姜黃素抗腫瘤作用機制研究進展

石 峰 綜述，崔 平 審校

(昆明醫學院第一附屬醫院肝膽外科，云南昆明650032)

姜黃素是從姜科姜黃屬植物根莖中提取的一種食用植物多酚，曾被廣泛用于食品上色和佐味。自印度學者Kuttan等［1］于1985年首次提出姜黃素具有抗腫瘤作用至今，已有大量實驗證實姜黃素對多種腫瘤細胞具有抑制生長和誘導凋亡的作用。但就不同類別腫瘤而言，其抗腫瘤機制各不相同，有些作用機制甚至是相互矛盾的。鑒于此情況，作者就近年來姜黃素對消化、血液、婦科等3種類別腫瘤的抗腫瘤機制進行簡要綜述。

1 消化系統腫瘤

1.1 舌癌及食管癌 正常細胞周期按照G0、G1、S、G2、M期的順序進行，細胞周期中存在G0/G1、G1/S、G2/M等幾個調控點控制細胞周期，調控點的功能是對受損細胞進行修復，不能修復的損傷則啟動凋亡程序誘導凋亡，以保證細胞分裂的正常進行。有學者用姜黃素分別處理人舌鱗癌Tca8113細胞和食管癌EC109細胞后發現，兩種細胞都停滯于G0/G1期，且無法越過G0/G1調控點繼續進行有絲分裂，最終發生呈現時間－劑量效應的凋亡;Western-blot法檢測到姜黃素作用EC109細胞24 h后，其濃度越高，CyclinD1和 CyclinE的條帶越窄，據此推測姜黃素通過降低Cyclin的表達使細胞周期停滯于 G0/G1期，進而抑制細胞生長［2－3］。

1.2 肝癌 細胞凋亡是一個多步驟、多蛋白參與的程序性細胞死亡過程［4］。抗凋亡的Bcl-2可阻止促凋亡的Bax引起的DNA損傷，從而保持線粒體完整性，避免細胞發生凋亡，Bcl-2和Bax的比例決定細胞是否發生凋亡。賀慶芝等［5］發現經姜黃素處理24 h的人肝癌HepG2細胞呈劑量依賴關系發生凋亡，實時熒光定量PCR結果顯示:與空白對照組相比，加藥組中伴隨姜黃素濃度的升高，Bcl-2 mRNA表達上調而 Bax mRNA表達下調，由此推論姜黃素誘導HepG2細胞凋亡可能與調節Bcl-2和Bax基因表達有關。原子力顯微鏡(AFM)是在毫微級水平觀察細胞超微結構形態學變化的重要工具。Wang等［6］用AFM發現經姜黃素處理過的HepG2細胞的形態由長梭形變為短圓形，細胞尾部收縮成線形，這些變化導致細胞運動能力下降;同時AFM發現線粒體膜上的蛋白顆粒發生聚集，隨后透過性小孔開放，細胞內離子非選擇性進入線粒體，導致線粒體膜內側發生去極化，線粒體膜電位下降;細胞內Ca2+濃度的下降使內質網Ca2+通道開放，細胞內Ca2+濃度升高，這使更多的Ca2+進入線粒體，線粒體膜電位進一步降低直至消失，最后線粒體膜裂解、細胞凋亡。

1.3 結腸癌 抑癌基因p53的表達缺失或不被激活常被認為是腫瘤發生的重要環節。Watson等［7］研究發現，姜黃素能誘導野生型p53 HCT-116細胞凋亡，此過程雖有p53的激活及隨后p53介導的促凋亡蛋白p21、PUMA和Bax的表達，但野生型p53 HCT-116細胞凋亡的發生并不是以依賴p53的途徑實現的。結腸癌細胞暴露于姜黃素條件下發生氧化應激反應，產生大量超氧化陰離子，這可能就是細胞發生不依賴p53途徑凋亡的原因。為驗證以上推測，研究人員用比色尺NBT測定經姜黃素處理6 h的 p53+/+和 p53－/－HCT-116細胞內超氧化陰離子的數量，結果顯示，姜黃素與超氧化陰離子數量之間呈現劑量依賴關系;為進一步確定超氧化陰離子在細胞凋亡過程中的作用，研究人員對氧化應激反應標志物、p53蛋白激活因子以及磷脂酰肌醇蛋白激酶進行檢測，結果發現后兩類蛋白的表達無明顯變化，這表明細胞凋亡并沒有p53途徑的參與，但氧化應激反應標志物ATM、ATR、Chk2的表達增多，提示在姜黃素作用條件下，結腸癌p53+/+和p53－/－HCT-116細胞發生氧化應激反應產生大量超氧化陰離子，在其作用下細胞最終以不依賴p53的途徑發生凋亡。

2 血液系統腫瘤

2.1 急性早幼粒白血病 胡亮杉等［8］用姜黃素處理人急性早幼粒白血病HL-60細胞24 h后發現，姜黃素可有效抑制HL-60細胞增殖并誘導凋亡，且呈現一定的量效關系。RT-PCR檢測發現促凋亡基因Bax、Bid以及核轉錄因子NF-κB的mRNA表達增多，p53 mRNA無表達。Western-blot分析顯示姜黃素上調NF-κBp65蛋白的表達，且呈劑量依賴關系，但HL-60細胞凋亡過程中NF-κB的表達上調與Bax、Bid的表達上調是否存在直接聯系，仍需深入研究。

