中医药调控胃癌细胞铁死亡在治疗胃癌的研究进展

Research Progress of Chinese Medicine Regulating Cellular Ferroptosis of Gastric Cancer Cells in the Treatment of Gastric Cancer

摘要: 胃癌是原发于胃黏膜上皮的恶性肿瘤，一般早期无明显症状，进展期乃至晚期才出现症状，加大治疗的难度，导致生存期限短、预后差等。胃癌细胞是胃癌的重要组成细胞，在胃癌发生发展过程中发挥着重要作用。铁死亡作为一种铁依赖性的新型细胞死亡形式，可以通过诱导胃癌细胞铁死亡，从而有效抑制胃癌进展，达到治疗目的。目前中医药在肿瘤的防治过程中体现出独特优势及巨大潜力，本文总结中草药与胃癌细胞铁死亡的作用关系，对中草药如何调控胃癌细胞铁死亡相关通路，进而诱导胃癌细胞死亡，并抑制胃癌的进展等方面进行综述，以期为胃癌的临床治疗提供思路。

Abstract: Gastric cancer is a malignant tumor originated from the gastric mucosal epithelium. Generally, there are no obvious symptoms in the early stage, and symptoms only appear in the advanced stage or even the late stage, which increases the difficulty of treatment, leading to short survival time and poor prognosis. Gastric cancer cells are important components of gastric cancer and play an important role in the occurrence and development of gastric cancer. Cellular ferroptosis, as a new type of iron-dependent cell death, can effectively inhibit the progression of gastric cancer by inducing cellular ferroptosis of gastric cancer cells, and achieve the purpose of treatment. At present, traditional Chinese medicine shows unique advantages and great potential in the prevention and treatment of cancer. This paper summarizes the relationship between Chinese herbs and cellular ferroptosis of gastric cancer cells, and reviews how Chinese herbs regulate cellular ferroptosis related pathways of gastric cancer cells, thus inducing the death of gastric cancer cells and inhibiting the progression of gastric cancer, with a view to providing ideas for the clinical treatment of gastric cancer.

1. 引言

胃癌(Gastric Cancer, GC)是常见的消化道恶性肿瘤疾病之一，是起源于胃黏膜上皮细胞的恶性肿瘤。胃癌的发生发展是一个多因素过程，首先正常胃黏膜发生慢性非萎缩性(浅表性)胃炎，再到慢性萎缩性胃炎，逐渐演变为肠道化生异常、异型增生，最后发展为胃癌[1]。据2020年流行病学检查，数据显示胃癌是全球癌症相关死亡的第四大原因，而且中国是患胃癌的高风险地区[2]。由于胃癌早期症状不典型、定期筛查率低，通常在疾病后期症状出现时才被诊断，因此大多数胃癌晚期患者的预后不良，治疗效果欠佳。近年来，西医多样化治疗手段使胃癌患者预后情况得到改善，全身化疗、放疗、手术、免疫治疗和靶向治疗均已证明对胃癌有效[3]。然而，西医治疗的昂贵以及副作用同样给胃癌患者带来了巨大的经济负担及精神压力[4]。晚期胃癌患者也因多次化疗产生耐药从而导致治疗效果不佳，导致疾病复发在胃癌患者中很常见，因此，寻求新的安全有效且副作用低的治疗手段变成迫切要求。随着中医的发展，中药在治疗癌症中越发占据重要地位，可以作为可靠的治疗手段，相对于现代抗肿瘤治疗，其具有疗效高、安全以及便宜等优势。癌细胞增殖是肿瘤发生的关键影响因素，抑制癌细胞侵袭和迁移是恶性肿瘤治疗的主要内容。对于胃癌的治疗，抑制胃癌细胞的生长并促进其死亡是主要手段[5]。细胞铁死亡作为时下研究热点，是一种新型细胞死亡方式，通过诱导胃癌细胞铁死亡，从而抑制胃瘤细胞增殖和转移，最终达到治疗胃癌的目标。研究发现，中医药与肿瘤细胞铁死亡关系密切，可以调控胃癌细胞铁死亡的发生，最终达到治疗胃癌的目的。综上，笔者收集了近五年中医药与胃癌细胞铁死亡的关系的相关研究，对中草药如何调控胃癌细胞铁死亡治疗胃癌进行综述，以期为胃癌的治疗方向提供新思路。

