張 冰，炎士珂，包春玲，劉 寧

1上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院；2上海健康醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院東院 婦產(chǎn)科；3上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海 201306

傳統(tǒng)的腫瘤治療主要通過(guò)作用于腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的不同環(huán)節(jié)抑制或殺傷腫瘤細(xì)胞，雖取得顯著成效，但易產(chǎn)生耐藥性[1]及嚴(yán)重的不良反應(yīng)。1971年，F(xiàn)olkman等[2]詳細(xì)報(bào)道了血管生成(angiogenesis)在腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移過(guò)程中的重要作用，并提出通過(guò)抑制血管新生控制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的假說(shuō)，這為腫瘤治療提供了新的思路。血管生成是從已有的血管中生長(zhǎng)或分裂新的血管的復(fù)雜過(guò)程，與許多病理過(guò)程有關(guān)[3]，是實(shí)體腫瘤的十大特征之一[4]，更是肺癌[5]、肝癌、腎癌[6]、直腸癌[7]和卵巢癌[8]等多種癌癥的治療靶點(diǎn)[9]。近年來(lái)的研究表明，腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移依賴于新血管生成提供的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[10]。若抑制腫瘤血管生成，腫瘤會(huì)進(jìn)入“休眠狀態(tài)”，腫瘤細(xì)胞的增殖率與死亡率會(huì)達(dá)到平衡[11]。因此，抑制血管生成可通過(guò)切斷腫瘤細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源和氧的輸送來(lái)抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

腫瘤血管生成過(guò)程受到多種血管生成促進(jìn)因子和抑制因子的共同調(diào)節(jié)，一旦破壞二者的平衡就會(huì)激活“血管生成開(kāi)關(guān)”，腫瘤開(kāi)始生成新的血管[12]。其中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factors，VEGF)是目前發(fā)現(xiàn)的對(duì)血管形成最有效的特異性促進(jìn)因子[13]，可由腫瘤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞等多種細(xì)胞分泌。VEGF及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體(vascular endothelial growth factors receptor，VEGFR)在腫瘤血管生成中發(fā)揮關(guān)鍵作用，VEGF與VEGFR結(jié)合后可以激活下游通路PI3K/Akt、PTEN/Akt、Akt/mTOR、NF-κB和MAPK/ERK等引起血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、分化、遷移從而促進(jìn)腫瘤血管生成[14]。此外，還有許多其他促血管生成因子，如血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor，PDGF)[15]、成纖維細(xì)生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)[16]、缺氧誘導(dǎo)因子1(hypoxia-inducible factor-1，HIF-1)[17]、血管生成素(angiopoietins，ANG)、胰島素樣生長(zhǎng)因子(insulin-like growth factor，IGF)、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)[18]和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等[19]。其中，PDGF家族配體與血小板衍生生長(zhǎng)因子受體(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)結(jié)合后，通過(guò)激活下游Ras/MAPK、JAK/STAT、NF-κB信號(hào)通路，引發(fā)ERK1/2磷酸化，促進(jìn)ANG、VEGF等血管生成因子分泌，刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖，參與調(diào)節(jié)血管成熟和腫瘤細(xì)胞遷移。FGF和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體( fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR)除了可以調(diào)節(jié)正常細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化外，還可以促進(jìn)腫瘤血管密度和通透性，協(xié)同VEGF共同誘導(dǎo)血管生成[20]。已有研究報(bào)道表達(dá)FGF可以激活下游的Ras/MAPK、PI3K /Akt 和PKC等信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、分化和血管生成[21]。PDGF、FGF 和VEGF之間的協(xié)同被認(rèn)為是血管生成和轉(zhuǎn)移的重要過(guò)程。此外，在腫瘤細(xì)胞中，HIF-1的活性水平與其侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成和治療抵抗有密切關(guān)系。缺氧狀態(tài)下，腫瘤細(xì)胞中PI3K/Akt和Ras/Raf/MAPK通路被激活后，誘導(dǎo)HIF-1α蛋白的合成，同時(shí)，HIF-1α與HIF-1β可以結(jié)合形成HIF-1異二聚體[10]，與靶基因啟動(dòng)子/增強(qiáng)子區(qū)的HRE元件結(jié)合，從而參與VEGF等血管生成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)腫瘤血管生成。隨著科學(xué)家們對(duì)腫瘤血管生成調(diào)節(jié)機(jī)制的深入研究，發(fā)現(xiàn)阻斷促血管生成因子與其特異性受體結(jié)合，抑制其在內(nèi)皮細(xì)胞中的信號(hào)通路激活，進(jìn)而抑制內(nèi)皮細(xì)胞的侵襲、遷移、降低血管通透性等生物學(xué)特性是抑制腫瘤血管生成的主要作用機(jī)制。因此，通過(guò)阻斷腫瘤血管的生成，可以切斷腫瘤細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，進(jìn)而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。目前，靶向血管生成治療已然成為腫瘤治療的重要策略，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

