多肽Lunasin的生物活性和藥理作用研究進展Δ

干 飛，薛承斌，陳正望（1.華中科技大學醫院，武漢 430074；.華中科技大學生命科學與技術學院，武漢 430074）

Lunasin最初是由日本新瀉大學醫學部的研究小組從大豆中分離純化并鑒定出來的一種多肽，后來又發現小麥、大麥、莧菜、曼陀羅等多種植物中均含有此多肽。Lunasin由43個氨基酸組成，分子質量為5.5 kDa。其一級結構如圖1 所示，1～22 號氨基酸功能目前還未得到確切的研究；23～31 號氨基酸是一個螺旋結構，與染色質結合蛋白保守區結構相似，其功能主要是能與染色質H3～H4組氨酸結合；32～34號氨基酸序列是精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（Arg-Gly-Asp），該序列與細胞外基質相連，從而使Lunasin進入到胞內；35～43號氨基酸為9個天冬氨酸序列，是Lunasin 行使抗有絲分裂功能的關鍵序列。對于Lunasin結構的研究，雖然采用經典的分子動力學方法已經證實它的三維構象輪廓，但其精確的三維結構還是沒有很明確的描述[1]。

圖1 Lunasin一級結構示意圖

雖然多種植物中都含Lunasin，但含量均較低，且人工合成Lunasin 成本昂貴，導致Lunasin 原料的缺乏，從而制約了其研究和應用的發展。蓋文麗等[2]利用基因重組技術成功地表達出了具有生物活性的Lunasin，并對此進行了純化，為Lunasin提供了新的來源途徑。Lunasin 不僅有預防癌癥的作用，還有預防心血管疾病和降低膽固醇的功效，相比于其他抗癌藥物和化學合成的心血管疾病藥物，其來源于可用于食物的天然植物（小麥、大豆等），安全性相對較高，幾乎沒有毒副作用且不良反應少，使其可能成為抗癌、保護心血管方面的一線藥物[3-5]。因此，對Lunasin的的系統研究顯得尤為重要。故筆者以“生物活性肽”“藥理作用”“Lunasin”為關鍵詞，組合查詢2009－2014 年中國知網、PubMed 等數據庫，得到相關文獻46條，其中有效文獻27條。對有效文獻總結后就Lunasin的生物活性和藥理作用研究進展作如下綜述。

1 Lunasin的生物活性

Lunasin 的生物活性是由Arg、Gly 和Asp 殘基以及由位于Lunasin羧酸酸性端的9個天冬氨酸殘基組成的細胞黏附亞基決定的。含有Arg-Gly-Asp的Lunasin通過與整聯素結合而黏附細胞，這種結合對細胞的遷移、生長、分化及凋亡有調控作用。從Lunasin被發現至今，其生物效應及作用機制已經被逐漸證實。其抗炎活性主要是通過抑制巨噬細胞產生白細胞介素、前列腺素E2、核轉錄因子NF-κB 的產生而體現[3-4]。Nakurte I等[5]也證實了Lunasin能夠抑制NF-κB通路，從而抑制炎癥反應。此外，Lunasin 可通過抑制腫瘤細胞凋亡發揮抗癌作用[6]；通過下調羥甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA）還原酶基因的表達、上調低密度脂蛋白受體基因的表達而降低膽固醇；通過激化自然殺傷細胞（NK），從而調節免疫功能；通過增加谷胱甘肽過氧化物酶活性、清除二苯基苦肼基，從而保護DNA免受氧化損傷[6-7]。并且其抗炎、抗腫瘤和抗氧化活性已被證實具有相應藥理作用。

2 Lunasin的藥理作用

2.1 抗癌作用

在發現Lunasin 對有絲分裂的抑制效應后，研究者對Lunasin 的抗癌作用及機制進行了研究。結果發現Lunasin 可抑制鼠皮膚腫瘤細胞的復制，但對正常細胞的形態和增殖沒有影響[8]；其對腺病毒5型早期區1A基因（E1A）轉染的細胞有選擇性的誘導凋亡作用，而對未轉染的細胞沒有影響[9]。另有研究表明，Lunasin在體內要通過胃腸道消化酶、血清蛋白酶以及肽酶進行分解，最后才能以活性形式到達靶器官和靶組織[10]。而Bowman-Birk 型胰蛋白酶抑制劑（BBI）的主要作用是能夠抑制引發或促進腫瘤發生的蛋白酶的活性，因此BBI 可以增加Lunasin的生物利用度。

Lunasin還可以通過誘導核簇連蛋白的表達和活化線粒體通路來促進乳腺癌細胞凋亡[11]。Inaba J等[12]分別用Lunasin處理對Lunasin敏感（H661）和不敏感（H1299）的非小細胞肺癌細胞，通過比較兩類細胞對Lunasin的吸收、組蛋白乙酰化程度、整合素的信號響應強弱差別來探討Lunasin 對肺癌細胞的抑制作用。結果表明，與H1299細胞相比，H661細胞組蛋白乙酰化程度明顯提高，能更大程度地與含αv、α5、β1 和β3 亞基的整合素結合；此外，在H661細胞中Lunasin可破壞β1和β3亞基與下游信號[下游信號包含磷酸化黏著斑激酶（pFAK）和整合素有關的激酶]組件的結合；H661 細胞中pFAK 水平降低，然而H1299細胞中磷酸化蛋白激酶（pAKT）和磷酸化細胞外信號調節激酶（pERK1/2）的含量沒有變化；H661細胞中αv表達沉默，確認了包含αv 在內的信號通路整合素對細胞增殖至關重要，在αv 表達沉默的H661 細胞中，Lunasin 無法進一步抑制細胞增殖。另有研究表明，Lunasin在大鼠體內外都能夠抑制乳腺癌、結腸癌和肺癌等癌細胞的生長，可考慮用作一種皮膚癌、前列腺癌、結腸癌和乳腺癌的抑制劑[13-14]。以上研究結果均提示Lunasin可能發展成治療癌癥的藥物。

