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芹菜素抗腫瘤作用及機(jī)制研究進(jìn)展

2014-09-03 06:09:10李衛(wèi)林
關(guān)鍵詞:前列腺癌生長(zhǎng)研究

李衛(wèi)林

臺(tái)州恩澤醫(yī)療中心(集團(tuán))臺(tái)州醫(yī)院,浙江臨海 317000

芹菜素(Apigenin)是一種天然存在于多種蔬菜、水果、茶葉和豆類中的黃酮類化合物[1]。近年通過大量的研究發(fā)現(xiàn)它具有抗腫瘤、抗突變、抗氧化、抗病毒、抗炎、鎮(zhèn)靜等多方面的作用,其中其抗腫瘤作用較為顯著,其抗腫瘤作用的主要機(jī)制有抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡、干擾腫瘤細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)、抑制腫瘤血管的生成,侵襲和轉(zhuǎn)移、抗氧化等。現(xiàn)就芹菜素在抗腫瘤方面的作用機(jī)制研究進(jìn)展綜述如下:

1 調(diào)控細(xì)胞周期運(yùn)行、抑制腫瘤細(xì)胞增殖

細(xì)胞周期素(cyclin)就像是細(xì)胞周期調(diào)控的“變速器”,而周期素依賴激酶(CDK)就像是細(xì)胞周期調(diào)控的發(fā)動(dòng)機(jī),只有當(dāng)他們結(jié)合為cyclin/CDK復(fù)合物,才能調(diào)控細(xì)胞周期。因cyclin/CDK復(fù)合物可作用于不同底物從而引發(fā)細(xì)胞周期時(shí)相的改變,啟動(dòng)DNA的合成,運(yùn)行細(xì)胞的分裂,進(jìn)一步推進(jìn)細(xì)胞周期的運(yùn)行。研究表明,芹菜素通過抑制細(xì)胞周周期素、CDK及CDK抑制因子(CDKI)等物質(zhì)的活性使得腫瘤細(xì)胞阻滯于G2/M、G0~G1期等,因此細(xì)胞周期無(wú)法正常運(yùn)行,細(xì)胞的增殖受到抑制,進(jìn)而腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制[2]。

1.1 乳腺癌

Choi等[3]研究表明,芹菜素可以通過降低cyclin A、cyclin B及CDK1蛋白的表達(dá),抑制CDK1激酶的活性使乳腺癌細(xì)胞(SK-BR-3)發(fā)生G2/M期阻滯。劉博文等[4]研究發(fā)現(xiàn),芹菜素處理乳腺癌細(xì)胞(T47D)后,cyclin B1蛋白的含量表達(dá)減少,而G2/M期細(xì)胞所占的比例增加,同樣說明了芹菜素可以將細(xì)胞周期阻滯在G2/M期從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。

1.2 前列腺癌

芹菜素也可以抑制前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng),Kobayashi等[5]發(fā)現(xiàn)芹菜素可通過p53依賴途徑誘導(dǎo)p21表達(dá),抑制CDK1活性,將細(xì)胞周期阻滯在G2/M期,而Gupta等[6]發(fā)現(xiàn)以不同濃度的芹菜素處理細(xì)胞后可以劑量依賴性的阻滯細(xì)胞于G0~G1期,抑制了S期、G2~M期細(xì)胞的生長(zhǎng),減少了CDK2、4、6及cyclin D1、D2、E的表達(dá),從而抑制前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)(CA-HPV-10)。另外Shukla等[7]報(bào)道芹菜素可以抑制前列腺癌細(xì)胞(DU145)的增殖,其作用機(jī)制是使其細(xì)胞周期阻滯在G1期。

1.3 卵巢癌

杜俊瑤等[8]也證實(shí)芹菜素可通過使人卵巢癌細(xì)胞(CAOV3)細(xì)胞周期停滯在G2/M期,從而誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡、抑制其增殖。

1.4 宮頸癌

Zheng等[9]發(fā)現(xiàn)芹菜素可通過上調(diào)p21/WAF1蛋白的表達(dá)使人宮頸癌細(xì)胞周期阻滯在G1期從而抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

