补骨脂抗肿瘤作用机制研究进展

补骨脂是亚洲传统药物中最常用的药用植物之一[9]，是豆科一年生草本植物，补骨脂是其干燥成熟的种子，具有补肾助阳、纳气平喘、温脾止泻及消风祛斑等功效[10]。已有研究表明，补骨脂对感染性疾病、炎症性疾病、肿瘤和抑郁具有独特的疗效[9,11-12]。近年来，随着大量研究者对中药抗肿瘤作用的深入研究，发现补骨脂对乳腺癌、肝癌、前列腺癌、结肠癌、胃癌、肺癌、骨肉瘤和人脑胶质瘤等恶性肿瘤细胞有较好的抑制作用[11]，表现出其良好的抗肿瘤应用前景。本文将对补骨脂抗肿瘤活性成分及抗肿瘤机制的研究进行综述，为中药补骨脂抗肿瘤的进一步研究与开发提供借鉴和参考。

补骨脂是豆科植物补骨脂的干燥成熟果实，其化学成分复杂，随着现代中药化学成分提取分离技术及化合物分析鉴定技术的不断发展，截至目前，已从补骨脂中分离出约90种相关化合物，包括香豆素类、黄酮类、单萜酚类、香豆酮类及脂类化合物，其中具有抗肿瘤的化合物主要有香豆素类、黄酮类及单萜酚类化合物等[7]。

香豆素类化合物是补骨脂中主要的活性成分之一，其中具有抗肿瘤活性的化学成分主要有补骨脂素、异补骨脂素、补骨脂定、补骨脂呋喃香豆精、8-甲氧基补骨脂素等，结构式见图1。

黄酮类化合物在补骨脂中所含种类最多，其中具有抗肿瘤活性成分也比较多，主要有补骨脂二氢黄酮、补骨脂二氢黄酮甲醚、异补骨脂二氢黄酮、补骨脂宁、补骨脂查耳酮、异补骨脂查耳酮、新补骨脂异黄酮、6-异戊烯柚皮素、补骨脂色烯素等，结构式见图1。

单萜酚类化合物在补骨脂中的含量相对较少，其中具有抗肿瘤活性的成分主要有补骨脂酚、次苷酸查耳酮等，结构式见图1。

现代研究表明，补骨脂及其提取物对乳腺癌、肝癌、前列腺癌、结肠癌、肺癌、胃癌、肾癌等具有良好的抑制及治疗作用，是一种潜在的抗肿瘤传统中药。本文将重点从机制研究较为广泛深入的几种肿瘤展开综述，包括乳腺癌、肝癌、前列腺癌、结肠癌、肺癌和胃癌。

乳腺癌在女性中的发生较为常见[13]，据2013年国际癌症研究机构发布的统计数据显示，在2012年有近170万女性被诊断出患有乳腺癌，其中造成女性死亡数近50多万[14]，其也是东亚和东南亚女性死亡的主要原因[13]。补骨脂中具有抗乳腺癌作用的活性成分主要有补骨脂素、补骨脂酚和补骨脂定，其在乳腺癌治疗上具有潜在的应用价值。

细胞数量的生物稳态是通过细胞增殖和细胞死亡间的平衡来维持的。细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础[15]，而细胞凋亡是一种高度有序和协调的细胞死亡[16]。细胞凋亡是许多治疗策略的热门靶点[17-18]。Li等[19]研究发现补骨脂酚可通过激活线粒体内在凋亡途径诱导人乳腺癌MCF-7细胞凋亡，抑制细胞增殖。其诱导的细胞凋亡与含半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cystein-asparateprotease，Caspase）家族和B淋巴细胞瘤-2（B-celllymphoma-2，Bcl-2）家族蛋白的表达增加有关。研究表明，补骨脂素作用于人乳腺癌阿霉素耐药MCF-7/ADR细胞后，可使细胞周期S期细胞减少，G0/G1期细胞增加，并上调凋亡基因p53和凋亡执行基因Caspase-3，下调抑凋亡基因Bcl-2，从而促进细胞凋亡[20]。此外，补骨脂素还可阻滞乳腺癌干细胞的增殖[21]。

