花青素抗消化道腫瘤研究進(jìn)展

陳祥燕 羅麗萍 韓彬 周杰 余小平

花青素屬于黃酮類化合物，廣泛分布于有色植物的花、葉、果實(shí)及根莖的細(xì)胞液中，使其呈現(xiàn)紅、藍(lán)、紫等不同顏色。目前已發(fā)現(xiàn)的花青素有27種，均具有2-苯基色原烯母核，其中6種較常見，分別是矢車菊色素(cyanidin，Cy)、天竺葵色素(pelargonidin，Pg)、飛燕草色素(delphindin，Dp)、芍藥色素(peonidin，Pn)、牽?；ㄉ?petunidin，Pt)和錦葵色素(malvidin，Mv)。在自然狀態(tài)下，游離的花青素不穩(wěn)定，常與不同的糖基結(jié)合形成糖苷，即花色苷(anthocyanins)。研究表明，花青素具有抗氧化[1]、抗炎[2]、改善肥胖[3]等作用。

流行病學(xué)調(diào)查表明，消化系統(tǒng)是腫瘤易發(fā)部位之一。在消化道腫瘤中，腸癌的發(fā)生率和病死率均居首位，其次是胃癌和食管癌[4]。現(xiàn)今，植物化學(xué)物質(zhì)防治癌癥已成為研究熱點(diǎn)，花青素因其自身結(jié)構(gòu)特性發(fā)揮抗癌作用[5]，所以備受研究者關(guān)注。本文總結(jié)近年來對(duì)花青素防治口腔、食管、胃、腸道四種消化道腫瘤的研究并作一綜述。

1 花青素抗消化道腫瘤效應(yīng)

1.1 花青素抗口腔癌 化療藥物能夠有效治療口腔鱗狀上皮細(xì)胞癌，但對(duì)正常組織有損傷。而花青素?zé)o毒，且能有效抑制口腔鱗狀上皮癌細(xì)胞惡化。研究顯示，黑覆盆子花青素(freezedried black raspberries，BRB)能以時(shí)間和劑量依賴性抑制原代培養(yǎng)的人口腔鱗狀上皮癌細(xì)胞(SCC 4,SCC 9,SCC 25,SCC 2095)增殖能力；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，BRB降低血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在腫瘤中的表達(dá)，從而降低腫瘤微血管密度，抑制腫瘤生長(zhǎng)[6]。

花青素治療口腔癌過程中，其吸收率受口腔環(huán)境及用藥形式等影響較大。Mallery等[7]制備含10%花青素的口腔黏膜凝膠劑(Berry gels)，發(fā)現(xiàn)其最佳儲(chǔ)存溫度和條件為4℃，pH 3.5，穩(wěn)定性可達(dá)（100.2±0.4）%，但在生理?xiàng)l件(pH 6.5)時(shí)能較好地被口腔黏膜組織和血液吸收，發(fā)揮抗癌效應(yīng)；實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，相同條件下，離體口腔黏膜細(xì)胞對(duì)花青素的吸收能力比人體強(qiáng)。新近報(bào)道稱，液相色譜-質(zhì)譜(Liquid Chromatography-Mass SpectroscopyLCMS，)聯(lián)用分析不同療法治療后患者唾液中的BRB含量，發(fā)現(xiàn)反復(fù)漂洗法比凝膠劑法的BRB含量高40%[8]。結(jié)果提示，花青素作為化療藥物，其吸收率可通過優(yōu)化治療方法得到提高。

1.2 花青素抗食管癌 Reen等[9]分別用100μg/mL BRB，100 μmol/L 3-葡萄糖苷-矢車菊素(cyanidin-3-glucoside，C3 G) 和 100 μmol/L 3-蕓香糖苷-矢車菊素(cyanidin-3-rutinoside，C3 R)處理原代食管細(xì)胞30 min后，再加入1 μCi/mL NMBA([3 H]-甲基芐基亞硝胺，[3 H]-N-nitrosome-thylbenzylamine)，其代謝物亞硝酸鹽等可誘導(dǎo)食管細(xì)胞癌變，采用反相高效液相層析法檢測(cè)NMBA的代謝，結(jié)果顯示，3種化合物對(duì)NMBA代謝抑制率分別為11%，23%和47%，說明花青素及其組成成分均能預(yù)防食管癌發(fā)生。

