2023, Vol. 22
黄连素是一种苯基四异喹啉生物碱，广泛存在于多种植物的不同部位，金印草、黄连、黄柏、刺梨等都可提取黄连素。黄连素的应用早已被中药古籍记载，是黄连解毒汤的重要成分，黄连解毒汤首次出现于晋代葛洪所著的《肘后备急方》，唐代王焘在《外台秘要》中将其收录，并命名黄连解毒汤[1]。此方由黄连、黄柏、黄芩、栀子配伍而成，具有泻火解毒的功效[2]。黄连素能被肠道微生物转化为易吸收的二氢小檗碱，但口服生物利用度较低，临床实践需要相对较高的剂量[3]。黄连素对多种肿瘤及非肿瘤疾病均有药效, 可以抑制神经母细胞瘤、肝母细胞瘤、肾母细胞瘤、横纹肌肉瘤、髓母细胞瘤等儿童胚胎源性肿瘤细胞的生长，探索中药在多种儿童肿瘤中的作用可望为儿童肿瘤的治疗带来新的思路。
一、黄连素的药用价值黄连素在中国自古被用于治疗腹泻、肠溃疡、呕血和肾结石等多种疾病[4]。已有文献表明，黄连素对微生物感染、炎症、各种肿瘤、心血管疾病、胃肠疾病甚至抑郁症等多种疾病均有效，且其临床疗效已被证实[5-8]。
在对胃癌、肝细胞癌的研究中，黄连素通过结合TGF-β受体1和受体2抑制TGF-β/Smad 2信号转导，进而通过PI3K/AKT等途径抑制肿瘤细胞的侵袭和转移[9]。在前列腺癌中，黄连素可以下调参与上皮间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)的基因表达[10]。在胶质母细胞瘤中，黄连素可以使细胞自噬增加[11]。黄连素通过诱导细胞凋亡、自噬、阻断细胞周期、抑制肿瘤转移和侵袭等不同分子途径发挥抗肿瘤作用。黄连素的抗肿瘤作用具有细胞类型特异性[12]。
二、黄连素应用于儿童胚胎源性肿瘤儿童胚胎源性肿瘤是指胚胎成分来源的一大类肿瘤，病理学上，这类肿瘤形态与胚胎发育时对应的器官相似，反映了器官从起源至发育成熟的过程[13]。该类肿瘤主要发生于儿童，偶发于成人。如儿童最常见颅外实体肿瘤(神经母细胞瘤)、最常见肝脏肿瘤(肝母细胞瘤)都属于儿童胚胎源性肿瘤。
(一) 黄连素应用于神经母细胞瘤传统中药黄连解毒汤的多种成分(如黄连素、黄芩苷)可抑制神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y细胞增殖，但黄连解毒汤对该细胞系的抑制作用并不明显[2]。黄连素可使表达p53的SK-N-SH细胞停滞于G0/G1期，从而导致细胞死亡；而在缺乏p53表达的SK-N-MC细胞中这种作用较弱。进一步的实验结果表明，黄连素可显著降低SK-N-SH细胞G0/G1期相关细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin D1、cyclin E、CDK2和CDK4)的表达[14]。另外，已有研究报道黄连素在肿瘤中的抗病毒作用，文献报道黄连素可抑制卡波西肉瘤相关疱疹病毒序列阳性的原发性渗出性淋巴瘤细胞的增殖[15]。该病毒感染后的SH-SY5Y细胞表现出高生长速度[16]。但此类情况尚无黄连素用药的报道，还需进一步研究。
