作者:蔡雨萌,赵戈蕾,
脑胶质瘤是人体中枢神经系统的原发性颅内恶性肿瘤,占颅脑肿瘤总数的35%~60%,占中枢神经系统肿瘤的81%,且发病率及致死率居高不下。世界卫生组织(WHO)根据肿瘤核异型性、有丝分裂活性、血管增殖等病理特征将恶性胶质瘤分为I~IV 级肿瘤,分别为低级别星形细胞瘤、
研究显示,患者确诊后平均生存期为8~12 个月,5 年生存率低于5%。目前,脑胶质瘤临床治疗以手术切除为主,结合化学、靶向、免疫和
近年来,传统医学在防治脑胶质瘤方面受到了广泛关注,祖国医学将脑胶质瘤归属于“
1. 天然产物抗脑胶质瘤的作用机制
1.1 天然产物调节免疫细胞
肿瘤免疫微环境(TME)是脑胶质瘤细胞侵袭性生长的关键因素,其主要由肿瘤相关免疫细胞、肿瘤细胞、成纤维细胞、基质细胞和信号因子组成。免疫细胞在脑胶质瘤细胞的增殖和迁移中起着重要的作用,与脑胶质瘤的预后差和总生存率低密切相关。然而在胶质瘤患者中大脑的免疫系统常常处于被抑制的状态,因此,逆转免疫抑制状态,改善TME 对脑胶质瘤的作用尤为重要。
天然产物可以通过以下机制调节脑胶质瘤的免疫细胞:(1)重塑肿瘤相关巨噬细胞(TAMs);(2)抑制骨髓源抑制性细胞(MDSCs)和调节性T 细胞(Tregs);(3)重新激活免疫效应细胞;(4)调节炎症因子及免疫相关信号通路。绿原酸是酚类化合物,分布于金银花等多种植物中,Ye 等发现绿原酸包裹的甘露糖脂质体能够通过高效靶向TAMs,有效促进巨噬细胞促癌M2表型向抑癌M1 表型的极化,调节TME,抑制G422脑胶质瘤肿瘤生长。
香叶木素是从中药菊花等植物中提取的黄酮类化合物,Yan 等通过蛋白印迹法证实了香叶木素体内和体外均通过沉默转化生长因子-β(TGF-β)信号通路表达,抑制U251 胶质瘤细胞的发育和进展。芦荟大黄素是从多种天然植物中提取的蒽醌衍生物,Fang 等研究表明芦荟大黄素可以增强CD8+T、CD4+T 及巨噬细胞M1 亚型GBM 的浸润,延长荷瘤小鼠的存活率。人参皂苷是人参的主要生物活性成分,Tang 等发现人参皂苷减弱了酸性
Zhu 等发现人参皂苷Rg3的多功能脂质体系统(Rg3-LPs)给药后,M2 型巨噬细胞(CD206+)减少,而M1 型巨噬细胞(iNOS+)增加,表明Rg3-PTX-LPs(
综上可知,绿原酸、人参皂苷Rg3 通过促癌M2表型向抑癌M1 表型的极化、芦荟大黄素通过促进M1 型TAMs 浸润,重塑TAMs;人参皂苷Rg3 抑制MDSCs 和Trges;人参皂苷、人参皂苷Rg3 及川楝素可激活T 细胞,芦荟大黄素可以增强CD8+T、CD4+T,并且芦丁还可以调节相关炎症因子,延缓脑胶质瘤进展;香叶木素通过沉默TGF-β 信号通路抗脑胶质瘤。归纳可发现,来源于清热类、补虚类、理气类中药的天然产物通过调节免疫改善TME,进而发挥抗脑胶质瘤作用。
1.2 天然产物抑制血管生成
脑胶质瘤是高度血管化的恶性肿瘤,其新生组织血管是维持脑胶质瘤发生发展、增殖、迁移和分化的重要条件。血管生成与脑胶质瘤的生长、增殖侵袭、转移和复发以及恶性程度和预后情况密切相关,血管内皮生长因子(VEGF)、缺氧诱导因子-1(HIF-1)是影响脑胶质瘤血管生成的重要因素。因此,天然产物抑制肿瘤新生血管的形成为脑胶质瘤的治疗提供了新思路。