近年來(lái)，隨著化學(xué)合成藥研發(fā)的成本提高、周期延長(zhǎng)，成功率大幅下降。尤其是耐藥問(wèn)題的產(chǎn)生很大程度上限制了抗腫瘤藥物在臨床上的應(yīng)用和療效。天然產(chǎn)物(natural products，NPs)由于其結(jié)構(gòu)新穎多樣、毒副作用低、生物活性較強(qiáng)、作用機(jī)制獨(dú)特、靶點(diǎn)廣泛等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為新藥研發(fā)的主要來(lái)源，得到了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。1804年Friedrich從罌粟中分離得到純的嗎啡[22]，開(kāi)創(chuàng)了NPs研究的先河。NPs是指來(lái)源于自然界由生物體產(chǎn)生的具有特殊生物學(xué)作用的低分子量有機(jī)化合物。NPs一直是藥物開(kāi)發(fā)中先導(dǎo)化合物[23]的源泉，尤其是抗癌和抗菌藥物[24]。大部分獲美國(guó)食品藥品管理局(FDA)或歐洲醫(yī)療機(jī)構(gòu)(EMA)批準(zhǔn)的處方藥物都是基于天然產(chǎn)物或其衍生物開(kāi)發(fā)的[25]，如抗癌天然產(chǎn)物紫杉醇(Taxol?，Paclitaxel)，1992年12月獲FDA批準(zhǔn)上市用于卵巢癌的二線治療[26]、其衍生物多西紫杉醇(Taxotere?，Docetaxel)也于1996年5月獲得FDA批準(zhǔn)上市，用于治療乳腺癌、鉑治療失敗后局部晚期或轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌、轉(zhuǎn)移性胃癌和頭頸部鱗狀細(xì)胞癌；1988年7月獲得FDA上市批準(zhǔn)的長(zhǎng)春堿(Vincrex?)被用于治療膀胱癌、及其他血液和實(shí)體癌癥包括霍奇金淋巴等；喜樹(shù)堿衍生物也相繼被FDA批準(zhǔn)上市，如拓?fù)涮婵?Topotecan?，Hycamtin?)于1996年被FDA批準(zhǔn)2011年2月25日被FDA批準(zhǔn)上市用于一線治療小細(xì)胞肺癌(SCLC)，伊立替康(Irinotecan，Camptosar?，Onivyde?)于1996年6月14日被FDA批準(zhǔn)上市用于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的一線治療；我國(guó)自主研發(fā)的抗腫瘤一類新藥人參皂苷Rg3[27]，在2000年獲得了CFDA的新藥證書(shū)。另外，DX-8951f、GG211、CKD-602、ST1481、BNP-1350、BN80915等喜樹(shù)堿衍生物新藥[28]，都還在進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)中，已有部分被批準(zhǔn)進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

本文將重點(diǎn)介紹具有抗腫瘤血管生成活性的天然產(chǎn)物的研究進(jìn)展，并對(duì)其就靶向的血管生成因子進(jìn)行歸類(見(jiàn)表1)。希望能為發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)靶向血管生成的抗腫瘤藥物以及聯(lián)合靶向治療的研究提供理論依據(jù)。

1 抑制腫瘤血管生成的靶向天然產(chǎn)物

1.1 靶向VEGF

VEGF是影響腫瘤血管生成的主要血管生成因子之一，它既能刺激新生毛細(xì)血管的生長(zhǎng)，又能增加血管的通透性[29]。目前報(bào)道的靶向VEGF的抗腫瘤藥物主要包括多酚類、黃酮類、生物堿類天然產(chǎn)物及其衍生物。其作用機(jī)制為通過(guò)Raf/MEK/ERK、PI3K/Akt或NF-κB信號(hào)途徑抑制VEGF的激活或阻斷VEGF與VEGFR結(jié)合，進(jìn)而影響腫瘤血管生成。

