《Journal of the Egyptian National Cancer Institute》:Research status and challenges of anti-tumor effects of natural saponins and their combination therapy
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癌症是全球主要致死原因,传统化疗的严重副作用使得开发高效低毒的抗肿瘤药物成为一项迫切需求。皂苷作为一种天然生物活性化合物,展现出显著的抗肿瘤潜力。本综述通过Web of Science、PubMed等数据库系统检索了2015年至2025年的相关文献,总结了皂苷
癌症是全球主要致死原因,传统化疗的严重副作用使得开发高效低毒的抗肿瘤药物成为一项迫切需求。皂苷作为一种天然生物活性化合物,展现出显著的抗肿瘤潜力。本综述通过Web of Science、PubMed等数据库系统检索了2015年至2025年的相关文献,总结了皂苷的抗肿瘤作用与机制、与化疗药物联合的协同价值,以及现有的皂苷类药物、转化面临的挑战与相应解决方案。皂苷单体具有独特的抗肿瘤功效,与化疗药物的合理联用可产生显著优势。结构修饰与剂型优化可有效缓解皂苷固有的局限性。总之,天然皂苷在抗肿瘤治疗中具有巨大的转化潜力,联合方案代表了肿瘤治疗领域一个有前景的研究焦点。
本文献是一篇关于天然皂苷抗肿瘤作用及其联合化疗研究的综述,旨在系统总结2015年至2025年间的研究进展,并为该领域的未来发展提供理论基础和创新方向。
引言
癌症是全球性的重大健康挑战,2022年全球新增癌症病例约2000万,死亡病例达970万,其中肺癌、乳腺癌、结直肠癌和前列腺癌的新增病例均超过100万。

传统化疗仍是目前最常用的临床癌症治疗手段,但其对正常细胞的毒性作用会导致严重并发症,高剂量或长期使用还可能导致癌细胞耐药。此外,研究发现某些化疗药物(如紫杉醇、多柔比星)甚至可能通过重塑肿瘤微环境、刺激外泌体产生等机制促进癌细胞的侵袭和远处转移。因此,开发有效且低毒的癌症疗法是当务之急。
皂苷是天然药物中的一类重要活性成分,由疏水的苷元和亲水的糖链通过糖苷键连接,具有典型的两亲性结构,根据苷元可分为三萜皂苷和甾体皂苷。它们具有多种生物活性,如抗炎、抗氧化、降脂等。值得注意的是,大量研究表明多种皂苷(如人参皂苷、绞股蓝皂苷、三七皂苷、黄芪皂苷等)表现出明显的抗肿瘤效应。其机制可能包括:与细胞膜上的胆固醇结合形成孔道,诱导细胞膜通透性改变,从而触发细胞内的凋亡/坏死信号通路,最终对癌细胞产生细胞毒性。此外,癌细胞异常的胆固醇代谢和高水平的糖酵解(Warburg效应)使其对皂苷的作用更为敏感。因此,皂苷与化疗药物合理联用,可作为辅助疗法,通过降低化疗药物剂量来减轻毒副作用并增强疗效。本文综述基于2015年至2025年的文献,全面总结了皂苷对多种恶性肿瘤的抗肿瘤作用及其机制,并探讨了其与化疗药物联用的协同治疗潜力。
天然皂苷单体的抗肿瘤作用
