抗肿瘤血管生成中药的研究进展
自1971年Folkman[1]首次提出肿瘤的生长和转移具有血管依赖性之后,肿瘤血管生长的调节机制和抗血管生成在肿瘤治疗中的意义得到广泛关注。目前,国内对抗肿瘤血管生成中药的研究方兴未艾,笔者就此作一综述。
肿瘤的生长依赖于血管的生成,只有当大量的肿瘤相关血管长入肿瘤实质内部,才能促使肿瘤持续生长和转移；反之,肿瘤生长将受到明显限制,肿瘤细胞就会出现凋亡或坏死。因此,肿瘤的生长包括了两个不同的阶段,即从无血管的缓慢生长阶段转变成有血管的快速增殖阶段,血管生成使肿瘤获得足够的营养物质,是促成上述转变的关键环节[2]。恶性肿瘤发生侵袭和转移是肿瘤治疗失败的主要原因,它是一个由多分子参与的肿瘤细胞与宿主细胞间相互作用的复杂的多阶段过程,在这一过程的起始及终末阶段血管生成发挥着重要作用[3]。另外,对肿瘤组织微血管密度(microvessel density,MVD)的测定有助于肿瘤的诊断及预后判断[4]。
肿瘤血管生成是在特定时段、特定环境下,由内外因素引起的一种由一系列细胞因子介导的瀑布式生化反应过程[5]。在这一过程中,血管生成促进因子和血管生成抑制因子起着重要作用,即血管调控平衡学说(angiogenic switch)[6]。在正常组织中,由于缺少血管生长促进因子或促进因子被高水平的血管生长抑制因子严格控制,血管生成的开关处于关闭状态；但在肿瘤组织中,生长促进因子过度表达,抑制因子表达过低,或者与抑制因子相比,生长促进因子相对过量,改变了二者之间的平衡,使得肿瘤血管生成保持在开启状态,引起肿瘤血管过度生长,最终导致肿瘤的浸润和转移。
肿瘤的生长、转移、复发、预后与血管生成密切相关[7],所以,抗肿瘤血管生成治疗的理论和实践才得以确立。1972年,Folkman提出可以通过抑制血管生成来治疗恶性肿瘤,目前抗血管生成已经成为肿瘤治疗的新策略之一。
抗血管生成疗法(anti—angiogenesis therapy)是通过防止和抑制肿瘤新血管的生成,阻止肿瘤原发灶和微转移灶向血管生成表型转换,限制肿瘤生长。近年来,随着对肿瘤血管生成机制研究的不断深入,抗血管生成药物也得以快速研发,其中对天然药物及其组分的研究占有相当大的比例,中药由此成为研究的重点。
2.1 单味中药的研究 泽泻通常作为利水渗湿药物被应用于中医临床。最近实验研究表明,它可以抑制鸡胚尿囊膜(chick choriollantoic membrane,CAM)的血管生成,而且可以使已生成的血管形态发生改变[8]。郁金为姜黄科植物的干燥块根,其水蒸气蒸馏提取液对人胃癌裸鼠皮下移植瘤的生长具有明显的抑制作用,可以下调瘤灶中VEGF的表达,降低肿瘤病灶内的MVD[9]。实验研究表明,多种促血管生长因子与其受体的结合均依赖类肝素蛋白多糖(heparan sulfate proteoglycan,HSPG)的中介。白及可以通过与HSPG竞争性结合血管生长因子或干扰HSPG的中介作用而影响血管生长因子与其受体结合,从而发挥抗血管内皮细胞增殖的作用,并且抑制强度与白及的剂量成正比[10]。有学者将Walker—256肝癌细胞株种植于肝实质内造成肝癌原位移植瘤模型,应用丹参注射液行腹腔注射。实验结果显示,丹参可以降低肝癌及癌周组织的VEGF水平。显微镜观察发现,经丹参治疗后的肿瘤细胞生长不良,细胞形态趋向良性分化,部分恢复正常细胞的形态。由此证明,丹参对肿瘤细胞有较强的诱导分化作用,同时降低VEGF水平,抑制肿瘤血管的生成[11]。
2.2 单体成分的研究。
人参皂苷Rg3是存在于人参中的四环三萜皂苷,分子式为C42H72O13。体外实验表明,人参皂苷Rg3对多种肿瘤细胞具有抑制作用,但对于血管内皮细胞(vascular endothelium cell,VEC)、肺腺癌SPC—A—1细胞的增殖却没有直接影响。但是,如果应用Rg3与肺癌SPC—A—1细胞条件培养液共同作用于VEC,发现VEC的增殖明显受到抑制。进一步研究发现,Rg3具有抑制肿瘤细胞表达bFGF的作用[12]。康莱特注射液(KLT)系从薏苡仁中提取的有效抗癌活性物质。姜氏等[13]采用无血清培养基中的三维胶原凝胶培养主动脉环,在倒置显微镜下观察主动脉环的血管生成情况。结果发现,KLT能明显抑制肿瘤血管的生成,加快血管进入衰退期,抑制作用优于维生素E。