楊靖怡 楊守博 康莊 康勛 綜述 李文斌 審校
腦膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最為常見(jiàn)且預(yù)后較差的原發(fā)性惡性腫瘤,占美國(guó)腦腫瘤注冊(cè)中心統(tǒng)計(jì)所有腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的31%,占惡性腦腫瘤和中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤的81%,每年發(fā)病率為5/100 000例,且呈逐年遞增趨勢(shì)[1]。低級(jí)別膠質(zhì)瘤(WHOⅠ、Ⅱ級(jí))的中位生存時(shí)間為5~8年;高級(jí)別膠質(zhì)瘤(WHOⅢ、Ⅳ級(jí))稱(chēng)為惡性膠質(zhì)瘤,其中Ⅲ級(jí)間變型星形細(xì)胞瘤的中位生存時(shí)間為3年左右,Ⅳ級(jí)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma,GBM)的中位生存時(shí)間僅為14.4個(gè)月[2],年齡>60歲的患者生存時(shí)間更短。分子病因?qū)W顯示,其發(fā)生和發(fā)展與多種因素有關(guān)[3],包括原癌基因活化、抑癌基因失活、凋亡相關(guān)基因異常、血管活性因子高表達(dá)、相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活等。膠質(zhì)瘤作為常見(jiàn)的原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤,呈浸潤(rùn)生長(zhǎng)且血管豐富,其組織學(xué)異質(zhì)性使得影像學(xué)及術(shù)中觀察很難明確腫瘤范圍,無(wú)法進(jìn)行徹底切除[4]。目前,國(guó)際上常規(guī)應(yīng)用手術(shù)輔以放療、化療綜合治療方案,以及靶向治療如貝伐單抗等藥物的使用,但患者的生存質(zhì)量及預(yù)后并不理想。因此,尋找新型抗膠質(zhì)瘤藥物成為近年國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
綠原酸(chlorogenic acid,CGA)是由反式肉桂酸(trans-cinnamic acids)與奎尼酸(quinic acid)組成的多酚類(lèi)化合物[5],包括香豆??崴?、阿魏酰奎尼酸、咖啡??崴幔╟affeoyl quinic acid,CQA)等分子結(jié)構(gòu),且存在多種同分異構(gòu)體如新綠原酸(cryptochloro?genic acid,4-CQA)、隱綠原酸(neochlorogenic acid,5-CQA)等,目前仍沿用國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)之前的建議將3-CQA作為綠原酸[6]。綠原酸廣泛存在于杜仲、金銀花等植物中,作為一種中藥提取物,其抗腫瘤作用及分子機(jī)制已得到很多實(shí)驗(yàn)證實(shí),被認(rèn)為是癌癥的有效化學(xué)防護(hù)劑[7]。本文將重點(diǎn)歸納綠原酸類(lèi)物質(zhì)抗腫瘤作用,尤其是與膠質(zhì)瘤相關(guān)的分子作用機(jī)制,并介紹其在膠質(zhì)瘤治療中的相關(guān)應(yīng)用及前景。
腫瘤微環(huán)境中的免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤的形成起到了至關(guān)重要的作用,從免疫監(jiān)視到免疫平衡最終免疫逃逸,腫瘤細(xì)胞和微環(huán)境的免疫能力此消彼長(zhǎng)。Kang等[8]通過(guò)表達(dá)譜芯片研究綠原酸對(duì)于BALB/c EMT-6雌性小鼠的作用,發(fā)現(xiàn)與免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)通路相關(guān)的基因CaN和NFAT基因被激活,CaN/NFAT信號(hào)通路作用廣泛,可以提高Th1型細(xì)胞因子(IFN-γ和IL-2)的表達(dá),抑制Th2型細(xì)胞因子(IL-4和IL-10)表達(dá),活化T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞和B細(xì)胞,從而達(dá)到調(diào)節(jié)免疫作用。