在細胞周期控制中，涉及到組蛋白乙酰化和脫乙酰化。當組蛋白呈過乙酰化或低乙酰化狀態時，基因的正常轉錄、表達受到影響，使染色質發生改變，導致腫瘤的發生[11]。Lunasin緊緊地結合在脫乙酰化的組蛋白上，破壞了組蛋白的乙酰化，降低脫乙酰化的作用能力，導致腫瘤細胞異常而最終死亡[15-16]。組蛋白乙酰化轉移酶（HAT）yGCN5 和PCAF 能將乙酰輔酶A上的乙酰基轉移到組蛋白N端賴氨酸（Lys）殘基上，起著給組蛋白加乙酰基的作用。Lunasin是HAT抑制劑，和酶競爭性結合到脫去乙酰基的組蛋白上，從而抑制細胞周期復制[17-18]。

2.2 抗炎作用

慢性炎癥可引起整合素αVβ3 受體的高度表達，隨后此受體誘發炎性細胞因子的釋放[19]。Lunasin 通過與αVβ3 整合素的相互作用，抑制αVβ3 整合素介導的炎癥反應，并抑制AKT介導的NF-κB 途徑；此外，Lunasin 的抗炎性質可能是其與細胞膜上的整合素RGD受體相互作用[20]。慢性炎癥長期以來一直作為許多癌癥（結腸、肝臟、膀胱和胃）發生的一個啟動因素，在炎癥期間，白細胞通過產生包括活性氧（ROS）和一氧化氮（NO）在內的基因毒素，引起DNA 損傷。Lunasin 通過抑制NO和促炎細胞因子，如腫瘤壞死因子α（TNF-α）和白細胞介素β3（IL-1β3）的釋放從而減輕炎癥。抗炎效應的研究有助于發現Lunasin對治療其他由炎癥直接或間接引起的疾病（包括關節炎、糖尿病、心臟病和阿爾茨海默病）可能有重要作用。Lunasin可以抑制脂多糖（LPS）刺激的巨噬細胞釋放炎癥因子[21]。Lunasin抑制炎癥形成的機制主要是通過抑制NF-κB通路[4，22]。因此，Lunasin 可能對由炎癥直接導致或放大引起的疾病有一定的療效作用。

2.3 抗氧化性

Samuel FT 等[23]研究了Lunasin 在人肝癌HepG2 細胞的穩定性，以及它對叔丁基過氧化氫誘導的氧化應激的保護作用。相比沒有用Lunasin處理的細胞，用Lunasin預處理的細胞可以顯著阻止ROS 的產生，升高谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶的活性，減緩還原型谷胱甘肽的耗盡。Lunasin 通過抑制ROS的產生，引起羰基下降，從而抑制細胞的凋亡。這些結果表明，Lunasin 在生理濃度下對氧化應激相關的肝損害有著顯著的保護作用，而在許多胃腸道疾病的發生中（如炎癥性腸疾病和結腸癌），氧化應激是主要原因之一。Garcia NMJ 等[24]研究了Lunasin的體外抗氧化活性，證明了Lunasin是一種過氧化氫和超氧陰離子自由基有效的清除劑，在過氧化氫和叔丁基過氧化氫的作用下，Lunasin對細胞活性和人Caco-2細胞的抗氧化防御系統具有保護作用。在細胞培養期間Lunasin 可使細胞保持部分完整，可阻止由于化學試劑誘導的氧化損害；在生理范圍濃度內，Lunasin 對暴露于氧化物中的腸上皮細胞有直接抗氧化作用，使其有望成為維護腸黏膜完整性免受有關疾病的氧化損傷的藥物[24]。

3 結語

Lunasin 是一種新的很有發展前景的肽類物質，它來源于大豆、小麥、大麥以及其他植物的種子。對其抗癌活性以及口服后生物利用度的研究證實，其能夠成為一種新型的抗癌活性因子。同時，Lunasin 還有預防心血管疾病和降低膽固醇的功效，對于我國逐漸增多的癌癥患者和心血管疾病患者來說，將其開發成新的藥物制劑以滿足臨床上相應的治療顯得至關重要。目前已證實Lunasin 經過胃腸道后，以一個完整、活性的形式進入血液和靶器官。研究還發現，Lunasin 能通過血腦屏障，還可能對中樞神經疾病有一定的治療作用[25-26]。有必要對其生物活性和藥理作用的機制進行更深入的研究，這樣才能轉化到臨床的應用；同時，還需要研究如何得到豐富的Lunasin來源以滿足研究和開發需求。

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