研究表明,各种皂苷通过多种机制在癌症治疗中发挥作用。这些机制包括抑制癌细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制细胞迁移、诱导细胞周期阻滞等。此外,部分皂苷还能通过促进细胞自噬、诱导DNA损伤、诱导铁死亡、抑制糖酵解、抑制上皮-间质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT)、抑制血管生成以及调节蛋白-蛋白相互作用等方式,在体外和体内实验中表现出显著的抗肿瘤效果。为便于识别针对特定癌症类型的有效皂苷及其作用机制,本文在主文中提供了一个简明的总结表,并在补充材料中对三萜皂苷和甾体皂苷的抗肿瘤活性进行了全面汇编。
皂苷与化疗药物的联合应用
考虑到皂苷单体的明确抗肿瘤机制以及化疗药物存在的严重副作用、耐药性等临床困境,皂苷与化疗药物的联合应用已成为近年来的研究热点。研究发现,天然产物皂苷成分与化疗药物的联合使用可以在多个维度产生协同效应,在协同增效、减毒防护、逆转耐药和提高免疫力四个方面展现出独特优势。
联合应用以提高化疗药物疗效
多项研究揭示了天然活性成分与常规化疗药物联合的协同抗肿瘤潜力,其通过调节细胞凋亡、自噬、细胞周期、氧化应激以及关键信号通路来提高抗肿瘤疗效。

例如,三萜皂苷α-常春藤皂苷与顺铂联用,可协同增强对胃癌细胞的抑制作用,增加活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)积累,上调凋亡相关因子表达,降低线粒体膜电位(Mitochondrial Membrane Potential, MMP),从而在体内外抑制癌细胞增殖、迁移并促进其凋亡。从珍珠菜中提取的三萜皂苷CIL 1/2与米托蒽醌联用,可对前列腺癌细胞产生协同的细胞抑制和促凋亡作用,同时对正常细胞的毒性显著低于单用米托蒽醌。20(S)-人参皂苷Rg3与索拉非尼联用,可通过调节PTEN/Akt信号通路或HK2介导的糖酵解和PI3K/Akt信号通路,显著抑制肝癌细胞增殖并诱导其凋亡。人参皂苷CK与阿糖胞苷联用,在急性髓系白血病细胞中显示出协同效应,可促进阿糖胞苷诱导的乳酸脱氢酶释放、线粒体功能障碍和DNA损伤。柴胡皂苷A可选择性地靶向静止期癌细胞,并通过抑制Akt/mTOR通路增强其自噬,从而逆转多西他赛引起的静止期癌细胞增多,避免治疗失败和癌症复发。甾体皂苷重楼皂苷I可通过caspase依赖途径诱导凋亡,并通过PI3K/Akt/mTOR通路激活自噬,与自噬抑制剂氯喹联用时,可抑制自噬并增强凋亡。甾体皂苷DT-13与长春瑞滨联用具有协同效应,DT-13通过抑制FOXM1和BICD2的表达来增强长春瑞滨介导的有丝分裂阻滞。
联合应用以降低化疗药物的毒副作用
许多研究考察了天然活性成分对化疗相关毒性的保护作用,揭示其可通过调节氧化应激、炎症反应和关键信号通路,有效减轻药物对肾脏、心脏、肠道等器官的损伤。

例如,三萜皂苷白头翁皂苷B4通过抑制NF-κB信号通路,降低肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1β水平,减轻顺铂诱导的急性肾损伤。黄芪皂苷IV可通过激活PI3K/Akt和Nrf2信号通路,改善多柔比星诱导的肾功能障碍、减轻氧化应激、缓解铁蓄积并抑制肾细胞铁死亡,从而减轻肾毒性;此外,它还能通过SIRT1/NLRP3通路抑制心肌细胞焦亡,减轻多柔比星的心脏毒性;并能通过抑制TGF-β1/PI3K/Akt信号通路激活FOXO3a,从而防止上皮-间质转化,缓解博来霉素诱导的肺纤维化。人参皂苷Rh4通过TGR5-TLR4-NF-κB信号通路,修复伊立替康诱导的肠道屏障功能损伤,恢复肠道粘膜稳态。甾体皂苷薯蓣皂苷可改善顺铂诱导的肠道绒毛破坏和炎性细胞浸润,通过减轻氧化应激和炎症反应来缓解顺铂诱导的肠道毒性。这些研究表明,皂苷在预防化疗引起的器官毒性方面具有巨大潜力。