Wnt信号通路通过调节细胞周期，在调节癌细胞增殖中具有关键作用。经典的Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）途径与通过阻滞细胞周期来调控肿瘤的发生有关。当β-catenin稳定时，其在细胞核中积累，并在结构上激活与细胞周期相关的靶基因，如fra-1多肽蛋白可以在功能上增加细胞和血管的侵袭性[22-23]。Wang等[24]研究发现补骨脂素通过调节乳腺癌细胞中Wnt/β-catenin通路诱导其细胞周期阻滞，从而显著抑制乳腺癌细胞增殖。补骨脂素通过诱导MCF-7细胞的G0/G1期阻滞和人乳腺癌MDA-MB-231细胞的G2/M期阻滞显著抑制乳腺癌细胞增殖，在分子水平上，补骨脂素可增加β-catenin的磷酸化，从而降低总的β-catenin及其下游靶点fra-1的蛋白表达。

氧化应激是指有利于活性氧生成增加和/或先天抗氧化能力降低的失衡[25-26]，活性氧的适度增加可诱导细胞增殖，而过量的活性氧可促进细胞凋亡[27]。Ren等[28]发现补骨脂定可呈剂量和时间相关性诱导MCF-7细胞的DNA损伤。此外，还证实了补骨脂定可显著诱导活性氧的生成，揭示补骨脂定通过NADPH氧化酶4（NADPHoxidase4，NOX4）介导的通路诱导乳腺癌细胞中活性氧依赖的DNA损伤。

此外，补骨脂素可通过抑制或逆转癌细胞多药耐药从而起到抗癌的作用。补骨脂素可以通过减少MCF-7/ADR细胞中谷胱甘肽-S-转移酶π的表达水平逆转MCF-7/ADR细胞多药耐药，从而起到一定的抗癌作用[29]。此外，Wang等[30]等通过补骨脂素抑制MCF-7/ADR细胞释放外泌体的分子机制，发现补骨脂素通过多聚ADP核糖聚合酶（polyADP-ribosepolymerase，PARP）和p53信号通路诱导外泌体抗性传递的减少，从而逆转MCF-7/ADR细胞多药耐药。

肿瘤细胞迁移和侵袭是恶性肿瘤转移扩散的重要过程，称为侵袭-迁移级联反应，涉及多环节、多因素的参与[31]。近年来，国内外众多基础及临床研究证实，上皮间质转化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）进程在肿瘤的迁移与侵袭过程中发挥重要作用。在EMT进程中，肿瘤细胞间的黏附性减弱，上皮细胞特性减弱，而间质细胞特性增强，具体表现为N-钙黏蛋白（N-cadherin）表达升高，E-cadherin表达降低[32-33]。

Wang等[34]研究发现补骨脂素可能通过抑制核因子-κB（nuclearfactor-κB，NF-κB）激活EMT抑制MCF-7/ADR细胞的迁移能力。有望为乳腺癌的化疗耐受提供一种新的治疗策略，为乳腺肿瘤的治疗提供新的契机。Wu等[35]研究发现补骨脂素可抑制荷瘤小鼠的癌细胞、成骨细胞和破骨细胞间的相互作用，且显著抑制小鼠骨转移，从而降低乳腺癌骨转移的肿瘤负担。

肝细胞癌是最常见的肝癌[36]，也是全球第5大最常见的癌症，每年大约有70万人被诊断为肝细胞癌。补骨脂在肝癌方面的抗肿瘤机制研究已有大量报道，其中具有明显的抗肝癌效果的活性成分主要有补骨脂素、补骨脂定、补骨脂宁、补骨脂查耳酮。

