甘草中部分主要成分抗乳腺癌机制的研究进展

Research Progress on Anti-Breast Cancer Mechanism of Main Components in Glycyrrhiza uralensis

摘要: 甘草，因其可解百毒、调和诸药，而被称为“国老”，陶弘景说：“此草最为众药之主，经方少不用者，犹如香中有沉香也”，历代医学典籍中对甘草均有记载，现代研究表明，甘草中的部分主要成分如甘草酸、甘草次酸、甘草素等对乳腺癌细胞具有抑制作用，本文梳理了近年来甘草中部分主要成分的抗乳腺癌机制的研究文献，并在此基础上进行概述。

Abstract: Licorice is called “Guolao” because it can dispel hundreds of poisons and conciliate various medi-cines. Tao Hongjing said: “This herbal medicine is the master of all medicines, there are few classical prescriptions that don’t use it, just as the production of incense always uses aloes.”, which is rec-orded in many medical classics. Modern research has shown that some of the main components of Radix et Rhizoma Glycyrrhizae, such as glycyrrhizic acid, glycyrrhetinic acid, and liquiritigenin, have inhibitory effects on breast cancer cells. This paper reviews the research literature on the an-ti-breast cancer mechanism of the main components of Radix et Rhizoma Glycyrrhizae in recent years, and summarizes them on this basis.

1. 引言

甘草作为常用药材之一，是豆科植物甘草、胀果甘草或光果甘草的干燥根，《神农本草经》记载其有“主五脏六腑寒热邪气，坚筋骨，长肌肉，倍力，金创，解毒”的功效，现代药理学研究表明，甘草的主要活性成分有甘草苷、甘草次酸、甘草查尔酮A、甘草素、异甘草素、甘草黄酮等，具有抗炎、抗病毒、抗肿瘤和调节免疫等作用 [1] 。

近期研究表明，甘草中部分主要成分对乳腺癌细胞具有抑制作用，本文在现有研究基础上，对甘草中抗乳腺癌成分的研究现状进行总结概括，为甘草抗乳腺癌成分的进一步开发和应用提供依据。

2. 抗乳腺癌成分

甘草水提物具有较强的抗氧化活性，由于其酚类化合物含量较高，对乳腺癌细胞有一定的促凋亡作用 [2] 。黄酮类化合物是酚类化合物中的一种，通过文献检索，甘草中抗乳腺癌的黄酮类成分有甘草素、异甘草素、光甘草定、甘草查尔酮(A和B)、槲皮素，而其他研究表明甘草中的三萜类化合物如甘草酸、甘草次酸也有抗乳腺癌的作用，故本文概述这八个成分的抗乳腺癌机制。

3. 抗乳腺癌作用机制

(一) 甘草酸

Lin等 [3] 研究发现，甘草酸通过活性氧(ROS)-线粒体途径诱导乳腺癌MDA-MB-231细胞凋亡和自噬。ROS参与调节肿瘤细胞的增殖、分化，高水平的ROS可诱导自噬的发生，既往研究表明，ROS可通过调控内源性途径(即诱导线粒体介导的caspase级联凋亡途径)或外源性凋亡途径(跨膜死亡受体介导)诱导肿瘤细胞的凋亡 [4] 。陈新美等 [5] 研究发现，甘草酸通过下调细胞内Ca²⁺水平，诱导乳腺癌MCF-7细胞凋亡。Ca²⁺是多条传递凋亡信号系统的第二信使，既往研究表明，Ca²⁺浓度越高，且高浓度状态保持时间越长，越容易促进细胞凋亡的发生 [6] ，以其激活胞内钙浓度依赖型的钙蛋白酶，使细胞骨架发生裂解，从而诱发凋亡 [7] [8] 。