联合应用以逆转化疗药物耐药性
化疗药物耐药是癌症治疗的主要障碍。天然化合物可通过抑制药物外排泵、阻断保护性自噬、调节耐药相关信号通路等方式,显著增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。

例如,黄芪皂苷IV与顺铂联用,可通过逆转顺铂诱导的多药耐药相关蛋白2过度表达,抑制顺铂外排,从而提高肝癌细胞对顺铂的化疗敏感性。三萜皂苷土贝母苷-I本身可作为特异性自噬流抑制剂,与5-氟尿嘧啶/多柔比星联用时,可显著抑制结肠癌细胞的活性和增殖。人参皂苷Rg3、青蒿琥酯与索拉非尼三联疗法,可通过抑制Src和STAT3的活化/磷酸化、诱导ROS产生,增强对索拉非尼耐药肝癌细胞的抑制作用。人参皂苷Rb1可通过靶向ABCB1和Hedgehog通路抑制P-糖蛋白和PTCH1两种药物泵的功能,增加细胞内顺铂浓度,从而有效逆转A549/DDP细胞对顺铂的体内外耐药性。重楼皂苷VII与低剂量多柔比星联用,可增强多柔比星在耐药细胞内的荧光信号,逆转P-糖蛋白的过表达,从而逆转乳腺癌MCF-7/ADR细胞的化疗耐药。绞股蓝皂苷H6与长春新碱联用具有显著协同作用,可通过抑制P-糖蛋白、多药耐药相关蛋白1和乳腺癌耐药蛋白的表达来逆转潜在的多药耐药。柴胡皂苷A可通过靶向p-Akt/BCL6信号通路增强吉西他滨对肝内胆管癌的化疗敏感性,最终降低耐药预测生物标志物ABCA1的表达。抑制药物外排是克服化疗耐药的关键策略。
联合应用可能改善化疗患者的免疫功能
某些皂苷成分可在细胞膜上形成孔洞,使抗原进入细胞并被主要组织相容性复合体I类分子提呈,最终增加效应T细胞数量,从而具有增强免疫的功能。

同时,某些皂苷可通过作用于钙网蛋白、热休克蛋白、高迁移率族蛋白B1等蛋白,诱导癌细胞发生免疫原性细胞死亡,从而介导机体的抗肿瘤免疫反应。目前,它们主要作为疫苗佐剂,在抗肿瘤治疗领域应用广泛。其中最著名的是来自皂树的三萜皂苷QS-21,因其低毒性和增强抗体反应、促进特异性T细胞反应的能力,被广泛用作疫苗佐剂,许多临床试验已证明其在黑色素瘤、卵巢癌、乳腺癌等癌症治疗中具有良好的免疫佐剂特性。白头翁皂苷B4可通过增加淋巴细胞数量、增强淋巴细胞活性对免疫反应产生积极作用。海葵中分离的三萜皂苷Raddeanin A可通过触发免疫原性细胞死亡对肿瘤细胞产生直接细胞毒性,并进一步促进肿瘤浸润CD8
+T细胞的活化及其分泌干扰素-γ和颗粒酶B,从而促进抗肿瘤免疫。绞股蓝皂苷可通过抑制胃癌细胞中程序性死亡-配体1的表达,增强T细胞对胃癌细胞的抗肿瘤功能。甾体皂苷taccaoside A可增强mTORC1-Blimp-1信号通路以促进颗粒酶B分泌,从而调节T淋巴细胞对各种肿瘤细胞的免疫反应。