补骨脂素可诱导人肝癌SMMC7721细胞周期G1期阻滞，激活内质网应激信号通路，从而抑制细胞的恶性增殖，并诱导细胞凋亡[37]。Yu等[38]揭示了补骨脂素在人肝癌HepG2细胞中通过内在和外在途径促进肝癌细胞凋亡的作用。发现补骨脂素可呈剂量相关性上调Caspase-3、-8和-9的蛋白水平，升高促凋亡基因Bcl-2相关X蛋白（Bcl-2associatedXprotein，Bax）、Bid和p53的表达，降低抑凋亡基因Bcl-2和Bcl-xL的表达。

Jiang等[39]研究表明补骨脂素通过调节Caspase-3的活性及p53和Bcl-2/Bax蛋白的表达来诱导细胞凋亡，从而抑制SMMC-7721细胞的生长。另外，补骨脂查耳酮可阻滞HepG2细胞周期G1/S期，增加促凋亡蛋白Bax的表达、降低抑凋亡蛋白Bcl-2的表达，并促进凋亡蛋白Bid、Caspase-3和PARP的裂解，诱导HepG2细胞凋亡[40]。

自噬是一种通过自噬体-溶酶体途径降解细胞质成分的细胞过程，该途径在癌症的发生和进展中发挥了重要作用[41-42]。单丹磺酰尸胺（monodansylcadavrine，MDC）染色和胞质微管相关蛋白1轻链3（microtubule-associatedprotein1lightchain3，LC3）被广泛用作自噬标记物。MDC是一种嗜酸染料，可标记晚期自噬小体或自噬囊泡，胞质LC3的一个小多肽片段被酶降解形成LC3-I，在自噬小体形成过程中，通过酰胺键与磷脂结合形成自噬小体膜型LC3-II[43]。

因此，MDC染色和LC3-I、LC3-II的表达率是自噬活性的指标[44]。补骨脂查耳酮可通过抑制蛋白激酶B（proteinkinaseB，Akt）/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammaliantargetofrapamycin，mTOR）信号通路促进HepG2细胞自噬[40]。

刘继新等[45]发现补骨脂素和异补骨脂素可抑制HepG2细胞中与药物代谢相关的细胞色素P4503A4酶的mRNA合成和蛋白表达，使细胞周期G2/M期阻滞，进而抑制HepG2细胞的生长增殖。

补骨脂宁通过抑制肝癌细胞的DNA损伤修复能力显著抑制HepG2细胞和人肝癌Huh7细胞的增殖、迁移及侵袭，具体机制为补骨脂宁通过诱导长链非编码RNA（longnon-codingRNA，lncRNA）RAD51-AS1与RAD51mRNA结合而抑制RAD51蛋白的表达，进而抑制肝癌细胞的DNA损伤修复能力。此外，在动物实验中，补骨脂宁联合化疗药依托泊苷（VP-16）治疗显著提高药物对肿瘤生长的抑制作用[46]。可见补骨脂宁作为肝细胞癌治疗的辅助药物具有很大的潜力，可以显著增强化疗和放疗的疗效。

前列腺癌每年都会造成人口大量死亡，是男性中最常见的恶性肿瘤之一，也是美国男性癌症死亡的主要原因[47]。前列腺癌由于其具有潜伏期长、发病年龄晚、生长和进展速度相对较慢、肿瘤标志物的可用性等特征，成为化学预防干预的理想疾病[48-49]，在对前列腺癌的研究及治疗方面，补骨脂中起主要作用的活性成分主要有补骨脂定、补骨脂素、补骨脂酚、新补骨脂异黄酮、异补骨脂查耳酮。

研究表明，补骨脂定可显著诱导人前列腺癌PC-3和PzHPV-7细胞产生活性氧，导致线粒体膜电位丧失、细胞色素C释放、Caspase-3和Caspase-9及PARP的激活，从而导致前列腺癌细胞凋亡[50]。另外，Szliszka等[51]通过研究新补骨脂异黄酮和补骨脂定联用对人前列腺癌LNCaP细胞的细胞毒性和凋亡作用。发现LNCaP细胞对肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor，TNF）相关的凋亡诱导配体（TNF-relatedapoptosis-inducingligand，TRAIL）诱导的细胞凋亡具有抗性，而给予新补骨脂异黄酮和补骨脂定可显著增强TRAIL介导的凋亡和细胞毒性。

