黄芩苷抗肿瘤作用研究进展

黄芩苷抗肿瘤作用研究进展

黄忠杨陈英玉胡建达(通讯作者)

（福建医科大学附属协和医院福建省血液病研究所福建福州350001）

【摘要】黄芩苷是黄芩的主要有效成分之一，现代药理研究表明其具有多种药理作用和广泛的临床应用价值。近年来在抗肿瘤方面的应用引起了广泛关注。本文根据国内外发表的相关文献，主要从抑制肿瘤细胞增殖、阻滞肿瘤细胞周期、诱导肿瘤细胞凋亡、引发肿瘤细胞自噬、抗肿瘤的侵袭和转移及抗肿瘤新生血管生成等方面，对黄芩苷的抗肿瘤作用机制及研究进展做一综述，以期为进一步开发和临床应用提供理论基础和研究方向。

【关键词】黄芩苷；抗肿瘤；研究进展

【中图分类号】R73-3【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2017）15-0009-03

Unrevelingtheanti-tumoreffectsofBIaicalin

HuangZhongyang,ChenYingyu,HuJianda(Correspondingauthor).

FujianMedicalUniversityUnionHospital(FujianInstituteofHematology)fujianFuzhou350001

【Abstract】Baicalinisoneofthemaineffectivecomponentsextractedfromscutellariabaicalensis.Thepharmacologystudyshowsthatithasmultiplepharmacologicalactivities,especially,itsanti-tumorapplicationhasbeenattractedmoreattentioninrecentyears.Thisreviewfocusedonitsanti-tumorcellproliferation,blockingcellcycle,inductionofcellapoptosis,triggeringcellautophagy,suppressionoftumorinvasion,metastasisandangiogenesisandsoon.Itwillprovidevaluableevidencetohighlightbaicalinasapromisingagentforcancertherapy.Moreover,itwouldbealsobeneficialforthefurtherexplorationofthetraditionalChinesemedicine.

【Keywords】Baicalin;Anti-tumor;Mechanism

黄芩苷(baicalin)是从唇形科植物黄芩(ScutellariabaicalensisGeorigi)的干燥根提取出的单体,属于黄酮类化合物。现代药理研究表明其具有多种药理作用，如抗炎[1]、抗病毒[2、3]、阻止钙离子通道[4]、抑制变态反应[5]、清除自由基[6]、抗氧化[7]、抗肿瘤[8]等。近年来对黄芩苷的抗肿瘤研究中引起了广泛关注，据国内外文献报道黄芩苷对多种肿瘤都具有高效的抗肿瘤活性。黄芩苷抗肿瘤的作用机制主要有：抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、阻滞肿瘤细胞周期、引发肿瘤细胞自噬、抗肿瘤的侵袭和转移及抗肿瘤新生血管生成等。本文将根据国内外发表的黄芩苷相关文献,对其抗肿瘤作用机制及可能的作用机制进行简要综述，同时为临床的进一步研究应用提供理论基础。

1.抑制肿瘤细胞增殖

肿瘤的发生机制之一是细胞过度增殖，而凋亡失调导致肿瘤细胞无限异常增殖。黄芩苷主要就是能够通过抑制肿瘤细胞增殖达到抗肿瘤的目的。

Yu等研究[9]发现用不同浓度黄芩苷处理肝癌HepG2细胞和SMMC7721细胞48h后，随着药物浓度的增加，细胞抑制效果越明显，即药物对肿瘤细胞生长抑制作用有量效关系。黄毅等研究[10]表明不同浓度的黄芩苷作用于急性淋巴细胞白血病细胞株CA46不同时间后，细胞的生长受到不同程度的抑制，这种抑制呈现浓度和时间依赖性。在此研究的基础上，黄毅等[11]又对黄芩苷抗肿瘤活性进行动物试验，研究结果显示：黄芩苷对正常的细胞和组织没有影响或者影响较小，而黄芩苷对CA46细胞裸鼠异种移植瘤的生长具有明显的抑制作用，并且抑制作用也呈现剂量依赖性。同时研究[12]表明黄芩苷可能通过改变PI3K/Akt通路组分的表达，从而抑制CA46细胞的增殖和诱导其凋亡。Chen等研究[13]也表明黄芩苷和黄芩素能选择性抑制卵巢癌细胞OVCAR-3和A2780/CP70的增殖，而对正常卵巢细胞iose-364则无明显抑制作用。

