木犀草素抗腫瘤作用研究概況

莫景穎，羅笑珊，張海怡，張 磊，王瑞雪*

(1.佛山科學技術(shù)學院 口腔醫(yī)學院，廣東 佛山 528225；2.江漢大學 醫(yī)學院，湖北 武漢 430056)

腫瘤對人類的健康威脅日益突出，目前已成為最常見的致死疾病之一。近年來，天然中草藥活性成分的抗腫瘤作用成為國內(nèi)外研究的熱點。木犀草素(Luteolin)作為一種天然黃酮類化合物，主要存在于馬鞭草科、傘形科、十字花科、天南星科、錦葵科等植物及蔬菜中，具有抗腫瘤、抗炎、抗病毒、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等藥理作用[1]，木犀草素以糖甙的形式存在，其化學結(jié)構(gòu)如圖1所示。

目前，木犀草素已被用于肝細胞癌、肺癌、結(jié)腸癌、直腸癌、食管癌、卵巢癌、黑色素瘤、骨肉瘤、畸胎瘤等腫瘤的治療，研究發(fā)現(xiàn)木犀草素可抑制腫瘤細胞增殖、促進腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞遷移和侵襲，并具有對其他抗腫瘤藥物的增敏作用等，其抗腫瘤的發(fā)展?jié)摿薮蟆，F(xiàn)綜述木犀草素抗腫瘤的作用及機制的相關(guān)研究進展，以期為臨床應用提供理論支持和科學依據(jù)。

1 抑制腫瘤細胞增殖

細胞通過分裂的方式進行增殖，需經(jīng)歷一段規(guī)律且穩(wěn)定的細胞周期，呈高度的時空有序性和協(xié)同性。對于腫瘤細胞而言，因其細胞周期的正常調(diào)控體系遭受破壞，導致細胞增殖失控，從而誘發(fā)腫瘤。因此，針對腫瘤細胞周期不同階段的多種關(guān)鍵事件，精準作用于其特定的細胞結(jié)構(gòu)，調(diào)控基因、酶、細胞周期蛋白等，可為臨床的腫瘤治療提供研究思路。

在木犀草素的化學結(jié)構(gòu)中，具有共軛雙鍵的B環(huán)與C環(huán)處于同一平面，有利于接近酶底物結(jié)合位點，且其B環(huán)上具有相鄰的兩個羥基，有利于抑制酶活性，這兩種結(jié)構(gòu)均為其抑制腫瘤細胞的增殖提供了化學基礎(chǔ)。木犀草素對腫瘤細胞的抑制作用具有濃度、時間依賴性，即濃度越高處理時間越長，其抑制腫瘤細胞的影響就越明顯。姜澤群等[2]研究顯示，木犀草素以劑量(5～100 μmol/L)和時間(24、48、72 h)依賴的方式抑制人非小細胞肺癌H460細胞的生長，其IC50為40 μmol/L。任開明等[3]發(fā)現(xiàn)木犀草素能抑制非小細胞肺癌A549細胞的增殖，并呈濃度依賴性。徐娜等[4]也發(fā)現(xiàn)木犀草素對小細胞肺癌H1688、H446細胞增殖具有相同的效果，并具有濃度依賴性。隨著相關(guān)研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)木犀草素對腫瘤細胞增殖的抑制作用與其對腫瘤細胞增殖基因的影響關(guān)系緊密。孟欣等[5]報道了木犀草素能通過抑制細胞增殖相關(guān)基因RPS15a、Bad的mRNA表達和促進增殖抑制基因Lrig1、TSPYL5、Bim的mRNA表達，從而達到抑制結(jié)腸癌HT-29細胞增殖的生物學功能。孟欣等[6]發(fā)現(xiàn)木犀草素可下調(diào)肝癌細胞增殖相關(guān)基因LETM1、URG11、PICK1、CyclinD1的mRNA表達以抑制肝癌細胞的增殖，其中CyclinD1蛋白是細胞從G1期轉(zhuǎn)化為S期必需的蛋白，提示木犀草素發(fā)揮的抑制細胞增殖的作用可能是通過調(diào)控細胞周期阻滯實現(xiàn)的。這與史棟棟等[7]的發(fā)現(xiàn)相吻合，即木犀草素將MCF-7細胞阻滯在S期。此外，還有研究報道了木犀草素可通過上調(diào)miRNA-203的表達來抑制乳腺癌細胞增殖[8]。