1.1.1 多酚類

姜黃素(curcumin，1)是從姜黃的根莖中分離純化的一種具有抗血管生成、抗炎和抗氧化等多種活性的多酚化合物(見(jiàn)圖1)[30]。Binion等[31]的研究表明姜黃素可以阻斷環(huán)氧合酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表達(dá)，抑制PI3K/Akt信號(hào)通路下調(diào)VEGF的表達(dá)，從而抑制VEGF誘導(dǎo)的血管生成，進(jìn)而抑制肝癌細(xì)胞的增殖[32]。羥基酪酸(hydroxytyrosol，HT，2)是一種從橄欖油中獲得的酚類化合物，在Lamy等[33]研究中發(fā)現(xiàn)HT可以通過(guò)抑制酪氨酸殘基(Tyr951、Tyr1059、Tyr1175、Tyr1214)的磷酸化及ERK1/2和SAPK/JNK的磷酸化進(jìn)而達(dá)到抗腫瘤的作用，是橄欖油中抑制VEGF誘導(dǎo)的血管生成最有效的化合物。白藜蘆醇(resveratrol，RST，3)是來(lái)源于葡萄、漿果、花生、桑椹的一種多酚化合物，被證實(shí)可以通過(guò)阻斷Tyr磷酸化下調(diào)VEGF的表達(dá)及分泌進(jìn)而抑制VEGF誘導(dǎo)的血管生成[34]，具有抗氧化、抗炎和抗腫瘤等多種活性。

圖1 姜黃素(1)、羥基酪醇(2)和白藜蘆醇(3)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 The chemical structures of curcumin(1),HT(2) and RST(3)

1.1.2 黃酮類

漢黃芩素(wogonin，4)是從黃芩中提取的天然黃酮類化合物(見(jiàn)圖2)，因其抗氧化、抗炎、抗腫瘤等作用而得到廣泛應(yīng)用。已有研究報(bào)道漢黃芩素通過(guò)抑制脂多糖(LPS)和PI3K/Akt/NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)的VEGF表達(dá)而具有抗腫瘤血管生成活性[35]，是潛在的腫瘤治療藥物。穗花杉雙黃酮(amentoflavone，5)是一種生物類黃酮，廣泛存在于銀杏、貫葉連翹等植物中。Tarallo等[36]的研究表明，穗花杉雙黃酮可以阻斷VEGF與VEGFR-1/-2的相互作用，抑制內(nèi)皮細(xì)胞遷移和毛細(xì)血管形成，并且下調(diào)白細(xì)胞介素家族(interleukin，IL)IL-1β、IL-6等多種內(nèi)源性炎癥因子的表達(dá)水平，進(jìn)而抑制血管生成從而達(dá)到抗腫瘤的治療效果。

圖2 漢黃岑素(4)和穗花杉雙黃酮(5)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.2 The chemical structures of wogonin(4) and amentoflavone(5)

1.1.3 生物堿類

紫杉醇(paclitaxel)是從短葉紅豆杉中提取出的一種生物堿藥物，具有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、自噬和抗血管生成等多種藥理特性。紫杉醇可以通過(guò)Raf/MEK/ERK和PI3K/Akt信號(hào)途徑抑制VEGF的激活和表達(dá)，影響內(nèi)皮細(xì)胞的黏附作用，進(jìn)而發(fā)揮抗血管生成的作用。Taxol?作為全球第一個(gè)上市的紫杉醇制劑，于1992年12月獲得FDA批準(zhǔn)上市，用于卵巢癌二線治療。紫杉醇目前已成為一線抗腫瘤藥物，對(duì)治療晚期癌癥有顯著療效，且聯(lián)合MEK抑制劑或PI3K抑制劑可以顯著提高治愈率[9]。

1.1.4 其他

人參皂苷Rg3(ginsenoside Rg3)是從紅參中提取出來(lái)的單體皂苷，有兩種常見(jiàn)構(gòu)型，即20(S)-人參皂苷Rg3(SPG-Rg3)和20(R)-人參皂苷Rg3(RPG-Rg3)。其中SPG-Rg3被證實(shí)可以通過(guò)下調(diào)VEGFR-2，抑制其介導(dǎo)的PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路中p-Akt和p-mTOR的表達(dá)，進(jìn)而抑制血管生成。蟾蜍靈(bufalin，6)是蟾蜍毒中的主要生物活性成分[37](見(jiàn)圖3)，已被證明與抗血管生成抑制劑索拉非尼(sorafenib)聯(lián)合治療時(shí)，可以通過(guò)抑制PI3K/Akt、mTOR/VEGF信號(hào)通路下調(diào)VEGF的表達(dá)進(jìn)而增強(qiáng)sorafenib的抗血管生成作用[38]。有研究表明，白花蛇蟲(chóng)草(HedyotisdiffusaWilld，HDW)的乙醇提取物可以通過(guò)抑制音猥因子(sonic hedgehog，SHH)信號(hào)通路關(guān)鍵靶基因VEGF的表達(dá)及與特異性受體VEGFR的結(jié)合[39]，抑制腫瘤血管生成進(jìn)而發(fā)揮抗腫瘤作用。辣椒中的主要活性成分辣椒素(capsaicin，7)具有抑制黑色素瘤侵襲的潛力，其作用機(jī)制是通過(guò)PI3K/Akt/Rac1信號(hào)通路抑制VEGF活性，影響了黑色素瘤的血管生成，從而抑制腫瘤侵襲。Sunilae等[40]研究表明蓽茇(piper longum)的醇提取物可以通過(guò)抑制VEGF的表達(dá)水平調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的存活、分化和增殖，是一種潛在的抗血管生成藥物，然而具體的有效活性成分和分子機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。熊果酸(ursolic acid，8)又名烏索酸，是從多種藥用植物中分離出來(lái)的一種五環(huán)三萜化合物[41]。Aryan等[42]的體內(nèi)研究表明Ursolic Acid可顯著降低血清VEGF水平抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，具有抗血管生成活性，是潛在的癌癥預(yù)防劑，然而具體的分子機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。此外，十字花科蔬菜中富含具有抗腫瘤活性的有效成分異硫氰酸烯丙酯(allyl isothiocyanate，AITC)。在腹水瘤細(xì)胞移植小鼠模型中，AITC可通過(guò)下調(diào)VEGF的表達(dá)顯著抑制血管新生，是潛在的特異性靶向VEGF的腫瘤血管生成抑制劑[43]，然而具體分子機(jī)制尚不明確。