1.5 結(jié)腸癌

Wang等[10]研究發(fā)現(xiàn),芹菜素可以通過抑制G2期到M期的重要酶類-p34(Cdc2)的活性,使細(xì)胞周期阻滯在G2/M期,降低p34的表達(dá),并減少cyclin B1的積聚,從而抑制3種結(jié)腸癌細(xì)胞(SW480,HT-29,Caco-2)的生長(zhǎng)。

1.6 胰腺癌

芹菜素可通過下調(diào)細(xì)胞周期素cyclin A、B的表達(dá),減少cdc2、cdc25的磷酸化誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞G2/M期阻滯[11]。

1.7 黑色素瘤

Casagrande等[12]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可以抑制黑色素瘤細(xì)胞的生長(zhǎng),其機(jī)制可能是通過抑制CDK1使黑色素瘤細(xì)胞(OCM-1)發(fā)生G2/M期阻滯。

2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡

細(xì)胞凋亡是一種有序的自主性死亡方式,它涉及多種基因的激活、表達(dá)和調(diào)控等過程。腫瘤細(xì)胞凋亡受抑制會(huì)增加惡性細(xì)胞的潛能及數(shù)量,最終會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。

2.1 乳腺癌

Choi等[13]研究發(fā)現(xiàn),芹菜素可通過釋放細(xì)胞色素c(Cyt c),激活caspase-3等線粒體凋亡途徑,促進(jìn)人乳腺癌細(xì)胞(MDA-MB-453)凋亡從而抑制細(xì)胞生長(zhǎng)。

2.2 宮頸癌

Zheng等[9]發(fā)現(xiàn)芹菜素可誘導(dǎo)與凋亡有關(guān)的p53、cas pase-3、Fas/Apo-1表達(dá),并降低了凋亡抑制因子Bcl-2蛋白的表達(dá),從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡發(fā)生。

2.3 肝癌

Khan等[14]發(fā)現(xiàn)芹菜素可以通過增加腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、干擾素-γ(IFN-γ)的表達(dá)及激活 caspase 途徑中caspase-3、caspase-7、caspase-9 及 caspase-10 的釋放,進(jìn)而誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞進(jìn)入程序性死亡。

2.4 胃癌

胡太平等[15]發(fā)現(xiàn)20-80 μg/mL的芹菜素作用于人胃癌BGC823細(xì)胞48 h能呈劑量依賴性的促進(jìn)凋亡促進(jìn)因子(Bax蛋白)的表達(dá),抑制凋亡抑制因子Bcl-2蛋白的產(chǎn)生,使得Bax/Bcl-2的比值上升,并通過降低線粒體跨膜電位,促進(jìn)Cyt c的釋放,增加caspase-9活性及其下游的級(jí)聯(lián)反應(yīng),最終誘導(dǎo)人胃癌細(xì)胞的凋亡。

2.5 白血病

Vargo等[16]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素進(jìn)入細(xì)胞后集中于線粒體內(nèi),通過激活caspase-9、caspase-3及蛋白激酶Cδ(PKCδ)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

2.6 肺癌

Lu等[17]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可以誘導(dǎo)Bax/Bcl-2觸發(fā)的線粒體凋亡途徑,促進(jìn)Cyt c、核酸內(nèi)切酶G及凋亡誘導(dǎo)因子的釋放,激活caspase-9、caspase-3,從而誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞的凋亡。

2.7 神經(jīng)母細(xì)胞瘤

Das等[18]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過激活鈣蛋白酶,并使細(xì)胞內(nèi)游離的鈣離子增加、Bax/Bcl-2的比例升高,促進(jìn)Cyt c的釋放及激活caspase-9和caspase-3,最終誘導(dǎo)神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞(SH-SY5Y)的凋亡。

3 干擾腫瘤細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)

人體細(xì)胞之間的信號(hào)傳導(dǎo)保證著生命活動(dòng)的正常運(yùn)行,它可以協(xié)調(diào)不同細(xì)胞的行為、代謝及功能,同時(shí)也被認(rèn)為是細(xì)胞從正常轉(zhuǎn)化到癌變的過程中能被癌基因或腫瘤抑制基因所控制的一種細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外信號(hào)傳遞過程。