Li等[52]研究发现异补骨脂查耳酮可与含有抗氧化酶硫氧还蛋白还原酶1（thioredoxinreductase1，TrxR1）的硒代半胱氨酸（selencoysetine，Sec）相互作用，诱导活性氧介导的细胞凋亡，并诱导致死性的内质网应激，为异补骨脂查耳酮的抗癌机制提供了有力的证据和见解。

相关研究表明，补骨脂酚可通过抗雄激素受体（androgenreceptor，AR）和雌激素受体β（estrogenreceptorβ，ERβ）抑制NF-κB信号，抑制PC-3细胞的增殖和迁移[53]。而补骨脂乙醇提取物可诱导PC-3细胞凋亡和自噬[54]。陈书尚等[55]研究发现补骨脂素在体外呈剂量和时间相关性抑制人前列腺癌LNCaP-AD细胞增殖，其机制可能与其下调LNCaP-AD细胞的增殖细胞核抗原表达和影响AR表达有关。

李少鹏等[56]研究表明，补骨脂素具有抑制LNCaP-AI细胞增殖和降低Ki67表达的作用，初步探索其机制可能与其将细胞阻滞于G1、G2期和上调ERβmRNA表达有关。补骨脂素可显著抑制PC3细胞的增殖，同时可通过引起PC3细胞G0/G1期和G2/M期阻滞的方式发挥抗肿瘤作用。另外，发现lncRNA和mRNA在补骨脂素处理前后的PC3细胞组中存在差异[57]，由此可见，补骨脂素发挥作用的机制较为复杂，可能通过引起多基因、多通路的改变而发挥抗肿瘤作用。

结肠癌是世界上第3大最常见的癌症类型[58]，其发病率和死亡率都较高[59]。结肠癌最常发生在消化系统的结肠黏膜，统计数据表明，40～50岁更容易患结肠癌[60]。中医药治疗结肠癌具有不良反应低且疗效显著等优点，在结肠癌治疗方面具有较大的潜力与优势[61-62]。补骨脂中具有抗结肠癌作用的活性成分主要有补骨脂二氢黄酮甲醚、补骨脂定、补骨脂酚、补骨脂素。

Sun等[63]研究了补骨脂定对人结肠癌细胞HT-29和HCT-116的细胞毒性作用及其潜在机制，发现补骨脂定可有效诱导Caspase-3/7介导的结肠癌细胞凋亡，并揭示了补骨脂定诱导结肠癌细胞凋亡可能是由活性氧和c-Jun氨基末端激酶1/2（c-JunN-terminalkinase1/2，JNK1/2）通路介导的。补骨脂酚和TRAIL联合处理也可增加HT-29和HCT-116细胞中Caspase-3/8/9的裂解，进一步探究表明，补骨脂酚通过激活活性氧/JNK信号通路促进癌细胞中TRAIL诱导的细胞凋亡[64]。

Zhao等[65]利用二甲基肼和葡聚糖硫酸钠诱导的大鼠结肠癌模型研究了补骨脂二氢黄酮甲醚的抗癌特性，发现补骨脂二氢黄酮甲醚通过改变与细胞凋亡相关的p53/Bcl-2/Bax信号通路减轻二甲基肼诱导的大鼠结肠癌。Jin等[66]研究发现补骨脂定通过促进NF-κB和Bcl-2/Bax蛋白信号通路降低人结肠癌SW480细胞活力及增强细胞凋亡。此外，补骨脂定对人结肠癌HT29细胞也有显著的细胞毒性作用[67]。

Park等[68]探究了补骨脂乙醇提取物通过下调细胞周期蛋白D1（cyclinD1）和细胞周期蛋白依赖性激酶4（cyclin-depentkinase4，CDK4）在人结直肠癌HCT116、SW480、LoVo、HT-29细胞的抗癌作用机制，补骨脂介导的cyclinD1和CDK4降解机制依赖于细胞外调节蛋白激酶1/2（extracellularregulatedproteinkinases1/2，ERK1/2）或糖原合成酶激酶3β（glycogensynthasekinase-3β，GSK-3β）。