圖3 蟾蜍靈(6)、辣椒素(7)和熊果酸(8)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.3 The chemical structures of bufalin(6),capsaicin(7) and ursolic acid(8)

1.2 靶向PDGF

PDGF及PDGFR的表達(dá)水平與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、耐藥性及不良的臨床預(yù)后有關(guān)[44]。PDGF家族成員及其受體PDGFRs通過(guò)向腫瘤血管中招募內(nèi)皮祖細(xì)胞而促進(jìn)血管的成熟和新生血管的形成。目前開(kāi)發(fā)靶向PDGF的抗腫瘤藥物策略主要是通過(guò)破壞PDGF與PDGFR之間相互作用抑制腫瘤血管生成，如直接靶向PDGF、用小分子抑制劑阻斷PDGFR的酪氨酸激酶活性等[45]。

鞣花酸(ellagic acid，EA)在地榆、石榴和五倍子等中藥中含量豐富，是一種由兩分子沒(méi)食子酸聚合而成的小分子多酚化合物[46]。多項(xiàng)研究表明，EA可以通過(guò)抑制PDGFB與PDGFR結(jié)合阻斷下游JAK/STAT途徑的激活，進(jìn)一步抑制STAT3蛋白的表達(dá)和磷酸化；同時(shí)，EA還可以抑制VEGFR磷酸化，進(jìn)一步抑制下游Ras/MAPK信號(hào)通路中ERK/Akt/JNK的磷酸化[47]，具有PDGF和VEGF雙靶點(diǎn)抑制血管生成的作用，發(fā)揮抗腫瘤的效果。雷公藤甲素(triptolide)是從雷公藤中提取和純化的一種二萜三環(huán)氧化合物。Triptolide可以通過(guò)抑制Akt/NF-κB/cyclinD1信號(hào)通路活性，下調(diào)PDGF基因的表達(dá)[48]；此外，Zhu等[49]的研究發(fā)現(xiàn)Triptolide還可以通過(guò)下調(diào)ANG，降低VEGF介導(dǎo)信號(hào)下游ERK/Akt磷酸化，起到抗腫瘤血管生成的效果，是一種多靶點(diǎn)抗腫瘤治療藥物。飛燕草素(delphinidin，9)是一種膳食花青素，是漿果中含量較高的多酚類物質(zhì)(見(jiàn)圖4)，已被報(bào)道可以抑制PDGF-BB誘導(dǎo)的ERK1/2磷酸化，以及PDGFR-b的酪氨酸磷酸化，從而抑制PDGF誘導(dǎo)的平滑肌細(xì)胞遷移、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞向毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)的形態(tài)分化，進(jìn)而影響腫瘤新生血管穩(wěn)定性[50]，是一種潛在的癌癥預(yù)防劑。齊墩果酸(oleanolic acid，OA，10)是一種五環(huán)三萜類天然產(chǎn)物，廣泛分布于夏枯草、橄欖油、連翹、青葉、女貞等植物中，具有多種重要的藥理活性。Meng等[51]已發(fā)現(xiàn)OA能夠通過(guò)抑制PDGFR酪氨酸激酶活性和信號(hào)傳導(dǎo)影響腫瘤血管生成，然而具體分子機(jī)制尚不明確。

圖4 飛燕草素(9)和齊墩果酸(10)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.4 The chemical structures of triptolide(9) and OA(10)

