α-常春藤皂苷的抗腫瘤藥理作用研究進(jìn)展

許 健 詹月萍 蔣元燁 曹 勤

α-常春藤皂苷(α-hederin)源于中藥復(fù)方腸胃清，由腸胃清高壓液相質(zhì)譜分析所得，是一個典型的五環(huán)三萜類皂苷[1-3]，結(jié)構(gòu)中含有鼠李糖和阿拉伯糖。五環(huán)三萜類皂苷是天然型皂苷中一類廣泛應(yīng)用于臨床的化合物，存在于多種植物中。大量的研究表明，五環(huán)三萜類皂苷具有廣泛的生物活性，如抗腫瘤、抗病毒、抗炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)等。

近年來，隨著對α-常春藤皂苷研究的不斷深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)其同樣具有廣泛的藥理作用。由于研究α-常春藤皂苷藥理作用的不斷加深，發(fā)現(xiàn)其抗腫瘤作用的分子機(jī)制有一定突破，其抗腫瘤作用主要表現(xiàn)為對腫瘤細(xì)胞的起源、生長均有抑制作用。α-常春藤皂苷可通過多種分子機(jī)制對人類結(jié)腸癌、胃癌、肝細(xì)胞癌、乳腺癌、黑色素瘤等多種腫瘤細(xì)胞發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生不同程度的藥理作用。本文就其近年來的抗腫瘤藥理作用研究進(jìn)展做簡要綜述，也為今后研究和開發(fā)α-常春藤皂苷抗腫瘤作用提供依據(jù)。

1 抗腫瘤作用

1.1 抑制腫瘤細(xì)胞增殖

目前研究發(fā)現(xiàn)，α-常春藤皂苷可通過影響DNA的合成能力和抑制一些生長調(diào)節(jié)因子及相應(yīng)受體的表達(dá)從而對人組織細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞U937、人乳腺癌細(xì)胞MCF-7、小鼠淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞P388、人肝癌細(xì)胞Hep G2等細(xì)胞增殖均有明確的生長抑制作用[4]；α-常春藤皂苷能夠有效的抑制胰腺癌細(xì)胞及肝癌細(xì)胞的生長[5]；此外，α-常春藤皂苷對人肺腺癌上皮細(xì)胞A549、人喉癌上皮細(xì)胞HEp-2、人結(jié)直腸癌細(xì)胞HT-29、胰腺癌細(xì)胞MIAPaca-2的生長也具有抑制作用，且與時間、劑量呈依賴關(guān)系[6-7]；王國娟等[8]研究發(fā)現(xiàn)α-常春藤皂苷作用于結(jié)腸癌Lovo細(xì)胞，Lovo細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，提示α-常春藤皂苷可以抑制結(jié)腸癌Lovo細(xì)胞的增殖，聯(lián)用化療藥奧沙利鉑后這種細(xì)胞形態(tài)改變更明顯，抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖的效果也更明顯。另外，α-常春藤皂苷的代謝產(chǎn)物刺楸根皂甙Ⅰ(Kalopanaxsaponin Ⅰ，KsI)對各種腫瘤細(xì)胞株和體內(nèi)腫瘤也具有較強(qiáng)的抑制作用。實(shí)驗(yàn)證明，隨著α-常春藤皂苷藥物水平的增加，腫瘤細(xì)胞生長能被有效的抑制[9]。

1.2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

α-常春藤皂苷對人腦膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞U251具有顯著地誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。α-常春藤皂苷可能通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的線粒體膜電位漸進(jìn)性丟失，使誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的基因半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase-3)活性活化，下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2、上調(diào)凋亡蛋白Caspase-3的表達(dá)，促進(jìn)U251細(xì)胞凋亡，提示α-常春藤皂苷可通過線粒體途徑Bcl-2、Caspase-3蛋白的變化誘導(dǎo)U251細(xì)胞凋亡[10]。還有學(xué)者研究探討了α-常春藤皂苷誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞B16凋亡的藥理作用，受磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白質(zhì)絲氨酸蘇氨酸激酶-雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)信號通路活化的影響，α-常春藤皂苷作用B16細(xì)胞后，促凋亡蛋白Bax水平升高，Bcl-2水平降低，Caspase-3、Caspase-9活性增強(qiáng)，從而促進(jìn)B16細(xì)胞的凋亡，而B16細(xì)胞的p-PI3K、p-Akt及p-mTOR水平降低，提示α-常春藤皂苷具有誘導(dǎo)B16細(xì)胞凋亡作用，并且誘導(dǎo)B16細(xì)胞的凋亡作用可能與抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路有關(guān)[11]。同時，α-常春藤皂苷可以通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)口腔癌細(xì)胞SCC-25凋亡[12]。

