中药抗肿瘤机制探讨

癌症是严重威胁人类健康的一类疾病。寻找有效的抗癌药物与方法，彻底攻克癌症，是世界医学界重要的研究课题。由于合成药物在伴随治疗中出现明显的副作用，天然药物越来越受到人们的重视和青睐。利用现代科学技术揭示中草药的作用机制是中药现代化、科学化、国际化的必然要求，也是抗肿瘤中草药开发领域的重要研究热点。
　　中医药防治恶性肿瘤的主要机制
　　抗突变作用 关于癌变机理存在多种学说，显著名的为体细胞多次突变理论。该理论认为，机体细胞癌变至少需要经过两次以上的基因突变。当与肿瘤发生相关的基因（例如：dna修复基因、原癌基因、抑癌基因、转移抑制基因）发生点突变、扩增、易位、重排、缺失，或者过表达等某种变异后，原癌基因活化成癌基因，抑癌基因则失活甚至转变为癌基因（例如突变型p53基因）。
　　染色体畸变是由染色体先发生断裂，然后发生非重建性愈合，或由于物理、化学因素作用而在染色体上形成“原发性损伤”，形成易变部位，在以后的若干次细胞分裂中出现染色体结构重排。sce（姊妹染色单体交换）是衡重染色单体断裂发生率的指标，也是灵敏度很高的致癌力检测方法。致癌与致突变在分子水平上机理相似，凡能大幅度提高sce的物质都有致突变或致癌作用，ctx就属于这一类物质。实验研究表明，许多中药能减少染色体畸变、sce 和微核的发生率，可用于肿瘤的预防和治疗。如：人参、绞股蓝可使ctx诱变的小鼠活体骨髓细胞 sce频率明显下降；茶叶对丝裂霉素、平阳素等6种治疗肿瘤药物的诱变毒性均有抑制作用；六味地黄丸对n-亚硝基肌氨酸和氨基甲酸乙酯诱癌具有抑制作用。其它如黄芪、白术、仙茅、枸杞子、天冬等均有抗突变作用。
　　直接的细胞毒作用 目前或在相当一段时期内，传统细胞毒性药仍将是肿瘤药物治疗的主体。近10年来，细胞毒性抗肿痛药物的研究和开发有了显著的进展，它们的作用机制分为以下几个方面。
　　拓扑异构酶抑制剂 真核细胞dna的拓扑结构由两类关键酶topoⅰ （拓朴异构酶）和 topoⅱ调节，这两类酶在dna复制、转录、重组，以及在形成正确的染色体结构、染色体分离、浓缩中发挥重要作用。topoⅰ抑制剂主要为喜树碱类化合物，近年发展了两个新的喜树碱类药物，即拓扑特肯（topotecan）和依莲洛特肯（irinotecan），临床上主要对卵巢癌、小细胞和非小细胞性肺癌、宫颈癌、结直肠癌、前列腺癌等疗效较好。
　　topoⅱ抑制剂种类较多，近年来临床上疗效较好的有dna嵌入型阿霉素衍生物去甲柔红霉素（idarubicin），吡喃阿霉素（pirambicin）和非dna嵌入型的鬼臼噻吩甙（teniposid, vm－26）等。中国科学院上海药物研究所最近从药用植物红根草中提取到的有效成分，经修饰后得到一个全新的抗肿瘤化合物沙尔威辛（salvicine）,也是topoⅱ抑制剂，体内外试验显示其对肺癌，胃癌等疗效明显，现已完成临床前试验工作。
　　微管蛋白活性抑制剂 研究表明，大量的天然和合成化合物能干扰微管蛋白的功能。它们主要是与微管作用，抑制微管聚合，使纺锤体无法形成，从而使细胞分裂停止在有丝分裂的中期；或是促进微管聚合，抑制微管解聚而抑制细胞分裂。微管蛋白活性抑制剂是最有效的抗肿瘤药物之一。紫杉醇类药物是近年来发现的新作用机制的细胞毒类抗肿瘤药物；紫杉醇及其衍生物紫杉特尔（docetaxel）能促使微管蛋白迅速聚集成微管，并结合到微管上抑制微管的解聚，从而使细胞有丝分裂终止。临床上对卵巢癌、乳腺癌、非小细胞性肺癌、头颈部恶性肿瘤等有显著疗效。