2.诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是一种受基因控制的主动性细胞自杀过程，是一种特殊的细胞死亡类型，具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。黄芩苷能够通过诱导肿瘤细胞凋亡过程中所需的酶、基因、细胞因子等，启动细胞凋亡途径，达到杀伤肿瘤细胞的目的。

孙吉平等研究[14]发现黄芩苷能有效地诱导胰岛细胞瘤细胞凋亡，且凋亡率呈明显的时效和量效关系，caspase-3的活化可能介导胰岛细胞瘤细胞株的凋亡过程。Hu等研究[15]发现黄芩苷对大鼠脑神经胶质瘤具有明显的抑制作用，其机制可能与下调突变型p53表达进而诱导细胞凋亡有关。黄芩苷在体内外能抑制胆囊癌细胞增殖及肿瘤生长。并且能促进细胞凋亡，诱导细胞周期阻滞。黄芩苷处理后Bax、caspase-3和caspase-9蛋白表达上调，Bcl-2蛋白下调，表明线粒体途径可能参与了黄芩苷诱导凋亡作用[16]。黄芩苷抑制人结肠癌SW480细胞增殖，同时也能诱导其凋亡。Bcl-2蛋白表达水平随着药物浓度的升高而下降，caspase-3和caspase-9蛋白表达则相反，提示黄芩苷诱导SW480细胞凋亡可能与线粒体途径有关[17]。此外,黄芩苷还可明显抑制宫颈癌HeLa细胞增殖，并且能诱导HeLa细胞凋亡，其机制可能与Caspase激活启动内源性和外源性凋亡途径相关。黄芩苷能抑制HeLa细胞的增殖，通过诱导细胞凋亡呈时间和剂量依赖性（P＜0.01）[18]。Peng等研究[19]也证实黄芩苷可能通过细胞内的线粒体通路和表面死亡受体途径激活Caspase-3进而诱导HeLa细胞凋亡。

3.阻滞肿瘤细胞周期

细胞周期阻滞是抗肿瘤药物抑制肿瘤细胞分化的机制之一，细胞周期阻滞时间的反性延长将引起细胞发生凋亡。黄芩苷在诱导肿瘤细胞凋亡的同时也能阻滞肿瘤细胞周期。

有学者研究发现黄芩苷能通过诱导前列腺癌细胞株DU145凋亡抑制其增殖。同时也能阻抑DU145细胞在G1期，并且抑制率与作用时间及剂量呈正相关[20]。

黄芩苷能够通过诱导结肠癌细胞SW21116凋亡抑制其增殖，同时随药物浓度增加及作用时间延长，SW21116细胞周期分布呈现G1期细胞比例逐渐增高，并出现典型的凋亡峰，说明SW21116细胞被明显阻抑在G1期[21]。Wang等研究[22]结果表明黄芩苷对乳腺癌细胞MCF-7增殖有明显的抑制作用，呈剂量依赖性。流式细胞仪分析也显示，黄芩苷处理后MCF-7细胞被阻滞在G0/G1期。Xu等研究[23]发现黄芩苷能够抑制粘液表皮样癌细胞Mc3生长并且诱导其周期阻滞，流式细胞仪检测结果显示：黄芩苷处理过的Mc3细胞阻滞在G0/G1和G2/M，同时S期细胞比例减少。Yu等研究[24]发现黄芩苷能抑制肝癌细胞HepG2和SMMC-7721的增殖，并且能诱导其周期阻滞在S期，其作用机制可能与下调CyclinA,CDK2,andCyclinD1蛋白的表达有关。此外,还有的研究表明黄芩苷能使胃癌细胞SGC-7901细胞周期阻滞G1期，并且下调周期蛋白CyclinD1、CyclinA1的表达[25]。

