【中药科普】蒲公英中有效成分抗肿瘤作用机制环球快看

2023-06-01 03:28:04来源：中草药杂志社

来源：刘晓燕，龙凤，赵玉，李雪，叶海琳，周旋．蒲公英中有效成分抗肿瘤作用机制的研究进展 [J]. 中草药, 2023, 54(10):3391-3340.

【资料图】

癌症是一种常见且复杂的疾病，已成为全球第2大致死病因，严重威胁人类健康。最新研究数据显示，2020年全球有1930万新增癌症病例和1000万癌症死亡病例，且我国癌症发病率和死亡率均位居全球第一。

中药一直是抗肿瘤药物的重要来源，自古以来就被广泛用于单独或辅助治疗癌症，且现代临床应用的许多抗肿瘤药物均来自中药及其生物活性成分。

蒲公英为菊科植物蒲公英 Taraxacum monogolicum Hand. -Mazz.、碱地蒲公英 T. borealisinense Kitam.或同属数种植物的干燥全草，具有清热解毒、消肿散结、利尿通淋之功效，可用于治疗乳痈、瘰疬、疔疮肿毒等症。现代临床及药理学研究表明，蒲公英及其有效成分除具有抗炎、抗氧化等药理活性外，其抗肿瘤作用更为显著。

目前已从蒲公英中分离出多种化学成分，主要含有三萜类、糖类、黄酮类、酚酸类、倍半萜类、香豆素、脂肪酸类、有机酸类、色素类等，除此之外还富含维生素（A、B、C、D和E）、氨基酸、碳水化合物、胆碱、肌醇、卵磷脂、矿物质和微量元素（钙、钠、镁、铁、硅、铜、磷、锌、锰、钾）。

1 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是一种程序性的细胞死亡，诱导细胞凋亡是抗肿瘤的常见机制，也是筛选、研发抗肿瘤新药的重要措施之一。大量研究证实，蒲公英有效成分既能通过线粒体途径诱导肿瘤细胞凋亡，也能通过死亡受体途径诱导肿瘤细胞凋亡。

1.1 线粒体途径

蒲公英有效成分诱导细胞凋亡大多数是通过线粒体途径来实现的。

与正常胚胎肺成纤维MRC-5细胞相比，蒲公英提取物能够引起抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL表达下调，通过激活Caspase-9和Caspase-3的级联反应产生诱导人肺癌A549细胞凋亡的效应，其半数抑制浓度（IC 50 ）为97.7 µg/mL [31] 。

蒲公英提取物100 mg/mL还可通过破坏线粒体完整性来诱导儿童肿瘤SH-SY5Y、Kelly细胞凋亡，凋亡率分别为33.4%和34.0% [32] 。

在人乳腺癌MDA-MB-231、人胰腺癌PANC-1细胞中，蒲公英根提取物通过破坏线粒体膜电位，激活Caspase-9和Caspase-3以及下调Bcl-2的表达来诱导细胞凋亡，蒲公英根提取物15 g/L可使MDA-MB-231细胞的凋亡率达到85% [33-34] 。

蒲公英根提取物还能通过上调Bax蛋白表达，下调Bcl-2蛋白表达，激活腺苷酸活化蛋白激酶信号通路，来诱导人肝癌HepG2细胞发生凋亡 [35] 。

此外，蒲公英根提取物亦可呈剂量相关性抑制Bcl-2表达和磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信号通路的激活，诱导人舌癌Tca-8113细胞凋亡 [36] 。

多项研究表明，蒲公英萜醇在诱导细胞凋亡中也发挥着重要作用。不同浓度（5、10、20 µmol/L）的蒲公英萜醇处理A549细胞后，与对照组相比，凋亡率分别为10%、20%和29% [37] 。蒲公英萜醇还可呈剂量相关性的上调Bax蛋白表达，下调Bcl-2蛋白表达，从而导致Cyt-c的释放和Caspase-9的激活，诱导人宫颈癌HeLa细胞和人胃癌HGC-27、NCI-N87细胞凋亡，其作用机制可能与抑制PI3K/Akt信号通路有关 [38-39] 。

蒲公英甾醇可通过线粒体途径诱导肿瘤细胞凋亡。在人舌癌CAL-27细胞中，蒲公英甾醇能以剂量相关性诱导CAL-27细胞凋亡，与此同时，引发凋亡诱导的一系列生化反应，包括线粒体膜电位的丧失、Cyt-c向胞质的释放、Caspase-3的激活和Bcl-2下调 [40] 。

1.2 死亡受体途径

与正常结肠粘膜上皮NCM460细胞相比，蒲公英根提取物可增加人结直肠癌HT-29细胞死亡受体通路中Caspase-8蛋白表达而导致细胞凋亡，且口服蒲公英根提取物40 mg/(kg · d) 不会对小鼠产生毒性 [41] 。蒲公英根提取物通过激活Caspase-8和Caspase-3的级联反应诱导人胰腺癌BXPC-3和PANC-1细胞凋亡 [42] 。

此外，蒲公英根提取物40、80、120 µg/mL可通过抑制内质网应激相关信号来介导MDA-MB-231细胞凋亡，凋亡率分别为3.2%、12.8%、27.1% [43] 。