　　其他 胸腺嘧啶脱氧核苷酸合成酶（ts）把单磷酸脱线尿嘧啶（dump）转换成单磷酸肷腺嘧啶（tmp），是dna合成过程中的关键酶之一。近年来发展了一系列的ts特异性的抑制剂，其中显著名的是 raltitrexed（tomudex）。raltitrexed是水溶性的ts-特异性抑制剂，不影响rna合成等其他细胞生命活动。因而不良反应较小。临床试验中单药或与其他抗癌药（如5-fu， cpt-11 oxaliplatin）及放疗联用，对头颈部恶性肿瘤、前列腺癌、肺癌、结直肠癌、胃癌、软组织肉瘤、白血病等有较理想的疗效。
　　某些抗肿瘤中药的作用机理之一就是通过细胞毒作用，即损伤肿瘤细胞的dna而发挥效力的。药理实验证实莪术挥发油制剂对癌细胞有直接的破坏作用，冬凌草甲素、乙素，大黄，人参，茯苓等均具有良好的损伤dna而有抗白血病的作用。
　　莪术挥发油中主要抗癌成分β-榄香烯（β-elemene）。β-榄香烯能明显抑制3h－tdr和3h－udr掺入癌细胞，从而抑制dna和rna的合成，使细胞中的核酸含量降低，尤其rna的下降更明显。还有实验证明，莪术对dna聚合酶有明显抑制作用。冬凌草的抗癌有效成分为二萜类化合物冬凌草甲素（oridonin）。细胞动力学研究表明，冬凌草甲素对处于各周期时相的癌细胞均有一定的杀伤作用，表明本药可能为一种细胞周期非特异性药物。
　　免疫增强作用 肿瘤的发生和发展与整个机体的免疫功能衰退或失调密切相关，临床观察免疫机能活跃的肿瘤病人比免疫机能受抑制的病人预后好；保持免疫记忆反应能力的病人比失去免疫记忆反应能力的病人预后好。实验研究表明，某些中药能保护或提高机体的免疫水平，如地黄多糖可提高s180荷瘤小鼠脾脏t淋巴细胞增殖能力，并可较长时间维持在较高水平，也能部分阻碍瘤株对脾脏nk细胞活力的抑制作用，相对改善荷瘤小鼠由于肿瘤生成而引起的il－2分泌能力下降，显著提高cti。细胞活力，从而发挥其免疫抑瘤效应。钱氏验方能显著提高胃癌患者的il-2诱生水平及lak细胞的杀伤活性。此外，健脾益肾冲剂、茯苓多糖、牛膝多糖、丹参、莪术、臼术等均有良好的免疫增强作用。
　　从20世纪70年代起，国内外学者就先后从灵芝的子实体和菌丝体中提取出具有抑制动物移殖性肿瘤的灵芝多糖gl-b，并推测其抗肿瘤作用是宿主中介性的，可能与加强机体的免疫功能有关。
　　干扰素能增强t细胞在体外对肿瘤细胞持异性杀伤作用。抑制单核细胞分化为巨噬细胞，但对已成熟的巨噬细胞非但无抑制作用，反而促进其吞噬作用与加强杀伤肿瘤细胞的功能。另外ifn还可以上调肿瘤细胞mhc抗原及粘附因子的表达，从而促进机体对肿瘤细胞识别和加强扩大抗肿瘤免疫反应。干扰素γ（ifnγ）有抗肿瘤细胞增生作用，并且可与tnfα协同增强诱导肿瘤细胞调亡。
　　抑制肿瘤细胞增殖，诱导其分化 有不少学者认为，细胞的恶变是增殖和分化两得平衡的失调或偶联的解除。从细胞增殖角度说肿瘤细胞的增殖是不受控制的，从分化方面说肿瘤细胞则是丧失分化或分化异常的细胞。20世纪80年代以来，抑制肿瘤细胞拉殖、诱导其分化已成为肿瘤临床及基础研究的热点之一。全反式维甲酸的应用报动了这一领域的进展，涌现了一批诱导分化剂，但由于其严重的副作用，限制了临床应用。有研究表明，许多中药或其有效成分同样具有良好的抑制肿癌细胞增殖和诱导其分化作用，已无副作用或较小，如淫羊藿甙对hl60细胞有诱导分化用，其机制可能与升高细胞内 camp/cgmp比值有关；丹参酮对人宫颈癌细胞株me180具有较好的诱导分化作用，与维甲酸作用相仿：大蒜素对两类增殖周期相差较大的肿瘤细胞株-人白血病细胞株k562和人大肠癌细胞株hr8348的增殖均有抑制作用，使通过s期的细胞阻留于g2m期。其它如人参皂甙、苦参、熊胆、巴豆与葛根有效成分s86109 等均有此作用。
