常见的与肝癌侵袭与转移密切相关的黏附分子包括钙黏素(钙黏蛋白)、免疫球蛋白超家族、整合素、透明质酸黏素及选择素等.

上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是上皮细胞来源的恶性肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的重要生物学过程, 可使上皮细胞失去细胞极性而失去与基底膜的连接, 获得较高的迁移与侵袭、抗凋亡和降解细胞外基质的能力. 其分子标志物主要有E-钙黏蛋白、N-钙黏蛋白、波形蛋白、转录因子Snail、Twist等[2]. 调控以上黏附分子和蛋白等可有效的抑制上皮细胞的EMT过程进而降低肝癌的侵袭转移能力. 研究发现, E-钙黏素在各类上皮细胞中均有表达, 可维持正常上皮细胞形态、细胞极性及组织结构完整性, 同时介导同型细胞之间的黏连, 一旦E-钙黏素表达下降、缺失或失活, 其介导的黏附系统便会遭到破坏, 由此将诱发肿瘤从非浸润性转化为浸润性. N-钙黏素在新生血管成熟及肿瘤细胞与间充质细胞如血管内皮及成纤维细胞黏附中具有重要作用, 可促进肝癌细胞侵袭转移. E-钙黏蛋白可通过其抑制因子Snail影响N-钙黏蛋白表达, 二者通常呈负相关. 在EMT过程中, E-钙黏蛋白表达降低. 郭晨旭等[3]发现藏药翼首草正丁醇提取物通过上调E-钙黏素的表达, 下调N-钙黏素和纤维连接蛋白的表达, 可抑制肝癌细胞的侵袭转移. 钱亚云等[4]发现南蛇藤提取物可明显抑制与肝癌血管生成相关的mTOR信号通路关键分子的表达, 可增强E-钙黏蛋白的表达, 降低波形蛋白的表达, 从而抑制肝癌细胞的侵袭转移.

细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule 1, ICAM-1)又称为CD54, 是最早发现的免疫球蛋白超家族黏附分子之一, 通过与其受体的特异性结合, 介导细胞与细胞间或细胞与基质间的结合, 参与细胞信号转导、免疫反应、血管生成和肿瘤转移等生理病理活动. Zhu等[5]研究发现ICAM-1可作为血清学标志物, 为肝癌内部转移和肝外转移提供有效依据. 王金果等[6]发现甲乙煎通过杀伤癌细胞、调整机体免疫功能、降低肝癌组织CD54的表达而抑制肝癌的侵袭转移. 刘燕燕等[7]发现消癌平体外可抑制小鼠肝癌细胞Hepa1-6的增殖及运动能力, 同时降低H22荷瘤小鼠血清中可溶性ICAM-1(soluble ICAM-1, sICAM-1)的表达以达到抑制肝癌细胞侵袭转移的作用.

整合素可介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质之间的黏附, 在肝癌的发生发展过程中参与血管生成和侵袭转移. 朱宏波等[8]发现氧化苦参碱处理后的人肝癌细胞QGY-7703, 整合素β1的mRNA和蛋白表达水平明显下降, 细胞-基质黏附能力被抑制, 肝癌细胞的转移程度明显降低. Huang等[9]在牛樟芝中提取活性成分antcin K能降低整合素β1、β3、α5和αV蛋白的表达, 并能抑制黏着斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)、Src、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidyl inositol 3-kinase, PI3K)、Akt、MEK、细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)和JNK的磷酸化水平, 表明antcin K能够通过抑制整合素介导的黏附, 抑制人肝癌细胞的迁移和侵袭转移. Yao等[10]发现虫草素显著抑制整合素α3、β6和β1的表达, 上皮性标志物的表达增加, FAK磷酸化水平明显降低, 表明虫草素可能是通过整合素/FAK信号通路抑制EMT和肝癌侵袭转移.

