以HIF-1α为靶标的中药抗肿瘤研究进展
[梁桢桢 综述, 窦永起 审校
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梁桢桢 综述, 窦永起 审校. 以HIF-1α为靶标的中药抗肿瘤研究进展[J]. 武警医学, 2017,28(11): 1183-1186
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以HIF-1α为靶标的中药抗肿瘤研究进展
关键词:
HIF-1α; 中药; 肿瘤
中图分类号:R273
现代医学对肿瘤的防治已从直接对肿瘤细胞的杀伤, 逐步转向对肿瘤微环境的干预和调控, 缺氧是肿瘤微环境最为重要的的特点, 缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor, HIF)是最重要的缺氧应激因子[1], 它有HIF-l、HIF-2、HIF-3三类亚型, 其中 HIF-lα (hypoxia-inducible factor 1 alpha)是目前研究最多, 最为重要的氧依赖转录激活因子, 缺氧可使得HIF-lα 稳定并在细胞核中累积、 转录, 激活相关靶基因, 促进肿瘤发生转移[2, 3], 产生放化疗抗性[4]。祖国医学认为, 肿瘤发生发展的病因病机在于正虚邪实, 血停为瘀, 水停痰湿, 痰瘀互结, 正不抗邪, 生为癌毒[5]。临床实践中也多见正虚、瘀毒、痰毒证候表现的肿瘤患者, 且在治疗过程中配伍解毒[6]、活血[7]、化痰[8]、扶正[9]药物也取得了一定疗效。近年来, 抗肿瘤血管生成研究成为抗肿瘤研究的重要方向[10]。研究证实, HIF-1α 在许多肿瘤细胞中大量表达, 对肿瘤的生长、血管形成、转移、凋亡及耐药皆有影响[11]。笔者将主要分析基于HIF-1α 信号通路的中药抗肿瘤相关研究现状, 以期为靶向肿瘤缺氧微环境的中药治疗提供一些理论依据。
1 HIF-1α 信号通路与肿瘤的关系
肿瘤进展中肿瘤细胞迅速增殖, 血管网络无法快速建立且新生血管在结构上存在异常, 导致微环境中的氧含量低、营养物质缺乏和酸性物质堆积, 故常处于缺氧状态[12]。缺氧微环境中, 肿瘤细胞通过改变代谢方式, 抑制免疫细胞, 通过侵袭、转移和激活耐药基因等途径提高自身的适应能力[13, 14]。HIF-1α 是最重要的缺氧应激因子, HIF-1α 作为转录因子, 激活血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)大量表达, 可促使肿瘤的血管新生, 对肿瘤生长、侵袭和转移起重要作用[15]。缺氧时HIF-1α 控制着VEGF的基因转录, 研究证实, 如果去除HIF-1α 基因或阻断HIF-1α 转录, 肿瘤细胞将不分泌VEGF, 从而肿瘤新生血管的形成就会被抑制[16]。HIF-1α , VEGF参与血管新生的机制可能为:随着肿瘤的不断生长、体积增大, 实体肿瘤缺氧状态更为严重, 从而诱导HIF-1α 过表达。HIF-1α 过表达诱导下游靶基因VEGF的表达, VEGF主要通过以下途径促进血管形成:趋化巨噬细胞, 诱导其释放促血管生长因子; 增加血管的通透性, 如此缺氧与肿瘤血管生成形成恶性循环。
2 基于HIF-1α 信号通路的中药单体或单药抗肿瘤血管生成研究
2.1 中药单体抗肿瘤血管生成研究