2 抑制肿瘤细胞迁移和侵袭

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 [44] 。近年来，国内外众多基础实验及临床研究证实，上皮间质转化（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 [4,45] 。

桑利升等 [46] 发现，蒲公英黄酮类醇提取物0.5 µg/mL处理人食管鳞癌KYSE30和TE-1细胞，与对照组相比，迁移率分别降至19.33%和18.32%，侵袭率分别降至31.12%和14.54%，且下调了锌指转录因子-1、闭锁小带蛋白-1及N-cadherin的表达，上调了E-cadherin的表达。经历EMT的细胞会增加基质金属蛋白酶（MMPs）表达，因此，抑制MMPs的表达也是抑制癌症侵袭和转移的关键。

郭钦钰等 [47-48]研究发现，蒲公英提取物2.5 mg/mL作用于人胃癌BGC823细胞后， MMP-2 mRNA表达水平降低，与对照组相比，细胞迁移率和侵袭率分别降为64.64%、68.80%。在人乳腺癌MCF-7细胞中，蒲公英黄酮降低MMP-2和MMP-9蛋白的表达水平，且与对照组相比，蒲公英黄酮500 µmol/L可使细胞划痕愈合率和穿膜细胞数分别下降23.67%、49.05% [49] 。

过表达胰腺癌缺失位点4（DPC4）可通过促进肿瘤细胞中EMT进程和MMP-2表达使细胞间黏附降低，促进HT-29细胞的迁移和侵袭，与对照组相比，蒲公英提取物可逆转这种促进作用 [50] 。

此外，蒲公英甾醇既可通过调控EMT相关基因，也可抑制MMP-2和MMP-9表达而抑制人甲状腺乳头状癌TPC-1和BCPAP细胞的迁移和侵袭 [51] 。蒲公英有效成分也可通过调控长链非编码RNA（LncRNA）的表达而抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。

与正常胃上皮GES-1细胞相比，蒲公英根提取物3 mg/mL可通过靶向下调LncRNA结肠癌相关转录因子1的表达，抑制人胃癌SGC7901和BGC823细胞的迁移和侵袭能力 [52] 。蒲公英萜醇可通过抑制LncRNA α/β水解酶域11反义RNA1介导的EMT相关蛋白的表达，增加人膀胱癌EJ细胞间的黏附，与对照组相比，蒲公英萜醇100 µmol/L可使细胞侵袭及迁移率分别降低68.23%、51.05% [53] 。

肿瘤的迁移与侵袭离不开信号分子之间的相互作用，研究证实蒲公英有效成分通过调节相关通路，发挥抗肿瘤作用。蒲公英根提取物对人食管鳞状细胞癌KYSE 450和NEC细胞迁移与侵袭具有良好的抑制作用，IC 50 值分别为11.34、6.97 mg/mL，其作用机制是通过阻断PI3K/Akt和Ras/Raf/Erk信号通路实现的 [54] 。

Deng等 [55] 发现，在人乳腺癌MDA-MB- 468、MDA-MB-231细胞中，蒲公英提取物通过抑制信号转导与转录激活因子3（STAT3）信号通路上调细胞程序性死亡配体1的表达及M2型巨噬细胞向M1型转化的诱导，从而抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。在人膀胱癌T24细胞中，蒲公英甾醇可通过抑制基质细胞衍生因子-1（SDF-1）/趋化因子受体4（CXCR4）和Akt/雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路，下调MMP-2和MMP-9的活化，而抑制T24细胞迁移与侵袭 [56] 。

3 调节肿瘤细胞的周期和增殖

细胞周期调控因子在细胞分裂增殖中发挥重要作用，其异常表达使肿瘤细胞过度分裂与增殖，导致肿瘤扩散与转移，故抑制细胞周期调控因子的异常表达是抑制肿瘤细胞增殖的关键，而抑制肿瘤细胞增殖和肿瘤生长是抗肿瘤策略之一，亦是筛选、研发抗肿瘤药物的主要目标 [57] 。

研究表明，蒲公英有效成分可通过影响细胞周期调控因子的表达而阻滞肿瘤细胞周期进程、抑制肿瘤细胞增殖。蒲公英萜醇1 µmol/L可通过影响细胞周期调控因子的表达，即下调细胞周期蛋白D1、增殖细胞核抗原的表达、上调p21的表达阻滞细胞周期于G0/G1期，从而抑制HGC-27和NCI-N87细胞增殖 [39] ；此外蒲公英萜醇还可通过诱导癌细胞发生氧化应激性损伤而抑制MCF-7细胞增殖 [58] 。

蒲公英甾醇在体内外生物学模型中均能通过影响细胞周期调控因子的表达而显著抑制肝癌、胃癌细胞的增殖。

在肝癌中，蒲公英甾醇在体外通过上调组氨酸三联体核苷酸结合蛋白1（Hint1）的表达以及下调细胞周期蛋白D1的表达，使细胞周期阻滞于G0/G1期，从而抑制人肝癌SK-Hep1、HepG2细胞增殖，其IC 50 值分别为17.0、9.9 µmol/L；同时，蒲公英甾醇5.0、7.5 mg/kg在体内呈剂量相关性地降低Ki-67的表达抑制肝癌荷瘤小鼠的肿瘤生长 [59-60] 。