柚皮苷是天然黄酮类产物,可从陈皮中提取得到,Aroui 等发现用柚皮苷预处理HUVEC 细胞6 h,再用VEGF 刺激5 min 后,VEGF 刺激增加磷酸化血管内皮生长因子受体2(p-VEGFR2)的蛋白水平,而柚皮苷以剂量依赖的方式抑制VEGF 诱导的血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)的磷酸化,并减弱了VEGF 诱导的AKT和蛋白激酶(ERK)的磷酸化,此外柚皮苷可下调血管的内皮细胞标志物CD31a 和CD105 mRNA,降低微血管的密度,减少细胞侵袭,阻止脑胶质瘤诱导的血管生成。
薯蓣皂苷元是从葫芦巴和山药中提取的天然甾体皂苷元,Khathayer 等通过小管形成实验发现(20、25 μmol·L−1)的薯蓣皂苷元显著抑制人乳腺上皮(HME)细胞的试管形成能力,薯蓣皂苷元(15、20、25 μmol·L−1)在与人脑胶质母细胞瘤(T98G)细胞共培养时显著抑制了HME细胞的试管形成能力,高剂量给予薯蓣皂苷元后导致C6 和T98G 细胞中VEGF 和纤维细胞生长因子2(FGF-2)蛋白水平的降低,抑制GBM 细胞血管生成,此外它通过抑制基质金属蛋白酶-2(MMP2)和MMP9 表达,诱导GBM 细胞迁移和侵袭抑制。
重楼皂苷 VII 来源于中药重楼,是甾体皂苷类化合物。Bi等发现缺氧环境诱导
1.3 诱导脑胶质瘤发生OS
OS 是肿瘤发生与发展的核心过程,其标志性特征之一便是肿瘤细胞内活性氧(ROS)水平的异常。当ROS 浓度上升至某一关键阈值时,它们能够介入并调节关键的细胞内信号传导途径,进而触发脑胶质瘤细胞的死亡。因此,天然产物通过利用促氧化剂来提升脑胶质瘤细胞内的ROS 水平,诱导细胞死亡,已成为一种颇具潜力的脑胶质瘤治疗策略。木犀草素是存在于野菊花等中药中的黄酮类化合物,具有抗炎、抗肿瘤等多种药理活性,Franco等发现木犀草素导致ROS 产生和GBM 细胞线粒体膜的去极化,从而促进ERK、H2AX 磷酸化,导致细胞凋亡,抑制U-251GBM 细胞迁移和肿瘤发生。
此外,Kim 等发现人参皂苷F2 通过减少线粒体膜电位,抑制细胞耗氧,激活AMP 依赖的蛋白激酶(AMPK)诱导OS,进而导致GBM 细胞死亡。丹参酮I 是从丹参中分离出来的天然化合物,Shangguan 等发现丹参酮I 加速细胞内ROS 积累,激活了内质网应激,诱导脑胶质瘤细胞的OS,同时丹参酮I 通过上调裂解的多腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)和细胞凋亡调控因子(Bax)的表达以及下调B 淋巴细胞瘤-2 基因(Bcl-2)的表达来诱导细胞凋亡。
Cao 等发现松油烯-4-醇通过沉默原癌基因JUN 的表达,抑制谷胱甘肽过氧化物酶4 转录,诱导脑胶质瘤细胞发生铁死亡,进而抗脑胶质瘤。姜油酮是一种从生姜中发现的多酚类化合物,Chopra 等发现姜油酮通过其抗氧化特性上调GSH 水平,从而抑制C6 胶质瘤细胞增殖的潜力,并改善运动和记忆功能的状态,恢复了神经元结构,减轻C6 胶质瘤细胞对大鼠大脑造成的损伤。Yu 等发现雷公藤甲素降低了核因子-红细胞2 相关因子2(Nrf2)及
β-倒捻子素是从藤黄科藤黄属植物山竹子果壳中分离出的多酚类化合物。Li 等通过采用皮下异种移植模型研究发现β-倒捻子素可以通过抑制PI3K/AKT/mTOR 信号通路,在体外增加OS 水平,抑制胶质瘤细胞生长。青蒿素是一种具有独特过氧化物结构的倍半萜,