2 促進腫瘤細胞分化

目前普遍認為，腫瘤細胞來源于一些未分化或微分化的干細胞，這些干細胞在生長過程中喪失了正常程序化的分化機制，且其惡變程度與分化程度呈負相關(guān)。通過誘導腫瘤細胞重新獲得分化功能，使其“步入正軌”，或許是一種腫瘤治療的有效手段。而在實際研究中，可從細胞分化的相關(guān)因素入手，如與細胞分化程度呈正相關(guān)的特異性物質(zhì)等，以此探究該細胞的分化程度。研究發(fā)現(xiàn)[4]，經(jīng)木犀草素處理48 h的小細胞肺癌H1688、H446細胞中堿性磷酸酶的活性明顯高于對照處理組，提示木犀草素可促進癌細胞的分化。由此可知，促進腫瘤細胞的分化可能是木犀草素發(fā)揮抗腫瘤效應的作用機制之一。

3 促進腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞出現(xiàn)自主有序的死亡，可分為死亡受體途徑和線粒體途徑。線粒體途徑主要是通過改變線粒體膜結(jié)構(gòu)和電位變化來改變線粒體通透性，進而釋放出細胞色素C、凋亡誘導因子、核酸內(nèi)切酶G等凋亡物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素通過線粒體途徑調(diào)控腫瘤細胞的凋亡，主要表現(xiàn)在增加促凋亡蛋白的表達，以及抑制抗凋亡蛋白的表達。王麗芳等[9]研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素可以通過抑制AKT的活化、增加p53、bax和cleaved-caspase3的表達、減少bcl-2的表達，誘導細胞進入凋亡途徑。也有報道[10]指出，bcl-2與腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)運體(Adenine nucleotide translocator，ANT)結(jié)合會抑制線粒體膜通道的形成，而bax與ANT作用則會形成通道，同時bcl-2蛋白活性受到AKT、p53、NF-κB的調(diào)節(jié)，而bcl-2可直接或間接對bax進行調(diào)節(jié)。孟欣等[6]發(fā)現(xiàn)木犀草素可以通過促進促凋亡基因Merlin、AlkBH8、AR-ID1A的mRNA表達來促進肝癌細胞的凋亡。這些研究提示，木犀草素可作為細胞外信號使癌細胞產(chǎn)生胞內(nèi)信號從而改變癌細胞線粒體膜結(jié)構(gòu)增加其通透性，使癌細胞釋放細胞色素C、凋亡誘導因子等凋亡物質(zhì)來促進癌細胞的凋亡。有關(guān)研究亦證明，木犀草素可誘導癌細胞發(fā)生凋亡，如肝癌[11-12]、膠質(zhì)瘤[13]、食道癌[14]、黑色素瘤細胞[15]、畸胎瘤[16]、膽管癌[17]、肝膽管型肝癌[17]、結(jié)直腸癌[18]、白血病[19]。木犀草素還能通過調(diào)控miRNA發(fā)揮促細胞凋亡的功能，如miR-34a-5p[2]、miR-203[8]、microRNA-6809-5p[20]。