研究顯示，BRB能有效抑制高惡型食管癌RE-149 DHD細(xì)胞系生長(zhǎng)并促進(jìn)其凋亡，且有劑量依賴性，但對(duì)普通型食管癌RE-1490細(xì)胞系作用則較弱；100μg/mL BRB為兩細(xì)胞系最有效抑制濃度，抑制率分別為45%和16%[10]。結(jié)果表明，花青素對(duì)高惡型食管腫瘤抑制效果更顯著。Stoner等[11]比較相同濃度的4種漿果花青素，包括BRB、紅木莓花青素(RRBs)、越橘花青素(BBs)和草莓花青素(STRWs)，對(duì)NMBA誘導(dǎo)的鼠食管腫瘤成瘤率及腫瘤多樣性影響，發(fā)現(xiàn)成瘤率和腫瘤多樣性分別為[60%，(1.07±0.28)]，[63%，(1.00±0.32)]，[75%，(1.25±0.32)和[75%，(1.19±0.28)]，明顯低于對(duì)照組[95%，(2.15±0.41)]。Chen等[12]研究結(jié)果也表明，與對(duì)照組相比，除降低成瘤率和腫瘤多樣性外，還使膳食5% BRB組大鼠食管腫瘤中的亞硝酸鹽含量降低47%。以上結(jié)果提示，花青素能夠抑制食管腫瘤，可能機(jī)制是抑制NMBA代謝。Wang等[13]研究發(fā)現(xiàn)膳食5% BRB能夠減少NMBA誘導(dǎo)的大鼠食管腫瘤的數(shù)量和體積，并且降低食管腫瘤炎癥因子、微血管生成相關(guān)因子、VEGF及缺氧誘導(dǎo)因子-1 α(hypoxia-inducible factor-1 α，HIF-1 α)的表達(dá)。以上結(jié)果說明，花青素可能通過減少新生微血管生成，阻斷腫瘤營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，從而抑制腫瘤發(fā)生。

1.3 花青素抗胃癌 Shih等[14]研究5種花青素(Cy,Pg,Dp,Pn,Mv)及4種花色苷(C-3 G,Pg-3 G,Pn-3 G,Mv-3 G)對(duì)胃腺癌AGS細(xì)胞作用，發(fā)現(xiàn)相同濃度處理后，Mv及Mv-3 G對(duì)胃腺癌AGS細(xì)胞活性抑制最為顯著，且具有劑量和時(shí)間依賴性。相同結(jié)論還見于Boivi等[15]的研究，用草莓、覆盆子、紅醋栗、黑醋栗、圓醋栗等漿果的花青素處理AGS細(xì)胞，均能抑制其增殖及活性，并呈劑量和時(shí)間依賴性。

Zhang等[16]對(duì)中國(guó)河北省胃癌高發(fā)地區(qū)的1501名成人進(jìn)行14年的追蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，感染幽門螺桿菌人群發(fā)生胃癌的概率高于未感染人群，表明感染幽門螺桿菌是導(dǎo)致胃癌的高危因素。Kim等[17]首次發(fā)現(xiàn)，花青素能夠通過阻斷幽門螺桿菌的sec信號(hào)通路抑制幽門螺桿中細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白A(cytotoxin-associated protein A,CagA)和空泡細(xì)胞毒素A(vacuolating cytotoxin A,VacA)的分泌，抑制幽門螺桿菌生長(zhǎng)，從而抑制胃癌的發(fā)生。