3.1 TNF-α信號(hào)傳導(dǎo)通路

Shukla等[19]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可阻滯前列腺癌PC-3細(xì)胞的TNF-α信號(hào)傳導(dǎo),通過下調(diào)細(xì)胞核內(nèi)的核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)反應(yīng)基因 NF-κB/p65 和 NF-κB/p50 的核轉(zhuǎn)錄從而抑制NF-κB的活化誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。腫瘤壞死因子家族新成員-凋亡素2配體/腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(Apo2L/TRAIL)可以選擇性的誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡,Oishi等[20]發(fā)現(xiàn)芹菜素通過結(jié)合腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)移酶2(ANT2)蛋白上調(diào)后轉(zhuǎn)錄水平死亡受體5(DR5)的表達(dá)從而誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞LNCAP/DU145的Apo2L/TRAIL凋亡的發(fā)生。

3.2 β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路

Shukla等[21]又發(fā)現(xiàn)芹菜素可通過抑制β-catenin信號(hào)通路途徑,上調(diào)TRAMP鼠背外側(cè)前列腺組織的E-cadherin蛋白的表達(dá),并降低核內(nèi)β-catenin蛋白的表達(dá)及其下游因子c-Myc和cyclin D1蛋白的表達(dá)而產(chǎn)生抑制前列腺癌作用。

3.3 胰島素樣生長(zhǎng)因子(insulin-like growth factor,IGF)信號(hào)傳導(dǎo)通路

Shukla等[22]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可通過上調(diào)IGF結(jié)合蛋白-3(insulin-like growth factor binding protein-3,IGFBP-3)的表達(dá),同時(shí)IGF-I的表達(dá),抑制22RV1前列腺癌裸鼠移植瘤的生長(zhǎng),并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。另外,又通過灌胃芹菜素于前列腺癌裸鼠移植瘤,發(fā)現(xiàn)芹菜素可IGF-Ⅰ受體(IGF-IR)的自身磷酸化及抑制AKT的磷酸化,從而進(jìn)一步抑制了GSK-3β磷酸化及cyclin D1的表達(dá),升高p27/kip1的表達(dá)而產(chǎn)生抑制移植瘤的生長(zhǎng)及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡作用[23]。

3.4 絲裂原活化蛋白(MAP)激酶(MAPK)信號(hào)傳導(dǎo)通路

MAPK屬于絲/蘇氨酸蛋白激酶類,包括MAPK的激酶(MEK)、MEK 的激酶(MEKK)、ERK1/2 及 p38 絲裂原活化蛋白激酶等。Vargo等[16]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可以通過降低ERK中MAPK的磷酸化和內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)酪氨酸的磷酸化,從而抑制胸腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

4 抑制腫瘤血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移

腫瘤細(xì)胞可以分泌多種促血管生成因子促進(jìn)新血管的形成,血管生成對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)有著重要的作用,大量毛細(xì)血管的形成不僅可以促使腫瘤細(xì)胞從血液中獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)自身迅速生長(zhǎng),還可以促使腫瘤細(xì)胞隨著血流擴(kuò)散轉(zhuǎn)移,從而為腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移至體內(nèi)其他器官、組織提供良好的機(jī)會(huì)。因此通過抑制腫瘤新血管的生成,切斷腫瘤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng),阻滯腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散,不但可以抑制腫瘤細(xì)胞的迅速生長(zhǎng)并能減少腫瘤浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)。