王金良等[17]发现, 人参皂苷Rg3 可能通过抑制HIF-α 和VEGF 的表达发挥在白血病骨髓造血微环境中的抗血管生成作用; 陈明伟等[18]发现, 人参皂甙-Rg3不仅下调肿瘤VEGF蛋白质水平, 而且还能降低VEGF受体Flt、KDR蛋白水平以更有效地抑制肿瘤血管新生。梁丽娟等[19]发现, 黄芪中主要活性成分之一芒柄花苷与HIF-1的表达呈浓度-效应依赖关系, 低浓度促进其表达, 高浓度抑制其表达; 庄钦和毛威[20]发现, 丹参多种活性成分能够调节VEGF, bFGF等促血管新生因子, 通过MMPs, HIF-1α , PI3K/AKT/eNOS通路等多种途径, 促进或抑制血管新生; 低剂量的丹参酮IIA可抑制VEGF的表达进而抑制肿瘤血管新生, 而高剂量的丹参酮IIA可显著上调HIF-1α 的表达, 从而引起VEGF的表达升高及肿瘤内新生血管数增加。Rong等[21]发现, 汉黄芩素(半枝莲中黄酮类物质)通过下调HIF-1α 通路抗多发性骨髓瘤血管生成。Song等[22]发现, 汉黄芩素能诱导HIF-1α 降解和泛素化而达到抑制肿瘤血管生成的作用。并阻碍其与Hsp90 的结合来避免激活血管内皮生长因子(VEGF)表达, 还能激活脯氨酰羟化酶(PHD)的活性使HIF-1α 羟基化并被降解, 从而达到抑制肿瘤血管生成的作用。张金平等[23]发现, 红景天苷可能通过激活细胞内PI3K/Akt信号通路促进细胞HIF-1α 的表达。孙军等[24]发现, 姜黄素抑制人肝癌细胞BEL-7402中HIF-1α 蛋白表达是通过转录后机制和蛋白酶体途径。
2.2 中药单药抗肿瘤血管生成研究
朱凌宇和顾贤[25]研究发现, 三七提取物可使VEGF和HIF-1表达显著增加。李厚忠等[26]发现, 中药川贝可降低VEGF 和HIF-1α 的表达; 毛竹君等[27]观察发现, 生半夏、南星水提物可降低HIF-1α 蛋白表达。刘丹等[28]研究表明, 白花蛇舌草复方提取物可影响HIF-1α , 进而影响VEGF的表达; 张妮娜等[29]发现, 半枝莲含药血清通过下调HIF蛋白表达, 抑制VEGF蛋白合成。乔路敏[30]建立Lewis小鼠肺癌荷瘤模型, 发现苏木、鸡血藤单用或联合顺铂均可降低小鼠肿瘤组织中HIF- 1α 的表达而同时具有抑制肿瘤的作用。
关于中药对HIF-1α 信号通路影响的实验研究, 以往多集中在心脑血管疾病领域, 而肿瘤领域研究较少, 抗血管生成方面少有涉及。涉及中药多为扶正、活血、化痰、解毒四类单药或单体, 实验选药灵感多来自中医药对肿瘤的治法方药, 单体与单药靶向实验研究虽多, 但其与中医药治法方药又不同, 这种与实验结合的研究方法给我们实验研究中药、中医治法以极大的启示。
3 基于HIF-1α 信号通路的中药复方抗肿瘤血管生成研究
臧文华[31]发现, 黄芪-莪术配伍对人肝癌裸鼠原位移植瘤的生长有抑制作用, 其机制可能与抑制HIF-1α 和VEGF 表达有关。吴秀丽[32]研究发现, 散结抗瘤方(浙贝、法夏、蜈蚣、夏枯草、白花蛇舌草等)可以抑制小鼠肿瘤组织的VEGF和HIF-1α 的表达。李久现等[33]研究发现, 增免抑瘤方(黄芪、党参、生地黄、天冬、八月札、半枝莲、枸杞子等组成)辅助化疗可下调瘤体内缺氧标记物HIF-1α 的表达。薛松等[34]发现, 含黄芪女贞子的复方黄芪扶正汤可抑制Lewis肺癌小鼠肿瘤生长, 其机制可能与抑制肿瘤组织HIF-lα , VEGF表达有关。高绍芳等[35]发现, 化浊解毒和胃方(半枝莲、白花蛇舌草、茯苓、全蝎等)可能是通过下调HIF-1α 而起到抗胃癌前病变大鼠血管生成作用。Yan等[36]用当归、苦参复方协同顺铂具有抗肿瘤作用, 通过调节HIF-1α 起作用。Yu等[37, 38]发现, 二仙汤(仙茅、仙灵脾、当归、黄柏等)可以抗乳腺癌细胞增殖, 其机制可能与调节HIF-1α 起到抗血管生成作用有关。袁玉梅等[39]实验表明, 胃痞消对胃癌前病变大鼠胃黏膜上皮细胞缺氧、有氧糖酵解的干预机制可能是降低HIF-la及VEGF的表达实现的。