王領, 倪敏, 江濱

結直腸癌是消化道常見惡性腫瘤之一,已成為癌癥致死的第三大主要原因,且發(fā)病率逐年升高[1]。目前對于結直腸癌的治療主要是以外科手術及傳統(tǒng)放化療為主的綜合治療[2],但其不良反應多,恢復時間長,有一定的局限性,因此需要尋求預防或治療結直腸癌的新方法。

中藥在我國有得天獨厚的優(yōu)勢,中藥聯(lián)合手術及化療在臨床治療結直腸癌中顯示出一定的療效[3]。人參皂苷作為人參的主要活性成分,有著廣泛的藥理作用。研究顯示人參皂苷主要可分為達瑪烷型和齊墩果酸型[4],而達瑪烷型人參皂苷作為人參皂苷的主要抗癌活性成分,可分為原人參二醇型和原人參三醇型皂苷。原人參二醇型皂苷包括Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rh2等;原人參三醇型皂苷有Rg1、Rh1等[5]。本文將對人參皂苷抗結直腸癌的作用機制做一綜述。

1 誘導腫瘤細胞周期停滯及細胞凋亡

細胞凋亡在生物體發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)中起重要作用。然而,在病理條件下,尤其是在腫瘤中,細胞喪失了凋亡的能力[6],因此誘導腫瘤細胞凋亡可有效地抑制結直腸癌的發(fā)展。Liu等[7]研究了人參皂苷Rh2對耐藥結直腸癌細胞周期及凋亡相關分子表達的影響,發(fā)現(xiàn)一定濃度的人參皂苷Rh2可以降低細胞周期蛋白D1, CDK2, p-Rb及Bcl-2的水平,同時還能提高耐藥結直腸癌細胞系HCT-8/5-FU以及LoVo/5-FU中 cleaved-caspase 3的蛋白質水平,從而預示著人參皂苷Rh2通過調節(jié)細胞周期和凋亡相關蛋白而誘導細胞周期阻滯和細胞凋亡。Wang等[8]為了探索人參皂苷C-K抑制腫瘤細胞生長的潛在機制,通過流式細胞術測定細胞周期譜并對細胞凋亡進行評估,在低至20 μmol/L的濃度下觀察到人參皂苷C-K對細胞周期分布產生影響,即人參皂苷C-K抑制結直腸癌細胞中的G1期到S期的轉換。用50 μmol/L的人參皂苷C-K處理48 h后,HCT-116細胞的早期和晚期凋亡細胞百分比分別為39.9%±2.5%和32.0%±4.2%,對照組分別為4.0%±1.3%和1.4%±0.3%,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。人參皂苷C-K可誘導腫瘤細胞凋亡。此外,Wu等[9]發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rh4通過激活結直腸癌細胞中的ROS/JNK/p53途徑誘導腫瘤細胞凋亡和自噬,提供了Rh4作為抗癌劑的巨大潛力的基本科學依據(jù)。

2 抑制腫瘤細胞增殖

正常細胞的生長依賴于生長因子的調節(jié),但腫瘤細胞可以在很少甚至完全沒有生長因子的條件下,保持其持續(xù)增殖的能力,大量研究都表明人參皂苷可以通過抑制腫瘤細胞的增殖來發(fā)揮抗腫瘤作用。張龍江等[10]研究了人參皂苷Rg1對結腸癌的體外及體內的增殖抑制作用,體外研究通過將不同濃度的人參皂苷Rg1作用于人結腸癌細胞系SW480,結果顯示濃度為10 μg/ml時抑制作用最顯著,抑制體為47.6% ±2.2%(P<0.05)。體內以Lewis結腸癌小鼠為模型,發(fā)現(xiàn)當給藥濃度為300 mg/kg時,人參皂苷Rg1對腫瘤抑制率最大,為26.4%±0.2%(P<0.05)。這提示Rg1可有效的抑制結直腸癌細胞的增殖。Kim等[11]對人參皂苷Rp1(一種衍生自人參皂苷Rk1的新型人參皂苷)抗結直腸癌細胞增殖的作用機制進行研究,結果顯示人參皂苷Rp1以劑量依賴性方式通過上調載脂蛋白A-1(Apo-A1)的水平抑制結直腸癌細胞的增殖。He等[12]以人參皂苷Rg3對結腸癌細胞的抗癌活性為研究方向,觀察到人參皂苷Rg3在體外以劑量依賴性的方式抑制人結腸癌HCT116細胞的增殖,抑制作用最明顯的是在100～150 μmol/L之間。同時觀察人參皂苷Rg3對HCT 116細胞集落形成的影響,發(fā)現(xiàn)濃度在100 μmol/L時,人參皂苷Rg3能有效地抑制HCT 116細胞集落形成。這些結果表明人參皂苷Rg3可有效地抑制人結腸癌細胞的增殖。

