山豆根治疗急性白血病Wnt通路及其他肿瘤通路研究进展

Research Progress on Wnt Pathway and Other Tumor Pathways in the Treatment of Acute Leukemia with Shandougen

摘要: 白血病(acute leukemia, AL)是起源于骨髓造血干细胞的恶性克隆性疾病，急性髓系白血病(acute myelogenous leukemia, AML)是其中的一种，是目前最主要的急性白血病亚型。现阶段研究表明，在AML中，Wnt通路对维持LSCs功能尤为重要，山豆根中的生物碱类、黄酮类、苯并呋喃类、三萜类、多糖类等化合物具有良好的抗肿瘤活性，可通过多成分、多靶点、多途径抑制肿瘤细胞增殖、分化、迁移和诱导凋亡，对多种类型的恶性肿瘤均有较好的抗癌效果。本文阐述了山豆根治疗白血病及肿瘤通路研究进展及现状，为山豆根治疗血液肿瘤提供参考。

Abstract: Acute leukemia (AL) is a malignant clonal disease originating from bone marrow hematopoietic stem cells, and acute myeloid leukemia (AML) is one of them, currently the most common subtype of acute leukemia. At present, research has shown that the Wnt pathway is particularly important in maintaining the function of LSCs in AML. Alkaloids, flavonoids, benzofurans, triterpenoids, polysaccharides, and other compounds in Sophora alopecuroides root have good anti-tumor activity and can inhibit tumor cell proliferation, differentiation, migration, and induce apoptosis through multiple components, targets, and pathways. They have good anti-cancer effects on various types of malignant tumors. This article elaborates on the research progress and current status of Shandougen in the treatment of leukemia and tumor pathways, providing reference for Shandougen in the treatment of hematological tumors.

1. 引言

白血病(acute leukemia, AL)是起源于骨髓造血干细胞的恶性克隆性疾病[1]，急性髓系白血病(acute myelogenous leukemia, AML)是其中的一种，是目前最主要的急性白血病亚型。除急性早幼粒细胞白血病(M3)外，其他分型的AML长期生存率低，治疗难度大[2]。目前一般认为，AL的发生发展与白血病干细胞(leukemia stem cells, LSC)关系密切，同时，LSCs也是其治疗失败和疾病复发的主要原因[3]。在AML中，其发生发展的另一重要原因是信号通路的异常。现阶段研究表明，JAK/STAT信号通路、Wnt/β-catenin信号通路、PI3K/Akt信号通路、NF-κB信号通路、Hedgehog及RAS等信号通路均与LCSs关系密切，其中Wnt通路已被证明是参与LCSs自我更新和分化的主要信号通路[4]。在AML中，Wnt通路对维持LSCs功能尤为重要[5]。

山豆根(Sophorae Tonkinensis Radix et Rhizoma)来源于豆科植物越南槐的干燥根和根茎，是传统中医学中的清热解毒类中药。目前中药药理学认为，山豆根中的生物碱类、黄酮类、苯并呋喃类、三萜类、多糖类等化合物具有良好的抗肿瘤活性，可通过多成分、多靶点、多途径抑制肿瘤细胞增殖、分化、迁移和诱导凋亡，对多种类型的恶性肿瘤均有较好的抗癌效果[6]。

2. Wnt通路国内外研究现状

目前国内外对于Wnt通路的认识

Wnt蛋白是一类在生物体内广泛存在且高度保守的分泌型糖蛋白家族。它们在多种生物学过程中发挥着至关重要的作用，包括造血、胚胎发育以及组织稳态的维护[7]。作为信号转导的短程配体，Wnt蛋白通过经典和非经典两条通路传递信息，调控细胞的增殖、分化和凋亡等关键生物学过程。

经典通路主要依赖于β-连环蛋白的介导，其信号转导机制已得到较为明确的阐释。在这个通路中，Wnt蛋白与细胞膜上的受体结合后，会抑制β-catenin的降解，使其积累在细胞质中并进入细胞核，与转录因子TCF/LEF结合，从而激活下游靶基因的表达[8]。这些靶基因参与调控细胞的增殖、分化和迁移等过程，对于维持组织稳态和胚胎发育至关重要。相对而言，非经典通路则包括平面细胞极性(PCP)通路和Wnt/Ca²⁺通路，它们不依赖于β-连环蛋白。这些通路通过调控细胞骨架重排、细胞迁移和细胞极性等方式，参与调控细胞的形态发生和组织器官的平面极性[5]。众多蛋白质通过一系列复杂的机制调控Wnt信号的传导。然而，当这些通路发生异常时，可能会诱发各种人类疾病，目前认为，几乎所有肿瘤的发生发展均与Wnt通路的失调有关[9]，其中包括血液系统的恶性肿瘤[10]。目前研究发现异常的Wnt信号转导与白血病发生的早期诱导和LSCs的维持有关[11]。其中Wnt/β-catenin信号通路的异常激活对AML的发生发展至关重要。一方面，经典的Wnt信号通路在HSCs向LSCs的转变过程中起着关键作用。这一通路通过调控关键分子的表达和活性，促进HSCs的异常增殖和分化，进而诱导白血病的发生[12]；另一方面，Wnt/β-catenin信号通路能够影响急性髓系白血病(AML)相关的融合基因[13]。这些融合基因在AML的发生和发展中扮演着重要角色，通过调控它们的表达和功能，Wnt/β-catenin信号通路可以进一步影响AML肿瘤细胞的生存和增殖。Mathur [14]等通过实验成功证明七叶内酯可以通过调节Wnt信号轴，解除白血病原始细胞的成熟阻滞，并诱导其发生终末分化。Yanping Lei研究发现苦参碱能够通过miR-495-3p和miR-543抑制PDK1表达，从而抑制Wnt/β-catenin通路，阻碍AML的进展[15]。不仅如此，曹丹丹[16]回顾发现，Wnt信号通路异常也与B细胞相关血液系统肿瘤的发病和病理进展密切相关，参与了B细胞系急性淋巴母细胞白血病、多发性骨髓瘤、慢性B淋巴细胞白血病、非霍奇金淋巴瘤等疾病的发生发展。

