海參多糖抗腫瘤作用機制的研究進展

金情 滕瑤 胡曉群 張存海

海參隸屬于棘皮動物門、海參綱，廣義的海參包括海參綱所有的種類。海參綱包括6個目、24個科，分別為楯手目、枝手目、指手目、竽參目、平足目和無足目。海參屬、刺參屬和白尼參屬海參是最為常見的參種。我國可食用海參有20余種，隸屬于3個目、4個科，主要有海參科、刺身科、瓜參科和芋參科[1]。海參中含有三萜皂苷、多糖、脂類、蛋白及多肽、凝集素、神經肽等多種生物活性物質[1-2]，所以海參既是營養豐富的食品，又有著廣泛的藥用價值。海參體壁主要含2大類活性多糖，是其重要的活性成分，一類是海參糖胺聚糖（holothurian glycosaminoglycan，HG），即酸性粘多糖，是相對分子質量為4萬～5萬的分支雜多糖，由D-N-乙酰氨基半乳糖、D-葡萄糖醛酸和L-巖藻糖組成；另一類為海參巖藻多糖（holothurian fucan，HF），是相對分子質量為 8 萬～10萬的直鏈多糖，由L-巖藻糖構成。HG和HF同屬于海參硫酸軟骨素，雖然兩者的糖基組成不同，但糖鏈上的部分羥基都發生了硫酸酯化，且硫酸酯基的含量都很高[3-6]。HF主要從巴西海參、梅花參、格皮氏海參和挪威紅參中提取，HG主要從刺參、馬氏海參及梅花參中提取[1]。海參多糖的生物學活性包括抗腫瘤、抗凝血與抗血栓形成、抗病毒、抑制新生血管生成、抗纖維化、降糖及降壓、免疫調節等[2-3，5，7-9]，而海參多糖之間硫酸化程度、相對分子量、顯微結構及殘基數量的不同決定了其生物活性的多樣性。本文對海參多糖的抗腫瘤作用及其相關機制作一綜述。

1 海參多糖對細胞周期和凋亡的影響

腫瘤的發生、發展與細胞周期調控機制密切相關；細胞周期可以分為間期與分裂期兩個階段，包括G1、S、G2和M期。G1期為主要“限制點”，細胞能否通過G1期進入S期決定了細胞能否進行增殖[10-12]。細胞凋亡是指細胞在一系列內源性基因的調控下發生自然或生理性死亡的過程[13]。凋亡相關基因Bax和B淋巴細胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）同為 Bcl-2家族成員，Bcl-2的高表達或Bax的低表達都可以使致癌基因的活性增強；因此，Bax/Bcl-2的比率可調節細胞凋亡信號的啟動[13]。凋亡抑制基因Survivin能夠調節腫瘤細胞的分裂，促進其增生和抑制其凋亡，是凋亡抑制蛋白家族成員。含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）屬半胱氨酸蛋白酶家族，常常以無活性酶原的形式存在，在細胞凋亡過程中發揮重要作用[14]。

有研究報道海參硫酸軟骨素（low-molecular-weight fucosylated chondroitin sulfate，LFCS）能夠抑制 Lewis肺癌小鼠腫瘤的生長與轉移并呈現劑量依賴性。LFCS通過上調p53/p21的表達誘導細胞周期阻滯，并通過激活Lewis肺癌細胞中Caspase-3的活性誘導細胞凋亡[15]。孫希寶等[16]研究發現刺參酸性粘多糖（stichopus japonicus acid mucopolysaccharide，SJAMP）可能通過上調 Survivin蛋白及下調Bax蛋白的表達而抑制人肝癌細胞HepG2的生長。薛魁金等[17]報道SJAMP能夠促進SWl990細胞凋亡，并將細胞周期阻滯在G0/G1期而抑制其生長增殖。

2 海參多糖阻礙腫瘤細胞核酸的合成

早在1993年，就有海參多糖抑制DNA合成的報道，有學者通過3H-TdR參入試驗表明乳腺癌及S180患鼠腫瘤細胞DNA的合成可被SJAMP明顯抑制，從而達到抑制腫瘤生長的目的;另一方面，SJAMP可明顯促進荷瘤小鼠正常肝細胞DNA的合成，能促進正常肝細胞的增殖[17]。因此，SJAMP可以選擇性的作用于正常細胞及腫瘤細胞。

3 海參多糖對腫瘤細胞增殖和分化的影響

增殖細胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）是腫瘤細胞增殖的一個重要標志，其變化過程和DNA的合成過程一致[18]。p21是一種腫瘤抑制蛋白，可以抑制腫瘤細胞與PCNA結合。

Song等[19]發現SJAMP可以將肝癌HepG2細胞及人宮頸癌Hela細胞阻滯在G1期，并能降低兩者PCNA的表達情況，抑制細胞的增殖，發揮抗腫瘤的活性，但人張氏肝細胞中PCNA的表達情況無明顯變化；且PCNA的表達量和細胞周期的變化保持一致，所以SJAMP抑制HepG2細胞的增殖是通過影響細胞周期實現的；故推測SJAMP抑制HepG2細胞生長增殖的抗腫瘤機制可能與影響其DNA的合成有關。Song等[19]實驗表明SJAMP具有明顯的抗腫瘤作用，能降低乙基亞硝胺（diethylnitrosamine，DEN）誘導的肝癌病灶數量、縮小最大癌結節的體積；其機制可能與SJAMP降低PCNA、升高p21的表達有關。

4 海參多糖抑制新生血管

腫瘤的生長、侵襲及轉移均和新生血管的形成有關。缺氧誘導因子（hypoxia-inducible factor，HIF-1α）和血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）均大量表達于多數人體腫瘤，對腫瘤細胞的血管形成、分裂、增殖生長及凋亡都有重要影響；腫瘤的侵襲和轉移都與細胞外基質中的基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）有關[15，20]。