3 抑制腫瘤新生血管形成

血管的營養(yǎng)供給與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密不可分,它作為腫瘤生長的重要因素之一,參與并影響著腫瘤的侵襲和轉移[13]。新血管的產生為腫瘤提供代謝需要,而血管內皮生長因子(VEGF)是最關鍵的促血管生成生長因子之一,對腫瘤新生血管的形成有重要作用[14]。曾東香等[15]使用人參皂苷Rg3聯(lián)合FOLFOX4方案治療35例晚期結直腸癌患者,通過對治療組(人參皂苷Rg3聯(lián)合FOLFOX4方案)和對照組(單純FOLFOX4方案化療)的VEGF水平變化進行測定,結果顯示治療組的VEGF水平下降相對于對照組差異有統(tǒng)計學意義,而VEGF對新生血管形成及腫瘤生長起重要作用,提示人參皂苷Rg3可有效地抑制腫瘤新生血管形成。Tang等[16]為了研究人參皂苷Rg3是否也可以影響結直腸癌原位異種移植物的血管形成。使用抗CD34抗體對組織中的內皮細胞進行陽性染色,通過測定微血管密度水平,發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg3可以有效抑制腫瘤新生血管生成;同時,通過實時pCR 分析了41種血管生成相關基因的表達,結果發(fā)現(xiàn)22種促血管生成基因的mRNA水平下調,說明人參皂苷Rg3的抗腫瘤新生血管生成的作用可能是通過下調某些血管生成相關基因的表達來實現(xiàn)。

4 抑制腫瘤細胞侵襲和轉移

惡性腫瘤最重要的特點是其具有局部浸潤和遠處轉移的能力,這也是其致死的主要原因[17]。LTH等[18]通過使用小鼠轉移模型,將HT-29細胞注射到免疫受損小鼠中,觀察人參皂苷Rb2對腫瘤轉移的影響,結果發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rb2明顯減少肝、肺以及腎中腫瘤轉移結節(jié)的數(shù)量,表明人參皂苷Rb2可以有效的抑制結直腸癌細胞的轉移。Han等[19]的研究表明人參皂苷20(S)-Rh2降低了癌細胞的侵襲活力;同時,人參皂苷20(S)-Rh2有效抑制IL-6誘導的信號轉導、轉錄激活因子3(STAT3)磷酸化以及基質金屬蛋白酶(MMPs)的表達,包括MMP-1、MMP-2和MMP-9,這些影響因子與腫瘤細胞的侵襲與轉移密切相關。這些研究結果提示人參皂苷20(S)-Rh2抑制結直腸癌細胞的侵襲和轉移的作用機制與其抑制腫瘤細胞的侵襲活力、調節(jié)與結直腸癌的侵襲與轉移相關影響因子的表達相關。

5 增強機體免疫力

免疫系統(tǒng)有免疫監(jiān)督功能,這種功能的降低與結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展、復發(fā)率以及生存期等都有密切聯(lián)系。張才軍等[20]研究人參皂苷Rh1對免疫功能降低的小鼠的免疫調節(jié)的作用機制,結果發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rh1增加小鼠的脾及胸腺指數(shù)、增強巨噬細胞的吞噬功能,促進T淋巴細胞增殖等作用,使免疫功能低下模型小鼠的免疫功能上調。周英武等[21]以BALB/c小鼠為模型,通過測定IgG抗體反應、脾細胞增殖和相關細胞因子來觀察人參皂苷Rg1對小鼠免疫功能的影響,實驗結果顯示人參皂苷Rg1可提高小鼠的免疫力。

6 提高化療藥物的療效

腫瘤細胞多次與化療藥物接觸之后,對藥物的敏感性下降甚至消失,產生耐藥性。耐藥性一旦產生,藥物的化療作用就明顯下降,導致藥物的療效降低或無效。5-氟尿嘧啶(5-FU)和奧沙利鉑是臨床治療中兩種廣泛使用的一線化療藥物,Tang等[16]首先研究5-FU和奧沙利鉑可以抑制結直腸癌異種移植物的生長，然而,人參皂苷Rg3和5-FU或Rg3和奧沙利鉑的組合將腫瘤的體積降低到更顯著的水平。表明Rg3聯(lián)合5-FU或奧沙利鉑的化療方案更為有效。吳迪等[22]研究人參皂苷Rg3聯(lián)合5-FU化療對抑制大腸癌生長和轉移能否起到協(xié)同作用,通過對抑瘤率進行測定,結果顯示5-FU及人參皂苷Rg3聯(lián)合治療組的抑瘤率為34.82%,相較于5-FU組25.00%的抑瘤率來說,人參皂苷Rg3與5-FU聯(lián)合應用能夠明顯提高抑制效果,即兩者的聯(lián)合作用更加有效。