4 抑制腫瘤細胞遷移和侵襲

4.1 抑制腫瘤血管生成

腫瘤的侵襲、遷移是腫瘤發(fā)展過程中的重要環(huán)節(jié)，而腫瘤的侵襲、遷移與腫瘤血管生成密切相關(guān)。其中，血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)是一種重要的促血管生成細胞因子，在腫瘤血管生成過程中扮演重要角色。付銀鋒等[21]運用60 μmol/L木犀草素處理黑素瘤細胞A375和B16F10 48 h后發(fā)現(xiàn)，木犀草素能顯著降低VEGF表達，從而減少新生血管生成，最終抑制黑素瘤細胞侵襲。姜澤群等[2]報道了經(jīng)木犀草素處理的肝癌細胞，其細胞內(nèi)的血管新生分子(Uba2、VEGF、Fraj-1、HIF-1α、Rac1)的表達顯著降低?；|(zhì)蛋白金屬酶家族(Matrix metalloproteinase，MMPs)具有降解細胞外基質(zhì)和基底膜作用，在腫瘤侵襲、遷移和血管生成中發(fā)揮重要作用。在腫瘤微環(huán)境發(fā)生缺血缺氧時，腫瘤細胞會通過提高MMP-2和MMP-9的表達為腫瘤細胞的遷移進行助力。有研究[3-4，22]證明，木犀草素有抑制腫瘤細胞遷移相關(guān)蛋白酶的作用，如MMPs家族的成員MMP-2和MMP-9。魏付橋等[22]通過不同濃度的木犀草素分別處理結(jié)腸癌HCT116后發(fā)現(xiàn)，癌細胞的遷移與侵襲能力受到明顯抑制，其作用機制與MMP-2、MMP-9的下調(diào)和E-cadherin的上調(diào)密切相關(guān)。趙喜等[23]報道了經(jīng)木犀草素處理后的人結(jié)腸癌細胞LS174T，細胞內(nèi)的ATAD2表達降低，從而下調(diào)MMP-2、MMP-9及p-NF-κB的表達來抑制腫瘤細胞侵襲。還有研究[24]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)不同濃度的木犀草素(10 μmol/L、20 μmol/L、40 μmol/L)處理人結(jié)腸癌干細胞后，木犀草素可通過下調(diào)TCF-4、MMP-2和β-Catenin蛋白的表達，來降低癌細胞的Ⅳ型膠原酶的降解，從而抑制癌細胞的遷移與侵襲。

4.2 逆轉(zhuǎn)腫瘤的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)指上皮細胞向間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化，參與腫瘤的發(fā)生過程，是腫瘤細胞發(fā)生浸潤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟。李春雨等[25]發(fā)現(xiàn)，木犀草素具有體外抑制HepG2肝癌細胞侵襲遷移的作用，其機制與EMT相關(guān)。還有研究顯示，木犀草素通過逆轉(zhuǎn)或降低促進EMT的蛋白表達來抑制EMT?？姶骒o等[26]研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素可逆轉(zhuǎn)由TGF-β1誘導的人肺癌A549細胞發(fā)生EMT，其分子機制可能是木犀草素對EMT相關(guān)蛋白E-cadherin和波形蛋白(Vimentin)的表達逆轉(zhuǎn)。阮君山等[27]研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素通過特異性結(jié)合并下調(diào)細胞整合素，最終抑制人肺癌H1975、A549細胞發(fā)生EMT。分子層面的研究顯示，木犀草素通過抑制IBP、SphK1、FAK、Vimentin、N-cadherin的mRNA表達來抑制癌細胞EMT[5]。曲國欣等[28]發(fā)現(xiàn)，木犀草素可通過下調(diào)Vimentin進而抑制骨肉瘤U2OS細胞的EMT。Schomberg等[29]通過16 μmol/L木犀草素處理人黑色素瘤細胞3 d后，應用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，盡管木犀草素調(diào)控4種不同黑色素瘤的具體基因不同，但這些基因均涉及ECM或細胞黏附途徑。

4.3 相關(guān)信號通路

近年來研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素發(fā)揮抑制腫瘤細胞侵襲、遷移的作用與多種信號通路相關(guān)。Yao等報道[30]了木犀草素通過上調(diào)miR-384和下調(diào)PTEN的表達來抑制結(jié)腸癌細胞遷移。Chen等[31]發(fā)現(xiàn)，木犀草素抑制宮頸癌細胞轉(zhuǎn)移可通過下調(diào)RPS基因的表達和阻斷Akt/Mtor/c-Myc的信號通路實現(xiàn)。Han等[32]研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素通過上調(diào)FZD6來抑制Wnt信號通路從而抑制前列腺癌的發(fā)生與轉(zhuǎn)移。有研究[33]表明，木犀草素發(fā)揮抑胃癌的作用主要是通過Notch通路調(diào)控EMT來實現(xiàn)。也有研究[20]表明，木犀草素抑制肝癌細胞生長，主要通過促進miRNA-6809-5p的表達進而抑制肝癌細胞中FLOT1的表達，以及Erk1/2 p38和NF-κB/p65的信號。

5 干擾腫瘤細胞代謝

代謝是生命體表現(xiàn)其生命活動的最基本特征之一，其最小單位為細胞，表現(xiàn)為各種能量的轉(zhuǎn)化，包括各種放能反應和吸能反應。若抑制代謝反應中的關(guān)鍵酶活性，這些活性受影響的酶則無法催化生成相應的代謝物，可減慢腫瘤疾病發(fā)展的進程。史棟棟等[7]研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素可能對乳腺癌細胞MCF-7細胞的氨基酸代謝有阻礙作用，推測木犀草素可能抑制了磷酸戊糖途徑中核酸酶及其核酸苷酶的活性，從而使磷酸的含量下降，最終抑制核酸代謝。通過分析木犀草素處理后的細胞代謝機制，抓住關(guān)鍵酶并深入研究，有利于倒推木犀草素發(fā)揮具體抗癌作用的結(jié)構(gòu)，可為探尋和研發(fā)更多同類抗腫瘤藥物提供有價值的參考。