4.引发肿瘤细胞自噬作用

自噬又称为Ⅱ型细胞死亡，是细胞内的一种“自食（Self-eating）”的现象，在自噬相关基因(autophagyrelatedgene，Atg)的调控下利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程。与凋亡的“自杀（Self-killing）”的现象有相同的刺激因素和调节蛋白，但是诱发阈值和门槛不同，如何转换和协调目尚未完全阐明。自噬在机体肿瘤的作用中十分重要，是一把双刃剑。一方面，正常细胞自噬增强，可表现出抑制肿瘤发生的功能；与此相反，抑制细胞自噬有潜在的致瘤可能。Zhang等研究[26]发现黄芩苷能够通过诱导肝癌细胞SMMC-7721凋亡抑制其细胞增殖,同时还能引发其自噬作用。SMMC-7721细胞自噬作用机制可能与上调Βeclin-1蛋白和下调CD147蛋白的表达有关，并且CD147可能是一个重要的调制器参与细胞凋亡和自噬。Lin等研究[27]发现黄芩苷能引发膀胱癌T24细胞自噬诱导其死亡。其作用机制可能与ATG5，ATG7，ATG12，Beclin-1和LC3-II蛋白表达水平上调有关，此外，Akt信号通路可能参与调节T24细胞的自噬作用。

5.抗肿瘤的侵袭和转移

肿瘤细胞的侵袭与转移是恶性肿瘤的基本特征之一。细胞迁移的过程中伴随着增殖，两者共同导致肿瘤快速的生长并发生浸润和转移，尤其是在肿瘤发展的最后阶段，抑制侵袭和转移是决定患者预后的关键因素。而黄芩苷在阻断癌细胞的侵袭与转移方面也有积极的作用。

曹慧娟等[28]体外实验Transwell小室法检测结果显示：黄芩苷可以抑制肺腺癌A549细胞侵袭及迁移从而抑制癌细胞转移，其侵袭抑制率和迁移抑制率都随药物浓度的增加而增大。Lei等研究发现[29]黄芩苷对肺腺癌A549细胞的增殖和迁移都具有抑制作用，且抑制效果与药物使用剂量正相关。Wang等研究[30]发现，黄芩苷不仅在体外能抑制乳腺癌MDA-MB-231细胞迁移和侵袭，也能抑制其裸鼠移植瘤的生长和肺转移。黄芩苷在体内外抑制MDA-MB-231细胞迁移和侵袭的作用机制可能是通过下调MMP-2、MMP-9、uPA及uPAR表达进而阻断p38MAPK通路。杨子良等研究[31]表明，黄芩苷对人皮肤鳞癌细胞的生长与迁移能力均有一定抑制作用，其机制可能是通过调控cofilin-1基因表达，沉默cofilin-1表达则能明显增强黄芩苷对皮肤肿瘤的抗癌作用。Zhang等研究[32]发现黄芩苷能有效抑制宫颈癌HeLa细胞的侵袭转移，其作用机制可能与下调P38信号通路的活性进一步抑制MMP-2，MMP-9表达有关。

6.抗肿瘤新生血管生成

尽管抗细胞增殖药物可以杀死肿瘤细胞，但是由于周围血管的支持，残存肿瘤细胞仍可获得血供而得以继续生长，因此抗肿瘤血管的生成是抑制肿瘤增殖和转移扩散的重要条件。黄芩苷在抗肿瘤新生血管生成也具有一定作用。