7 抗炎

在結直腸癌的發(fā)展中,慢性炎癥已被確定為關鍵的誘發(fā)因素[23]。結腸的炎癥狀態(tài)可以強烈影響結直腸癌的過程[24]。Yu等[25]通過使用腸道特異性炎癥和致癌作用的Apcmin/+小鼠模型,結果發(fā)現(xiàn)低劑量人參皂苷明顯降低基因表達炎癥細胞因子IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF-α、G-CSF以及來自小腸和結腸組織中的GM-CSF的水平,說明人參皂苷減少了腸道炎癥和腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。Yao等[26]使用酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)分析人參皂苷C-K對結直腸癌細胞系HT-29分泌的炎性細胞因子IL-8的作用,結果人參皂苷C-K顯著降低了HT-29細胞中IL-8的產生,這表明人參皂苷C-K可能在預防炎癥相關結直腸癌中具有潛在的臨床價值。

8 調節(jié)腸道微生物群

人體腸道微生物至少有1000種,這些腸道微生物群對于消化食物,控制腸上皮穩(wěn)態(tài)以及腸道發(fā)育至關重要。最近,已有研究表明腸道微生物群通過改變腸道細菌生物膜,微環(huán)境穩(wěn)態(tài)和免疫反應促進結直腸癌的發(fā)展[27]。Huang等[28]評估了人參皂苷 Rb3/Rd對Apcmin/+小鼠腸道微生物群和腸道微環(huán)境的影響,發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rb3/Rd下調與結直腸癌發(fā)展相關的生物標志物(磷酸化信號轉導子和轉錄激活因子3)的表達、促進有益細菌的生長以及下調與惡病質相關細菌的豐度,這些結果表明人參皂苷Rb3/Rd可以通過調節(jié)腸道微生物群以及改善腸道微生態(tài)來發(fā)揮抗癌作用。劉艷艷等[29]通過研究PCR-DGGE 技術使飼喂人參總皂苷的小鼠糞便產生菌群結構的多樣性以及相似性后發(fā)現(xiàn),小鼠腸道菌群的結構發(fā)生改變,而菌群及其代謝模式與結直腸癌的發(fā)生與發(fā)展密切相關[30],提示人參皂苷可能以腸道菌群為靶點發(fā)揮抗結直腸癌作用。

9 小結與展望

綜上所述,人參皂苷有著顯著的抗腫瘤活性,現(xiàn)已證明人參皂苷可以通過抑制腫瘤細胞增殖,促進腫瘤細胞凋亡,誘導細胞周期停滯,抑制腫瘤血管生成以及與化療藥物聯(lián)合增效等機制達到抗腫瘤的目的,而且人參皂苷可以調節(jié)機體的免疫力,其通過不同途徑來激活機體的免疫力,從而增強機體對抗腫瘤的能力。但是現(xiàn)階段人參皂苷通過腸道菌群介導作用于結直腸癌的機制尚未明確,是否可以通過腸道菌群在早期階段檢測結直腸癌或通過腸道微生物組尋找腫瘤生物標記物,甚至通過改善腸道微生態(tài)來增強機體的免疫力來發(fā)揮抗結直腸癌作用等有著廣闊的前景,需要進一步的研究探索。

此外,結直腸癌作為一種常見的惡性腫瘤,主要以手術及化療治療為主,而人參皂苷有著較好的抗腫瘤作用,且可以增強化療的效果,但是人參皂苷的臨床應用尚處在起步階段,現(xiàn)只有人參皂苷Rg3(參一膠囊)運用于臨床治療,因此大規(guī)模的臨床試驗還有待于進一步的開展,盡管有多種人參皂苷復合物[31-32]的出現(xiàn),其中包括人參皂苷藥物納米復合物以及人參皂苷混合膠束等,但是將這些基礎實驗的研究成果轉化為臨床治療結直腸癌方法的道路仍然很漫長,因此還需要大量的基礎以及臨床研究進一步深入了解人參皂苷的抑癌作用機制,并將研究成果轉化為可以應用于臨床的抗腫瘤藥物。