1.3 靶向FGF

FGF家族由18個(gè)配體和4個(gè)受體組成，在腫瘤發(fā)生發(fā)展的多種重要過(guò)程中發(fā)揮重要作用，例如腫瘤細(xì)胞無(wú)限增殖[52]、腫瘤血管重塑[53]、血管生成、血管浸潤(rùn)、內(nèi)皮細(xì)胞遷移和侵襲等。許多研究表明，F(xiàn)GF表達(dá)也與獲得性抗血管生成藥物的耐藥性有關(guān)，抑制FGF的表達(dá)可以顯著改善上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和耐藥性的發(fā)生有助于腫瘤治療的預(yù)后[54]。靶向FGF抗腫瘤藥物的主要機(jī)制是通過(guò)阻斷FGF與FGFR結(jié)合抑制其下游激酶蛋白(ERK1/2、PKC、RSK2)磷酸化，進(jìn)而抑制腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)靶向FGF/FGFR的天然小分子抑制劑已然成為抗癌藥物研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

二苯乙烯苷(stilbene glycosides)是從藥用植物何首烏中分離出來(lái)的天然產(chǎn)物，通過(guò)抑制ERK1/2磷酸化、降低FGF-2的活性，從而抑制FGF-2與FGFR1/2的相互作用，抑制腫瘤血管生成[55]，是一種天然的血管生成抑制劑。青藤堿(sinomenine)是從青藤中提取出的一種生物堿單體，被證明可以通過(guò)抑制NF-κB和MAPK信號(hào)通路下調(diào)FGF基因的表達(dá)水平，影響內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和侵襲，從而具有抗腫瘤血管生成的活性[56]。蒜氨酸(alliin)是一種來(lái)源于大蒜的化合物，可以有效抑制FGF-2和VEGF的釋放，是腫瘤血管生成過(guò)程的有效抑制劑[57]。此外，Powell等[58]的早期研究表明，在雞絨毛尿囊膜(CAM)模型中，Alliin可以抑制FGF-2誘導(dǎo)的血管生成，是一種潛在可開(kāi)發(fā)的抗腫瘤天然藥物，然而具體分子機(jī)制尚待研究。

1.4 靶向HIF-1

缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1是一種轉(zhuǎn)錄因子，可以轉(zhuǎn)錄激活VEGF等多種靶基因，參與調(diào)節(jié)腫瘤血管生成，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[59]相關(guān)。因此，HIF-1也被認(rèn)為是抗癌藥物的有效靶點(diǎn)[60]。目前報(bào)道的具有抗腫瘤活性的天然產(chǎn)物，大部分是通過(guò)調(diào)節(jié)靶向抑制腫瘤細(xì)胞中HIF-1活性及其下游激酶SAPK/JNK和ERK1/2的磷酸化，從而抑制VEGF等促血管生成因子的表達(dá)。

1.4.1 黃酮類

芹菜素(apigenin，11)是一種廣泛分布于歐芹、洋蔥、桔子、茶、洋甘菊、小麥芽等多種植物中的黃酮類化合物(見(jiàn)圖5)，因具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖和血管生成的藥理活性而被用作健康食品補(bǔ)充劑，對(duì)開(kāi)發(fā)新型的腫瘤預(yù)防及治療藥物有特殊意義。Apigenin被證明可以通過(guò)PI3K/Akt/p70S6K1和HDM2/p53途徑降解HIF-1α，干擾HIF-1α與Hsp90的結(jié)合，并且抑制缺氧誘導(dǎo)的HIF-1和VEGF的表達(dá)[61]進(jìn)而抑制血管生成。因此，apigenin可以作為一種有效的抗腫瘤血管生成抑制劑。千層紙素(oroxylin A，12)是黃芩中具有主要生物活性的一類黃酮類化合物，是治療和預(yù)防直腸癌的有效候選藥物。千層紙素是一種潛在的HIF-1α抑制劑，可以通過(guò)抑制PI3K/Akt途徑，誘導(dǎo)HIF-1α蛋白失活，還可以調(diào)節(jié)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein，SREBP)抑制血管生成、影響癌細(xì)胞脂肪酸代謝、糖酵解代謝[62]。蘿卜硫素(sulforaphane)是一種存在于西藍(lán)花、芽甘藍(lán)和卷心菜等蔬菜中的異硫氰酸鹽衍生物。Kim等[63]的研究表明，sulforaphane可在缺氧條件下，抑制結(jié)腸癌細(xì)胞(HCT116)中HIF-1α和VEGF的表達(dá)從而抑制結(jié)腸癌的血管生成和轉(zhuǎn)移，被認(rèn)為是通過(guò)抑制血管生成預(yù)防和治療結(jié)腸癌的一種天然活性產(chǎn)物。

圖5 芹菜素(11)和千層紙素(12)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.5 The chemical structures of apigenin(11) and oroxylin A(12)