(二) 甘草次酸

Wang等 [9] 研究发现，甘草次酸通过特异性抑制p38 MAPK活性及其下游AP1的活化，下调乳腺癌细胞基质金属蛋白酶-2 (MMP-2)、基质金属蛋白酶-9 (MMP-9)的表达，抑制乳腺癌的侵袭和转移。基质金属蛋白酶(MMPs)与多种恶性肿瘤的转移或侵袭相关，MAPK通路能使乳腺癌细胞蛋白水解反应的关键蛋白酶MMP-2、MMP-9保持高水平状态，既往研究表明，p38 MAPK亚通路在侵袭性乳腺癌细胞中经常升高 [10] ，对乳腺癌等多种恶性肿瘤的侵袭和转移起重要作用 [11] 。AP1与乳腺癌细胞中MMPs表达上调有关，p38 MAPK亚通路可直接与靶基因启动子区域的AP1组分相互作用或磷酸化c-Fos等调节AP1活性 [12] ，影响MMPs的表达。彭江华等 [13] 研究发现，甘草次酸通过抑制ERK1/2通路使MMP-9生成减少，抑制乳腺癌MDA-MB-231细胞的增殖和迁移。ERK1/2通路是MAPK通路的亚通路，既往研究表明，在复发转移的乳腺癌中ERK1/2信号通路被明显激活 [14] ，而ERK1/2通路的激活可下调MMPs抑制因子RECK的表达，使MMP-9表达的失衡，从而引起侵袭和转移。黄炜等 [15] 研究发现，甘草次酸通过使胞内Ca²⁺水平升高，诱导乳腺癌MCF-7细胞凋亡。细胞内Ca²⁺水平升高与诱发细胞凋亡密切相关，既往研究表明，甘草次酸与TPA受体结合可抑制PKC活性，失活的PKC不能催化肌浆网和内质网等细胞内钙池膜上的Ca²⁺-ATP酶磷酸化，使胞浆中的Ca²⁺回流受阻，从而使细胞内Ca²⁺水平升高 [16] 。白文静等 [17] 研究发现，甘草次酸既对肿瘤增殖有一定抑制作用，又可有效缓解乳腺癌光热疗法产生的炎症反应。光热治疗能升高TNF-α和IL-6等因子水平，既往研究表明，TNF-α和IL-6等因子可激活残存癌细胞中的促存活基因，诱发对后续治疗的抵抗 [18] ，还可使中性粒细胞向肿瘤部位迁移，进一步产生炎症反应，促进肿瘤细胞的增殖与转移 [19] ，而甘草次酸能抑制这些炎症因子的产生 [20] 。

(三) 甘草查尔酮A

张云云等 [21] 研究发现，甘草查尔酮A能抑制乳腺癌MCF-7细胞活性，并通过激活JNK-CHOP信号通路，上调TRAIL-R2 (DR5)受体的表达，促进肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)诱导乳腺癌MCF-7细胞凋亡。TRAIL是肿瘤坏死因子家族成员之一，DR5是细胞凋亡信号通路中死亡途径的受体，既往研究表明，TRAIL通过结合肿瘤细胞DR5受体，激活半胱天冬酶-8 (Caspase-8)和半胱天冬酶-3 (Caspase-3)诱导细胞发生凋亡 [22] 。JNK-CHOP通路与DR5上调关系密切，可增强TRAIL诱导的肿瘤细胞凋亡作用 [23] 。袁永贵等 [24] 研究发现，甘草查尔酮A通过增加细胞内ROS水平降低MMPs，使线粒体功能障碍和内质网应激，诱导乳腺癌MDA-MB-231细胞凋亡。ROS是内质网应激的关键调节因子，既往研究表明，细胞内ROS的积累能使线粒体膜电位下降，导致线粒体功能障碍，诱发细胞内质网应激 [25] ，从而诱导细胞凋亡。

(四) 甘草查尔酮B

刘瑛等 [26] 研究发现，甘草查尔酮B通过下调Bcl-XL，上调Bax、Caspase-3和半胱天冬酶-9 (Caspase-9)的表达，激活线粒体凋亡信号通路，抑制乳腺癌MCF-7细胞的增殖。Bcl-XL和Bax分别是Bcl-2家族蛋白中的抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白，既往研究表明，促凋亡蛋白(如Bax)可破坏线粒体膜的完整性，使Cyto C从线粒体释放到细胞质中，激活Apaf-1，与Cyto C、Apaf-1和pro-Caspase-9一起形成凋亡小体，激活Caspase-3，触发细胞凋亡 [27] 。

(五) 甘草素

高砚春等 [28] 研究发现，甘草素通过下调Fas、survivin、Bax、caspase-3和上调Bcl-2的表达，抑制乳腺癌细胞MDA-MB-231的增殖。survivin是细胞凋亡抑制因子，具有抑制细胞凋亡和促进细胞增殖的作用，既往研究表明，survivin与肿瘤的不良预后、侵袭转移行为、耐药和肿瘤复发密切相关 [29] ；约75%的原发性乳腺癌细胞高表达抗凋亡蛋白Bcl-2 [30] ；Caspase-3在乳腺癌样本中的表达率高于非乳腺癌样本。陈键等 [31] 研究发现，甘草素通过促凋亡及诱导自噬，抑制乳腺癌MCF-7细胞的增殖。自噬是一种溶酶体依赖的细胞内降解途径，既往研究表明，自噬增强导致胞浆成分大量发生降解，使肿瘤细胞蛋白合成处于负氮状态，还能活化促凋亡因子，自噬增强后自噬体会隔离受损的细胞器，可阻断肿瘤细胞死亡信号传导 [32] 。国外研究发现 [33] ，甘草素及其衍生物还是选择性雌激素β受体激动剂，可预防例如乳腺癌等多种雌激素依赖性癌症。