微環(huán)境中細(xì)胞因子的作用可使巨噬細(xì)胞分化成不同狀態(tài),M2型巨噬細(xì)胞表達(dá)多與高級(jí)別膠質(zhì)瘤的不良預(yù)后相關(guān),且可能促進(jìn)腫瘤微環(huán)境的形成[9],而M2型巨噬細(xì)胞向M1型轉(zhuǎn)化能夠促進(jìn)抗腫瘤免疫反應(yīng),抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,上述現(xiàn)象在肝癌、前列腺癌、乳腺癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中均有發(fā)現(xiàn)[10],且與非小細(xì)胞肺癌患者生存期延長(zhǎng)相關(guān)[11]。近期研究表明綠原酸可以通過(guò)促進(jìn)STAT1活化,增加LPS/IFN-γ介導(dǎo)的M1型巨噬細(xì)胞相關(guān)標(biāo)記物如iNOS、MHCⅡ和CD11c,同時(shí)通過(guò)抑制STAT6減少I(mǎi)L-4介導(dǎo)的M2型巨噬細(xì)胞標(biāo)記物Arg和CD206的表達(dá),從而抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。此外,綠原酸處理的G422小鼠體內(nèi)CD11c陽(yáng)性的M1型巨噬細(xì)胞比例增加、M2型巨噬細(xì)胞減少,其程度與荷瘤小鼠的腫瘤減少重量相一致[12]。
細(xì)胞凋亡的調(diào)控包括腫瘤抑制蛋白p53、視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤(retinoblastoma,RB)蛋白以及Bcl-2蛋白家族成員,惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞中存在這些基因表達(dá)的改變,其中以p53的改變最為廣泛[13]。p53蛋白是細(xì)胞凋亡調(diào)控的關(guān)鍵,可使細(xì)胞分裂周期靜止來(lái)促進(jìn)受損DNA修復(fù),并啟動(dòng)DNA片段化誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡以防止異常增殖[14],其生物效應(yīng)表現(xiàn)為Bax或Bcl-2目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,而B(niǎo)cl-2蛋白家族按其功能分為抑制凋亡和促進(jìn)凋亡兩類(lèi),其中Bax作為細(xì)胞凋亡的促進(jìn)基因,其過(guò)度表達(dá)可以使細(xì)胞趨于凋亡。Sitarek等[15]分析發(fā)現(xiàn)益母草根莖提取物成分中含有綠原酸,將膠質(zhì)瘤細(xì)胞經(jīng)益母草根莖提取物處理后,流式細(xì)胞計(jì)數(shù)分析發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡增加且呈劑量依賴(lài)性,進(jìn)一步檢測(cè)凋亡相關(guān)基因表達(dá)可見(jiàn)p53表達(dá)水平上調(diào),同時(shí)存在Bcl-2蛋白表達(dá)降低以及Bax蛋白水平的顯著提高,而B(niǎo)ax/Bcl-2的比例升高更傾向于促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡。由此可見(jiàn),綠原酸可能增加p53表達(dá),促進(jìn)損傷DNA的修復(fù),同時(shí)上調(diào)Bax/Bcl-2比例,介導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的凋亡。此外,上述細(xì)胞凋亡過(guò)程可以避免炎癥反應(yīng)發(fā)生及其引起的周?chē)?xì)胞損傷,所以綠原酸抗腫瘤作用的同時(shí)無(wú)明顯不良反應(yīng)。
侵襲性和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤細(xì)胞的本質(zhì)特性和基本能力,而腫瘤細(xì)胞的侵襲能力主要通過(guò)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)降解、破壞細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜得以實(shí)現(xiàn)。MMP-2作為蛋白溶解酶家族成員,被證實(shí)在腫瘤增殖、侵襲過(guò)程中扮演重要角色。惡性腫瘤利用葡萄糖的速率高于正常組織,這與其惡性程度及治療抵抗、不良預(yù)后相關(guān)。