补骨脂素可抑制人结肠癌HCT-116细胞侵袭转移，其机制可能与下调β-catenin、转录因子4（transcriptionfactor4，TCF4）蛋白表达水平及其下游靶基因血管内皮生长因子（vascularothelialgrowthfactor，VEGF）、基质金属蛋白酶9（matrixmetalloprotein9，MMP9）的表达相关[69]。因此，补骨脂有望成为开发结直肠癌的化学预防或治疗药物的候选药物，是一种很有前途的结肠癌治疗药物。

胃癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，据估计，在亚洲和欧洲，胃癌将近占所有癌症相关死亡率的10%，且发病率相对较高[70]。尽管已有先进的诊断技术和改进的治疗方案，但这种癌症仍然是一个严重的健康威胁[71-72]。补骨脂中具有抗胃癌作用的活性成分主要有补骨脂酚、补骨脂素和异补骨脂素。

补骨脂酚可降低人胃癌NUGC3细胞活力，并诱导Caspase相关性的细胞凋亡，揭示了补骨脂酚通过磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide3-kinase，PI3K）/Akt和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedproteinkinase，MAPK）信号通路触发NUGC3细胞的细胞凋亡的作用机制[73]。此外，补骨脂酚可通过诱导细胞周期G1期阻滞和细胞凋亡抑制SGC-7901细胞的增殖[74]。

闫伟伟等[75]研究发现补骨脂素可抑制人胃癌BGC-803细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡，其机制可能是补骨脂素引起纤维状肌动蛋白的解聚。另外，郭江宁等[76]对补骨脂进行了化学成分和抗癌活性的研究。发现从补骨脂中分离的补骨脂素和异补骨脂素对人胃癌BGC-823细胞的生长有较强的抑制作用。Yang等[77]研究发现补骨脂素对胃癌细胞具有细胞毒活性，人胃癌SNU-I、SNU-16细胞的半数抑制浓度分别为53、203μg/mL。

Jin等[78]研究了补骨脂素对人胃癌MGC803/DDP多药耐药细胞miR-196a-5p表达和功能的影响，并揭示了miR-196a-5p介导的抑制和逆转顺铂耐药的机制。因此，使用补骨脂素提高化疗疗效，及靶向miR196a-5p/同源框B7（homeoboxB7，HOXB7）/人表皮生长因子受体2（humanepidermalgrowthfactorreceptor2，HER2）信号通路对进一步研究顺铂耐药的胃癌治疗具有重要意义。

肺癌是全球第2大最常见的诊断癌症，是导致癌症发病率和死亡的主要原因，据统计，其5年生存率仅为18%[79-80]。补骨脂中具有抗肺癌作用的活性成分主要有补骨脂定、补骨脂酚、新补骨脂异黄酮、补骨脂素。

Hao等[81]研究了补骨脂定抑制人肺癌A549细胞增殖的作用机制。研究发现，补骨脂定可显著降低A549细胞活力，另外，补骨脂定显著增强A549细胞中MDC荧光强度和LC3-II/LC3-I的值，且自噬抑制剂3-MA可明显逆转这一现象。同时，补骨脂定显著诱导细胞内活性氧的产生。研究结果揭示了补骨脂定主要通过介导活性氧的产生促进细胞发生自噬而抑制A549细胞的增殖。

Chen等[82]研究了补骨脂酚对A549细胞的抗肿瘤活性，发现补骨脂酚可呈剂量和时间相关性降低细胞活力和细胞线粒体膜电位，此外，在补骨脂酚处理的A549细胞中观察到S期阻滞、Caspase-9/3激活、p53和Bax上调及Bcl-2下调。表明补骨脂酚通过介导活性氧的产生激活线粒凋亡信号通路来诱导A549细胞的凋亡。