　　曾小莉等人用人参总皂苷（total saponins of pana xginseng．tspg）400μg／ml 处理人肝癌细胞hepg2后其生长受到明显抑制：细胞质增多．线粒体数量增多，糖原增多．高尔基复合体体积增大发育较完善，粗面内质同网对照增多。游离核蛋白体增多，提示hepg2细胞趋于成熟分化。此外， tspg能有效地动员hepg2细胞由g1／go期进入s期．造成s期细胞堆积，大量该期dna解旋，dna单链暴露出更多活性部位，为化疗药物提供更多的作用位点，并且临床上可进一步与细胞周期特异性抗肿痛药联合应用，更好地杀伤 s期细胞。同时，tspg可以阻断s或细胞向g2／m期移行，抑制细胞增殖。
　　张彦等用苦参碱作用k562白血病细胞发现，它能诱导k562细胞向红细胞系、巨核细胞系和单核细胞系分化。k562细胞形态发生明显改变，类似中幼红和晚幼红细胞。朱文渊等用桂皮酸处理人早幼粒白血病细胞hl－60，证明桂皮酸能诱导其向正常粒细胞分化。其可能的机理：①桂皮酸能激活人体中过氧化酶体增殖因子激活受体（hppar），hppar为核内受体，故可影响癌基因和其它基因地表达；②桂皮酸可通过抑制几种细胞生长调节蛋白的甲羟戊酸衍化残基的合成来阻止异戊烯化，使这些只有结合在细胞膜上才能发挥生动功能的蛋白质不能形成与膜共价连接的法尼基和牦牛儿基残基，从而使细胞增殖受到抑制。
　　诱导肿瘤细胞凋亡 1972年kerr等首次提出了细胞凋亡的概念。细胞凋亡（apoptosis）或程序化细胞死亡（pro grammed cell death，pcd）是多细胞有机体为调控机体发育、维护内环境稳定，由基因控制的细胞主动死亡过程。一旦细胞的增殖异常或细胞凋亡发生异常，均可导致细胞的恶性转化。通过诱导肿瘤细胞凋亡达到肿瘤缩小、消退的目的已成为当今肿瘤治疗的研究热点。
　　体外试验早已证实肿瘤坏死因于（tnf）可使肿瘤细胞坏死，但对正常细胞无此作用。经最近的研究发现，tnfα诱导的肿瘤细胞杀伤作用，也是通过其诱导细胞凋亡这一途径实现的。肿瘤细胞表面有一种名为fas（也叫apo-1）的分子，分子量为48000，是tnf受体（tnfr）家族成员。fas有三个跨细胞膜区与一个胞浆尾端（为死亡区），这与tnfr（p55）同源。后者的死亡区与fas的完全十样.faas与效应细胞相结合迅速诱发靶细胞凋亡。同理，细胞表面的或可溶性的tnf 与tnfr（p55）结合后，发出死亡信号导致肿瘤靶细胞凋亡。
　　诱导细胞凋亡可能使某些化疗药抑制肿瘤的主要机理之一。如从中药莪术中提取的抗癌药物榄香烯，能阻止肿瘤细胞从s期进入g2期，并诱发其凋亡。榄香烯处理hl-60 细胞2h，即可发现清晰的dna梯状带；处理hl-60细胞 24h。可观察到细胞调亡特征性形态学改变。其它如美洲商陆、柴胡苷等也具有诱导肿瘤细胞凋亡的作用。
　　有研究表明，茶中多酚类物质具有明显的抗肿瘤作用。其中4种儿茶素类化合物含量占茶多酚总量的85％～90％，其中表没食子儿茶素没食子酸酯（fgcg）是主要成分，约占 50％。egcg的抗癌作用曾为很多试验研究所证实。赵燕等用egcgo 55 ×10-3mol／l作用 hl-60细胞5h后，琼脂糖凝胶电泳显示典型的dna条带，投射电镜观察到凋亡小体。中药雄黄的主要成分砷可促进急性早幼粒细胞白血病细胞凋亡，使执凋亡基因pml－rar和bcl-2基因的表达下降，临床观察其缓解率高，且不引起骨髓抑制。现代研究已证明，中药乳香提取物（boswc11ia cartrii birdw extrac tive，bcbe）能诱导急性粒细胞白血病细胞株hi－60，急性单核细胞白血病细胞株 u937及急性粒细胞白血病原代细胞凋亡，并已用于临床治疗急性非淋巴细胞白血病，取得良好疗效。