黄连素能通过调节干细胞分化来抑制肿瘤进展。黄连素通过诱导肿瘤干细胞分化和抑制神经母细胞瘤细胞EMT来诱导神经分化。黄连素可诱导人神经母细胞瘤IMR-32细胞分化，使终末分化的细胞存活，增殖减少。实验研究显示MAP2、β-Ⅲ微管蛋白和神经细胞黏附分子等神经元分化标志物增加，以及肿瘤干细胞特性标志物CD133和β-连环蛋白、关键转录因子n-myc、Sox2和Notch2的表达被抑制，神经肿瘤恶性标志物Nestin和PSA-NCAM的表达也同样被抑制。在肿瘤细胞中，EMT细胞是肿瘤恶性程度的潜在影响因素。EMT细胞具有间充质细胞的部分特征，如迁移能力、侵袭性、细胞间低黏附性，且同时具有干细胞样特性，因此抑制EMT可降低肿瘤恶性程度。分子水平的研究表明，在Neuro2A细胞中，黄连素可以下调PI3K/β和RAS-RAF-ERK信号，显著降低神经母细胞瘤中PI3K和AKT的磷酸化；上调p38MAPK信号通路，从而抑制EMT过程[4]。上述细胞实验揭示黄连素具有抗肿瘤转移，诱导肿瘤分化，进而降低肿瘤恶性程度的潜在作用。
黄连素具有促细胞凋亡的特性，表现为Bclxl和Bcl2过度表达。黄连素可通过增加凋亡关键蛋白Bax/Bcl2比值来诱导神经母细胞瘤细胞凋亡[4]。黄连素通过破坏线粒体膜电位抑制细胞呼吸，从而实现在多种肿瘤中的促凋亡作用[8]。Choi等[14]已经证明，与SK-N-MC p53缺失的细胞相比，黄连素处理导致SK-N-SH p53表达的细胞凋亡增加，p53核转位增加，促凋亡的Bax蛋白表达增加，Caspase-3和PARP被切割，而抗凋亡的Bcl-2蛋白表达降低。由此可知，黄连素具有p53依赖的促凋亡作用。癌基因双微体2(murine double minute 2, MDM2)在肿瘤发生、发展和化疗药物耐药性产生过程中发挥重要作用。神经母细胞瘤MDM2高表达导致p53降解增加，及细胞对VP-16诱导的细胞凋亡抵抗增加。黄连素下调MDM2表达并显著诱导wt-p53/MDM2高表达的儿童肿瘤细胞凋亡[17]。一同参与调节细胞存活和凋亡的还有死亡结构域相关蛋白(death-domain-associated protein，DAXX)。体外细胞实验发现，黄连素与DAXX核心启动子区域结合并抑制其转录活性，可导致MDM2被抑制，随后p53被激活，肿瘤细胞死亡[18]。然而，黄连素对神经母细胞瘤不同细胞系的药效不同，在更早的研究中，黄连素对SH-SY5Y细胞的活力没有显著影响[19]。但导致这些差别的具体机制还有待进一步研究。黄连素已被证明可有效抑制单胺氧化酶(monoamine oxidase, MAO)。在SH-SY5Y细胞中，MAOA过表达被发现参与了提高基础ROS水平和通过磷酸化Bcl-2进行自噬，进而促进细胞死亡[6]。
黄连素与其他药物联用可获得更好的药效。Maiti等[20]在神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤细胞系中进行了黄连素与固体脂质姜黄素颗粒联合应用的观察。在SH-SY5Y细胞中，与黄连素单独应用相比，联合应用表现出更强的抗肿瘤作用。黄连素还可促进三氧化二砷(As2O3)诱导的SH-SY5Y细胞凋亡。两药合用后细胞内活性氧水平和脂质过氧化水平明显高于单独使用As2O3或黄连素[21]。亦有As2O3、姜黄素和黄连素三药联合应用增强细胞毒性的报道[8]。