2. 胃癌与胃癌细胞

胃癌是胃黏膜上皮细胞的恶性肿瘤，早期胃癌往往没有明显的症状，随着病情的发展，可能会出现上腹部疼痛、消化不良、体重下降、黑便、贫血、上腹部肿块、呕吐、吞咽困难、腹部胀气、腹泻或便秘等症状。目前胃镜及内镜下活检是诊断胃癌的金标准，通过胃镜检查获取的组织样本进行病理学检查，以明确病变是否为癌、肿瘤的分化程度以及特殊分子表达情况等。胃癌细胞是从正常胃黏膜细胞经过一系列的基因突变和癌变过程转化而来的恶性细胞，是胃癌发生发展的重要组成细胞。霍瑶等[6]通过细胞实验表明蒲公英可能通过抑制胃癌细胞增殖，诱导胃癌细胞凋亡，缓解胃癌进展。此外，大量实验均通过抑制胃癌细胞的增殖、侵袭，达到抑制胃癌进展的目的[7]-[9]。综上，诱导胃癌细胞死亡，是治疗胃癌的重要手段。

3. 胃癌细胞铁死亡及其发生机制

铁死亡是由Dixon在2012年首次提出的一种区别于细胞凋亡、细胞自噬、以铁依赖性为主要特征的新型细胞程序性死亡形式[10]。这种由铁依赖性磷脂过氧化驱动的独特细胞死亡方式受铁、氨基酸、多不饱和脂肪酸等多种细胞代谢事件的调节，包括氧化还原稳态、铁处理、线粒体活性以及氨基酸、脂质和糖的代谢，以及与疾病相关的许多信号通路[11]。总之，铁死亡是一种受多种因素调控的细胞死亡形式，与铁离子的代谢、活性氧(ROS)的产生与清除、脂质过氧化及抗氧化防御机制紧密相关。

3.1. 铁代谢

铁是机体生理过程中必不可少的微量元素，铁在氧运输、短期氧储存和能量产生、DNA和RNA的合成以及免疫功能和新陈代谢中起主要作用[12]。虽然铁在生理过程中是必不可少的，但过量的铁导致的铁蓄积是有害的，可以触发铁死亡。铁代谢是铁死亡的第一步，在铁死亡过程中起关键作用，铁死亡受与铁代谢过程相关的调节剂的严格控制[13]。转铁蛋白、铁蛋白、铁调素和铁转运蛋白等几种蛋白质在维持全身性铁稳态方面发挥着关键作用，并在铁死亡过程中起着主导作用。在正常情况下，细胞内铁浓度保持稳定[14]，Fe³⁺与转铁蛋白受体结合并进入细胞，氧化铁还原酶(STEAP3)使Fe³⁺还原成Fe²⁺，细胞内Fe²⁺与过氧化氢反应，通过芬顿反应生成ROS。为了减少ROS的形成，保护细胞和组织免受铁介导的损伤，铁池中过量的Fe²⁺会储存在铁蛋白中。

3.2. 活性氧的积累和脂质过氧化

铁死亡的特征是产生ROS和脂质过氧化[15]。芬顿反应和脂质过氧化是ROS产生的两种主要方式。在细胞中Fe²⁺储存在不稳定铁池(LIP)，当它过度积累时，过量的Fe²⁺会触发芬顿反应，并氧化成Fe³⁺。在过氧化氢(H₂O₂)存在下发生电子转移，导致形成羟基自由基，这是一种高反应性的ROS [16]。过量的ROS会破坏生物膜、蛋白质和核酸，最终导致细胞死亡[17]。