Belkaid等[16]發(fā)現(xiàn)U87膠質(zhì)瘤細(xì)胞高表達(dá)葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PT)mRNA,后者在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中可以使葡萄糖在非糖異生組織如腦組織中分解代謝,并調(diào)控細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路以及侵襲性腫瘤細(xì)胞的表型。綠原酸可抑制G6PT活性,阻礙細(xì)胞糖酵解途徑,使細(xì)胞內(nèi)ATP水平降低,降低MMP-2分泌,從而抑制腫瘤生長(zhǎng)、侵襲[17]。此外,綠原酸可通過(guò)MT1-MMP/G6PT信號(hào)軸抑制S-1-P介導(dǎo)的ERK途徑磷酸化[18],而1-磷脂-神經(jīng)鞘氨醇(1-phospholipid-sphin?gosine,S-1-P)可以有效促進(jìn)GBM細(xì)胞分裂,并通過(guò)動(dòng)員細(xì)胞內(nèi)鈣離子誘導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白磷酸化,引起細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。綜上,抑制G6PT可以有效地影響腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力,尤其對(duì)于高表達(dá)G6PT mRNA的惡性腫瘤。作為腫瘤細(xì)胞信號(hào)通路研究中的新角色,G6PT在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的地位以及綠原酸抗膠質(zhì)瘤細(xì)胞的具體作用機(jī)制仍值得深入研究。
血管生成是腫瘤發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵,腫瘤缺氧微環(huán)境可經(jīng)促血管生成因子誘導(dǎo)血管再生,其中缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)在缺氧細(xì)胞的應(yīng)答中起重要作用[19],涉及腫瘤血管生成過(guò)程中許多基因的轉(zhuǎn)錄激活。研究表明,綠原酸在低氧條件下可抑制HIF-1α蛋白的表達(dá)和功能活性,并有效抑制下游血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascu?lar endothelial growth factor,VEGF)表達(dá)及其介導(dǎo)的蛋白激酶(AKT)磷酸化過(guò)程,從而影響內(nèi)皮細(xì)胞遷移管樣結(jié)構(gòu)形成等,最終抑制血管生成。由此可見(jiàn),綠原酸可以通過(guò)下調(diào)HIF-1α/AKT途徑抑制低氧環(huán)境誘導(dǎo)的血管生成[20],抑制腫瘤增殖。
近年來(lái),綠原酸及其抗腫瘤分子機(jī)制得到了廣泛而深入的研究,除上述在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的作用外,對(duì)于其他腫瘤的相關(guān)作用機(jī)制研究也多有報(bào)道。如綠原酸在白血病細(xì)胞中可以通過(guò)線粒體膜電位改變、氧自由基(ROS)的產(chǎn)生、Caspase誘導(dǎo)活化促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡[21];近期研究發(fā)現(xiàn)綠原酸可干擾人乳腺癌MCF-7細(xì)胞周期,阻滯G1期腫瘤細(xì)胞并減少S期細(xì)胞數(shù),其抗腫瘤作用呈劑量依賴(lài)性,IC50值為(52.5±4.72)μg/mL[22];此外,綠原酸可介導(dǎo)甲基化沉默基因啟動(dòng)子中的CpG島去甲基化,從而恢復(fù)腫瘤細(xì)胞中沉默的抑癌基因,表現(xiàn)出抑制DNA甲基化,影響腫瘤細(xì)胞表觀遺傳學(xué)的作用[23]。
綜上所述,綠原酸抗腫瘤機(jī)制不同于傳統(tǒng)化療或靶向等藥物,包括抗氧化應(yīng)激、影響腫瘤細(xì)胞的侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移能力、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、干擾細(xì)胞周期、抑制血管生成等多重作用,故其交叉耐藥可能性低,且有望在臨床應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)現(xiàn)有抗腫瘤藥物的多重耐藥性[24]。
由于腫瘤分子病因機(jī)制的復(fù)雜性,新型化療藥物及多種藥物聯(lián)合方案仍無(wú)法有效改善化療過(guò)程中腫瘤對(duì)藥物的耐受性,從而導(dǎo)致治療失敗甚至患者死亡,故如何干預(yù)、改善腫瘤耐藥方式是腫瘤治療領(lǐng)域的熱點(diǎn)及重點(diǎn)。