已知血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)和低氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)是促血管生成因子。①肺癌:Liu等[24]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素干預(yù)肺癌細(xì)胞A549后,肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制,而且細(xì)胞中HIF-1α的表達(dá)降低,而VEGF的轉(zhuǎn)錄激活也受到抑制,另外,芹菜素的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也提示芹菜素可以抑制抑制瘤的生長(zhǎng),且瘤體組織中的HIF-1α與VEGF的表達(dá)均減少。②前列腺癌、卵巢癌:Fang等[25]及Mirzoeva等[26]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可以通過誘導(dǎo)p53基因的表達(dá)和激活PI3K/Akt信號(hào)通路,抑制HIF-1α的釋放,降低前列腺癌和卵巢癌細(xì)胞中VEGF基因的轉(zhuǎn)錄,從而減少了腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。③乳腺癌:Lee等[27]研究發(fā)現(xiàn),芹菜素通過干擾PI3/K信號(hào)通路、減弱整合素β4的功能及降低肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)的產(chǎn)生,從而阻滯乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231的侵襲性生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移。

5 抗氧化作用

活性氧的損傷作用及抗氧化功能不全與腫瘤的發(fā)生密不可分。活性氧可以對(duì)DNA產(chǎn)生損傷,損傷后的DNA未修復(fù)或未能正確修復(fù)將會(huì)引起細(xì)胞發(fā)生突變,如果突變發(fā)生于某些重要的基因(抑癌或原癌基因)則會(huì)形成腫瘤。一氧化氮(NO)可以和自由基反應(yīng)生成有高損傷活性的氧化腈,另外,NO本身也是一種自由基,高水平的NO也能夠引起DNA的損傷和基因的突變。

5.1 芹菜素是一種很強(qiáng)的金屬離子螯合劑

過渡金屬銅和鐵均是許多自由基產(chǎn)生過程的 “催化劑”,銅離子及亞鐵離子均能介導(dǎo)脂質(zhì)的過氧化,如果鐵缺乏,脂質(zhì)過氧化損傷會(huì)加重,而銅超氧化物酶的活性中心結(jié)構(gòu),具有催化超氧陰離子成為氧與過氧化氫的能力,可以避免超氧陰離子損傷細(xì)胞。Topcu等[28]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可以螯合亞鐵離子,并降低了脂質(zhì)過氧化引起的損傷,而Baltrusaityte等[29]研究結(jié)果顯示,芹菜素不僅可以與鐵離子螯合,而且還可以與銅離子螯合。

5.2 芹菜素可以直接清除自由基

眾多自由基種類中危害最強(qiáng)的包括羥自由基、超氧陰離子和脂質(zhì)過氧化物等。Topcu等[28]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可以清除脂質(zhì)過氧化物和超氧陰離子,而Baltrusaityte等[29]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可以清除脂質(zhì)過氧化和自由基正離子。

5.3 芹菜素可以抑制NO的生成

有研究證明芹菜素可以抑制巨噬細(xì)胞的誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)的轉(zhuǎn)錄激活,減少巨噬細(xì)胞表達(dá)iNOS蛋白質(zhì),下調(diào)iNOS mRNA的表達(dá),最終抑制NO的生成。

5.4 芹菜素可以減少DNA的氧化損傷

芹菜素對(duì)自由基引起的DNA氧化性損傷有顯著抑制作用。Kanazawa等[30]通過體外培養(yǎng)細(xì)胞,比較不同黃酮類物質(zhì)對(duì)肝癌細(xì)胞(HepG2)細(xì)胞核內(nèi)DNA氧化損傷的保護(hù)作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)槲皮素和蘆丁對(duì)細(xì)胞核內(nèi)DNA氧化損傷的保護(hù)作用均弱于芹菜素。

綜上所述,尋找高效、低毒的天然抗腫瘤藥物已成為當(dāng)今腫瘤治療研究的主要方向。芹菜素因其天然、來(lái)源豐富、毒副作用小等特點(diǎn)廣受關(guān)注,其在抗腫瘤作用方面的研究更是深入到了一個(gè)全新的水平。雖然芹菜素在抗腫瘤作用主要機(jī)制上的研究已經(jīng)做了大量的工作了,但其對(duì)腫瘤的作用研究尚處于體外試驗(yàn)和動(dòng)物模型階段,對(duì)于芹菜素是否能夠進(jìn)入與人類腫瘤密切相關(guān)的臨床應(yīng)用及對(duì)人體應(yīng)用的安全性、副作用等還有待于進(jìn)一步研究。

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