脂质过氧化导致细胞膜破坏是铁死亡的中心环节，触发脂质过氧化的方式有两种：非酶促和酶促[15]。非酶促脂质过氧化过程通常由自由基链反应引发，其中自由基可以直接攻击PUFA，形成脂质自由基。这些脂质自由基可以进一步与氧气反应，形成脂质过氧自由基，这些过氧自由基可以继续引发更多的脂质分子氧化，从而形成脂质过氧化物。酶促脂质过氧化过程则涉及到特定的酶，如脂氧合酶(LOXs)家族成员，它们可以催化多不饱和脂肪酸(PUFA)的氧化，生成特定的氧化产物，如羟基脂肪酸和其他脂质过氧化物。酶促脂质过氧化在生物体内的信号传导和炎症反应中起着重要作用。PUFA作为细胞膜的重要组成成分，也是提供细胞膜流动性的重要物质，并且是多种信号分子的前体[18]。此外，酰基辅酶A合成酶长链家族成员4 (Acyl-CoA Synthetase Long-Chain Family Member 4, ACSL4)和溶血磷脂酰胆碱酰基转移3 (Lysophosphatidyl Choline Acyltransferase 3, LPCAT3)可催化脂质过氧化重要底物的生物合成，在脂质过氧化物积累过程中被认为是主要的介导因子[19]。研究证实ACSL4和LPCAT3可催化PUFA产生多不饱和脂肪酸–磷脂酰乙醇胺(PUFA-PE)，PUFA-PE最易受脂质氧化的影响，广泛的脂质过氧化物反应会诱导铁死亡的发生[20]。研究表明，通过抑制ACSL4的催化作用，可以抑制铁死亡，这表明脂质过氧化与细胞铁死亡发生有密切联系[21]。

3.3. GPX4

在GPX家族的众多成员中，谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)是铁死亡发生过程中的关键调节因子，具有抗氧化的作用，主要是通过清除脂质活性氧，能使细胞免受氧化应激的干扰与损害[22]，从而防止脂质过氧化并保持细胞完整性[23]。细胞铁死亡的发生是通过抑制细胞膜转运蛋白(如胱氨酸/谷氨酸转运蛋白(也称为系统XC-)或激活转铁蛋白，以及阻断细胞内抗氧化酶(如GPX4) [24]。谷胱甘肽(GSH)作为GPX4的辅助因子[25]，被GPX4转化为氧化谷胱甘肽(GSSG)，并将细胞毒性脂质过氧化物(L-OOH)还原为相应的醇类(L-OH) [26]，这个过程有助于恢复多不饱和脂肪酸(PUFA)并抑制细胞铁死亡。GPX4的失活导致抗氧化防御系统失衡，使细胞容易受到脂质过氧化的影响，最终导致细胞铁死亡[27]。

4. 胃癌细胞铁死亡治疗胃癌的作用机制

越来越多的研究表明铁死亡可能是抗癌治疗的潜在靶点[28]，诱导胃癌细胞铁死亡可能作为一种新的胃癌治疗策略出现。幽门螺杆菌感染是导致胃癌的重要原因之一，研究表明其可触发GBA1基因的去甲基化和上调，随后抑制胃癌细胞的铁死亡，促进胃癌细胞中的肿瘤发生[29]。miR-375是一个在多种疾病中具有重要调节作用的微小RNA，miR-375可通过触发SLC7A11介导的铁死亡来降低胃癌细胞的再生能力，从而治疗胃癌[30]。以上证据均说明胃癌细胞铁死亡是存在调控机制的，在胃癌治疗上是一种可靠手段。胃癌的预后受多种因素影响，预测胃癌的预后有利于评估当前治疗方案以及后续治疗的改进，对于胃癌的治疗具有重大意义，遗憾的是目前尚未有可靠的手段进行预测。然而，邵燕飞等[31]人通过筛选了铁死亡相关标志物预测胃癌的预后和胃癌患者的免疫治疗反应。此外有研究证实铁死亡相关lncRNA可能为探索胃癌细胞铁死亡的机制和预测胃癌患者预后提供新的见解[32]。因此，笔者预测铁死亡未来或许可用于胃癌的治疗和预后，但目前仍然需要更多证据支撑。在胃癌的化学治疗中，放疗、化疗是重要的治疗手段，然而放化疗药物的耐药性是个临床治疗难题。然而，张海阳等[33]证明了癌症相关成纤维细胞(CAF)分泌的miR-522抑制了癌细胞中铁死亡水平的增加，降低胃癌化疗药物的耐药性。研究发现，激活转录因子3 (ATF3)的升高通过抑制Nrf2/Keap1/xCT信号传导和诱发铁死亡，增加对顺铂耐药的胃癌细胞对顺铂的敏感，这为进一步研究克服胃癌的化疗耐药性展示了一种有前景的治疗方式，提供了更多选择[34]。

因此，笔者认为胃癌细胞铁死亡相关机制在胃癌的发生发展具有重要作用，通过调控该机制既有治疗胃癌的作用，又可能存在增加放化疗药物的治疗效果和降低放化疗药物的耐药性的潜在作用。遗憾的是，目前这部分研究相关文献报道较少，希望随着未来研究的进展，有更多的证据可以去支撑和阐明。