综上可知,天然产物主要直接或间接诱导细胞缺氧、促进ROS 的过度产生,调节氧化还原平衡,诱导铁死亡发生以干预脑胶质瘤发生发展,如木犀草素、人参皂苷F2、双氢青蒿素通过靶向线粒体途径;木犀草素、丹参酮I、天麻素、双氢青蒿素可通过促进ROS 积累,而松油烯-4-醇、姜油酮、雷公藤甲素直接或间接调节GSH 水平,破坏细胞内氧化还原平衡,诱导OS 产生,导致脑胶质瘤细胞死亡。对于天然产物促进炎症反应诱导OS 研究较为欠缺,后期可挖掘此类天然产物为治疗脑胶质瘤提供更全面的数据。
1.4 天然产物调节脑胶质瘤恶性生物学行为
细胞凋亡、增殖和迁移等恶性生物学行为被认为是肿瘤发生和进展的重要机制,而抑制凋亡是肿瘤细胞的特性之一。脑胶质瘤细胞在分裂、增殖、凋亡过程中不受宿主调节控制,且顽强的增殖性仍是脑胶质瘤复发率高、预后差的主要原因,因此临床中抗癌治疗多从抑制肿瘤细胞增殖、迁移以及细胞周期阻滞、促进其凋亡入手。研究发现,天然产物通过抑制脑胶质瘤细胞恶性生物学行为阻止脑胶质瘤的发生发展。金丝桃素是来自中药连翘的黄酮类化合物,Han 等发现金丝桃素可诱导GBM 的外源性/内源性细胞凋亡,并抑制抗凋亡相关蛋白的表达,失活GBM 中EGFR/ERK/NF-κB 介导的抗凋亡潜力。
假马齿苋皂素A 是来源于中药绞股蓝的萜类化合物,Liu 等发现假马齿苋皂素A 上调细胞凋亡相关蛋白(Bax 和Caspase-9)、下调抗凋亡蛋白Bcl-2 和迁移相关基质金属蛋白酶(MMP-2 和MMP-9)及上调自噬相关蛋白(Beclin1 和LC3 II),下调p62 蛋白表达,促进脑胶质瘤凋亡和自噬。木香内酯是来自中药木香的天然萜类化合物,Wang 等发现土木香内酯可能通过靶向抑制LIM 激酶(LIMK)活性,诱导活化的肌动蛋白分离蛋白与G‐actin 共转位至线粒体,促进脑胶质瘤细胞凋亡,抑制GBM 细胞迁移和侵袭。
Wang 等发现姜黄素干预后增加抑癌基因PTEN 和p53 表达,促进脑胶质瘤细胞凋亡,此外,姜黄素通过降低磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)/mTOR 通路抑制细胞增殖。姜黄素、丹参酮I均能通过下调Cyclin D1 和上调p21 来促进胶质母细胞瘤细胞的细胞周期阻滞,抑制脑胶质瘤细胞增殖,并诱导细胞凋亡。Navone 等发现木犀草素上调促凋亡介质Caspase 和Bcl-2 家族以及细胞周期调控因子p53 和p27,另发现木犀草素能够增加
戈米辛J 是在五味子中发现的木脂素类化合物,Li 等发现戈米辛J 显著上调裂解的Caspase-3 和
此外,桑黄酚A 还诱导GBM 细胞中的细胞周期G2/M 期阻滞。牛蒡酚是从牛蒡中提取的天然木脂素类化合物,Jiang 等发现牛蒡酚以剂量相关性方式,通过Akt/mTOR 信号通路,抑制胶质瘤细胞(U87MG 和T98G)的生长和增殖以及侵袭和迁移,并阻止细胞周期并诱导细胞凋亡。Chen 等发现葫芦素E 通过下调黏着斑激酶(FAK)/Akt/肝醣合成酶激酶3(GSK3β)信号通路,降低了cyclinD1和cyclinB1 的表达,抑制胶质母细胞瘤细胞的增殖。
槲皮素来源于中药黄芪、侧柏叶、三七等,Chen等研究发现槲皮素通过抑制GSK3β/β-catenin/锌指E-box 结合同源盒1(ZEB1)信号传导来抑制人胶质瘤细胞的迁移和侵袭。芍药苷是从芍药中分离出来的多酚类化合物,Gao 等研究发现芍药苷通过靶向转位蛋白18 Kda,从而降低神经类固醇的表达(
2. 天然产物逆转脑胶质瘤细胞耐药