Cheng等[13]研究表明，α-常春藤皂苷對不同乳腺癌細(xì)胞也有較強(qiáng)的抑制作用，能有效地抑制ER陽性人乳腺癌細(xì)胞MCF-7和ER陰性乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231的生長并誘導(dǎo)其凋亡。α-常春藤皂苷可通過降低線粒體膜電位，從而減少線粒體乳腺癌細(xì)胞中的凋亡酶激活因子(Apoptotic protease activating factor-1，Apaf-1)和細(xì)胞色素c(Cytochrome C，Cyt-C)的表達(dá)，提高乳腺癌細(xì)胞中Caspase-3和Caspase-9的活性，提示α-常春藤皂苷通過線粒體介導(dǎo)的信號通路誘導(dǎo)MCF-7和MDA-MB-231細(xì)胞凋亡。還有學(xué)者提出，α-常春藤皂苷可能通過活性氧ROS-線粒體途徑誘導(dǎo)食管癌Ecal109細(xì)胞凋亡，丁光亞磺酰亞胺(BSO)是常用的還原型谷胱甘肽(GSH)合成抑制劑，N-乙酰半胱氨酸(NAC)為常用的GSH合成促進(jìn)劑，研究觀察到BSO前處理使得α-常春藤皂苷對Ecal109細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)作用增強(qiáng)，而使用NAC前處理時結(jié)果相反，證實(shí)了α-常春藤皂苷誘導(dǎo)Ecal109細(xì)胞與細(xì)胞內(nèi)活性氧的蓄積有關(guān)。α-常春藤皂苷作用Ecal109細(xì)胞后，Ecal109細(xì)胞內(nèi)線粒體相關(guān)蛋白AIF和CytC的表達(dá)升高，用BSO和NAC干預(yù)后，促進(jìn)了AIF的蛋白表達(dá)，抑制了CytC的蛋白表達(dá)，提示α-常春藤皂苷誘導(dǎo)Ecal109細(xì)胞凋亡可能與腫瘤細(xì)胞內(nèi)活性氧積蓄繼而誘發(fā)線粒體相關(guān)因子AIF和CytC釋放有關(guān)[14]。α-常春藤皂苷通過GSH耗盡和活性氧(Reactive oxygen species，ROS)積累降低肝癌細(xì)胞HCC的存活率并誘導(dǎo)HCC細(xì)胞凋亡[15]。Lorent等[16]另有研究發(fā)現(xiàn)，高濃度的α-常春藤皂苷能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡可能與膜膽固醇有關(guān)。高濃度的α-常春藤皂苷使腫瘤細(xì)胞膜透性活性增加，引起來自細(xì)胞外介質(zhì)的Ca2+內(nèi)流，依賴于膽固醇形成的孔活性增加，使膽固醇-皂苷聚集在膜中，進(jìn)一步抑制了腫瘤細(xì)胞偽足的形成，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。研究還發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞膜透性活性增加后胞漿Ca2+增加可能引起Caspase依賴的核碎裂，也是引起細(xì)胞凋亡的又一原因。

1.3 溶血活性

有學(xué)者研究表明，α-常春藤皂苷可能具有較強(qiáng)的溶血活性，對各種癌癥細(xì)胞系和體內(nèi)腫瘤都具有細(xì)胞毒性，α-常春藤皂苷與脂質(zhì)單層強(qiáng)烈相互作用可以顯示出對腫瘤細(xì)胞的膜分解活性[17]，并提出α-常春藤皂苷誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞破壞的機(jī)制可能是細(xì)胞凋亡或膜改變，推測是通過α-L-Rhap(1→2)-α-L-Arap osidic序列對肝苷元皂苷的細(xì)胞毒性以及糖部分的變化，從而影響腫瘤細(xì)胞毒性活性[18]。

28位羧基是α-常春藤皂苷藥物發(fā)揮抗腫瘤活性比較重要的官能團(tuán)，同時也是α-常春藤皂苷溶血活性的來源，因此為降低α-常春藤皂苷的副作用和提高抗腫瘤活性，雷銘道等[19]研究提出可利用不同鏈長的二醇作為連接臂，通過酯鍵(容易在體內(nèi)斷裂)將α-常春藤皂苷的28位羧基和呋咱氮氧化物連接在一起，釋放高濃度的一氧化氮(NO)來提高α-常春藤皂苷的抗腫瘤作用。

1.4 增加化療藥物敏感性和誘導(dǎo)自噬

5-氟尿嘧啶(5-FU)是醫(yī)學(xué)治療常用藥，對消化道腫瘤及其他腫瘤有較好醫(yī)療效果，在臨床治療中占有舉足輕重的地位。Bun等[20]研究提示α-常春藤皂苷和5-FU作用于結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29，在其IC50比值時聯(lián)合使用，顯示在中等的細(xì)胞毒性范圍(細(xì)胞生長抑制的25%)或在高生長抑制水平的拮抗作用中具有協(xié)同作用，提示α-常春藤皂苷和5-FU聯(lián)合使用可以優(yōu)化結(jié)腸癌細(xì)胞敏感性。