(二) 黄连素应用于肝母细胞瘤传统中药左金丸在亚洲已被用于治疗肝细胞癌。左金丸及其成分黄连素和吴茱萸碱主要通过抑制AP-1和NF-κB活性，进而抑制肝母细胞瘤细胞的促癌过程，黄连素的作用呈现剂量依赖性[22]。在肝母细胞瘤细胞系HepG2细胞中，黄连素通过激活Beclin-1(BECN-1)诱导自噬细胞死亡，通过下调Akt活性和上调p38 MAPK信号通路抑制m-Tor信号通路[8]。就黄连素本身而言，Zhang等[23]的实验表明，苯环上C2和C3位的官能团可能是黄连素及其类似物对HepG2细胞作用的决定性影响因素。然而，他们的研究也表明，黄连素的抗肿瘤作用是有限的，多种原黄连素生物碱(黄连素、非洲防己碱、黄连碱等)相较于顺铂对HepG2细胞没有明显的细胞毒作用。毒理学方面，一项为期2年的研究报道，服用25 000 ppm以黄连素为主要成分的白毛茛根粉末的雄性和雌性大鼠肝脏癌(肝细胞腺瘤)的发生率显著增加，而接受白毛茛根的雄性小鼠肝母细胞瘤和多发性肝细胞腺瘤的发生率增加，但是主要致瘤成分是否包括黄连素还需进一步研究[24]。
(三) 黄连素应用于肾母细胞瘤体外实验证明，黄连素以剂量依赖的方式抑制肾母细胞瘤细胞生长。黄连素可激活肾母细胞瘤G401细胞AMPK并抑制mTOR信号转导。AMPK激活诱导p53磷酸化，这种磷酸化被认为是启动依赖AMPK的细胞周期静止所必需的。此外，AMPK的持续激活会加速依赖于p53的细胞衰老。经黄连素处理的G401细胞中细胞周期蛋白E的含量明显下调，而p21和p27的表达水平显著升高。X染色体上的Wilm's肿瘤基因失活是散发性肾母细胞瘤最常见的遗传事件。据报道高达30%的病例表现此遗传特征，而黄连素可增加G401细胞相关基因的表达[12]。
(四) 黄连素应用于横纹肌肉瘤黄连素对横纹肌肉瘤细胞系也有抑制作用。在Shinji等[25]的研究中，黄连素能抑制ERMS1、KYM1和RD等多种横纹肌肉瘤细胞系的生长。巴马汀也可抑制RD细胞的增殖，但不抑制ERMS1和KYM1细胞的增殖。细胞周期分析和MKI67表达分析表明，黄连素使横纹肌肉瘤细胞系的细胞周期停滞在G1期，并上调ERMS1细胞中CDKN1C mRNA和p57Kip2蛋白的表达。由此可知，黄连素抑制横纹肌肉瘤细胞的生长，部分是通过诱导G1期细胞周期停滞所致。在三维培养中，同样也观察到了黄连素对RD细胞瘤体扩张的较强抑制作用。
(五) 黄连素应用于髓母细胞瘤Sonic Hedgehog (SHH) 亚型是髓母细胞瘤的四个亚型之一，约占确诊病例的三分之一[26]。在小脑高表达Sox2的原始细胞群体中，SHH通路的结构性激活导致它们异常持续存在并迅速发生髓母细胞瘤[27]。已在PTCH +/-；P53 -/-髓母细胞瘤模型中观察到，黄连素在体内外通过靶向抑制SMO来抑制对Hedgehog信号通路依赖的髓母细胞瘤的生长[28]。
三、展望从植物中提取的生物碱黄连素具有广谱药理作用，适用范围涵盖了感染性疾病、代谢性疾病、肿瘤等。黄连素的抗肿瘤作用具有细胞类型特异性，它通过阻断细胞周期、抑制增殖、抑制EMT和诱导细胞分化、诱导细胞凋亡和自噬、抑制肿瘤转移和侵袭等途径而发挥抗肿瘤作用。然而，我们总结的研究多为体外细胞研究和少量动物实验研究。目前黄连素在儿童胚胎源性肿瘤中的临床研究仍处于缺乏状态。与神经母细胞瘤相比，黄连素在其他儿童胚胎源性肿瘤中的研究更少。黄连素对多种儿童胚胎源性肿瘤细胞都表现出抑制作用，作为一种潜在抗肿瘤药物进行更深入的探索，为儿童胚胎源性肿瘤的治疗另辟蹊径。
利益冲突 所有作者声明不存在利益冲突
作者贡献声明 周恩卿负责文献检索和文章撰写；董瑞负责对文章知识性内容进行审阅
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