CD44蛋白是透明质酸黏素中重要成员, 可介导细胞与细胞间及细胞与细胞外基质间的相互作用, 在肝癌细胞中的表达高于正常肝细胞, 与肝癌细胞侵袭转移密切相关. Gao等[11]发现CD44基因敲除可使肝癌细胞的转移降低, CD44的低表达可通过抑制ERK/Snail信号通路逆转MET的表型而抑制肝癌细胞的侵袭能力. 纤维连接蛋白(fibronectin, FN)能促进细胞与基质间的连接, 当FN在肝癌细胞中表达被抑制时, 肝癌的侵袭能力降低. 尹天翔等[12]发现人参皂苷Rg3可使肝癌HepG2和QGY细胞中CD44和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)蛋白表达显著下调, 并可降低肝癌细胞与FN的黏附, 特异性抑制肝癌侵袭转移. 同时汪增秀[13]发现人参皂苷Rg3通过降低肝癌SMMC-7721细胞中CD44V6及MMP-9表达, 对肝癌细胞与FN和Matrigel(人工基底膜)的黏附抑制随作用时间延长增强, 从而抑制肝癌细胞的侵袭和迁移能力. 此外, CD44也受Wnt/β-catenin信号通路调控(见下文).

选择素属于Ca²⁺依赖性的细胞黏附分子, 主要参与白细胞与血管内皮细胞之间的识别与黏着. 主要有P-选择素、E-选择素、L-选择素. 目前研究发现选择素在肝癌侵袭转移过程中都起着重要作用[14,15], 抑制其表达可降低肝癌侵袭转移水平, 但目前在中药抗肝癌侵袭转移机制中, 对选择素的研究较少.

蔡岳等[16]发现皂荚提取物作用于肝癌小鼠, 通过增强TIMP表达, 抑制MMP-2、MMP-9表达来抑制肝癌的生长和侵袭. 吕红梅等[17]发现不同浓度的红景天苷均可降低细胞中MMP-1 mRNA的表达而抑制肝癌HepG2细胞与基质的黏附能力, 从而抑制肝癌细胞的侵袭转移. 余丽芳等[18]发现不同浓度桑白皮提取物在肝癌HepG2细胞划痕实验中, 均可降低HepG2细胞的迁移面积, 而且可下调细胞中MMP-9蛋白的表达, 从而抑制肝癌细胞的侵袭转移. 李学农等[19]发现β-榄香烯具有抑制肝癌HepG2细胞与基质的黏附、侵袭和转移的能力, 同时发现其机制可能是通过下调MMP-2和MMP-9蛋白的表达, 减少细胞外基质和基底膜的降解. 王海生等[20]发现丹参1 g/kg作用于肝癌模型小鼠可降低肝癌组织内MMP-9的表达, 抑制细胞基质的降解, 降低微血管密度(microvessel density, MVD), 从而抑制微血管的生成, 抑制肝癌细胞的血行转移.

丹参酮ⅡA[21]可以抑制VEGF受体1(VEGF receptor 1, VEGFR1)和血小板衍生生长因子受体(platelet-derived growth factor receptor, PDGFR)的表达, 抑制相关血管的生长, 从而减少肝癌细胞的转移. 孙燕等[22]发现芍药软肝合剂可减少小鼠肝癌移植瘤VEGF及PCNA的表达, 从而在一定程度上抑制肝癌新生血管生成和肿瘤细胞活性, 抑制肿瘤细胞增殖和迁移, 且以中等剂量组0.4 mL/d效果最为明显. 王艳丽等[23]发现柴胡皂苷d 1 mg/kg作用于肝癌荷瘤小鼠18 wk, 可明显降低肝癌组织和血清中促血管生成素-2(angiopoietin-2, Ang-2)和VEGF蛋白表达水平, 抑制肝癌血管再生迁移, 进而抑制荷瘤小鼠中肝癌瘤体的生长. Huang等[24]发现中药复方松友饮作用于肝癌MHCC97H细胞, 可降低VEGF的表达进而下调MMP-2表达, 减少MVD从而抑制肿瘤生长和转移, 使肝癌的肺转移程度明显降低. 山广志等[25]与史国军等[26]研究发现健脾柔肝汤通过下调荷瘤小鼠肿瘤组织VEGF和MVD的表达, 抑制肿瘤组织新生血管生成, 实现其抗肿瘤及预防其转移的作用.

碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)具有促进细胞分裂增殖活性和诱导血管生成的作用, 在肝癌细胞的增殖以及侵袭转移的过程中起着重要作用. 中药可通过抑制bFGF的活性, 抑制肝癌细胞侵袭转移.

王雅楠等[27]发现夏枯草硫酸多糖可抑制肝癌HepG2细胞中bFGF的分泌, 抑制血管内皮细胞生长, 减少肝癌组织中微血管的生成, 降低肝癌细胞侵袭能力. 且随夏枯草硫酸多糖浓度升高, 抑制bFGF分泌的作用逐渐增强. 华东等[28]通过研究发现不同浓度独角莲提取物对H22荷瘤小鼠均有明显抑瘤作用, 同时可使细胞中bFGF的表达明显降低, 肿瘤血管生长被抑制, 从而抑制肿瘤转移发展. 左小东等[29]发现乌骨藤制剂作用于肝癌Bel-7402细胞后, 细胞中bFGF的表达量随着药物浓度增高而明显降低, 抑制肿瘤血管生成, 降低肝癌的侵袭转移.

MAPK信号通路在肝癌发生发展以及转移等多方面的进展过程起着重要的作用, 通过调控细胞基质, 细胞运动以及肿瘤微血管等多方面的因素, 调控肝癌的侵袭转移过程. 中药通过调控其上游基因表达抑制MAPK信号通路, 进而影响其下游与侵袭转移相关基因和蛋白的表达, 可明显降低肝癌细胞的侵袭转移能力.

ras癌基因在肿瘤的侵袭转移过程中起着重要作用, 当ras基因被激活时, 可分别通过Ras/Raf通路和Rho/Rac通路介导调控MAPK信号通路. 高建芝等[30]发现姜黄素通过调控miR-21, 使miR-21靶控的信号转导蛋白k-ras表达降低, 抑制肝癌的转移. 黄春龙等[31]研究发现槲皮素通过抑制RhoC蛋白的表达来抑制肝癌SMMC-7721细胞的侵袭转移, 且具有明显的时间和浓度依赖性. Liao等[32]发现葫芦巴碱在75-100 μmol/L的浓度范围能抑制肝癌细胞的迁移, Raf/ERK/Nrf2信号通路下游蛋白质含量明显减少, 同时葫芦巴碱也调节MMP-7基因的表达, 从而降低肝癌细胞的迁移能力. 冯子强等[33]发现人参皂苷Rh2通过降低p-ERK蛋白表达, 升高p38和JUK蛋白的表达, 从而抑制AP1转录因子, 进而降低MMP3的表达来有效抑制肝癌细胞的侵袭能力. 陈永安等[34]发现雷公藤甲素可明显抑制肝癌MHCC97H细胞的迁移, 其作用机制与人参皂苷Rh2作用机制相同.

Wnt/β-catenin信号通路是生物进化中高度保守的信号通路, 通过调控细胞的黏附、细胞基质降解以及微血管新生等因素, 在肝癌的侵袭转移过程中起着重要作用.

