综述:维生素D与植物源化合物的协同抗癌作用:分子机制、治疗潜力与纳米技术赋能递送策略

【字体: 时间:2026年03月10日 来源:International Journal of Molecular Sciences 4.9

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  本文系统综述了维生素D (VD) 与多种植物化学物(如白藜芦醇、姜黄素等)在癌症预防和治疗中的协同效应。文章深入探讨了二者在调控细胞周期、诱导凋亡、抑制血管生成等方面的共同分子机制,并重点介绍了纳米递送系统(如脂质体、纳米乳)如何克服其生物利用度低、稳定性差等挑战,为开发新型联合抗癌策略提供了前沿视角。

  
维生素D与植物源化合物的协同抗癌效应综述
癌症的复杂性与异质性使得单一疗法常显不足。联合用药策略,特别是利用具有多重作用机制的天然产物,已成为重要的研究方向。其中,维生素D (Vitamin D, VD) 与植物源生物活性化合物的组合展现出了显著的协同抗癌潜力,为癌症的预防和治疗提供了新思路。
1. 维生素D的抗癌活性概览
维生素D主要以维生素D2(麦角钙化醇) 和维生素D3(胆钙化醇) 两种形式存在,其中1,25-二羟基维生素D3是生物活性最强的形式。其生物学效应主要通过结合维生素D受体 (Vitamin D Receptor, VDR) 来介导,激活基因组和非基因组信号通路。
维生素D通过多种机制发挥抗癌作用,包括但不限于:
  • 抑制肿瘤细胞增殖:部分通过抑制沃伯格效应 (Warburg effect) 实现。
  • 诱导细胞凋亡:通过调节caspase和Bcl-2家族蛋白等关键凋亡介质。
  • 调节自噬:影响癌症进展和治疗的双重过程。
  • 抑制血管生成:限制肿瘤生长和转移所需的血液供应。
  • 调节免疫:激活免疫细胞,上调细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂。
  • 拮致癌信号通路:如Wnt/β-catenin、NF-κB、PI3K/Akt等。
  • 调节肠道微生物组:促进有益菌生长,增强肠道屏障完整性。
  • 缓解肥胖相关炎症:肥胖是多种癌症的风险因素,维生素D可通过抗炎等作用提供保护。
维生素D缺乏与结直肠癌、卵巢癌、肺癌、乳腺癌和前列腺癌等多种恶性肿瘤的风险增加相关。其作用涉及稳定钙信号和氧化还原稳态,从而限制活性氧 (Reactive Oxygen Species, ROS) 介导的细胞损伤。
2. 维生素D与植物化学物的协同作用
植物是多种抗癌化合物的丰富来源,包括生物碱、多酚、类胡萝卜素、萜类等。这些植物化学物不仅具备维生素D的所有抗癌作用模式,还能作用于维生素D不具备的多种信号通路和机制。当与维生素D联用时,可通过多种机制增强抗癌效果,包括调节ROS清除酶、抑制细胞周期进程、诱导凋亡和自噬、抑制血管生成和转移等。
一些植物化学物被证实可直接与VDR相互作用。例如,生物碱可可劳任和网状碱能上调VDR表达;荭草素靶向VDR并调节巨噬细胞极化;车叶草苷能增强结肠VDR表达。异黄酮类化合物如染料木素、鹰嘴豆芽素A和芒柄花素在常氧和缺氧条件下均能抑制Huh7癌细胞中CYP24A1的诱导。
多酚类化合物白藜芦醇是与维生素D协同研究的模型化合物。两者在调节细胞增殖、分化和凋亡,以及调控NF-κB、Akt、MAPK、p53等关键信号分子方面具有高度相似的机制。它们都能通过下调血管内皮生长因子 (Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF) 来抑制肿瘤血管生成。
协同作用的评估通常采用等效线图法 (Isobologram) 分析,通过组合指数 (Combination Index) 数学评估药物间相互作用是协同、相加还是拮抗。然而,关于维生素D与植物化学物协同作用的研究仍有限,且尚未进入临床试验阶段,面临的挑战包括生物利用度不足、药代动力学复杂以及缺乏合适的药效学生物标志物。
3. 用于癌症预防和治疗的共递送系统
由于维生素D和许多植物化学物存在水溶性差、化学稳定性低、肠道吸收有限、代谢快等问题,其治疗潜力受到限制。共递送系统为实现协同治疗效果、克服癌细胞的多药耐药性提供了有前景的策略。
3.1. 维生素D的递送方法
传统的维生素D给药在高剂量时可能无效并导致高维生素D血症、高钙血症等副作用。先进的递送策略,包括纳米封装、纳米乳、复合物、混合胶束、偶联策略、碳量子点和交联技术等,可以克服这些障碍。
封装策略不仅能保护维生素D免于环境降解,还能显著提高其生物可及性和生物利用度 (提高2-8倍)。例如,封装在阿拉伯胶中的维生素D3比其游离形式吸收和生物利用度更高。靶向纳米载体系统,如靶向表皮生长因子受体 (Epidermal Growth Factor Receptor, EGFR) 的脂质体纳米颗粒共封装维生素D及其衍生物,在耐药肺癌模型中显示出比游离化合物更好的细胞摄取和更有效的集落形成抑制作用。
3.2. 维生素D的淋巴转运
淋巴系统是许多癌症的潜在治疗靶点。高亲脂性药物 (log P > 5) 如维生素D3(log P ≈ 9) 主要依靠淋巴途径吸收。维生素D被肠上皮细胞吸收后,融入乳糜微粒的核心,通过淋巴系统进入体循环。这一途径对于预防癌症转移尤为重要,因为淋巴系统在癌细胞的转移扩散中起关键作用。
3.3. 维生素D与植物源化合物的联合制剂
尽管共递送系统前景广阔,但关于维生素D与植物化学物联合制剂的研究相对较少。已有研究探索了多种共递送策略:
  • 维生素D和芦丁被共封装在壳聚糖-玉米醇溶蛋白微粒中。
  • 姜黄素和维生素D被共封装在纳米脂质体和纳米乳中,其溶解度、稳定性和生物利用度均优于游离形式。
  • 含有肉桂精油的维生素D纳米乳能诱导A549肺癌细胞G0/G1期细胞周期阻滞,增加促凋亡标志物 (Bax, caspase-3, caspase-9) 表达,降低抗凋亡Bcl-2水平。
  • 维生素D负载的番茄来源的细胞外囊泡能有效降低结肠癌细胞的生长、扩散和存活。
这些创新方法突出了基于植物的递送系统在增强维生素D抗癌疗效方面的潜力。
4. 结论与展望
维生素D与植物化学物之间的协同相互作用通过调节多种细胞和分子通路,在癌症预防和治疗中展现出巨大潜力。然而,大多数潜在的组合尚未得到充分探索。未来的研究应侧重于发现新的有效组合,并开发先进的药物递送系统以提高其生物利用度和稳定性。同时,需要进行全面的体内研究和精心设计的临床试验,以建立标准化方案并评估这些组合在癌症治疗中的疗效。克服这些挑战,对于将临床前发现转化为实用、安全、有效的抗癌策略至关重要。
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