　　新的研究热点
　　中药逆转mdr的研究 多药耐药性（multidrug resistance，mdr）是由一种药物诱发而同时对其它多种结构和作用机制完全不同的抗癌药物产生的交叉耐药。mdr是当今肿瘤化疗失败的主要原因之一。临床上许多肿瘤经历了最初有效的化疗后又再复发，多发癌化疗者效果差，其主要原因是肿瘤细胞对化疗的耐受性。肿瘤耐药原因很多，目前公认最主要是多药耐药基因的过度表达，克服此障碍，肿瘤化疗将取得决定性突破。目前认为解决mdr问题主要有两种方法；一是寻找对mdr细胞有效的抗肿瘤药物，二是通过增加细胞内药物浓度而逆转mdr。但多数逆转剂的毒副作用限制了他们的临床应用。在中药中筛选mdr逆转剂具有很大的优势。
　　钙通道阻滞剂维拉帕米（verapami，ver）是经典的mdr逆转剂。潘启超等研究了11种具有钙通道拮抗作用的中药单体，发现对长春新碱（vcr）天然耐药的bel－7402 细胞株大多数中药钙通道拮抗剂都有类似ver的体外细胞毒增效作用。尤以粉防已碱（tetrandrine，tet）、蝙蝠葛碱、莲心碱、左旋四氢巴马汀和人参皂甙rbl作用明显，其逆转倍数为8.6～13倍，而对耐阿霉素（adriamycin，adr）人乳腺癌细胞mcf-7／adr则只有tet和蝙蝠葛碱的逆转作用明显优于ver，其它中药钙通道拮抗剂的作用不明显。无细胞毒性的tet还有明显增强adr对hl-60耐药细胞的生长抑制，但不增强adr对hl-6o敏感细胞的毒性，荧光法测定结果表明tet增加adr在ch～dox和hl-60耐药细胞内的积累。说用tet本身无细胞毒性，但能通过耐药逆转而明显增加adr对耐药细胞的生长抑制作用。王宝成等，发现榄香烯不但抑制bel－7402细胞的生长，对其耐药株bel－7402／dox仍有较强的杀伤作用。同时经榄香烯乳剂的长期作同，未能诱导出bel－7402细胞的mdrl mr na及p-gp表达，说明已耐药的肿瘤细胞对榄香烯仍然敏感，且不易使肿瘤细胞产生耐药性，特别适用于对其它化疗药物产生耐药性的恶性肿瘤治疗。
　　中药抑制肿瘤血管形成的研究 现已证实，实体瘤的生长和转移与新生血管的形成（angiogenesis）有密切的关系。在缺乏新生血管的情况下肿瘤可长期处于1～ 2mm 的微小状态，一旦血管形成，由于能得到充分的营养供给肿瘤便迅速生长形成临床可见肿瘤（接近1cm3），而且新生的血管为肿瘤细胞的脱落入血液循环进而向远处转移提供了有利条件。肿瘤的血管系统已成为一个崭新的有希望的抗肿瘤冶疗靶点。人门正致力于开发和研究能破坏或抑制血管生成，有效地阻止肿瘤的生长和转移的药物，这类药物称为ta 抑制剂，是当今新型抗肿瘤药物研究最活跃的领域之一。ta 抑制剂治疗肿瘤里有许多优势：①肿瘤发生时，血管形成已被启动，故具有良好的特异性；②血管内皮细胞暴露于血流中，药物能直接发挥作用，故剂量小、疗效高、不良反应小；③ 内皮细胞基因表达相对稳定，不易产生耐药性。目前已有20 余种ta抑制剂分别进入ⅰ～ⅲ期临床试验。
　　中药抑制肿瘤血管形成有一定的理论基础。①某些中药或其有效成分有诱生tnf、 ifn作用，如云芝多糖、香菇多糖、虫草多糖等均能诱生tnf：十全大补汤、小柴胡汤以及柴胡、当归、川穹、桂枝等也有良好的诱生tnf，提高tnf活性的能力；中药黄芪、当归、党参、芍药、猪苓多糖等皆可诱生ifn。tnf是抑制肿瘤生长的有效物质，其抗癌机理之一是能够抑制肿瘤血管形成。ifn能抑制体外血管内皮细胞的增殖和体内血管形成。因而抑制肿瘤生长。②大量的临床实践证实某些中药或复方有抑制肿瘤转移的作用，推测可能与其抗肿瘤血管形成机制有关。从中药中研究开发 7a抑制剂具有广阔的前景。