3. 国内外对于山豆根有效成分及药理作用的研究进展

3.1. 山豆根主要抗癌成分及药理作用

周思雨[17]等学者通过综合分析近年来国内外关于山豆根的研究成果，发现山豆根主要有效成分包括：生物碱类(主要为苦参碱和氧化苦参碱)、黄酮类(主要为黄酮、二氢黄酮、黄酮醇)、多糖类化合物、三萜类(多为齐墩果烷型)、蒽醌类、甾醇类等。同时，他们总结了山豆根在抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、提高细胞因子等方面的作用机制。山豆根的抗肿瘤药理活性成分主要集中在生物碱类、黄酮类、多糖类、苯并呋喃类、三萜类等成分[6]。

余登香[18]等研究人员通过对山豆根毒性成分及不良反应机制的研究，发现在其有效成分生物碱中，含量较高的苦参碱和氧化苦参碱在影响离子通道功能、诱导肿瘤细胞分化及细胞周期阻滞、促进肿瘤细胞凋亡、调控分化及凋亡基因等方面具有一定作用。这些成分发挥了抗癌、消炎和抗菌等功效。Tetik VardarlıA [19]等证明苦参碱2.5、3.0 mg/mL可抑制人急性T淋巴细胞白血病CCRF-CEM细胞生长，显著诱导癌细胞凋亡。Lin [20]等发现苦参碱可有效抑制人白血病K562、HL-60细胞增殖。在48小时内，其IC50均为0.5 mg/mL。苦参碱通过抑制骨髓细胞瘤病毒癌基因(c-Myc)活性，从而下调己糖激酶2 (HK2)的表达，抑制Warburg效应，促进细胞凋亡。同时，HK2的负调节作用导致Bcl-2/Bclx L相关凋亡蛋白对苦参碱诱导的凋亡产生拮抗作用。研究表明，苦参碱在体内外均能提高HK2抑制剂氯尼达明治疗白血病的疗效[20]。

山豆根中的有效成分黄酮(山豆根酮、高丽槐素、金雀异黄素、槐属二氢黄酮G、槲皮素、山豆根酮)等对人肿瘤细胞株均有不同程度的抑制作用，其中二氢黄酮、黄酮醇是抗肿瘤作用的主要黄酮类型[21]，主要通过诱导肿瘤细胞凋亡、调控肿瘤细胞周期、干扰肿瘤细胞信号传导以及抑制肿瘤细胞侵袭和转移等方面发挥其抗肿瘤作用[22]。多项实验研究[23]-[27]表明，山豆根总黄酮及其单体化合物能下调B淋巴细胞瘤-2 (B-cell lymphoma 2, Bcl-2)蛋白的表达、抑制蛋白激酶B和细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)信号通路等，启动细胞自噬，诱导多种癌细胞分化凋亡。另外，徐亚文[28]等研究发现槲皮素可有效活化Caspase-3/8/9以及DNA修复酶，下调B淋巴细胞瘤-2 (B-cell lymphoma 2, Bcl-2)蛋白的表达以及抑制蛋白激酶B和细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)信号通路，从而诱导多发性骨髓瘤NCI-H929细胞的凋亡。王淑娜[29]等制备并分析山豆根多糖化合物(SRP)，并通过体外试验证实其具有明显的细胞毒作用且呈浓度依赖性，提示SRP可通过抑制肿瘤细胞增殖发挥抗肿瘤作用。