1.4.2 生物堿類

小檗堿(berberine，13)是從黃連中分離得到的生物堿之一(見(jiàn)圖6)。Lin[64]等發(fā)現(xiàn)berberine以HIF-1為靶點(diǎn)通過(guò)破壞HIF-1的穩(wěn)定性，抑制ERK和PI3K/Akt信號(hào)通路，阻斷EGFR信號(hào)；還可以通過(guò)降解HIF-1α蛋白，抑制VEGF在胃癌細(xì)胞中的表達(dá)。Berberine對(duì)腫瘤血管生成的抑制作用涉及多個(gè)細(xì)胞因子和信號(hào)通路，具有多途徑、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)。在天然產(chǎn)物組合文庫(kù)中篩選出的新型HIF-1小分子抑制劑103D5R，可以通過(guò)減少HIF-1的合成而快速下調(diào)HIF-1α的蛋白表達(dá)，同時(shí)通過(guò)抑制Akt、SAPK/JNK和ERK1/2的磷酸化阻止HIF-1下游靶基因VEGF和GLUT-1的轉(zhuǎn)錄[65]，是潛在的靶向HIF-1的抗血管生成藥物。

圖6 小檗堿(13)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.6 The chemical structure of berberine(13)

1.4.3 萜類

從日本落葉松根皮中分離得到的偽極酸B(pseudolaric acid B，PAB，14)是一種天然二萜類化合物(見(jiàn)圖7)，與腫瘤血管生成密切相關(guān)[66]。有研究表明PAB不僅可以直接抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移，具有抗血管生成活性，而且可以通過(guò)抑制HIF-1，進(jìn)而下調(diào)VEGF的表達(dá)，達(dá)到抗腫瘤血管生成的效果。尾葉香茶菜丙素(kamebakaurin，15)是從尾葉香茶菜中分離出的一種二萜類化合物，對(duì)缺氧或CoCl2誘導(dǎo)的HIF-1激活具有較強(qiáng)的抑制作用[67]。Kamebakaurin能夠抑制HIF-1α蛋白的合成和積累，下調(diào)HIF-1靶基因VEGF和促紅細(xì)胞生成素(EPO)的表達(dá)。Kamebakaurin具有很強(qiáng)的抗腫瘤活性。

圖7 偽極酸B(14)和尾葉香茶菜丙素(15)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.7 The chemical structures of PAB(14) and kamebakaurin(15)

1.4.4 苯醌類

9-β-D-阿拉伯呋喃磺酰-2-氟腺嘌呤又名弗達(dá)拉濱(fludarabin)是一種核苷酸類似物，已被證明可以通過(guò)抑制Akt激活活化下調(diào)HIF-1的表達(dá)，從而抑制VEGF的轉(zhuǎn)錄激活[68]抑制血管生成，達(dá)到抗腫瘤的效果。1997年，Adkins等[69]的臨床研究中表明Fludarabin是一種有效且普遍耐受的抗腫瘤藥物。格爾德霉素(geldanamycin，GA)是一種天然的阿那霉素抗生素，具有抗血管生成的活性。GA可以顯著下調(diào)HIF-1α的蛋白表達(dá)水平[70]，同時(shí)阻斷HIF-1轉(zhuǎn)錄激活VEGF、GLUT-1等靶基因，顯著降低VEGF中mRNA積累，從而具有抗血管生成活性。此外，GA衍生物17-脫甲氧基-17-烯丙胺基格爾德霉素(17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin，17-AAG)，是具有抗熱休克蛋白90(heat shock protein 90，Hsp90)增殖活性的的苯醌類安塞霉素化合物[71]。17-AAG作為Hsp90抑制劑可以通過(guò)抑制HIF-1的轉(zhuǎn)錄活性[72]，同時(shí)下調(diào)Akt1、ERK、EGFR、HER-2、Raf-1、VEGF的表達(dá)，因此也具有抑制腫瘤血管生成的藥效，是靶向腫瘤細(xì)胞中HIF-1的小分子抑制劑的理想候選藥物[70]。