肿瘤耐药是指肿瘤细胞对通常情况下能够杀死肿瘤细胞的抗肿瘤药物不敏感或敏感性降低,从而限制了其疗效。细胞耐药后相关靶向分子改变,侵袭和黏附能力更强,促使肿瘤进展。目前,脑胶质瘤常用化疗药物为替莫唑胺(TMZ),至少50%的患者对TMZ 治疗产生耐药性,而耐药性的产生会严重影响患者的治疗效果和预后,极易导致复发。因此,提高化疗药物的敏感性、逆转耐药性应受到高度重视。
天然产物具有广泛的特性,除抗肿瘤作用外,研究发现天然产物可以逆转细胞耐药、协同增强化疗药物疗效,在调节脑胶质瘤细胞对抗癌药物的反应方面具有巨大的潜力。β-氧化石竹烯来自番石榴叶,属于倍半萜烯类化合物,Cui 等发现β-氧化石竹烯通过激活磷酸弗林蛋白酶酸性
Wu 等研究发现和厚朴酚可通过激活 Caspase-9,诱导TMZ耐药的U87-MG-R9 胶质母细胞瘤细胞凋亡,从而有效杀伤TMZ 耐药的胶质母细胞瘤细胞。Maszczyk等发现新补骨脂异黄酮增强了
Daisy 等发现将柚皮素与
胡桃醌是提取自青皮等胡桃科植物的天然醌类化合物,Barciszewska 等发现胡桃醌通过产生ROS 诱导细胞毒性,并与TMZ 联用时,诱导了强烈的OS,上调表观遗传标记物m5C 和8-oxo-dG 的水平,更好地用于GBM 治疗。白藜芦醇属于类黄酮多酚化合物。Kong 等发现白藜芦醇脂质体加
Han 等发现小檗胺和菌黄素A 联合干预后,强烈激活p53 介导的半胱天冬酶级联反应,促进ROS 和钙依赖性细胞凋亡,显著降低了关键脑胶质瘤标志物的表达水平,协同抑制脑胶质瘤细胞活力。β-
3. 结语与展望
脑胶质瘤的主要特征是快速增殖,且分化不良,呈弥漫性浸润至正常脑组织,导致血管生成有坏死倾向,对细胞凋亡有抵抗力,这些特征使脑胶质瘤难以治疗,且药物递送不良和固有的化疗耐药或初始治疗后获得性化疗耐药使抗胶质瘤治疗的疗效有限。因此,开发新的、更有效的防治脑胶质瘤的策略是当务之急。近年来,天然产物已成为脑胶质瘤药物研发领域的研究热点,多组分-多靶点-多途径的作用模式使天然产物具有更好的抗肿瘤效果。
基于此,笔者对脑胶质瘤用药规律进行分析,发现多为补虚、理气、清热、活血药为主,这些药物运用契合了祖国医学对肿瘤“正虚为本,邪实为标”的认识,其活性成分通过调节免疫细胞,抑制血管生成,诱导OS 发生,及调节脑胶质瘤恶性生物学行为抑制脑胶质瘤发生发展,同时通过逆转细胞耐药性及协同治疗以增强药物疗效,为脑胶质瘤治疗提供新的视角。
虽然天然产物在其独特的优势下可能在脑胶质瘤的治疗中发挥显著作用,但仍远未达到理想的治疗效果,还存在一些问题:(1)目前针对天然产物抑制脑胶质瘤发生发展的研究仍聚焦于诱导细胞凋亡和增殖方面,对于血管生成在脑胶质瘤的研究未得到深入探索,应深入探究天然产物与脑胶质瘤血管生成之间的分子机制;(2)尽管在细胞培养物和动物模型(包括GBM)中有许多关于天然产物对脑胶质瘤的细胞毒性作用的发现,但由于临床试验的稀缺性,天然产物治疗脑胶质瘤的潜力仍然没有坚实的基础;(3)由于胶质瘤个体化治疗的趋势,天然产物多种治疗靶点如何有效结合利用,发挥药物协同作用,减轻不良反应,还值得进一步的研究。
综上所述,笔者认为,未来研究可深入探究天然产物抗脑胶质瘤具体作用机制,加强临床转化率,以及进一步优化天然产物在脑胶质瘤防治中的临床应用水平,更好地促进天然产物抗脑胶质瘤的新药研发,更好地发挥中医药在抗肿瘤治疗过程中的作用。
来源:蔡雨萌,张晓青,赵戈蕾,等.天然产物抗脑胶质瘤作用机制研究进展[J].药物评价研究,2025,48(06):1670-1679.DOI:CNKI:SUN:YWPJ.0.2025-06-025.