2.2 急性單核細胞白血病 與急性早幼粒白血病相似，崔麗霞等［9］發現姜黃素同樣可以量效關系誘導急性單核細胞白血病THP-1細胞凋亡，免疫組化結果顯示:伴隨姜黃素濃度的升高，NF-κB表達下降、caspase-3表達升高，兩者呈現負相關關系。按照經典的外在凋亡途徑理論［4］:TNF刺激細胞后形成復合體 I、致NF-κB活化且表達增多，進而募集活化caspase-8，然后激活后續執行caspase(包括caspase-3在內)引起底物切割，并最終導致細胞凋亡。但姜黃素誘導THP-1細胞凋亡過程中存在與經典外在凋亡途徑理論相矛盾的機制是NF-κB與caspase-3呈負相關關系，這一點有待于深入研究。

2.3 皮膚T細胞淋巴瘤 德克薩斯大學愛德森癌癥中心的Zhang等［10］將取自皮膚T細胞淋巴瘤患者的CTCLs細胞經姜黃素作用后發現，姜黃素以時間－劑量效應誘導細胞凋亡。為探求姜黃素誘導CTCLs細胞凋亡的作用機制，用Western-blot和實時PCR技術進一步觀察后發現，促凋亡基因STAT-3、Bcl-2和survivin的mRNA及蛋白表達顯著增加，同時發現姜黃素通過阻止DNA與NF-κB的結合，抑制NF-κB的活化，從而抑制 STAT-3和 IκB-α 的磷酸化，最終激活caspase-3誘導CTCLs細胞凋亡。

3 婦科腫瘤

3.1 乳腺癌 Bielak-Zmijewska等［11］發現，姜黃素能夠通過縮短微管生長時相和延長生長停滯時相來增強乳腺癌MCF-7細胞微管的動態穩定性。經姜黃素作用的MCF-7細胞中，處于M期的細胞發生微管解聚作用、微管與著絲點附合障礙導致無法形成具有正常結構的紡錘體。姜黃素還可干擾動力蛋白Eg5的局限化作用使細胞產生單極紡錘體，致使細胞無法進行正常有絲分裂活動。同時姜黃素在著絲點集聚過多的Mad2和BubR1，從而激活有絲分裂調控點，調控點的激活使得有絲分裂中后期時程延長，并導致有絲分裂發生異常，再加之姜黃素作用下MCF-7細胞微管動態穩定性的增強有助于p53的表達，以上變化共同作用，最終導致細胞以依賴p53的途徑發生凋亡。

3.2 子宮平滑肌肉瘤 現行標準化療方案對子宮平滑肌肉瘤的療效極差，為探求新的化療藥物，Wong等［12］用不同濃度姜黃素處理人子宮平滑肌肉瘤SKN細胞系，當濃度達到200 μmol/L時，80%的細胞生長受到抑制。Western-blot分析顯示姜黃素以量效關系抑制mTOR、p70S6和S6等核糖體蛋白以及AKT的磷酸化，從而抑制AKT-mTOR信號通路的活性，阻礙SKN細胞的生長。姜黃素也可以量效關系增加PARP的分解，尤其當濃度達到200 μmol/L時PARP的分解達到最大值，同時在姜黃素作用下caspase-3活性明顯增強，TUNEL染色發現大量DNA斷裂。PARP的分解、caspase3的激活以及DNA的斷裂等這些凋亡前事件的發生最終誘導子宮平滑肌肉瘤SKN細胞凋亡。

3.3 宮頸癌 蛋白組學是以細胞、組織或機體在特定時間和空間上表達的所有蛋白質為研究對象，分析細胞內動態變化的蛋白質組成，了解蛋白質之間的相互作用與聯系，并在整體水平上研究蛋白質的活動規律［13］。Madden 等［14］應用蛋白組學相關研究技術試圖闡述姜黃素對宮頸癌的抗腫瘤作用機制，實驗選用宮頸癌Hela細胞，并經姜黃素處理48 h，二維凝膠電泳顯示有8種不同的蛋白表達，經蛋白質數據庫分析，姜黃素可影響其中4種蛋白質(Ezrin、RAD50、STIP、PGK)的表達，Ezrin調控細胞骨架的生長進而促進腫瘤細胞的浸潤和轉移，姜黃素通過降低其表達來延緩宮頸癌的發展進程;姜黃素還可提高具有修復突變DNA功能的RAD50的表達進而阻止腫瘤細胞分裂;STIP具有抑制凋亡的作用，姜黃素通過下調其表達誘導凋亡，從而抑制宮頸癌的發生發展;姜黃素還能下調PGK的表達影響其酶學活性，延緩腫瘤細胞新陳代謝，阻礙腫瘤生長。蛋白組學技術的引入使姜黃素抗腫瘤作用機制的研究由細胞水平深入至分子水平，這無疑為姜黃素抗腫瘤作用機制的研究開拓了空間。

4 結語

綜上所述，近年來的研究進一步證實姜黃素對多種腫瘤細胞具有抑制生長及誘導凋亡的作用。姜黃素的毒副反應輕、來源廣、易獲取、價格低等優點使其具有廣闊的臨床應用前景。今后應繼續深入研究姜黃素的抗腫瘤作用機制，為臨床腫瘤治療提供更多的實驗依據。

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［4］郝希山，魏于全.腫瘤學［M］.北京:人民衛生出版社，2010:95－105.

［5］賀慶芝，曾懷才，于偉霞，等.姜黃素致HepG-2細胞的凋亡作用及對bcl-2/bax表達的影響［J］.實用醫學雜志，2010，26(3):358－360.

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［8］胡亮杉，熊文艷，余莉華，等.姜黃素上調NF-κB誘導急性早幼粒白血病 HL-60 細胞凋亡［J］.山東醫藥，2011，51(12):23－25.

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［13］賈弘褆，馮作化.生物化學與分子生物學［M］.2版.北京:人民衛生出版社，2010:393－394.

［14］Madden K，Flowers L，Salani R，et al.Proteomics-based approach to elucidate the mechanism of antitumor effect of curcumin in cervical cancer［J］.Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids，2009，80(1):9－18.