中医科学院重大发现：黄芩汤竟能调控氨基酸平衡，激活抗癌通路，有效预防结肠炎引发的癌症！

结直肠癌（CRC）是一种高发的癌症类型，而炎症性肠病（IBD），作为CRC发生的关键风险因素，对特定患者群体，尤其是克罗恩病和溃疡性结肠炎患者，构成了更为显著的威胁。由IBD诱发的结肠炎相关结肠直肠癌（CAC）往往于病程晚期方得确诊，致使患者的五年生存率低至19%，这一数据颇为堪忧。鉴于此，深入剖析结肠炎向癌症演变的机制，并采取早期干预措施，显得尤为重要。

黄芩汤（HQT）是治疗胃肠道疾病的经典方剂，其效用备受认可。现代药理学研究表明，该方剂包括抗炎、镇痛及免疫调节等药理特性。有研究揭示，HQT对CAC具有良好的治疗效果，能够有效缓解CAC症状，并抑制肿瘤的发展进程。然而，关于HQT在结肠炎向癌症转化过程中所发挥的具体作用机制，目前尚未得到明确阐述。

日前，一篇名为“Huangqin tang alleviates colitis-associated colorectal cancer via amino acids homeostasisand PI3K/AKT/mtor pathway modulation”的论文评估了HQT在缓解或延缓CAC方面的疗效。

图1 论文首页

HQT缓解AOM/DSS诱导的小鼠CAC

研究显示，AOM/DSS诱导的CAC小鼠在初期阶段展现出严重的结肠炎症状，具体包括腹泻、行为冷漠、嗜睡、食欲下降及体重减轻等。随后，这些小鼠逐渐出现脓血便，这标志着多发性结肠肿瘤的发展。在长时间应用HQT后，前述症状得到显著改善。相比之下，模型组小鼠的症状并未出现明显改善。在10周的观测期结束后，与对照组（NC）相比，模型小鼠的体重增长幅度较低。尽管体重变化未达显著水平（图2B），但HQT显著抑制了CAC小鼠结肠长度的异常增加（图2C）。研究中，AOM/DSS的肿瘤诱导效率达到了100%。经HQT处理后，肿瘤总数显著降低。此外，HQT还显著减少了结肠中腺瘤及微腺瘤的总数（图2D）。与NC组相比，模型组小鼠的胸腺重量减轻，而脾和肺的重量则分别有所增加。经HQT处理后，模型小鼠的脾和肺重量降低至低于原始记录的水平，同时胸腺重量有所增加（图2E）。

图2 HQT缓解了AOM/DSS诱导的小鼠CAC

依据CAC进程的“炎症-增殖-癌变”模型，研究对生化指标进行了监测，并对前述三个病理阶段的组织切片实施了深入分析。相较于NC组，白细胞介素-6（IL-6）、IL-1β以及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）在全部三个阶段均呈现出显著上升的趋势。而IL-4与IL-10则仅在炎症初期阶段出现显著下调。值得注意的是，HQT有效逆转了由AOM/DSS诱导的上述细胞因子变化，具体表现为IL-6、IL-1β及TNF-α浓度的下降。与NC组相比，CAC肿瘤形成阶段中，CA199的表达量显著增加，这进一步证实了模型小鼠体内肿瘤的存在（图3A）。此外，流式细胞术检测显示，CAC小鼠的CD4+/CD8+细胞比率偏低（图3B），这提示了免疫功能的缺陷，HQT处理后，CD4+/CD8+免疫指标的这一较低比率得到了提升。