环磷酰胺是临床广泛使用的广谱抗癌药,免疫抑制是其主要的副作用。人参皂苷可通过改善骨髓功能缓解环磷酰胺诱导的骨髓抑制,从而恢复造血功能和免疫力。其中,人参皂苷Rb2可缓解环磷酰胺引起的小鼠体重和脾脏指数下降,改善脾脏结构损伤,增强脾淋巴细胞增殖指数、自然杀伤细胞活性和吞噬指数,促进促炎细胞因子分泌,从而逆转环磷酰胺诱导的免疫抑制。三七总皂苷可缓解环磷酰胺诱导的非特异性和特异性免疫损伤,增强单核巨噬细胞吞噬功能,刺激脾淋巴细胞增殖,促进肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-2释放,并提高血清溶血素抗体产生,同时还能逆转环磷酰胺导致的白细胞、淋巴细胞和红细胞减少,并提高环磷酰胺治疗肝癌的抗肿瘤疗效。尽管研究证明皂苷具有强大的免疫刺激作用,但探索皂苷与化疗药物在荷瘤模型中联用以同时根除癌细胞并逆转化疗引起的免疫抑制的系统性研究仍极为缺乏。未来的研究迫切需要利用荷瘤模型来确定皂苷是否能抵消化疗药物的免疫抑制副作用并协同增强抗肿瘤免疫反应。
讨论
上述研究表明,皂苷与化疗药物联用可产生多维协同效应,从而克服传统化疗的关键局限。PI3K/Akt通路是一个核心且频繁被调控的节点,参与增强疗效、降低毒性和逆转耐药。另一个新兴范式涉及自噬调节的双重作用,皂苷可根据情况增强癌细胞的保护性自噬以促进细胞死亡,或抑制自噬以克服耐药。此外,多项研究表明皂苷靶向药物外排泵。然而,当前文献中存在关键空白。尽管皂苷的免疫调节潜力已被充分记录,但它们在联合治疗框架内应用以对抗化疗引起的免疫抑制的研究仍显不足。尽管一些使用环磷酰胺诱导的免疫抑制模型的研究提供了概念验证,但这些主要在非肿瘤动物模型中进行。未来的研究应优先考虑肿瘤模型,以确定皂苷是否能同时增强化疗的直接细胞毒性作用和重建抗肿瘤免疫力。
用于临床癌症辅助治疗的含皂苷药物
在阐明皂苷单体的抗肿瘤作用及其与化疗药物联用的协同价值基础上,本节将重点转向临床转化。目前,中国医药市场上一些含有皂苷或总皂苷提取物的药物被用于临床癌症患者。然而,这些药物主要用于辅助化疗或缓解化疗后副作用,而非作为直接的癌症治疗药物。
参一胶囊是中国一类单体抗肿瘤药物,其活性成分为人参皂苷Rg3,对实体瘤的生长具有抑制作用,同时可抑制肿瘤血管内皮细胞的增殖生长和新血管形成。它通常与化疗药物联用,以提高原发性肝癌和肺癌的化疗疗效。临床数据分析结果表明,参一胶囊联合放化疗可有效提高非小细胞肺癌的治疗反应率,降低白细胞减少发生率,增强机体对肿瘤的免疫反应及其对其他致病因素的抵抗力,并显著改善癌症患者的卡氏功能状态评分,提高生活质量。
康艾注射液是源于中药的代表性现代抗肿瘤制剂,其主要活性成分包括人参皂苷、黄酮类化合物和苦参碱。它用于治疗原发性肝癌、肺癌、直肠癌、恶性淋巴瘤、妇科恶性肿瘤,以及作为放疗和化疗的辅助治疗。一项临床研究表明,康艾注射液联合顺铂-紫杉醇化疗在4个周期后显著提高了晚期卵巢癌的客观缓解率和疾病控制率。2年随访结果显示,联合组的中位生存时间、无进展生存时间和累积生存率均显著长于化疗组。此外,联合组的肿瘤标志物CA125和HE4下降更显著,而CD3+、CD4+、CD8+、CD16+、CD56+指标均高于化疗组。这表明康艾注射液可增强化疗药物对卵巢癌的杀伤作用,同时减轻化疗药物引起的免疫损伤。