5. 中草药调控胃癌细胞铁死亡的作用机制

铁死亡是许多信号通路的关键组成部分，也可以被药物靶向[35]。而中草药在癌症治疗方面具有多生物靶点、个体化治疗和整体兼顾的独特优势，并被证实在临床治疗中获得良好疗效。因此，阐明中草药与细胞铁死亡是否存在作用关系具有重大意义。胃癌属于中医学“胃脘痛”“噎膈”“积聚”“反胃”等范畴，常见的证型主要有肝气犯胃证、胃热伤阴证、气滞血瘀证、痰湿凝结证、脾胃虚寒证和气血亏虚证[36]。随着对中草药及其活性药物成分的作用机制的研究深入，笔者发现部分中草药活性物质显示出显著的抗癌活性，并且这部分中草药与胃癌细胞、铁死亡相关通路关系密切，能够通过相关信号通路诱导胃癌细胞铁死亡，在胃癌细胞铁死亡过程中扮演重要调控角色。因此，通过总结中草药与胃癌细胞铁死亡两者的作用关系，以期为胃癌的治疗提供新的方向及思路。

5.1. 中药单体

丹参有活血止痛，凉血消痈的作用，现代药理研究表明丹参具有抗炎作用，可用于治疗气滞血瘀型胃癌。丹参主要生物活性成分包括脂溶性丹参酮和水溶性丹参酚酸[35]。丹参酮是从丹参的根茎中分离的药理活性成分，研究表明丹参酮可通过上调p53并降低GSH和L-半胱氨酸水平从而刺激胃癌细胞铁死亡[37]。此外，丹参酮通过SLC7A11显著降低了GCSC干性标记物OCT3/4、ALDH1A1的表达水平，降低了GCSC的化学抗性，从而增加脂质过氧化物的水平，降低GSH水平，诱导胃癌细胞的铁死亡，改变胃癌细胞的耐药性，恢复其对多种化疗药物的敏感性[38]。黄芩可清热燥湿，泻火解毒，可用于治疗痰湿内结所致的胃癌。黄芩苷是存在于黄芩中的活性成分，在抗肿瘤、抗炎、抗氧化等治疗上均有良好效果。苑小龙等[39]研究发现，铁死亡抑制剂Fer-1能够缓解黄芩苷引起的SGC-7901细胞死亡，且能够显著降低黄芩苷引起的脂质过氧化标志物MDA含量和铁死亡标志基因PTGS2水平升高，增加细胞存活率，表明黄芩苷通过p53介导的SLC7A11下调引起胃癌细胞铁死亡的发生。麦冬具有益胃生津、养阴清心润肺的功效，适用于胃热伤阴证的胃癌，麦冬B (OP-B)是从麦冬中提取的，其有明显抗癌作用。据研究显示OP-B在体外处理胃癌细胞后显着降低了胃癌细胞中GPX4和溶质载体家族7成员11 (SLC7A11, xCT)的表达。此外，体内OP-B给药后人胃癌细胞系(AGS)的肿瘤体积和重量降低，这表明OP-B可能通过抑制GPX4/Xc系统诱导胃癌细胞铁死亡，其机制为抑制GPX4导致脂质ROS积累和降低GPX4清除脂质ROS的能力，从而诱导铁死亡的发生[40]。济源冬凌草是一种具有多种药用价值的植物，其主要功效包括清热解毒、消炎止痛、健脾活血；通过其功效对治疗气滞血瘀型胃癌有一定疗效。济源冬凌草甲素A (JDA)是从济源冬凌草中提取出来的天然化合物，具有抗肿瘤活性，在胃癌细胞系来源的异种移植小鼠模型中，JDA衍生物a2下调胃癌细胞中GPX4的表达，诱导铁死亡并导致亚铁在胃癌细胞中积累的过程有赖于a2的抗肿瘤活性[41]。中华猕猴桃根具有清热解毒，活血消肿等作用，临床可应用于癌症治疗，常用于热毒淤结的胃癌证型。高卓伟等[42]发现中华猕猴桃中含有两种主要的抗肿瘤代谢产物，分别是熊果酸和齐墩果酸。中华猕猴桃提取物ACPs可抑制GPX4和xCT的表达，进而诱导胃癌细胞HGC-27中ROS的积累，从而加重铁死亡。此外Fer-1可以抑制HGC-27细胞中铁死亡的发生。