1.4.5 其他

番荔枝內(nèi)酯(annonaceous acetogenins，16)是木瓜中的一種內(nèi)酯類活性成分(見(jiàn)圖8)[73]，可以通過(guò)阻斷缺氧微環(huán)境誘導(dǎo)的HIF-1蛋白活化，同時(shí)抑制HIF-1下游靶基因VEGF和GLUT-1的表達(dá)，進(jìn)而抑制腫瘤血管生成[74]。癌癥患者可以食用含有番荔枝內(nèi)酯的膳食補(bǔ)充劑作為治療替代藥物。六氫大麻素類似物L(fēng)YR-8(hexahydrocannabinol analog LYR-8)是大麻素的衍生物，被報(bào)道除了可以抑制腫瘤血管生成，還參與調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和凋亡等多種生物學(xué)特性。LYR-8可以抑制PI3K/Akt信號(hào)通路，同時(shí)阻斷HIF-1α的轉(zhuǎn)錄激活，進(jìn)而抑制VEGF、COX-2等促血管生成因子的表達(dá)，最終抑制腫瘤血管生成。綜上，LYR-8是潛在的靶向HIF-1的抗腫瘤藥物[75]。抗壞血酸呋喃酮(ascofuranone，17)是從真菌子囊菌中分離出來(lái)的一種天然化合物，具有顯著的抗腫瘤活性，包括抑制腫瘤血管生成、阻斷細(xì)胞周期、抑制細(xì)胞侵襲等。Jeong等[76]已報(bào)道Ascofuranone可以通過(guò)抑制Akt/mTOR/p70S6K途徑抑制HIF-1因子表達(dá)，從而下調(diào)VEGF的表達(dá)，進(jìn)而抑制腫瘤血管生成，是一種潛在的抗腫瘤藥物。天然產(chǎn)物苦皮藤醇(piceatannol，PCT，18)是從大戟種子中分離出的一種羥基二苯乙烯，可以通過(guò)抑制HIF-1α蛋白的表達(dá)顯著下調(diào)靶基因VEGF的表達(dá)[77]，進(jìn)而調(diào)節(jié)腫瘤血管生成，從而達(dá)到抗腫瘤的效果。2-甲氧基雌二醇(2-methoxyestradiol，2ME2)是雌二醇的天然代謝產(chǎn)物，一方面可以下調(diào)HIF-1α的表達(dá)，抑制HIF-1的轉(zhuǎn)錄活性發(fā)揮抗血管生成作用[78]，另一方面通過(guò)產(chǎn)生活性氧(ROS)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[79]，是一種有前景的癌癥治療藥物。

圖8 番荔枝內(nèi)酯(16)、抗壞血酸呋喃酮(17)和苦皮藤醇(18)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.8 The chemical structures of annonaceous acetogenins(16),ascofuranone(17) and PCT(18)

1.5 其他

1.5.1 血管生成素(ANG)

ANG家族包括4個(gè)配體(Ang-1/2/3/4)和兩個(gè)相應(yīng)的內(nèi)皮細(xì)胞受體(Tie-1/2)，其中，ANG1和ANG2在腫瘤血管生成中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。ANG-1由周細(xì)胞產(chǎn)生，是血管成熟的關(guān)鍵因子，通過(guò)激活Tie-2介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、粘附和存活，增加血管穩(wěn)定性。ANG-2可以拮抗ANG-1從而破壞血管穩(wěn)定性，同時(shí)破壞內(nèi)皮細(xì)胞和血管周圍細(xì)胞之間的聯(lián)系，促進(jìn)細(xì)胞死亡，并且ANG-2可與VEGF協(xié)同誘導(dǎo)異常血管生成，阻斷ANG-2表達(dá)可以有效抑制VEGF信號(hào)[80]，達(dá)到抗腫瘤的效果。因此，有必要對(duì)靶向ANG的天然產(chǎn)物進(jìn)行研究，以開(kāi)發(fā)有療效的抗腫瘤藥物。目前已有報(bào)道發(fā)現(xiàn)三葉丹參的甲醇提取物(Salviatrilobaextract，STE)可以顯著降低前列腺癌細(xì)胞中ANG、IL-6、EGF和VEGF等細(xì)胞因子的表達(dá)，抑制血管生成[81]，從而達(dá)到抗腫瘤的效果。STE雖具有潛在的抗腫瘤活性成分，但需要進(jìn)一步分離、鑒定提取物中具有此生物活性的天然產(chǎn)物成分，進(jìn)一步研究其抗腫瘤血管生成的分子機(jī)制。

1.5.2 胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)

IGF-1/2是一個(gè)與胰島素高度同源的蛋白質(zhì)家族，在調(diào)節(jié)內(nèi)皮祖細(xì)胞的增殖、遷移、新血管的形成等方面也起著重要作用，可以促進(jìn)腫瘤血管生成。竊衣素(torilin)是1969年從小竊衣果實(shí)的甲醇提取物中分離出來(lái)的一種倍半萜化合物[82]。有研究表明，在缺氧條件下，Torilin可以顯著下調(diào)缺氧誘導(dǎo)的IGF-2和VEGF表達(dá)，減少血管內(nèi)皮細(xì)胞的形成、抑制血管生成，進(jìn)而具有抗癌活性。因此，竊衣素可能是一種有潛力的血管生成抑制劑。

1.5.3 基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)