3.2. 目前国内外对于山豆根治疗肿瘤的研究进展

山豆根多靶点抗肿瘤的机制

汪艳平[21]等基于网络药理学，通过对山豆根51个相关可调控靶点分析，发现hsa04014、hsa04722、hsa05204等10条通路与癌症相关。其参与癌症调控的成分主要有苦参碱、氧化苦参碱、槐胺、槐定碱、臭豆碱等成分。山豆根及其有效成分通过通路调节肿瘤坏死因子、细胞凋亡、细胞分化等机制起到抑癌作用。Prostate cancer (hsa05215)通过NKX3.1、PTEN和p27蛋白调控药理作用；Ras signaling pathway (hsa04014)通过GTPase行使肿瘤抑制基因的功能，促进Ras活化蛋白水解，抑制肿瘤的发生；Neurotrophin signaling pathway (hsa04722)通过肿瘤抑制因子和细胞分化促进癌细胞分化和凋亡。为山豆根抗癌作用提供了有力证据。Chui [30]等研究发现，山豆根提取物对人急性髓系白血病KG-1细胞的增殖有抑制作用，并且诱导大部分MDA-MB231、Hep G2和Hep3B细胞株凋亡。付海荣[31]等通过研究山豆根治疗白血病的作用机制，发现与白血病通路相关的基因包括c-JUN、ICAM1、BCL2、RB1，其可能是山豆根活性成分发挥白细胞治疗作用的靶点，呈现多成分、多靶点、多通路的特点。

1) 诱导细胞周期阻滞

山豆根中的苦参碱可能激活p53的表达，依赖性地上调细胞中p21、cyclin E、p-p53水平，下调CDK2与cyclin A的表达，使细胞周期阻滞在S期，从而使S期细胞明显增加，G0/G1期和G2/M期细胞减少，起到诱导细胞周期阻滞的作用[32] [33]，而p53可通过调节凋亡相关蛋白如Bcl-2和Bax的表达触发凋亡，Bcl-2与白血病细胞密切相关[26]。另外，相关研究[34] [35]还发现，槲皮素能改变细胞增殖周期，使细胞分裂受阻，从而抑制多种肿瘤细胞增殖分化。

2) 影响离子通道功能

苦参碱、槐果碱、金雀花碱还能抑制Na⁺，K⁺-ATP酶和Ca²⁺，Mg²⁺-ATP酶活性，从而影响L-型钙离子通道的平衡[36]。

3) 诱导线粒体途径的细胞凋亡

线粒体在细胞生存与死亡中占据核心地位，其在能量代谢、离子稳态、细胞信号传导、衰老和凋亡中发挥着至关重要的作用[37]。Kajimoto [38]等发现，山豆根素可靶向作用于线粒体，在线粒体外以Ca²⁺依赖的方式诱导活性氧的产生，破坏线粒体膜，山豆根素也可能直接作用于线粒体，诱导线粒体通透性转换孔开放，从而诱导白血病U937细胞凋亡。山豆根水提物与苦参碱可能通过降低线粒体膜电位、氧化应激等方式直接损伤线粒体[39]，并显著上调死亡受体Fas，促进DNA修复酶(PARP)的剪切，诱导细胞凋亡[32]。由上可知山豆根及其相关生物碱可降低MMP水平，导致线粒体膜通透性增加，促进Cyt C的释放激活下游Caspase及其他促凋亡相关蛋白的表达，也可通过激活Fas死亡受体介导的细胞凋亡引起毒性。

4) 干扰肿瘤细胞信号传导

蔡剑辉[40]等使用氧化偶氮甲烷联合葡聚糖硫酸钠诱导结肠炎性相关的结肠癌小鼠模型。在这一研究中，他们使用了30、100 mg/kg的槲皮素处理该模型，并对部分因子进行了检测。研究结果显示，与模型组相比，处理组中小鼠结肠组织中细胞核相关抗原的表达、肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、γ干扰素、白细胞介素-6 (IL-6)、IL-17和信号转导及转录激活蛋白3 (STAT3)磷酸化水平显著下降。这些发现表明，槲皮素可能通过抑制IL-6/STAT3通路的激活，从而抑制肿瘤细胞的恶性增殖。柯友辉[41]等在动物实验中的研究发现，与模型组相比，接受山豆根醇提取物中、高剂量处理的耳部瘢痕组织显示出明显的病理结构改善。研究还表明，瘢痕组织中TGF-β1和Smad3的表达以及增生指数在处理组中显著下降(P < 0.05, P < 0.01)。此外，山豆根醇提取物不同剂量处理组中，TGF-β1和Smad3的蛋白质与mRNA表达也显著下降(P < 0.05, P < 0.01)。增生性瘢痕具有肿瘤生长特性，而与肿瘤相关的TGF-β信号转导过程可能是抑制增生性瘢痕中成纤维细胞增殖的关键环节。研究结果显示，山豆根醇提取物能够降低TGF-β1和Smad3的表达，从而抑制TGF-β1/Smads信号传导通路，发挥抑制增生性瘢痕的治疗作用[41]。

4. 总结

山豆根作为我国传统的中药，具有多方面功效，在治疗肿瘤方面具有广泛的应用。目前山豆根治疗肿瘤疾病具有多种通路及机制。然而，尽管已经取得了一些进展，但目前对于Wnt通路在AML中的发生发展研究数量较少，研究内容并不丰富，对于经典的Wnt/β-catenin通路在AML中的研究缺乏进一步的认识，仍需更多的研究来阐明Wnt/β-catenin通路与白血病之间的分子机制，以便为开发更有效的治疗方法提供理论支持。

基金项目

成都中医药大学附属医院院基金(基金号：20ZL09)。

NOTES

^*通讯作者。