怀其娟和韩凤娟[40]实验发现, 理冲生髓饮(黄芪、莪术、丹皮、鹿茸等)作用后的卵巢癌细胞HIF-1α 基因表达下调, 可能通过抑制VEGF信号转导通路, 减少血管生成, 进而在控制卵巢癌转移中发挥作用。贾程辉和李杰[41]实验发现, 扶正解毒方(黄芪、党参、茯苓、藤梨根等)联合化疗能有效抑制肿瘤转移, 其作用机制可能是中药联合化疗药抑制HIF-lα 介导的PTEN/PI3K/Akt/mTOR信号传导通路, 改善局部肿瘤微环境, 抑制血管生成, 从而抑制肿瘤转移。高连印等研究发现[42]癌痛消抑制肝肿瘤细胞增殖可能与下调HIF-lα 、VEGF作用有关。刘曼曼等[43]研究发现, 抑癌方(莪术、马齿苋、木馒头、藤梨根等)抑制小鼠移植瘤可能与下调VEGF及HIF-1α 的表达有关。张铭等[44]认为, 肺岩宁方(黄芪、白术、女贞子等)有一定的抑制肺癌生长的作用, 且与顺铂有协同作用, 肺岩宁方可能通过对HIF-1α 的抑制, 达到对VEGF 的表达调控, 从而抑制血管生成, 控制肿瘤生长。张艳丽等[45]研究显示, 通莲汤(通关藤、半枝莲、白花蛇舌草等)可抑制裸鼠人胃癌MGC803细胞移植瘤生长, 其抑瘤机制与下调肿瘤细胞HIF-1α 蛋白表达有关。陈超[46]等实验发现扶正散结方对lewis肺癌小鼠肿瘤具有抑制作用, 且可抑制HIF-1α 的表达。
以上复方中药的实验研究将中医治法、方药同现代实验研究方法相结合, 复方研究克服了单体、单药相对单一作用的局限, 而其抗肿瘤作用虽为多靶点, 但较其中单体单药的单纯靶向作用, 效果有增无减[47, 48]。复方实验研究已经越来越多被中医药研究者所接受, 这将对中医、中药的抗肿瘤研究及未来抗肿瘤中药复方制剂的发展起到推动作用。
缺氧在肿瘤微环境中普遍存在, 目前绝大多数研究认为HIF-1α 的活性是肿瘤血管生成的关键。但也有研究认为, 高分化肿瘤 HIF-1α 表达高于低分化肿瘤, 也有很多靶向HIF-1α 的抑制剂, 但因疗效不确切尚未推广, 中药靶向HIF-1α 调节血管生成也呈两种态势:肿瘤、肝纤维化抗血管生成, 而心血管病促进血管生成, 是否对于病理状态下的细胞表达HIF-1α 呈正向调节作用有待进一步研究, 中药靶向HIF-1α 双向调节VEGF的分子生物学机制还需进一步的研究阐明[49]。总之, 从以上研究看来, 诸多的中药单体、单药、复方抗肿瘤缺氧似是新热点, 近5年又以复方研究居多, 可见中医药抗肿瘤研究正从开始的单体热逐渐倾向复方研究, 而多靶点、多环节调节是中药复方抗肿瘤治疗的普遍起效机制所在[50], 目前针对HIF-1α 起效的抗肿瘤血管生成中药研究不多, 但涉及中药治则仍然围绕基本病机(虚、痰、毒、瘀), 传统的抗肿瘤治法, 即扶正、化痰、解毒、活血; 常用药物也分为四类:(1)扶正益气类, 如黄芪、女贞子、党参、当归; (2)化痰散结类, 如胆南星、半夏、夏枯草等; (3)清热解毒类:半枝莲、半边莲、白花蛇舌草、苦参等; (4)活血化瘀类:郁金、莪术、姜黄、全蝎等。这些常用的抗肿瘤益气、活血、化痰、解毒中药均具有不同程度抑制肿瘤组织及细胞中HIF-1α , 降低肿瘤血管生成相关指标VEGF、bFGF、EGFR、MVD等的水平。肿瘤的西医治疗越来越趋向靶向、精准治疗, 是否可以从中药的治法分类入手深入研究抗肿瘤机制和药效学研究, 这会让中医辨证分型用药更为精准、客观、标准化, 明确不同治法中药抗肿瘤分子机制研究将有助于新型抗肿瘤中药的开发, 一方面为各类中药应用于临床抗肿瘤治疗提供科学依据, 另一方面为靶向HIF-1α 抗肿瘤中药开发提供依据和思路。
The authors have declared that no competing interests exist.
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