(六) 异甘草素

王原来等 [34] 研究发现，异甘草素通过调控miR155和STAT3/6信号通路，影响Arg-1等巨噬细胞M2型特征物的表达而抑制M2表型极化后提高的乳腺癌细胞体外迁移能力。miR-155和STAT3/6参与肿瘤细胞的增殖、凋亡和转移，既往研究表明，STAT3在乳腺癌组织中的表达高于正常乳腺组织，且其高表达可促进乳腺癌细胞的增殖、侵袭和迁移 [35] ，STAT6高活化时，对肿瘤细胞的存活、生长和转移有利 [36] ，乳腺癌组织中miR-155的表达与TNM分期、组织分级、淋巴结转移有关 [37] 。Wang等 [38] 研究发现，异甘草素通过对WIF1的去甲基化，下调β-连环蛋白(β-catenin)的表达，减少乳腺癌干细胞，从而抑制乳腺癌的发生发展。Wnt通路的异常激活与肿瘤的发生发展密切相关，而WIF1可抑制Wnt通路的激活，既往研究表明，Wnt通路的异常是导致乳腺癌的主要原因，致癌的关键是β-catenin降解障碍，其诱导的肿瘤基因的靶基因是干细胞群 [39] 。

(七) 光甘草定

李璐佳等 [40] 研究发现，光甘草定能抑制乳腺癌细胞的糖酵解过程，从而调控乳腺癌细胞能量代谢，抑制癌细胞的转移和复发。肿瘤细胞主要通过糖酵解产生能量和乳酸，癌基因和(或)抑癌基因的突变，可引起糖酵解关键酶的表达上调 [41] ，既往研究表明，糖酵解的产物能促进肿瘤细胞的增殖和侵袭，核苷酸、脂类、氨基酸等为细胞的合成代谢提供丰富的底物，乳酸的胞外堆积可形成酸性微环境，有利于肿瘤细胞的侵袭和浸润 [42] 。

(八) 槲皮素

李璐佳等 [40] 研究发现，槲皮素能通过下调葡萄糖转运蛋白-1 (GLUT-1)的表达，减弱乳腺癌细胞对葡萄糖的摄取，从而调控乳腺癌细胞能量代谢，抑制癌细胞的转移和复发，由于槲皮素使乳腺癌MDA-MB-231细胞ATP水平显著增高，认为槲皮素一定程度上恢复了线粒体功能，是有氧氧化增加所致。槲皮素能参与线粒体功能调控，可对线粒体电子传递链和ATP生成产生影响 [43] ，既往研究表明，槲皮素能抑制脂多糖诱导的细胞活性氧和线粒体活性氧的产生和ATP的下降，同时电镜下观察到线粒体结构损伤减轻 [44] 。

4. 讨论

世界卫生组织《2020年全球最新癌症负担数据》显示，2020年全球乳腺癌新增人数达226万，占所有新增癌症病例数的11.7%，一跃成为全球第一大癌症，其已成为威胁世界女性生命的头号杀手 [45] 。尽管一些疗法如靶向治疗的应用，使乳腺癌患者的生存率逐渐提高，但现有的乳腺癌治疗药物仍有如耐药性、缺乏选择性等问题存在。现代研究表明包括甘草在内的一些中药具有良好的抗乳腺癌作用，其具体作用机制虽然有待深入研究，但不妨碍其成为新一代的抗肿瘤药。

通过对甘草中部分主要成分抗乳腺癌作用机制进行综述，发现甘草的成分复杂，且从不同品种的甘草中分离得到的各类成分有超400个之多 [46] ，而当前的研究仅集中在几个成分，主要以甘草次酸和甘草素相对较多，其他如甘草查尔酮B、光甘草定等较少，而有的成分如光甘草定在光果甘草的总黄酮中所占比例较大 [47] ，但缺少研究；对抗乳腺癌机制的研究仅涉及MAPK通路、MMPs、Caspase、凋亡抑制因子等中的一部分，如凋亡抑制因子中的livin，有研究表明其在68.6% (48/70)的乳腺癌组织中存在过表达 [48] ，但未见深入研究；尽管基础研究已显示甘草中部分主要成分能抑制乳腺癌细胞如MDA-MB-231、MCF-7等的侵袭、增殖和迁移能力，但还缺少一定量临床研究作为佐证。

总之，甘草中部分主要成分在抗乳腺癌方面效果明显，随着进一步研究和应用投入，有望成为疗效好且质量优的抗乳腺癌药物之一。