绞股蓝总苷片是以绞股蓝中提取的总绞股蓝皂苷为主要活性药物成分的口服固体制剂。尽管研究证明其对肝癌、肺癌等恶性肿瘤具有抑制作用,但监管机构目前仅批准其用于治疗高脂血症,而非用于原发性或辅助性癌症治疗。
皂苷具有强大的抗肿瘤活性和免疫调节作用,并能减轻化疗引起的毒性。尽管目前仅作为缓解化疗后副作用的辅助剂,但预计它们将在未来的癌症治疗方案中发挥更重要的作用。推进其临床应用需要进一步的机制研究、给药方案的优化以及长期安全性的评估。
皂苷在抗肿瘤治疗中的限制与解决方案
尽管皂苷的抗肿瘤活性和临床应用潜力已得到证实,但其进一步的临床转化和应用仍受到生物利用度低和溶血毒性等内在局限性的制约。本节总结了针对这些核心瓶颈的有效改善策略,阐明了不同方法对皂苷药代动力学特性和安全性的优化效果及其潜在机制。
低生物利用度
皂苷本身的分子量、柔韧性、化学稳定性和两亲性显著影响其克服各种渐进屏障的能力。口服皂苷类药物通常表现出低生物利用度,这本质上是由于皂苷的分子特性与生理屏障之间的相互作用。这个问题可以通过使用皂苷衍生物或改变剂型来提高递送效率来解决。

皂苷的衍生物主要包括酯化、络合、生物转化等多种形式。这些修饰方法可以改变皂苷的理化性质,从而提高其生物利用度。例如,与人参皂苷Rh2相比,其衍生物Rh2辛酯使Caco-2单层细胞顶-基底外侧方向转运的表观渗透系数从0.21 × 10-6cm/s增加到1.96 × 10-6cm/s。在Hep G2细胞中,Rh2辛酯显示出比Rh2更高的细胞摄取率。人参皂苷Rh2 C-3葡萄糖位羟基与马来酰亚胺己酸反应生成的酯化产物,其溶解度提高约4倍,对HeLa细胞系的抑制活性增强。当人参皂苷与α-乳清蛋白结合形成复合物时,其结构更紧凑,疏水相互作用更强,与单独的人参皂苷相比,复合物表现出更强的细胞毒性,并能增强人参皂苷的生物可及性。与原皂苷相比,次生皂苷通过水解、脱水或微生物转化等结构变化形成,可能具有更高的生物利用度。例如,经人工胃酸脱糖基化后,人参皂苷Rh2与其前体人参皂苷Rb1和Rb2相比,显示出更优的肠道吸收。
使用药物纳米粒、药物乳剂液滴和靶向制剂等新型制剂技术也能显著提高皂苷的生物利用度。例如,与无定形皂苷相比,木通皂苷D制备的微晶使其峰浓度从75.5 ± 21.7 ng/mL提高到409.9 ± 88.7 ng/mL,0-20 h的药时曲线下面积也从528.4 ± 87.4 ng·h/mL增加到2299.8 ± 217.4 ng·h/mL,提高了4.3倍。将人参皂苷Rh1和Rh2加入含有肠道细胞色素P450、P-糖蛋白抑制辅料的自微乳化系统中,与游离成分相比,Caco-2细胞对Rh1和Rh2的摄取分别增加了1.69倍和1.62倍,以及1.79倍和1.82倍。靶向制剂可以通过在特定部位选择性释放药物来提高药物的生物利用度。例如,当白头翁总皂苷制备成pH依赖性结肠靶向粉末时,该制剂减少了皂苷在胃和小肠中的释放,从而增加了药物在结肠中的浓度。人参皂苷IH901与β-环糊精和羟丙基-β-环糊精共同制备的包含物主要在肠液中释放药物,大鼠口服该包含物后,其峰浓度是纯IH901的2.8倍。L-肉碱修饰的酸枣仁皂苷B-聚乙二醇-聚乳酸-羟基乙酸共聚物口服纳米粒,与酸枣仁皂苷B相比,其相对生物利用度提高到159.04%。
溶血毒性
由于皂苷的特殊结构,一些皂苷物质的疏水苷元部分可与红细胞膜上的胆固醇结合形成复合物。低浓度时可能改变膜