图3 HQT减轻了AOM/DSS在CAC小鼠中诱导的炎症反应和免疫紊乱

HE染色结果显示，相较于NC组，模型组在炎症诱导阶段呈现出显著的炎症细胞浸润现象。随着疾病逐步发展到增殖起始及肿瘤发生阶段，可见肌肉层明显增厚，黏膜层细胞发生异常增殖，并最终演变为晚期上皮内肿瘤的高度病变。在此过程中，HQT有效地遏制了炎症反应、异常细胞增殖及肿瘤的形成（图4A）。此外，增殖标志物Ki67及Tunel染色分析进一步揭示，炎症期，模型小鼠的结肠组织表现出微弱的增殖活性与显著的细胞凋亡现象，而HQT组则显著抑制了细胞凋亡的发生。进入增殖起始与肿瘤发生阶段后，模型组的Ki67组织评分显著高于NC组，Tunel组织评分亦呈现出类似趋势。随着疾病的持续进展，这些细胞沿结肠隐窝长度过度增殖并异常分布，同时模型小鼠的细胞凋亡现象逐渐减少。而HQT则有效地逆转了这一趋势，具体表现为HQT组的Ki67组织评分显著高于模型组（图4B），同时凋亡标志物的组织评分得到显著改善（图4C），这充分表明HQT能够促进结直肠肿瘤组织由增殖状态向凋亡状态的转变。

图4 HQT在AOM/DSS模型中抑制结肠肿瘤的进展

HQT在AOM/DSS小鼠中恢复了AAs稳态，特别是在增殖起始和肿瘤发生阶段

肿瘤细胞的异常增殖与AA能量供应之间存在着紧密的关联性。鉴于此，研究实施了针对AA代谢组学的分析，进一步监测了炎症诱导、增殖起始以及肿瘤发生这三个不同阶段中AA水平的变化情况。在炎症诱导阶段，观察发现接近一半的AA呈现出显著的下降趋势，而剩余一定比例的AA则在模型组中呈现出上调态势，这揭示了AA代谢重编程的激活状态。在HQT介入后，仅有少数AA，诸如谷氨酸和异亮氨酸，出现了显著的增加。当进入增殖起始及肿瘤发生阶段时，超过三分之二的AA水平呈现出上升的趋势。与此同时，HQT有效地降低了包括谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、异亮氨酸、5-oxo-脯氨酸、赖氨酸、丝氨酸和蛋氨酸在内的几种氨基酸的水平（图5）。综上所述，这些数据有力地支撑了HQT能够改善AAs积累，并在CAC疾病发展的整个进程中起到调节AAs代谢稳态作用的观点。

图5 HQT在炎症形成、增殖起始和肿瘤发生三个阶段对特定氨基酸的调节

HQT通过抑制PI3K/AKT通路发挥抗肿瘤作用

鉴于HQT在炎症诱导阶段具有抑制细胞凋亡的作用，而在增殖起始及肿瘤发生阶段则转变为促进细胞凋亡，研究通过蛋白质印迹技术检测了这三个阶段PI3K/AKT/mTOR通路中核心蛋白的表达情况。在炎症诱导阶段，PI3K/AKT/mTOR通路呈现出抑制态势，模型组中促增殖激活因子mTOR及其效应蛋白CDK2的水平显著下降。与此同时，HQT上调了CDKs蛋白的表达（图6A）。进入增殖起始与肿瘤发生阶段，PI3K/AKT/mTOR通路均被激活。在模型小鼠体内，磷酸化PI3K（p-PI3K）、p-AKT及mTOR的表达水平显著上升。与模型组相比，HQT组的p-PI3K与p-AKT表达降低。此外，HQT组中促增殖激活因子mTOR及其效应蛋白CCND1、CDK2和CDK4的水平也显著降低（图6B、C）。结果表明，HQT通过抑制PI3K/AKT通路，进而抑制结直肠肿瘤细胞的增殖并促进其凋亡，从而发挥其抗癌作用。

图6 HQT通过抑制PI3K/Akt信号通路抑制肿瘤生长

结论

综上所述，HQT不仅能够有效减轻炎症诱导阶段的炎症反应，并减少由此引发的凋亡损伤，而且还能够抑制增殖起始和肿瘤发生阶段AAs的生成及其下游PI3K/AKT/mTOR通路的激活，进而遏制上皮细胞的异常增殖，并促进其凋亡。

参考文献：

Wang D, Zhu L, Liu H, Feng X, Zhang C, Li T, Liu B, Liu L, Sun J, Chang H, Chen S, Guo S, Yang W. Huangqin tang alleviates colitis-associated colorectal cancer via amino acids homeostasisand PI3K/AKT/mtor pathway modulation. J Ethnopharmacol. 2024 Nov 15;334:118597. doi: 10.1016/j.jep.2024.118597