高车前素抗肿瘤机制的研究进展_刘祖圻.pdf

收稿日期：2022-07-15基金项目：黑龙江省普通高等学校青年创新人才培养计划项目（编号：UNPYSCT-2020221）；黑龙江省博士后基金项目 （编号：LBH-Z17097）；哈尔滨商业大学博士启动基金项目（编号：15KJ19）作者简介：刘祖圻，硕士研究生，研究方向：肿瘤药理学，E-mail:*通讯作者：赵晋彤，博士，讲师，研究方向：中药及微生物代谢产物活性，E-mail:；王淑静，博 士，教授，研究方向：重大疾病的预防与治疗，E-mail:高车前素抗肿瘤机制的研究进展刘祖圻1，赵晋彤1,2,3*，王淑静4*（1.哈尔滨商业大学药学院，黑龙江 哈尔滨 150076；2.黑龙江省肿瘤预防与抗肿瘤药物研究重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150076；3.黑龙江省预防与治疗老年性疾病药物研究重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150076；4.厦门医学院基础医学部，福建 厦门 361023）摘 要：高车前素是一种天然黄酮类化合物，生物活性广泛，抗肿瘤活性显著。大量体内外研究表明，高车前素可通过促进肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞增殖、转移和侵袭及肿瘤血管生成等作用对多种恶性肿瘤发挥抗肿瘤功效。本文对高车前素的抗肿瘤作用机制进行综述，为高车前素药物的开发和应用提供参考。关键词：高车前素；抗肿瘤；作用机制；研究进展中图分类号：R285 文献标识码：A 文章编号：1672-979X（2023）01-XIII-06DOI：10.3969/j.issn.1672-979X.2023.01.022Progress on Anti-tumor Mechanism of HispidulinLIU Zu-qi1,ZHAO Jin-tong1,2,3,WANG Shu-jing4(1.School of Pharmacy,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China;2.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Tumor Prevention and Anticancer Drug Research,Harbin 150076,China;3.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Drug Research on Prevention and Treatment of Geriatric Diseases,Harbin 150076,China;4.Department of Basic Medicine,Xiamen Medical College,Xiamen 361023,China)Abstract：Hispidulin is a natural flavonoid with a wide range of biological activities including anti-inflammatory,anti-fungal,anti-convulsant,anti-osteoporosis and significant anti-tumor activity.A large number of in vitro and in vivo studies have shown that hispidulin can play an anti-tumor effect in a variety of malignant tumors by promoting tumor cell apoptosis,inhibiting tumor cell proliferation,metastasis and invasion,and inhibiting tumor angiogenesis.In this paper,various anti-tumor mechanisms of hispidulin are reviewed to provide reference for the development and utilization of hispidulin drugs in the future.Key Words:hispidulin;anti-tumor;mechanism;progress癌症是威胁人类健康的主要疾病之一，是非感染性疾病死亡的重要原因。2020年全球癌症报告指出，癌症新发率和死亡率在全球均呈持续上升趋势1。高车前素（4,5,7-三羟基-6-甲氧基黄酮），也称粗毛豚草素（hispidulin），是一种黄酮类化合物，化学式为C16H12O6，相对分子质量为300.26，结构式见图1。高车前素的天然来源十分广泛，主要有菊科植物2-4和唇形科植物5，包括荔枝草、迷迭香、丹参、新疆雪莲等植物的地上部分6；还可通过化学合成方法和生物合成方法获得7-9。研究表明，高车前素具有广泛的生物活性，包括抗炎、抗真菌、抗惊厥、抗骨质疏松和显著的食品与药品 Food and Drug 2023年第25卷第1期 XIII抗肿瘤活性10-13。高车前素对胶质母细胞瘤13-14、肝癌15、胃癌16、肾癌17、胰腺癌18、胆囊癌19、卵巢癌20、结肠癌21、前列腺癌22和乳腺癌23等多种肿瘤细胞生长增殖、转移具有抑制作用。高车前素与多种抗肿瘤药物联合治疗可显著增强抗肿瘤药物对肿瘤细胞的细胞毒性14。图1 高车前素分子结构式1 抑制肿瘤细胞增殖恶性肿瘤细胞与正常细胞不同，具有无限增殖特性。近年研究表明，高车前素能在体内外显著抑制多种肿瘤细胞增殖。Dai等24通过噻唑蓝比色法（MTT法）和克隆形成实验发现，高车前素可显著抑制人鼻咽癌CNE-2Z细胞增殖和生长；采用高车前素作用于CNE-2Z裸鼠移植瘤模型，发现肿瘤重量和体积显著降低，检测天门冬氨酸氨基转移酶（AST）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）表达水平以及苏木精伊红染色法发现，高车前素对裸鼠肝肾无明显损害。在人黑色素瘤A2058异种移植模型中，高车前素亦可抑制肿瘤生长，且对小鼠的副作用较低25。高车前素能通过浓度依赖性方式抑制非受体型酪氨酸蛋白激酶2/信号转导及转录激活因子3（JAK2/STAT3）信号通路及抑制Pim-1原癌基因（PIM1）表达，进而抑制大肠癌SW620细胞26增殖。