1.4 花青素抗結(jié)直腸癌 Coates等[18]研究證實(shí)：運(yùn)用Caco-2細(xì)胞單層模型(Caco-2 monolayer)評(píng)估發(fā)現(xiàn)，BRB在濃度50μg/mL以內(nèi)無細(xì)胞毒性；50μg/mL BRB處理HT 29腸腺癌細(xì)胞可減少50%的DNA損傷，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。Yun等[19]研究發(fā)現(xiàn)，Dp對(duì)HCT 116結(jié)腸癌細(xì)胞的 IC 50為110μmol/L；用 120、180、240 μmol/L的Dp處理HCT 116 結(jié)腸癌細(xì)胞 48 h后，凋亡率分別為26%、35%、38%，表明Dp能夠促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤生長(zhǎng)。相同結(jié)論見于Zu等[20]的研究，藍(lán)莓花青素(Vaccinium uliginosum Anthocyanins,AV.uli)能夠抑制DLD-1結(jié)腸癌和COLO 205結(jié)直腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，其IC 50和IC 90濃度均為50μg/mL和100μg/mL。

Bi等[21]通過建立Muc2/小鼠腸癌動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)，用10%BRB飼喂12周后，與對(duì)照組相比，小腸和結(jié)腸腫瘤發(fā)生率分別降低13%和24%；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其機(jī)制可能是BRB抑制慢性炎癥因子白細(xì)胞介素(IL-1，IL-6，IL-10)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)產(chǎn)生，增加細(xì)胞間鈣粘蛋白(E-cadherin)及p 21表達(dá)，從而抑制Muc基因缺失誘導(dǎo)結(jié)直腸癌的發(fā)生。

2 花青素抗消化道腫瘤機(jī)制

2.1 抑制腫瘤發(fā)生 炎癥因子能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，而花青素能夠抑制炎癥因子和過氧化物質(zhì)產(chǎn)生。已有研究通過NMBA誘導(dǎo)大鼠食管癌實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型證實(shí)，BRB能夠降低癌前病變 中環(huán)氧化酶-2(cyclooxy genase-2，COX-2)、誘生型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,i-NOS)以及兩者的mRNA的表達(dá)；乳頭狀食管癌組織中，BRB能夠降低前列腺素E(Prostaglandin E 2,PGE-2)和i-NOS的表達(dá)，從而減少食管癌發(fā)生、發(fā)展[9,11]。另有報(bào)道顯示，10% BRB凝膠局部治療人口腔鱗狀上皮癌，可通過降低癌細(xì)胞內(nèi)的COX-2及i-NOS表達(dá)量，促使細(xì)胞角質(zhì)化和終末化，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[22]。

研究表明，多種漿果花青素能降低NMBA誘導(dǎo)食管癌動(dòng)物模型成瘤率，同時(shí)降低血清中癌相關(guān)炎性因子的表達(dá)量，特別是白細(xì)胞介素5(IL-5)以及鼠白介素-8(GRO/KC)，結(jié)果提示，IL-5和GRO/KC可能作為食管癌化療藥物預(yù)后的新指標(biāo)[11]。

研究顯示，Cy可以作為低惡性的Caco-2直腸癌細(xì)胞系的自由基清除劑，保護(hù)原位癌細(xì)胞不受到氧化性損傷，而在高惡性的LoVo直腸癌細(xì)胞或者高耐藥性的LoVo/ADR直腸癌細(xì)胞中，Cy能夠作為氧化前體，減少活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)的清除和谷胱甘肽的消耗，短暫積累大量ROS和氧化性谷胱甘肽，激活線粒體凋亡旁路，致使細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤發(fā)生與生長(zhǎng)。表明花青素具有雙重作用，對(duì)不同類型癌細(xì)胞存在不同調(diào)控機(jī)制，其確切機(jī)制有待進(jìn)一步探究[23]。