MMPs 是一種鋅離子依賴的蛋白內(nèi)肽酶，在許多腫瘤細(xì)胞中過(guò)表達(dá)。MMPs可以調(diào)節(jié)腫瘤血管新生、介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞對(duì)宿主細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解、細(xì)胞黏附因子的功能及調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[83]。刺芒柄花素(formononetin)是從黃芪中分離出的一種異黃酮類成分，同時(shí)作為一種植物雌激素，具有抗腫瘤、降血脂、抗氧化、抗炎等多種藥理作用[84]。Kathy等[85]報(bào)道Formononetin可以抑制MMP-2和MMP-9的蛋白表達(dá)，引起細(xì)胞外基質(zhì)中的Ⅳ型膠原蛋白裂解，下調(diào)TNF-α和IL-6的分泌，進(jìn)而抑制內(nèi)皮細(xì)胞的遷移及腫瘤血管生成。

1.5.4 腫瘤壞死因子(TNF)

TNF是一種有激酶活性的同三聚體形式的跨膜糖蛋白，由內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和MCs合成，由TNF轉(zhuǎn)化酶從細(xì)胞表面釋放，生理活性功能包括促進(jìn)腫瘤血管生成、促進(jìn)癌細(xì)胞存活、遷移和侵襲等。腫瘤細(xì)胞對(duì)TNF的反應(yīng)是通過(guò)腫瘤壞死因子受體1/2(TNFR-1/2)介導(dǎo)的，TNFR-1可以激活MAPK和PI3K/Akt信號(hào)通路影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展；TNFR-2可以通過(guò)內(nèi)皮/上皮酪氨酸激酶(ETK)的磷酸化，激活PI3K/Akt途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞間的相互作用包括內(nèi)皮細(xì)胞的遷移與增殖，促進(jìn)血管生成反應(yīng)。T復(fù)合環(huán)肽-1(tailless complex polypeptide 1，TCP-1)是一種生物體內(nèi)普遍存在的環(huán)肽，已被發(fā)現(xiàn)作用于直腸癌中的血管生成系統(tǒng)[86]。高劑量的TCP-1與TNF-α聯(lián)合作用顯示出降低新生血管數(shù)量、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、減少細(xì)胞增殖等抗腫瘤活性[87]。TCP-1還可以作為載體靶向呈遞抗腫瘤化療藥物[88]。然而TCP-1作用于腫瘤血管生成的機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。

表1 抗血管生成天然產(chǎn)物

續(xù)表1(Continued Tab.1)

2 結(jié)論與展望

隨著近年來(lái)對(duì)血管生成在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中所發(fā)揮的重要生理功能，以及對(duì)靶向促血管生成因子抑制腫瘤血管生成的分子機(jī)制的深入研究。已有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，在使用靶向血管生成因子藥物一段時(shí)間后，部分受試者會(huì)出現(xiàn)治療抵抗、產(chǎn)生耐藥[89]。目前發(fā)現(xiàn)的抗血管生成治療的耐藥機(jī)制包括通過(guò)發(fā)生EMT[90]、促進(jìn)癌細(xì)胞擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移[91]、抑制正常組織中血管生成[92]等。此外，在抗VEGF治療中激活其他血管生成相關(guān)因子如MMP-9、HIF-1等也可能產(chǎn)生耐藥性[93]。這些問(wèn)題的存在很大程度上限制了抗腫瘤血管生成藥物的臨床使用藥效。

相較于化學(xué)合成藥物而言，天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)多樣、具有多成分、多靶點(diǎn)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，較單用某種靶向促血管生成因子的藥物療效更佳。同時(shí)天然產(chǎn)物的毒副作用小、耐受性好，是研發(fā)新型藥物的重要方向。近年來(lái)，越來(lái)越多具有抑制血管生成活性的天然產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)，并被開(kāi)發(fā)成為潛在的靶向型抗腫瘤藥物。然而，還存在因天然產(chǎn)物中活性成分的復(fù)雜性導(dǎo)致的提取加工困難、作用機(jī)制不明確等諸多問(wèn)題。因此可以通過(guò)1)修飾結(jié)構(gòu)、利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)及新型藥物遞送技術(shù)優(yōu)化天然產(chǎn)物存在的缺陷，并為開(kāi)發(fā)基于天然產(chǎn)物的靶向血管生成藥物的開(kāi)發(fā)提供借鑒和幫助；2)利用高通量篩選、基因組學(xué)分析等方法發(fā)現(xiàn)更多的靶向血管生成的天然產(chǎn)物，并深入研究其中的活性成分及作用機(jī)理；3)臨床上可以通過(guò)天然產(chǎn)物聯(lián)合放化療的聯(lián)合治療等方式提高療效?，F(xiàn)如今自然界擁有豐富的天然產(chǎn)物資源，如何更合理的開(kāi)發(fā)利用這些資源，使其最大限度發(fā)揮作用，在今后的研究中還有待研究者們一起努力。