在胃癌体内异种移植瘤实验中，蒲公英甾醇25 μg/mL干预16 d可显著抑制瘤体生长 [61] 。此外，蒲公英多糖50、100、200、400 µg/mL可呈剂量相关性上调细胞周期调控因子抑癌基因 p53 的表达而抑制MCF-7细胞增殖活性 [62] 。

4 调节细胞代谢

4.1 调节糖代谢

与正常细胞不同，癌症的主要特征是代谢重编程，即使在氧气充足的条件下，癌细胞也会将葡萄糖转化为乳酸，这种被称为Warburg效应的有氧糖酵解有利于多种癌症的生长 [63] ，因此，引发糖酵解功能障碍有利于抑制肿瘤的发生发展。蒲公英各有效成分恰好能够通过多种途径调节糖代谢水平，进而发挥抗肿瘤作用。

用蒲公英萜醇处理人肺癌H1299和A549细胞后，有氧糖酵解中的关键酶己糖激酶的活性降低，糖酵解水平受到抑制 [64] 。蒲公英萜醇单体成分羽扇豆醇可通过抑制细胞能量代谢途径中乙酰辅酶A和三磷酸腺苷的生成，抑制MCF-7细胞糖代谢；蒲公英黄酮单体成分木犀草素通过阻滞有氧糖酵解中磷酸戊糖代谢酶活性抑制MCF-7细胞糖代谢 [26] 。在HGC-27细胞中研究蒲公英甾醇对糖代谢的影响，结果发现蒲公英甾醇降低了有氧糖酵解中3-磷酸甘油脱氢酶的水平 [65] 。

4.2 调节铁代谢

癌细胞对铁的依赖性相较于正常细胞有所增加，巨噬细胞将铁传递给癌细胞，从而促进肿瘤生长 [66] 。蒲公英多糖200 mg/L可通过调节铁代谢而发挥抗肿瘤作用，一方面，蒲公英多糖在体外能通过降低铁代谢中包括铁调素、铁转运蛋白、铁负荷的表达发挥抗癌活性，显著抑制人肝癌Huh7、HepG2细胞的生长；另一方面，蒲公英多糖200 mg/kg可显著抑制小鼠肝癌Hepa1-6和H22细胞荷瘤小鼠肿瘤组织中的铁沉积 [67] 。

4.3 抑制甘油磷脂代谢和嘌呤代谢

脂代谢异常是恶性肿瘤的重要特征，肿瘤细胞需要大量的脂质合成来满足各种细胞器的形成和其本身的特殊需求。在肿瘤细胞中，磷脂酰胆碱（PC）由Kennedy途径合成，即胆碱在胆碱激酶的作用下转化为磷酸胆碱，然后转化为胞二磷胆碱（CDPC），最后CDPC和二酰甘油缩合形成PC。而蒲公英提取物25 μg/mL时可以通过甘油磷脂代谢和嘌呤代谢途径抑制A549细胞中PC和嘌呤的合成发挥抗肿瘤作用 [68] 。

5 其他作用

5.1 诱导肿瘤细胞自噬

自噬是细胞自我降解和保护的过程，在维持细胞内环境稳定中发挥着重要作用。自噬在癌细胞中发挥双重作用，一方面，自噬可以为癌细胞提供营养以维持其生存；另一方面，过度激活自噬可导致癌细胞自噬性死亡，从而为肿瘤治疗提供新途径 [69] 。

进一步研究发现蒲公英有效成分能通过诱导细胞过度自噬而发挥抗肿瘤作用。蒲公英萜醇干预MCF-7细胞后，mTOR/真核细胞翻译起始因子4E结合蛋白1（4EBP1）途径受到抑制，同时，自噬相关蛋白酵母Atg6同系物（Beclin1）表达上调，微管相关蛋白1轻链3-I（LC3-I）转变成LC3-II示蒲公英萜醇可靶向抑制mTOR/4EBP1途径而诱导细胞自噬 [70-71] 。蒲公英甾醇50 μg/mL可抑制促癌基因环指蛋白31（RNF31）通过Pub结构域催化p53蛋白泛素化和降解而诱导人结肠癌HCT116和SW480细胞自噬 [72] 。

5.2 抑制肿瘤血管生成

血管生成是肿瘤生长和转移的重要过程，为肿瘤细胞提供了充足的营养物质以加速肿瘤细胞的生长，这一过程涉及内皮细胞的增殖、侵袭、迁移和分化为毛细血管，因此，抑制血管生成是抑制肿瘤生长和转移的有效方法 [73-74] 。在肝癌体内外生物模型研究中发现，蒲公英多糖降低了肝癌缺氧诱导因子-1α和血管内皮生长因子（VEGF）蛋白表达，并抑制PI3K/Akt信号通路的激活，说明蒲公英多糖抗血管生成的作用机制与抑制血管生成诱导的信号通路有关 [75] 。