Gai等[35]发现蟾毒灵通过调节Wnt/β-catenin信号通路的表达, 抑制糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β)磷酸化, 降低β-catenin调控的MMP-7和环氧酶2(cyclooxygenase-2, COX-2)的表达, 增加E-钙黏蛋白的表达, 加强对EMT的调控, 逆转EMT的恶性表型, 从而抑制肝癌细胞的侵袭和转移. 层黏连蛋白(laminin, LN)是构成细胞基底膜的重要成分, 在细胞表面形成网络结构并将细胞固定在基膜上. 程旸等[36]前期发现鳖甲煎丸含药血清可抑制肝癌HepG2细胞与FN、LN和Matrigel三种基质黏附, 同时明显降低肝癌细胞侵袭能力. 进一步研究其机制发现[37,38]经鳖甲煎丸药物作用后的肝癌HepG2细胞Wnt/β-catenin信号通路中的信号分子β-catenin水平和GSK-3β磷酸化降低, β-catenin/TCF4复合物的活性被抑制, 并有效降低靶基因CD44v6、VEGF和下游信号分子CyclinD1和MMP-2的基因转录及其所调控蛋白的表达水平, 说明鳖甲煎丸是通过以上作用机制抑制肝癌细胞与基底膜之间的黏附从而抑制肝癌细胞侵袭转移. 赵琳琳等[39]发现姜黄素作用后的肝癌Bel-7402细胞、QCY-7703细胞Wnt/β-catenin信号通路被抑制, β-catenin蛋白的表达明显降低, 同时测得Wnt信号通路下游靶基因c-myc、VEGF、CyclinD1 mRNA的表达降低, 进而抑制肝癌的增殖和转移.

研究表明核因子-κB(nuclear factor-κB, NF-κB)在肝癌细胞的侵袭转移过程起着重要作用, 中药通过抑制NF-κB信号通路调控相应的基因和蛋白, 抑制肝癌细胞的转移.

Hu等[40]发现姜黄素不仅抑制肝癌细胞株体外增殖和侵袭, 而且还在很大程度上抑制体内肿瘤生长和肺转移. 此外, 姜黄素和索拉非尼协同通过抑制NF-κB/p65信号通路抑制MMP9的表达, 诱导肝癌细胞凋亡、阻滞细胞周期和抑制转移. Yuxian等[41]发现丹参酮ⅡA通过阻断NF-κB信号转导通路的激活, 降低MMP2和MMP9的表达, 在体内外均能有效的抑制肝癌细胞的侵袭和转移. 董云巧等[42]发现不同浓度华蟾素作用于肝癌HepG2细胞, 均可抑制NF-κB的活性和其亚基蛋白p65的表达, 引起NF-κB下游靶基因ICAM-1的表达降低, 从而抑制肝癌细胞的侵袭转移, 抑制肝癌进一步发展. 李井彬等[43]发现黄连素可通过抑制NF-κB通路, 下调由TNF-α诱导而升高的VEGF mRNA和蛋白质表达, 从而抑制肝癌细胞的转移.

PTEN是一种抑癌基因, 可与酪氨酸激酶竞争共同的底物, 在肿瘤的发生、发展中起重要作用, 参与细胞生长调节、肿瘤侵袭、血管生成和转移. 同时PTEN可作用于PI3K下游靶分子PIP3, 使其去磷酸化, 阻断PI3K/Akt信号通路, 在抑制肝癌细胞转移和抑制肿瘤血管生成方面起着重要作用. 当PTEN缺乏或PI3K/Akt过度活化, 可促进肝癌进一步发展.

孙海榕等[44]发现白藜芦醇苷作用于肝癌细胞系SMMC7721和HepG2, 可使肝癌细胞中miRNA-21表达降低, 其靶基因PTEN表达升高, 细胞增殖及侵袭能力明显下降. 章尤权等[45]发现白花蛇舌草6 g/(kg•d)作用于荷瘤小鼠4 wk, 能显著抑制PI3K、Akt和p-Akt的蛋白表达水平, 可能通过调控PI3K/Akt信号通路的转导, 抑制血管内皮生长因子表达水平, 达到抗肝癌血管新生的作用从而抑制肝癌转移. 林跃虹等[46]发现大黄素可通过上调PTEN基因和蛋白、下调PI3K/AKT基因和蛋白, 抑制MMP-2和MMP-9基因和蛋白的表达, 显著抑制肝癌细胞SMMC-7721的侵袭转移能力.