　　中药对肿瘤细胞膜的影响 有研究表明，抗癌中药巴豆的有效成分巴豆生物碱。可使红细胞膜的流动性减小，膜蛋白的二级结构发生改变，提示巴豆碱可能是通过改变蛋白质的空间构象而发生药理作用的。李宗锴、李电东等用牛膝多糖（achyranthes bidentata polysaccharides,abps）作用 s180细胞，对s180细胞膜成分的研究表明：abps与细胞接触24h引起细胞膜唾液酸含量由69.63±1.87μg/mg蛋白显著升高到76.31±5.81μ／mg蛋白，膜磷脂含量由291.31± 14.17nmol／mg蛋白显著降低至242.22±9.04nmol／mg蛋白，但对细胞膜胆固醇含量，膜流动性无影响。提示abps的抗肿瘤作用与其增强宿主免疫功能及改变细胞膜的生化特性有关。加强这方面的研究，对深入探讨中药抗肿瘤机制具有深刻意义。
　　中药对癌基因和抑癌基因表达的影响 肿瘤的发生发 展是多因素、多阶段的过程。各种癌基因和抑癌基因的异常累积是癌变的重要环节。已有试验证实，经无素剂量的丹参酮处理后，人宫颈癌细胞株mel80中的癌基因（c－myc ha ras）表达明显降低，推测其诱导分化的作用可能是通过对癌基因表达的抑制实现的。
　　施波等用导三尖杉酯碱（iht）和高三尖杉酯碱（hht）诱导hl－60细胞凋亡的试验中采用northern hlot方法分析了其对凋亡相关的 bek-2和c-myc基因表达的影响。hl-60细胞经106mol/l 的iht及 hht处理 30min时bcl-2mrna表达没有变化，此时hl－60细胞还没有出现明显的凋亡，提示bcl-2不是影响凋亡早期过程的因素。药物作用60min、90min时·hl－60 细胞的bcl-2的表达逐渐减少，显示bel-2表达减少与细胞凋亡的进程相平行。已知bel-2促进细胞存活,抑制细胞凋亡, 是阻断细胞凋亡的最后共同通路的关键蛋白。bcl-2是细胞凋亡研究中最受重视的癌基因，iht和hht诱导细胞bel-2 mrna表达是药物促进hl－60细胞凋亡的重要分子机制之一。iht和hht均诱导c-myc的表达,细胞表达c－myc mrna在药物作用30min时即有明显的增加,提示c－myc可能参与细胞凋亡的早期生化过程。c－myc在药物作用 60min、 90min后的: hl－60细胞中仍保持高水平的表达。原癌基因c－myc与细胞的增值与分比关系密切，增殖旺盛的细胞c-myc表达水平升高，而静止细胞c－myc表达水平较低。c- myc的表达同时又可以诱导细胞凋亡。c－myc的表这可能是 iht和hht诱导hl－60细胞凋亡的又一因素。
　　问题与展望
　　肿瘤的发生是多因素、多阶段的过程。中药抗肿瘤也必然是多环节、多起点作用的结果。“中药基因组学（tcm genomics）”和“中药化学组掌（tcm chemics）”的提出为中药的现代化研究提供了思路和方向。”目前存在的问题有以下几点：①缺乏多学科交叉和融合； ②采用的技术手段落后；③缺乏即精通中药又对现代生命科学、化学及生物高技术有较深刻了解的复合型人才；④对中药基础理论研究不够，尤其是对中药现代化研究缺乏宏观的、发展的战略考虑。
　　用“中药基因组学”及“中药化学组学”的研究策略深入地剖析抗肿瘤中药对于其作用机理、物质基础、中药复方配伍规律及抗肿瘤新药的研究和开发具有非常重要的指导意义。对于让全世界更多的人了解理论的实质，促进中药走问世界，贡献全人类，弘扬中华民族灿烂的中医药文化具有重要的历史和现实意义。
　　发布时间：2003年08月11日