6 對抗腫瘤藥物的增敏作用及逆轉(zhuǎn)耐藥作用

放化療是治療惡性腫瘤的常用方法，由于瘤體內(nèi)存在程度不同的抗輻射乏氧細胞，同時正常組織對放化療的耐受程度也不盡相同，因此運用中草藥有效成分來提高腫瘤對放化療的敏感性，是近年來的熱門話題。有證據(jù)表明，木犀草素可作為抗腫瘤藥物增敏劑應用于惡性腫瘤的治療，如治療肝細胞癌和腎細胞癌的小分子多激酶抑制劑索拉非尼，鉑類抗癌藥物如順鉑、奧利沙鉑等。Tu等[34]研究發(fā)現(xiàn)，放射性耐藥是口腔鱗狀細胞癌(Oral squamous cell carcinoma，OSCC)患者復發(fā)、轉(zhuǎn)移及致死的重要原因。Tu等通過MTT試驗發(fā)現(xiàn)，OSCC表現(xiàn)出抗輻射表型，而木犀草素聯(lián)合治療則增強了OSCC的輻射效應，表明木犀草素對其他抗腫瘤藥物具有增敏作用，甚至可逆轉(zhuǎn)耐藥性?；熛嚓P(guān)的基礎(chǔ)研究[35]顯示，木犀草素可通過JNK信號途徑增加肝癌細胞對索拉菲尼的敏感性。有研究[36]顯示，木犀草素增加肝癌細胞對順鉑的敏感性，也是通過JNK通路發(fā)揮作用。還有研究[37]指出，木犀草素可通過抑制CCNE2表達，增加他莫昔芬耐藥細胞株對化療藥物他莫昔芬的敏感性。此外，木犀草素能增強奧沙利鉑的療效，其機制是木犀草素可將奧沙利鉑使細胞周期阻滯轉(zhuǎn)化為凋亡[38]。同時，也有研究[39]報道木犀草素與5-氟脲嘧啶聯(lián)用可促進p53、p21、caspase-3的表達，從而提高抗腫瘤的效應。木犀草素還能促進腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導配體(Tumor necrosis factor related apoptosis-induced ligand，TRAIL)誘導的肝癌細胞[40]、腎癌細胞[41]發(fā)生凋亡，以增加癌細胞對TRAIL的敏感性。除了促進癌細胞發(fā)生凋亡，木犀草素也能通過抑制腫瘤細胞的侵襲遷移，從而增加耐藥型乳腺癌細胞對順鉑的敏感性[42]。

7 結(jié)語

綜上，木犀草素的抗腫瘤機制種類繁多且較復雜，目前引起廣泛關(guān)注的主要有干擾細胞代謝、阻滯細胞周期、誘導細胞凋亡、抑制腫瘤細胞侵襲浸潤、提高放化療的療效以及增敏其他抗腫瘤藥物等。木犀草素作為一種具有多種生物活性的天然化合物，在植物界分布較廣且價格低廉，是一種前景廣闊的潛在抗腫瘤藥物。木犀草素通過多種機制發(fā)揮抗炎癥、抗氧化等作用[1]，為醫(yī)藥和科研領(lǐng)域帶來了新的研究方向。此外，木犀草素對于臨床上多種疾病的治療亦有較大優(yōu)勢。但目前對木犀草素的研究大多停留于體外實驗層面，實驗影響因素單一，今后應加強木犀草素的體內(nèi)抗癌作用研究，以及木犀草素與放化療合用的療效、機制及使用條件等研究，探索木犀草素的臨床應用價值，以便更好地服務(wù)于腫瘤患者。同時，由于天然分子藥物的化學結(jié)構(gòu)脆弱、溶解性差，使得它們的臨床應用受到阻礙，因此運用納米顆粒組裝以提高天然分子藥物(木犀草素)的穩(wěn)定性和溶解度，亦是木犀草素應用研究的新方向。