说明抑制血管生成是KLT的抗肿瘤机制之一。临床和实验研究证明,斑蝥素类衍生物去甲斑蝥素(norcantharidin,NCTD)具有较强的抑制肿瘤和增加白细胞的作用。进一步实验发现,NCTD对体外培养的人脐静脉内皮细胞(human umblical vein endothelial cel1,HUVEC)具有显著的生长抑制作用,药效呈时间依赖性。分离提取细胞DNA,经琼脂糖凝胶电泳后可以见到弥散状核酸降解带,未见典型的细胞凋亡梯状带。表明NCTD对HUVEC有较强的细胞毒作用,并能抑制细胞的正常分裂[14]。红素是我国学者首先从雷公藤根部分离出来的一个生物活性单体。实验表明,当红素的浓度达到0.5 μg/mL时,可将大部分培养的HUVEC杀伤,当红素的浓度在0.1 μg/mL时,对HUVEC的增殖、迁移及小管形成的抑制作用超过9O%,当浓度为0.01 μg/mL时,已表现出较强的生物活性。因此,它是一个极具有开发前途的抑制肿瘤血管生成的药物[15]。熊果酸又名乌索酸,属三萜类化合物。以往的研究表明,熊果酸对中枢神经系统有镇定与降温作用。近年来发现,熊果酸不仅对多种致癌、促癌物有抵抗作用,而且对体外培养的多种恶性肿瘤细胞及VEC的生长具有较强的抑制作用,抑制强度与熊果酸的质量浓度成正比。目前尚未阐明其作用机制,根据其结构类似糖皮质激素这一特点,推测可能是通过与糖皮质激素受体或类似的核受体结合而发挥作用[16]。槲皮素(Quercetin)具有活血化瘀作用,能够显著地抑制肿瘤生长,并且可呈剂量依赖性地抑制VEGF和bFGF诱导的CAM血管增生,由此表明,槲皮素具有抑制VEGF和bFGF的促血管生成作用。其机制在于槲皮素可通过抑制HUVEC的DNA合成和细胞分裂,阻滞细胞于S/G2期,从而抑制HUVEC的增殖[17]。青蒿琥酯(artesunate)是倍半萜内酯类化合物青蒿素(artemisinin)的水溶性衍生物,临床用于治疗脑型疟疾和恶性疟疾等。青蒿素类药物的抑瘤活性在整体动物实验中已得到确证。近期体外实验发现,该药对HUVEC的增殖、迁移和小管形成三个环节均有较强的抑制作用。在人卵巢癌裸鼠移植瘤模型中,青蒿琥酯能明显地抑制移植瘤的血管增生,下调肿瘤细胞分泌VEGF及其受体KDR/flk—l[18]。苦参素、莪术油、薏苡仁这三种注射剂是目前肿瘤临床常用药物,通过小鼠S180移植瘤模型体内实验发现,它们均可不同程度地抑制肿瘤血管生成,降低肿瘤组织的MVD,其作用机理在于抑制瘤体内VEGF和bFGF的表达[19]。对鲨鱼软骨抗肿瘤作用的研究早在20世纪80年代就已经开始,临床效果明显。我国学者以东海鲸鲨软骨为原料,得到鲨鱼软骨血管生成抑制因子—l(SCAIF—1),分子量为18 kD,实验结果表明,它对原代培养的VEC生长增殖及运动迁移具有明显的抑制效应,能够抑制CAM的血管生成,对VEC迁移的抑制效应要比小牛软骨血管生成抑制因子强10倍左右。提示SCAIF—l为纯度较高的软骨血管生成抑制因子,能在细胞和整体水平抑制新血管的生成[20]。蝎毒作为一种传统中药被用来治疗多种疾病,它具有止痛、抗癫痫、抗肿瘤、纤溶等作用。有研究者从东亚钳蝎蝎毒中提取了一种多肽提取物PESV(peptide extract from scorpion venom),它含有50～60个氨基酸。体内实验显示,PESV能够抑制裸鼠肝癌和胃癌的生长,但体外研究表明它并不能直接抑制肿瘤细胞的增殖。进一步研究发现,PESV能够明显抑制VEC的生长,并且可以诱导VEC发生凋亡,凋亡相关基因Bcl—2和Bax的表达也发生相应改变,这说明PESV主要通过抑制增殖和诱导凋亡的机制发挥其抗血管生成作用[21]。三氧化二砷(As2O3)最早被应用于急性白血病的治疗,后来将其适应症逐渐扩展到实体瘤,但对其抗肿瘤确切机制却知之甚少。有学者用As2O3治疗小鼠移植瘤S180,随着给药浓度的增加,肿瘤组织中诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)及VEGF表达逐渐下降。从而证实As2O3会导致瘤体内NO的降低,抑制肿瘤细胞VEGF的表达,进而抵抗肿瘤血管生成,有效降低肿瘤细胞株的增殖和转移能力[22]。