5.2. 中药复方

益气化瘀汤由黄芪、丹参、陈皮、半夏、白术、白芍、当归、三棱、莪术、蛇舌草、石见穿、茯苓、木香、砂仁、甘草组成。顾名思义有益气化瘀的功效，适用于气血亏虚兼带内淤的胃癌证型。宋思源等[43]研究结果显示，益气化瘀汤通过影响JAK2-STAT3通路和ACSL4的表达诱导胃癌细胞铁死亡，从而对抗胃癌的复发和转移。胃肠安方由太子参12 g、炒白术12 g、茯苓15 g、姜半夏9 g、青皮5 g、陈皮5 g、生牡蛎15 g、夏枯草9 g、红藤30 g、野葡萄藤30 g、白扁豆30 g组成。胃肠安丸是一种中成药，具有芳香化浊、理气止痛、健胃导滞的功效。李鑫等[44]研究发现，含该药的血清可以使胃癌细胞内Fe²⁺及脂质过氧化毒物如丙二醛(MDA)含量增加，使ROS大量生成，并降低GSH的表达，增强胃癌脂质过氧化反应，表明胃肠安方含药血清可以促进胃癌铁死亡。而后在进一步的研究中发现胃肠安方含药血清可能通过抑制STAT3及ERK1/2通路，下调NRF2、AKR1B1、GPX4 mRNA和蛋白表达，而明显提高了ACSL4 mRNA和蛋白表达，诱导细胞发生铁死亡从而抑制胃癌细胞增殖。加味七味胃痛颗粒同样是中成药，由木香22.5 g、荜茇22.5 g、高良姜22.5 g、鸡内金22.5 g、吴茱萸22.5 g、肉桂15.0 g、次碳酸铋53.57 g、碳酸氢钠32.43 g、淀粉286.5 g制成胶囊剂，其功效为散寒理气止痛，适用于内寒兼带气滞的胃癌证型。张晴朗等[45]通过大鼠实验证实加味七味胃痛颗粒可以抑制胃癌细胞的脂质过氧化，使SLC7A11、GPX4水平降低，P53表达水平升高，从而抑制胃癌细胞增殖。

综上，中药丹参、黄芩、麦冬、济源冬凌草、中华猕猴桃所含的单体成分，中药复方益气化瘀汤，以及中成药胃肠安丸、加味七味胃痛颗粒等，均参与胃癌细胞铁死亡的过程，这部分中草药应用于相应证型的胃癌治疗中具有不错的疗效。以上表明这部分中草药可能通过调控胃癌细胞铁死亡从而抑制胃癌细胞的增殖，达到治疗胃癌的目的。

6. 总结与展望

综上，铁死亡的本质是细胞内脂质氧化物的代谢障碍，同时在铁离子的催化下产生大量脂质ROS，破坏细胞内氧化还原平衡，触发细胞死亡。这种新型细胞死亡方式与多种肿瘤疾病相关联，这为疾病的治疗提供了新的思路和更多可能。中草药治疗肿瘤具备独特优点，包括靶点多、结构稳定、安全性高、成本低、易得等，在延长患者的生存时间的同时，还能改善患者的生存质量，其临床疗效已获得了越来越多业内及患者的认可。研究已经充分证实中草药在脂质过氧化、GPX4、System XC-以及p53、STAT3等铁死亡相关通路关系密切，可调控胃癌细胞铁死亡发生。可以说，胃癌细胞铁死亡的相关通路机制与中草药产生作用的靶点通路值得深入研究，为临床胃癌治疗提供理论支撑。

遗憾的是，现阶段虽然大量的临床前实验研究体现出铁死亡作为新兴药物治疗靶点在肿瘤治疗方面具有巨大发展前景，但其诸多机制仍在进一步挖掘与研究中，尤其铁死亡在调控相关因素对胃癌的治疗与预后的临床价值，仍缺少相应理论支撑，而中医药调控铁死亡治疗胃癌的相关机制和作用靶点虽有较大的潜在价值，但目前单体活性成分和中药复方成分的研究众多，很多中药药物之间相互作用机制以及发挥临床治疗效果的具体机制难以阐述，有关于中医药治疗胃癌的作用靶点和减毒增效的药理作用机制仍需进一步研究。总的来说，中草药可能成为调控胃癌细胞铁死亡，进而抑制胃癌复发及转移的潜在候选治疗药物，为胃癌的临床治疗提供新的思路。