Hsieh等[83]研究探讨了补骨脂素逆转多烯紫杉醇诱导的A549/D16细胞的多药耐药的潜力及机制。补骨脂素可能通过抑制ATP结合盒亚家族B成员1（ATPbindingcassettesubfamilyBmember1，ABCB1）基因和蛋白的表达来逆转多药耐药，表明补骨脂素与化疗药物联合使用时会使耐药细胞对死亡敏感。

研究表明，异补骨脂素可促进人肾癌Caki细胞Caspase-3的裂解，降低细胞型FLICE抑制蛋白（cellularFLICE-likeinhibitoryprotein，c-FLIP）的表达，增强TRAIL诱导的细胞凋亡[84]。Lu等[85]研究表明补骨脂素和异补骨脂素对骨肉瘤裸鼠移植瘤有生长抑制作用，并能诱导肿瘤细胞凋亡或坏死，且无明显的不良反应。此外，补骨脂素和异补骨脂素可呈剂量相关性降低人口腔癌KB、KBv200、K562细胞的活力[12]。而补骨脂酚可通过靶向非受体酪氨酸激酶和p38/MAPK激酶抑制人上皮癌A431细胞的增殖[86]。

此外，Kim等[87]研究发现新补骨脂异黄酮能够使人胶质瘤U373MG细胞对TRAIL诱导的细胞凋亡敏感。TRAIL和新补骨脂异黄酮联合作用可有效诱导Bid裂解、激活Caspase-3、8和9，并增加Bax的表达。进一步研究发现死亡受体5（deathreceptor5，DR5）的表达上调，证明了新补骨脂异黄酮通过抑制癌细胞迁移和侵袭来诱导TRAIL介导的人胶质瘤细胞凋亡。因此，新补骨脂异黄酮介导的致敏作用可能是一种新的治疗策略。

补骨脂抗肿瘤分子机制见图2。

众所周知，癌症是一种多因素的疾病[88]，其死亡率和发病率较高[89]。补骨脂又名破故纸、婆固脂、胡韭子，是豆科植物补骨脂的干燥成熟果实，始载于《雷公炮制论》，现代药理研究表明，补骨脂具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗骨质疏松、心血管系统及免疫调节作用等[90-91]。本文对补骨脂的主要抗肿瘤活性成分及抗肿瘤的机制研究进行了展开性综述。

本文简要概述了补骨脂中具有抗肿瘤作用的主要活性成分。其中抗肿瘤机制研究较多且效果较为显著的活性成分主要有补骨脂素、补骨脂定、补骨脂酚、异补骨脂素、补骨脂查耳酮。另外，重点介绍了补骨脂在抗肿瘤机制方面的研究进展，研究表明，补骨脂对乳腺癌、肝癌、前列腺癌、结肠癌、胃癌及肺癌等恶性肿瘤细胞均具有抑制作用，主要通过诱导癌细胞凋亡、细胞周期阻滞、增加活性氧而诱导自噬或诱导DNA损伤、抑制癌细胞的迁移和侵袭或体内骨转移、抑制癌细胞DNA损伤修复等方式来抑制肿瘤细胞的增殖。

癌症大都由多种致病因素共同作用导致而成，其致病机制比较复杂。目前已有较多关于补骨脂抗肿瘤作用的研究报道，多种补骨脂活性成分的抗肿瘤作用已被证实，且安全性较好，因此，补骨脂在治疗恶性肿瘤上具有巨大的潜力及较为广阔的发展前景。然而，补骨脂抗肿瘤的作用机制有待进一步深入研究，此外，可进一步将补骨脂单一成分、单一靶点、单一机制为核心的研究与多成分、多靶点、复杂机制的研究有机串联起来，同时，研究模型可进一步与临床结合，另外，可对化合物进行相应的结构改造和优化，并注重体内抗肿瘤活性及药物体内过程的研究，以开发出更具有实际临床应用意义的抗肿瘤药物。相信随着研究的不断深入，补骨脂在抗肿瘤方面将会发挥更大的作用。