在宮頸癌A431細(xì)胞系中,一定濃度的綠原酸可增加順鉑及奧沙利鉑的活性,從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同抗腫瘤作用,經(jīng)高效液相色譜法分析表明綠原酸在一定濃度時(shí)可與順鉑及奧沙利鉑形成更有活性的化合物[25];MMTV-PyVT自發(fā)乳腺癌小鼠實(shí)驗(yàn)中,拉帕替尼與綠原酸合用有效抑制了乳腺癌的肺轉(zhuǎn)移,這可能與抑制M2型巨噬細(xì)胞極化相關(guān)[26]。近期研究表明,綠原酸可以增強(qiáng)5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞增殖抑制,綠原酸和5-FU的協(xié)同作用可能是由于綠原酸誘導(dǎo)的ROS過(guò)量產(chǎn)生而使ERK失活[27],表明綠原酸在肝癌細(xì)胞中是5-FU化學(xué)療法的潛在化學(xué)增敏劑。
由此可見(jiàn),在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中綠原酸對(duì)多種傳統(tǒng)化療藥物均有協(xié)同作用,聯(lián)合用藥可通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)通路、參與免疫調(diào)節(jié)等多種途徑提高抑瘤率,降低腫瘤耐藥機(jī)制,改善現(xiàn)有藥物的治療效果。此外,綠原酸應(yīng)用于人體或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)P椭猩形窗l(fā)現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng),安全性較高,這些特點(diǎn)均為目前臨床治療提供了有利條件,值得深入研究其抗腫瘤價(jià)值。
藥物在人體內(nèi)代謝及藥效動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)于最大限度發(fā)揮藥物效果起著重要作用,已有學(xué)者進(jìn)行了綠原酸以不同給藥方式在人體內(nèi)代謝的相關(guān)探索。
人體實(shí)驗(yàn)?zāi)P捅砻鳎诜G原酸約三分之一在小腸中以原型被吸收,其余進(jìn)入大腸經(jīng)微生物代謝分解后吸收[28],而腸道微生物群落會(huì)影響其生物利用度[29]。近期,北京世紀(jì)壇醫(yī)院正在進(jìn)行綠原酸肌肉注射劑安全性、耐受性和藥物代謝動(dòng)力學(xué)特征研究的Ⅰ期臨床試驗(yàn),Ren等[30]分析受試者尿液標(biāo)本中含有6種代謝物,其中以未代謝的綠原酸及3'-甲基-5-CQA(M3)和4'-甲基-5-CQA(M4)為主,通過(guò)反向分子對(duì)接分析M3、M4及綠原酸共同作用于RAC絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶和DNA復(fù)制,且三者均與惡性膠質(zhì)瘤相關(guān)的不同靶點(diǎn)存在相互作用,雖然其具體作用機(jī)制尚待明確,但該研究首次闡明了綠原酸代謝產(chǎn)物在治療惡性膠質(zhì)瘤中可能存在活性,有助于進(jìn)行針對(duì)性研究并促進(jìn)綠原酸在治療惡性膠質(zhì)瘤領(lǐng)域的應(yīng)用。
膠質(zhì)瘤是原發(fā)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的腫瘤,其中膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的生存期很短,預(yù)后極差,同時(shí)其發(fā)生、發(fā)展機(jī)制十分復(fù)雜,傳統(tǒng)的臨床治療手段局限且效果欠佳,患者的生存期及生存質(zhì)量并不理想。近年來(lái),植物提取物綠原酸作為新型抗腫瘤藥物受到廣泛關(guān)注,其抗腫瘤分子機(jī)制多樣,可通過(guò)多種通路及途徑實(shí)現(xiàn),且對(duì)于乳腺癌、結(jié)腸癌等多系統(tǒng)腫瘤有效,作用范圍廣泛。雖然已有文獻(xiàn)報(bào)道綠原酸影響腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、協(xié)同傳統(tǒng)化療改善療效等作用,但是目前對(duì)于綠原酸抗腦膠質(zhì)瘤的具體作用機(jī)制、聯(lián)合用藥方式及劑量、體內(nèi)藥物代謝等方面的研究尚不成熟,難以用于臨床給藥,故深入研究綠原酸對(duì)于膠質(zhì)瘤細(xì)胞作用的分子機(jī)制對(duì)于尋找新的抗腫瘤作用靶點(diǎn)、探索藥物臨床新用途,進(jìn)而開(kāi)發(fā)利用綠原酸具有重要科學(xué)及臨床意義。
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