張珣等[20]通過Lewis肺癌小鼠模型，證實了HF在體內呈劑量依賴性抑制腫瘤的生長和自發性轉移。其機制可能為HF在缺氧條件下抑制了HIF-1α和VEGF的表達，從而抑制了腫瘤新生血管的生成。Liu等[15]的研究同樣發現HG可以抑制VEGF、增加金屬蛋白酶組織抑制因子的表達，并能顯著降低MMPs的水平。Zhang等[21]在B16F10細胞和小鼠腫瘤模型中發現，玉足海參多糖（HS）可以顯著降低MMP-2、MMP-9和VEGF的表達，從而抑制B16F10細胞的侵襲能力及原發性腫瘤的轉移能力。

5 海參多糖對荷瘤機體的免疫調節作用

腫瘤的發生、發展與機體的免疫情況緊密相關，腫瘤細胞能夠通過多種非特異性的機制影響機體的免疫功能[8，19，22]。如NK細胞在腫瘤細胞免疫監視方面發揮重要作用，能夠在沒有任何過敏原刺激和依賴主要組織相容性復合體識別的情況下迅速識別并殺傷多種腫瘤細胞。CD4+T細胞能夠調節CD8+T細胞的增殖與分化，從而在抗腫瘤免疫方面發揮重要作用。TNF-α作為一種有效的多效性促炎癥細胞因子，影響所有細胞的生長、分化和存活；有證據表明升高TNF-α水平有利于腫瘤的增殖[19]。

Song等[19]研究發現，DEN誘導的肝癌大鼠模型中，與對照組相比，低劑量的SJAMP即可增加血清中IL-2水平，降低TNF-α水平；高劑量的SJAMP可以增強NK細胞的殺傷作用，使CD3+、CD4+和CD8+細胞水平顯著升高，且CD4+和CD8+細胞的比例也趨于正常化。SJAMP能夠抑制H22肝癌荷瘤小鼠腫瘤的增殖生長，其機制為SJAMP促進H22荷瘤小鼠胸腺和脾臟組織的生長，提高胸腺與脾指數，可有效預防荷瘤小鼠免疫器官的功能減退及萎縮，提高機體的免疫功能；SJAMP能促進細胞因子的分泌，激活腹腔內巨噬細胞和其表面受體，增加荷瘤小鼠脾巨噬細胞的吞噬功能；促進脾淋巴細胞的增殖，增加其對機體的免疫調節能力和對腫瘤細胞的殺傷能力；減少腫瘤對體內NK細胞的損傷，提高NK細胞的活性及殺傷能力；降低腫瘤細胞對IL-2的損傷，刺激機體分泌重組人干擾素β，促進細胞凋亡。因此，SJAMP主要通過促進巨噬細胞及免疫細胞的增殖分化及生長發育，調節細胞因子的分泌，增強機體的免疫功能，發揮抗腫瘤的作用[23]。

6 HG的抗凝作用與抗腫瘤機制

HG和肝素同屬于糖胺聚糖家族，兩者的生物學活性相仿，其原因可能為兩者理化性質相似，且活性部位中都含有帶負電荷的硫酸基。臨床及實驗研究均表明肝素具有良好的抗腫瘤活性，而HG與肝素的生物學活性非常相近，故推測其抗腫瘤的機制是通過抗凝來實現的，主要作用于和肝素類似的靶點。具體機制為HG抑制了肝素輔助因子Ⅱ、直接抗凝血酶Ⅲ、凝血酶裂解因子Ⅷ的輕鏈等來發揮抗凝作用；通過抑制整合素的表達來抑制纖維蛋白間的聚合，進一步抑制了纖維蛋白凝塊的形成；促進組織因子途徑抑制物的釋放而阻滯了凝血級聯的激活；抑制血小板的功能、正常生理活性、選擇素的表達；促進內皮細胞血管的再生，抑制血管平滑肌細胞的增殖[24]。Pomin等[7]研究表明HG在體內外均可明顯抑制小鼠黑素瘤B16F10細胞的轉移能力，其機制為HG可抑制活性因子Xa的產生而影響纖維蛋白的形成，不影響尿激酶與纖溶酶原激活物抑制劑-1的表達，這是和纖溶密切相關的兩個主要因素。此外，HG作用后可以降低組織因子（tissue factor，TF）的轉錄和蛋白表達情況。啟動子缺失、位點突變和功能實驗已證實該核轉錄因子NF-κB結合區域是HG抑制TF表達結合的主要部位。HG可明顯抑制B16F10細胞的NF-κB從胞質中發生核易位，但無法抑制NF-κB的表達和磷酸化，這可能就是抑制TF轉錄的機制。肝素通過降低P-選擇素和L-選擇素發揮抗腫瘤活性，而HG也能抑制sialyl Lewis和LS180腫瘤細胞與P-選擇素和L-選擇素結合，故其和肝素有著相同的抗腫瘤機制[7]。

7 海參多糖抗腫瘤作用的應用前景

目前所用的很多化療藥在殺傷腫瘤細胞的同時，也能破壞人體正常的細胞，毒副反應大，很容易造成用藥機體的損害；因此，開發與研制天然的抗腫瘤藥物就顯得尤為重要。海參多糖已被證實有著良好的抗腫瘤活性，且無毒副反應，今后必將廣泛應用于臨床腫瘤的治療；但其對腫瘤起抑制作用的是海參多糖本身，還是其代謝產物，目前還不甚明了；有關分子生物學方面的調控機制有許多也是未知的，因此還需要進一步的深入研究。