃素可以通過NFκB發(fā)揮促凋亡和抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的作用。

3.3 茶黃素與免疫相關(guān)的信號通路

JAK/STAT信號通路主要參與細胞增殖、分化、凋亡和免疫調(diào)節(jié)等生物學過程，現(xiàn)在研究主要集中于該通路在影響炎性反應(yīng)和腫瘤疾病形成等方面[41]。茶黃素不僅能通過抑制NF-κB、MAPK的激活和TNF-α、IL-1、IL-6的表達起到抗炎作用[42]，更重要的是通過抑制腫瘤細胞分泌免疫抑制細胞因子TGF-β和IL-10，促進免疫細胞分泌IL-2和TNF-γ[43]，而增強免疫監(jiān)視啟動細胞免疫殺傷作用。Bhattacharyya等發(fā)現(xiàn)[44]，茶黃素類天然產(chǎn)物抑制荷瘤小鼠脾淋巴細胞中p53和Bax表達，促進Bcl-2的表達，改變了Bcl-2/Bax的比值，使免疫細胞免受腫瘤細胞誘導的細胞凋亡促進了細胞的免疫修復。茶黃素類天然產(chǎn)物通過IL-2、IL-7受體恢復JAK-3/STAT-5A信號通路，升高Bcl-2/Bax比率，促進了T細胞的存活、增殖和分化，增強了細胞的免疫監(jiān)視與殺傷作用[26,45]。

3.4 茶黃素經(jīng)Wnt/β-Catenin信號通路抑制腫瘤

Wnt/β-Catenin信號通路在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用[46]。當Wnt與表面受體Frizzled（Fzd）結(jié)合后，活化散亂蛋白Disheveled（Dsh），阻止β-Catenin的磷酸化降解，導致大量的β-Catenin在胞質(zhì)內(nèi)積聚，并移向細胞核內(nèi)與轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF結(jié)合，激活TCF轉(zhuǎn)錄活性，調(diào)節(jié)靶基因的表達[47]。Pan等[48]研究發(fā)現(xiàn)茶黃素TF3可通過下調(diào)β-Catenin的表達，抑制Wnt/β-Catenin信號通路，進而下調(diào)LEF-1和C-myc蛋白水平的表達，最終抑制卵巢癌細胞A2780、CP70和OVCAR3的增殖。無獨有偶，Sur等[36]通過研究TF1和EGCG對N-硝基二乙胺誘導鼠舌癌和肝癌的影響時發(fā)現(xiàn)，TF1和EGCG均能夠抑制β-Catenin的入核，減少β-Catenin mRNA的穩(wěn)定性和上調(diào)拮抗sFRP1和APC的表達。由此可見，茶黃素類天然產(chǎn)物可通過促進β-Catenin的降解以及抑制β-Catenin的入核進而抑制腫瘤發(fā)生，此外，由于Wnt/β-Catenin信號通路與腫瘤細胞的干性有關(guān)[36]，因此，茶黃素類天然產(chǎn)物可能通過抑制腫瘤細胞的自我更新而起到抗腫瘤的作用。

3.5 茶黃素經(jīng)其他信號通路抑制腫瘤

最新研究[8]表明TF3對順鉑耐藥性細胞具有一定的增敏效果，TF3不僅能增加銅轉(zhuǎn)運蛋白1（CTR1）的表達，增強順鉑的攝取，而且還能通過減少谷胱甘肽（GSH）的表達以減少順鉑的外排，通過細胞質(zhì)中GSH與順鉑的結(jié)合可增加順鉑的入核量，更有效地損傷腫瘤細胞的DNA。Gao等[49]研究發(fā)現(xiàn)，低劑量的TF3可以通過影響Akt/mTOR/P70s6k/4E-BP1和Notch-1/C-myc兩條信號通路，下調(diào)HIF-1α、VEGF的表達從而抑制腫瘤血管形成；而高劑量的TF3則能抑制腫瘤生長。DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）是調(diào)控表觀遺傳的重要酶，茶黃素作為DNMT抑制劑，對結(jié)腸癌的生長具有顯著的抑制作用[50]。

綜上所述，茶黃素可能通過MAPK、PI3K/AKT及Hedgehog通路促進腫瘤細胞的凋亡和細胞周期阻滯，通過NF-κB通路抑制轉(zhuǎn)移，通過JAK/STAT信號通路恢復腫瘤的免疫監(jiān)視，通過Wnt/β-Catenin影響到腫瘤干性和自我更新，進而起到抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用，見表1、圖2。

圖2 茶黃素類天然產(chǎn)物在信號通路中的作用Figure 2 Role of theaflavins natural products in signal pathways

表1 茶黃素類天然產(chǎn)物在癌癥中的作用Table 1 Role of theaflavins natural products in cancer

4 展望

腫瘤的發(fā)生發(fā)展是細胞內(nèi)信號通路異常活化以及炎性反應(yīng)、損傷等綜合因素所致。本文通過綜述茶黃素類天然產(chǎn)物在腫瘤中的抑制作用以及作用的信號通路，對茶黃素在腫瘤中的功能作用有了全面的認識。茶黃素類天然產(chǎn)物可作用于多個信號通路中的多個靶點，通過干擾細胞信號通路的進行，可有效抑制癌細胞增殖、促進癌細胞的凋亡、阻斷細胞周期循環(huán)及恢復腫瘤免疫系統(tǒng)等。作為化療、靶向治療增敏劑，茶黃素類與藥物的聯(lián)合使用可顯著降低藥物的毒副作用，增強藥物的療效，在癌癥的治療方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于茶黃素類性質(zhì)不穩(wěn)定、易降解的特性，目前研究還停留在細胞、動物實驗階段。如何更好地提高茶黃素類物質(zhì)的穩(wěn)定性、生物利用度以及開展腫瘤治療的臨床試驗是目前和將來研究的重中之重。