2.2 抑制細(xì)胞周期進(jìn)程 研究顯示，用100 μmol/L和200 μmol/L的Mv分別與胃腺癌ACS細(xì)胞孵育24 h，用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)處于G0/G1期的細(xì)胞明顯增多，分別是74%與79%[15]。還有研究證實(shí)，50μg/mL BRB處理HT 29結(jié)腸癌細(xì)胞，檢測(cè)G0/G1期細(xì)胞數(shù)量減少10%，同時(shí)在S期與G2/M期的數(shù)量增加，抑制細(xì)胞周期進(jìn)程，結(jié)果提示BRB能夠通過細(xì)胞周期捕獲抑制腫瘤細(xì)胞增殖[18]。另有報(bào)道稱，用 30、60、120、180、240 μmol/L的Dp分別處理HCT 116細(xì)胞，G2/M期細(xì)胞比例分別為14%，14%，23%，34%，37%，其可能機(jī)制是通過上調(diào)抑癌基因P 53及其下游靶分子p 21WAF1/Cip1的表達(dá)，減少細(xì)胞周期蛋白B 1(cyclin B 1)和細(xì)胞分裂周期蛋白激酶2 (cell division cycle 2 kinase, cdc 2)的蛋白表達(dá)量，抑制細(xì)胞周期進(jìn)程，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[19]。

2.3 促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡 花青素可以通過促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡防治消化道腫瘤。研究顯示，BRB能夠激活口腔SCC細(xì)胞中Casepese-3，促進(jìn)細(xì)胞程序性凋亡[5]。有報(bào)道指出，Mv和Dp能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡，其機(jī)制是通過啟動(dòng)caspase-8及caspase-9，然后激活細(xì)胞內(nèi)caspase-3活性，同時(shí)加強(qiáng)多聚ADP核糖聚合酶(poly (ADP-ribose) polymerase，PARP)的裂解[14,19]。

花青素能通過調(diào)控Bcl-2家族蛋白的表達(dá)而調(diào)控細(xì)胞凋亡。研究證實(shí)，5% BRB[11]、Mv[14]和Dp[19]可通過減少Bcl-2 表達(dá)和增加Bax的表達(dá)，導(dǎo)致Bcl-2/Bax的比率失調(diào)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。

報(bào)道顯示，BRB能調(diào)控Wnt信號(hào)通路，促使上游的啟動(dòng)因子CDKN2 A，SFRP 2，SFRP 5和WIF 1去甲基化，增加其表達(dá)；降低Wnt信號(hào)通路下游的β-catenin和C-myC的mRNA表達(dá)，調(diào)控結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖與凋亡[24]。研究顯示，花青素能夠調(diào)控MAPK信號(hào)級(jí)聯(lián)中的ERK 1/p 38，ERK 1/JNK (c-Jun)，ERK 2/AP-1通路，抑制細(xì)胞分裂，減少細(xì)胞增殖，同時(shí)激活p 38酶活性，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，發(fā)揮消化道癌癥防治效應(yīng)[11-12,14]。

2.4 抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移 Yun等[19]用BRB分別處理Caco-2、SW 116和HT 26腸癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)BRB降低腸癌細(xì)胞中DNA甲基轉(zhuǎn)移酶 (DNA methyltransferase, DNMT)，特別是DNMT 1和DNMT3 B的表達(dá)，使抑癌基因去甲基化，從而抑制結(jié)腸癌發(fā)生及降低腸癌轉(zhuǎn)移，且呈濃度依賴性。

另有研究證實(shí)，100μg/mL BRB能夠降低SCC 2，9，25，2905細(xì)胞系i-NOS酶活性，降低SCC惡變能力，抑制口腔癌擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移[5]。同樣結(jié)論也見于Cvorovic等[23]的研究，Dp和Cy可針對(duì)轉(zhuǎn)移性LoVo直結(jié)腸癌細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒性且促進(jìn)其凋亡，其機(jī)制可能是通過大量積累ROS，抑制谷胱甘肽還原酶生成及加速降解谷胱甘肽。以上結(jié)果提示，花青素能抑制消化道腫瘤的轉(zhuǎn)移。

綜上所述，花青素具有抗消化道腫瘤作用，目前研究主要圍繞其促進(jìn)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞生長(zhǎng)增殖、血管生成以及浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移等方面開展，但其抗腫瘤機(jī)制尚不明確，因此機(jī)制研究將成為今后重點(diǎn)。如抗腫瘤機(jī)制得以闡明，將極大推進(jìn)花青素等天然植物成分的臨床應(yīng)用進(jìn)程。

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