JAK/STAT信号通路是目前研究较多的信号通路之一, 能够调节细胞的增殖、凋亡、侵袭转移和血管生成. 研究表明JAK/STAT信号通路可以通过调控MMPs、EMT的表达以及微血管生成等来抑制肝癌细胞的侵袭转移[47-49].

Jiang等[50]发现砒霜有效成分三氧化二砷(As₂O₃)可通过DNA去甲基化提高miR-491表达, 降低Smad3表达, 导致NF-κB/IL-6/STAT-3信号通路失活, 抑制VEGF表达和血管生成, 抑制肝癌细胞侵袭转移. 叶之华[51]研究表明地五养肝胶囊可以调节肝癌大鼠EMT/MET失衡、抑制JAK2/STAT3通路, 抑制VEGF的表达, 明显抑制肝癌的进一步进展和转移.

缺氧是中晚期实体肿瘤的普遍特征. 缺氧将激发肿瘤血管新生、增强转移能力等适应性应答反应. 缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α)是肿瘤在缺氧条件下所形成的核转录因子, 与细胞的增殖、迁移、侵袭及EMT的变化密切相关, 因此降低机体细胞中HIF-1α水平, 可有效抑制肝癌细胞的侵袭转移.

Duan等[52]与常远鸿等[53]研究发现缺氧诱导肝癌细胞HepG2增殖和迁移能力的增强可被姜黄素逆转, 姜黄素通过转录后水平促使缺氧HepG2细胞的HIF-1α降解失活, 继而抑制HIF-1α下游通路激活造成的EMT转变, 抑制肿瘤增殖和迁移侵袭能力. 同时李帅帅等[54]研究发现姜黄素抑制肿瘤的血管新生可能是通过COX-2/PGE2/HIF-1α/VEGF途径来实现. 周薇等[55]发现表没食子儿茶素没食子酸酯可呈剂量依赖性抑制HIF-1α和VEGF的蛋白表达, 从而抑制肝癌中肿瘤的缺氧反应, 进而抑制肿瘤血管的生长. 谢永财等[56]发现不同剂量丹参干预后, 肝癌大鼠血清和肝癌组织中的HIF-1α表达逐渐降低, 肝癌组织MVD亦随着丹参干预逐渐降低. 说明丹参是通过降低HIF-1α的表达, 抑制微血管的生成, 达到抑制肝癌细胞的生长和转移.

肝癌是否存在侵袭转移以及侵袭转移速度和范围, 是影响许多肝癌患者治疗效果的重要因素, 也是患者预后和生存期长短的有效评价指标. 目前一些体内外的实验研究均发现, 中药可以通过调控与转移相关的信号通路, 抑制肝癌细胞微血管生成、调控金属基质蛋白酶和黏附分子及肿瘤缺氧微环境, 有效抑制肝癌的侵袭转移.

鲁玉辉, 副教授, 福建中医药大学中医学院

目前研究发现中药可通过多条信号通路抑制肝癌细胞的侵袭转移,而这些信号通路彼此间亦可互相影响, 但目前未能系统的将基因-信号通路-整体之间的相关网络联系在一起, 进一步深入研究以凸显其全面作用机制.

李星卓等总结了中药影响肝癌细胞侵袭转移的因素, 如调控转移相关基因、信号通路转导、血管生成和黏附运动等方面的实验性研究成果.

通过与肝癌侵袭转移最直接相关的黏附分子、基质金属蛋白酶和肿瘤微血管生成因子, 逐级引出调控这些最基础相关因子或基因的信号通路, 整体概括了目前中药抗肝癌侵袭转移最新研究中相关的信号通路, 使其作用机制有一个清晰明确的关系网络.

通过中药调控细胞转移相关信号通路而抑制肝癌细胞侵袭转移的相关机制研究, 为将来寻找更多的有效药物、治疗靶点和治疗方法提供新思路.

本文综述了中药抗肝癌侵袭转移的部分机制, 有一定参考价值.