张涛15研究表明，高车前素通过 JAK/STAT3 通路，抑制磷酸化信号转导及转录激活因子3（p-STAT3）、转录因子Twist相关蛋白1（Twist1）表达，从而有效抑制了肝癌细胞Bel-7402增殖。细胞周期依次包括G1期、S期、G2期和M期，通过不同时相细胞周期阻滞，抑制肿瘤细胞增殖，是多种药物发挥抗肿瘤作用的重要机制。细胞周期受多种细胞周期蛋白及其相应的细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）调控。细胞周期蛋白和细胞周期蛋白激酶相互结合，形成活性复合体，使细胞从细胞周期的一个阶段转移到另一个阶段27。已有研究表明，一些天然药物可抑制多种CDK的活性，并可能通过在细胞周期不同的检查点阻滞细胞增殖而起到抗肿瘤作用28。Chang等25研究发现高车前素可剂量依赖性降低细胞周期蛋白D1（Cyclin D1）表达，抑制细胞周期从G1向G1/S的转变，阻滞人黑色素A2058细胞周期于S期和G2/M期。Yu等16通过蛋白质免疫印迹实验发现，高车前素可下调Cyclin D1和细胞周期蛋白E（Cyclin E）表达，显著上调细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂（CKI）相关蛋白p53、p16和p21表达，以时间依赖性方式诱导胃癌AGS细胞G1/S期细胞数增多，引起G1/S期阻滞，抑制胃癌细胞AGS增殖。Lin等13研究发现高车前素作用胶质母细胞瘤GBM细胞后，可激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK），上调p53、p21表达，阻滞GBM细胞周期于G1期，抑制GBM细胞增殖。p21可与增殖细胞核抗原（PCNA）结合，抑制DNA的复制，阻滞细胞周期，抑制细胞增殖29。张成军等30研究发现高车前素可上调肺癌A549 细胞p21表达，并下调CDK4、Cyclin D1和PCNA表达，该研究推测可能是由于 p21的过表达，抑制了 CDK4、Cyclin D1和PCNA的活性，使肺癌A549 细胞周期阻滞在 G1/S 期，抑制A549细胞增殖。2 诱导肿瘤细胞凋亡细胞凋亡是指程序性细胞死亡，是机体通过基因调控去除不需要的细胞31-32，在机体生长发育、免疫系统调节、抗肿瘤方面具有重要的作用33-36。诱导肿瘤细胞发生凋亡是抗肿瘤药物重要的作用机制之一，高车前素可通过多条途径诱导肿瘤细胞凋亡发挥抗肿瘤作用。Wang等22研究发现，高车前素显著降低了前列腺癌细胞Du145和VcaP中哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和核糖体蛋白S6激酶1（S6K1）的磷酸化水平，从而通过mTOR/S6K1通路诱导Du145和VcaP的细胞凋亡。该研究还发现高车前素作用后的Du145和VcaP细胞过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）表达显著增加，而PPAR可促进微管相关蛋白轻链3I（LC3I）向微管相关蛋白轻XIV 食品与药品 Food and Drug 2023年第25卷第1期链3II（LC3II）的转化，诱导细胞发生自噬，表明高车前素促进肿瘤细胞自噬与诱导凋亡密切相关。Yu等16研究发现在胃癌AGS细胞中，高车前素可剂量依赖性地激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（caspase-3）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9（caspase-9）和聚ADP-核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase,PARP），诱导AGS细胞发生凋亡，且凋亡效果在caspase-3抑制剂（FMK）作用后减弱，表明高车前素可能诱导AGS细胞发生caspase依赖性凋亡。许多研究证明，活性氧（ROS）既是肿瘤抑制因子，也是肿瘤致癌因子。细胞内ROS在细胞增殖、分化和基因表达等多种生物学机制中发挥重要作用，与肿瘤细胞凋亡密切相关37。Lv等38研究表明，高车前素可显著增加肺癌细胞NCL-H460和A549中激活转录因子4（ATF-4）、磷酸化真核细胞起始因子2（p-eIF2）和特异性蛋白C增强子结合蛋白同源蛋白（CHOP）表达，且ROS含量显著升高，应用内质网应激阻断剂牛磺熊去氧胆酸（TUDCA）后，可逆转高车前素引起的CHOP表达增加，ROS含量降低，凋亡率显著降低。由此可见，高车前素可通过ROS介导的内质网应激途径诱导肺癌细胞凋亡。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）是肿瘤坏死因子（TNF）超家族成员之一，存在于细胞膜表面，TRAIL通过与死亡受体-4（DR4）和死亡受体-5（DR5）连接而启动细胞凋亡39-41。Yang等20研究表明，高车前素通过上调TRAIL表达，将耐TRAIL的卵巢癌细胞转化为TRAIL敏感的癌细胞，并激活caspase-3，以此通过外源性途径诱导细胞凋亡。细胞死亡调解子（Bim）是B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）蛋白家族中仅含有一个Bcl-2同源性结构域（BH3）的促凋亡蛋白，Bim通过结合抗凋亡蛋白和激活促凋亡蛋白来促进细胞死亡，上调Bim表达可诱导肿瘤细胞凋亡42-44。Woo等45研究发现高车前素可通过激活AMPK上调人肾癌Caki细胞中去泛素化酶51（USP51）表达，上调Bim表达，增强TRAIL介导的Caki细胞凋亡。3 抑制肿瘤的侵袭转移侵袭和转移是恶性肿瘤的一个重要特征。抑制肿瘤新生血管形成46、基质金属蛋白酶减少47、上皮间质转化（EMT）减弱48、转化生长因子1（TGF-1）表达下调等多种因素均降低肿瘤细胞的侵袭和转移能力。高车前素可通过多种途径抑制肿瘤细胞的侵袭转移。Kim等49研究表明，高车前素一方面显著增加了乳腺癌细胞系MCF-7和HCC38中E-钙黏素（E-cadherin）和闭合蛋白（occludin）表达，降低波形蛋白（Vimentin）和SMAD家族成员2/3（Smad2/3）表达，通过调控Smacl2/3信号通路抑制EMT，另一方面高车前素可降低TGF-1的表达，抑制TGF-1诱