Liu等研究[33]应用体外人脐静脉内皮细胞（HUVEC）小管形成实验和鸡胚尿囊绒毛膜法（CAM）证实：黄芩苷对培养HUVEC和鸡胚CAM的血管生成的有抑制作用，抑制程度与药物剂量成正相关，并且诱导血管生成的细胞生长因子（bFGF）的表达也随药物的浓度增加而减少。说明黄芩苷是潜在的血管生成抑制剂。曹慧娟等[28]在黄芩苷抗人肺腺癌A549细胞研究中，应用HUVEC进行小管形成实验观察黄芩苷对内皮细胞体外血管样结构形成的影响，结果表明25.50umol/L黄芩苷对HUVEC小管形成具有抑制作用。Duan等研究[34]发现，黄芩苷可能通过下调VEGF蛋白的表达，进而抑制肿瘤新生血管形成参与骨肉瘤MG-63细胞的增殖和凋亡。

7.联合用药增强疗效和逆转肿瘤耐药等多种机制

传统的化疗药物存在毒副作用大、患者耐受性差,甚至出现获得性耐药等特点。而黄芩苷不仅能抑制耐药细胞株增殖诱导其凋亡,而且与其它抗肿瘤药联用具有协同作用，能减少肿瘤的耐药性，增强肿瘤免疫杀伤作用,减轻化疗药不良反应、能提高综合治疗疗效。

本课题组前期已经开展了黄芩苷抗白血病作用的系列研究,黄芩苷能有效抑制人髓系白血病HL-60细胞株的增殖,诱导其凋亡[35]。黄芩苷对人白血病耐阿霉素细胞株HL-60/ADR也具有抑制增殖、促进凋亡作用[33]。在此基础上,我们还发,PI3K/Akt/mTOR和MAPK信号通路的改变可能参与了黄芩苷抑制HL-60/ADR细胞增殖、诱导其凋亡的过程[34]。Zhou等研究[38]发现：与黄芩苷或黄芩素单独治疗相比，黄芩苷和黄芩素联合治疗乳腺癌细胞具有协同作用，抗细胞增殖作用与诱导细胞凋亡作用都明显增强。乳腺癌细胞凋亡的增加是可能由于黄芩苷和黄芩素联合治疗增强了ERK/p38MAPK信号通路中caspase-3和caspase-9激活、下调Bcl-2以及上调Bax或p53蛋白水平表达。

还有的研究表明,小剂量多柔比星(ADM)分别配合中药单体淫羊藿苷(ICA)、黄芩苷(BAI)，亦能达到高剂量ADM对肝癌HepG2细胞增殖的抑制作用。ICA、BAI联合ADM不仅能抑制HepG2细胞APRIL、bcl-2mRNA的表达,进而抑制肿瘤细胞增殖。同时还能增强CD3AK细胞的杀伤敏感性,逆转肿瘤细胞的免疫逃逸[39]。邹航研究[40]结果也表明,黄芩苷对肝癌HepG2细胞生长具有明显抑制作用，并且黄芩苷和放疗联合治疗组抑制率均高于单独使用黄芩苷组和单独放疗组,说明两者联合治疗对肝癌细胞的抑制有协同作用,黄芩苷能增加肝癌细胞放射敏感性。

8.总结与展望

恶性肿瘤严重危害人类健康，虽可通过手术、化疗、放疗等进行综合治疗，但治愈率仍低。目前国内外已研究的抗肿瘤药物众多，但疗效不够高，不良反应大，寻找新的高效低毒的有效肿瘤抑制剂已成为国内外研究的重点。黄芩苷作为传统中药应用于临床，大量研究结果表明黄芩苷具有高效的抗肿瘤活性，且抗瘤谱广，其作用机制与肿瘤发展的多个环节具有密切的关系，虽对其作用机理已有所明确，但具体机制及相关调控环节尚待进一步研究阐明。

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基金项目：血液科国家及省临床重点专科建设项目(201130301),国家自然科学基金(81270608,81500158),福建省自然科学基金(2015J0102),福建省医学创新课题基金(2015-CX-14)资助。