有研究發(fā)現(xiàn)[21]，化療藥物紫杉醇(Tax)在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)細(xì)胞中誘導(dǎo)保護(hù)性自噬，導(dǎo)致耐藥性的發(fā)生。α-常春藤皂苷可以通過改變?nèi)苊阁wpH和阻斷NSCLC細(xì)胞中的晚期自噬通量，抑制溶酶體組織蛋白酶D成熟，促進(jìn)Tax對NSCLC細(xì)胞的殺傷作用。此外，α-常春藤皂苷和Tax聯(lián)合使用增加了NSCLC細(xì)胞內(nèi)ROS的積累，而ROS抑制劑NAC逆轉(zhuǎn)了聯(lián)合治療的抑制作用，提示α-常春藤皂苷可以通過促進(jìn)ROS積累來增加Tax對NSCLC細(xì)胞的殺傷作用，并且與Tax聯(lián)合用藥可以成為治療NSCLC的新策略。

α-常春藤皂苷可以誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞中的自噬。α-常春藤皂苷激活A(yù)MP-活化蛋白激酶/雷帕霉素(AMPK/mTOR)機(jī)制靶標(biāo)信號通路，其可被ROS抑制劑NAC阻斷。此外，NAC可以抑制α-常春藤皂苷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和自噬。提示α-常春藤皂苷通過ROS激活的線粒體信號通路觸發(fā)細(xì)胞凋亡，并通過ROS依賴的AMPK/mTOR信號通路激活結(jié)腸直腸癌細(xì)胞中的自噬細(xì)胞死亡[22]。

1.5 納米療法

由于α-常春藤皂苷具有親脂性，生物利用度低，口腔吸收能力差，有研究通過將其包裹到納米粒子殼聚糖(CS)中來提高其生物活性。Zhu等[23]成功研究了一種單克隆抗體CS NPs，其負(fù)載抗腫瘤藥物。由CD147修飾的NPs通過抗體抗原特異性結(jié)合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對肝癌細(xì)胞的靶向性。抗體修飾的空洞型CS-NPs對腫瘤細(xì)胞無細(xì)胞毒性，并具有較好的生物組織相容性。α-常春藤皂苷-CS-CD147-NPs通過網(wǎng)格蛋白(Clathrin)介導(dǎo)的內(nèi)吞作用被捕獲到細(xì)胞內(nèi)，顯著影響了腫瘤細(xì)胞的穩(wěn)定性和活動性。提示負(fù)載抗腫瘤藥物α-常春藤皂苷的抗體修飾CS-NPs可通過抗體-抗原特異性識別進(jìn)一步促進(jìn)抗腫瘤作用。

α-常春藤皂苷有獨(dú)特的細(xì)胞膜相互作用，可與膜膽固醇相互作用并聚集，從而在細(xì)胞膜中形成短暫的孔。Nicol等[24]通過利用α-常春藤皂苷的滲透性和兩親性，細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)發(fā)射納米粒子(AIE-NPs)和純有機(jī)室溫磷光納米晶體(NCS)聚集，發(fā)現(xiàn)與納米粒子結(jié)合后更適用于輸送各種各樣的AIE-NPs和NCS進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，有利于增強(qiáng)α-常春藤皂苷的抗腫瘤生物活性。還有學(xué)者基于二嵌段共聚物的膠束靶向遞送α-常春藤皂苷。此兩親性二嵌段共聚物為聚(ε-己內(nèi)酯)-b-聚(低聚(乙二醇)單甲醚甲基丙烯酸酯-co-RGD)(PCL-b-P(OEGMA-co-RGD))，由疏水性PCL、親水性POEGMA和靶向肽(RGD)組成，通過開環(huán)聚合(ROP)、原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)和聚合物后官能化組合而成。PCL-b-P(OEGMA-co-RGD)和α-常春藤皂苷共膠束化可獲得含α-常春藤皂苷的靶向膠束納米顆粒α-常春藤皂苷-NP-RGD，提示α-常春藤皂苷-NP-RGD具有更好的抗腫瘤細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的藥理作用[25]。

2 小結(jié)與展望

α-常春藤皂苷能夠結(jié)合多種腫瘤細(xì)胞膜上離子通道和受體，發(fā)揮其抗腫瘤的藥理活性，如抑制腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、較強(qiáng)的溶血活性、增加化療藥物敏感性、誘導(dǎo)自噬、抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移等，還發(fā)現(xiàn)α-常春藤皂苷可以通過結(jié)合納米粒子促進(jìn)抗腫瘤生物活性，它吸引了越來越多的研究人員關(guān)注腫瘤的治療和預(yù)防，其臨床應(yīng)用前景廣闊，有望成為一種可防治多種腫瘤的新型藥物。