中藥誘導腫瘤細胞凋亡的實驗研究進展※

何莉莎 李枋霏 孫桂芝 李 杰

(中國中醫(yī)科學院廣安門醫(yī)院腫瘤科，北京 100053)

細胞凋亡(Apoptosis)［1］是細胞受到生理或某些病理信號刺激后通過啟動自身內(nèi)部機制，主要是通過內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活而發(fā)生的細胞死亡過程。由于這一過程按一定的規(guī)律和程序進行，通常稱之為程序性細胞死亡(programmed cell death，PCD)。正如個體發(fā)育要經(jīng)歷生、長、壯、老、已一樣，細胞凋亡就類似于這一過程的縮影。近年來，我國學者在中藥誘導腫瘤細胞凋亡的研究中，取得了較大進展。目前為止，文獻報道有多種中藥及其提取物和中藥復方在體內(nèi)、外實驗中通過多種途徑調(diào)控不同基因誘導腫瘤細胞凋亡，綜述如下。

1 凋亡機制現(xiàn)代研究進展

1.1 Bcl-2家族基因 Bcl-2基因家族包括凋亡抑制基因(Bc1-2、Bcl-x等)和凋亡促進基因(Bax等)兩大類功能相反的基因。Bcl-2基因是Tsujimoto［2］于1984年最先從濾泡性 B細胞淋巴瘤中分離出來的凋亡抑制基因。中藥干預后腫瘤細胞的凋亡主要通過下調(diào)Bcl-2基因表達，上調(diào)Bax基因表達。且Bax基因產(chǎn)物可與Bcl-2形成異二聚體，從而使Bcl-2失活，Bax高表達可拮抗Bcl-2對細胞凋亡的抑制作用，轉(zhuǎn)而促進細胞凋亡［3］。

1.2 p53基因 p53基因存在2種形式，一種為野生型(WT p53)，另一種為突變型(MT p53)。WT p53蛋白水平升高，能使細胞周期停滯、細胞凋亡;且WT p53能促進Bax基因上調(diào)，誘導細胞凋亡。MT p53蛋白過量表達，導致細胞增殖能力的提高，造成了轉(zhuǎn)化細胞和腫瘤的生長優(yōu)勢。大量研究表明經(jīng)中藥干預后WT p53表達上調(diào)促進腫瘤細胞的凋亡［4］。

1.3 Fas/FasL基因 Fas(CD95)是一種細胞表面受體，屬于腫瘤壞死因子(TNF)家族，F(xiàn)asL是一種細胞表面蛋白，主要由活化的T淋巴細胞產(chǎn)生。Fas與其配體FasL結(jié)合后可以介導細胞凋亡，F(xiàn)as/FasL誘導凋亡的信號主要是通過死亡域信號放大系統(tǒng)引起caspase家族中的啟動子caspase-8活化，進一步活化下游caspase-9，最終活化 caspase-3，導致凋亡事件發(fā)生［5］。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)中藥干預的細胞中可以觀察到Fas的上調(diào)，考慮與誘導腫瘤細胞凋亡有關［6］。

1.4 c-myc基因 c-myc是參與正常細胞增殖、轉(zhuǎn)化和分化的一個原癌基因，其調(diào)控細胞周期，具有誘導增殖和凋亡雙重作用［7］。目前認為，表達c-myc的細胞是增殖還是凋亡是由存活因子是否存在決定的:在正常情況下，c-myc基因依賴生長因子促使細胞生長，當生長因子消除或抑癌因素存在時，c-myc可使細胞周期停滯于G1期并停止增殖或是誘導細胞凋亡。研究表明，中藥干預能上調(diào)c-myc基因蛋白表達和核酸水平，在沒有生長因子參與時，將誘導腫瘤細胞凋亡。

1.5 survivin基因 survivin是一種新近發(fā)現(xiàn)的結(jié)構獨特的凋亡抑制蛋白(inh ibitor of apoptosis protein，IAP)，具有抑制細胞凋亡、調(diào)節(jié)細胞周期和細胞分裂的雙重功能［8］。目前報道有些中藥干預后可以引起survivin表達下降，誘導細胞凋亡。

1.6 端粒酶 端粒存在于所有真核生物染色體的末端，在維護基因的穩(wěn)定性方面起著重要作用。而端粒酶能維持端粒的長度，破壞這種自身保護。因此端粒酶的激活與腫瘤的發(fā)生密切相關。研究顯示，經(jīng)中藥干預后細胞端粒酶活性下調(diào)可能是其誘導胃癌細胞凋亡的機制之一［9-10］。

1.7 相關的信息調(diào)控體系［11-13］包括:Ca2+在導致凋亡的早期信號中起關鍵作用;Zn2+有阻止凋亡作用;細胞內(nèi)有依賴 Ca2+、Mg2+的核酸酶，可使脫氧核糖核酸(DNA)降解;蛋白激酶C(PKC)是一個與凋亡有關的信使。酪氨酸蛋白激酶(PTK)能抑制細胞凋亡，酪氨酸磷酸酶(TPase)可促進凋亡;CD95是介導凋亡信號的受體分子之一，能介導細胞凋亡等?？梢?，細胞凋亡的調(diào)控機制十分復雜，各種因素構成一個錯綜復雜的網(wǎng)絡來發(fā)揮對凋亡的調(diào)控作用。

2 中藥誘導腫瘤細胞凋亡的研究進展

腫瘤是細胞增殖過度和(或)凋亡不足而導致的一種疾病，從天然資源中尋找具有抗腫瘤活性或誘導腫瘤細胞凋亡作用的藥物，是近年來國內(nèi)外抗腫瘤藥物研究的熱點之一。然而，不論是中藥單體、中藥復方，還是中成藥誘導腫瘤細胞凋亡的機制都不是單一途徑，中藥抗腫瘤的效應是多靶點的。結(jié)合前述細胞凋亡機制，將現(xiàn)有抗腫瘤中藥研究按中醫(yī)藥理論進行分類，以期更好結(jié)合臨床，為臨床所用。

2.1 中藥單體

2.1.1 活血化瘀中藥 楊驊等［14］發(fā)現(xiàn)中藥莪術中提取的抗癌藥物欖香烯能阻止腫瘤細胞從S期進入G2期，并誘發(fā)其凋亡。梁斌等［15］觀察到姜黃素對人胃腺癌SGC-7901細胞增殖有抑制和誘導其凋亡的作用。Yuan S等［16］在丹參酮ⅡA誘導人鼻咽癌細胞凋亡的體外試驗中發(fā)現(xiàn)細胞凋亡的特征性改變。并發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA可上調(diào)人鼻咽癌細胞 Fas、Bax、p53、p21 基因的表達，而降低Bcl-2d的表達;且丹參酮ⅡA處理組可見明顯的AP峰，細胞凋亡指數(shù)明顯高于對照組，說明丹參酮ⅡA能誘導人鼻咽癌細胞凋亡。He J等［17］用人肺癌細胞株(SPC-A-1)研究丹參酮ⅡA的凋亡誘導作用，同樣觀察到丹參酮組促凋亡基因p53、Fas、Bax表達明顯升高，而凋亡抑制基因Bcl-2的表達水平則明顯降低。說明丹參酮確實促進了腫瘤細胞凋亡的發(fā)生，而這一機制可能在于凋亡抑制基因的抑制及促凋亡基因的上調(diào)。許惠玉等［18］觀察到赤芍總苷通過下調(diào)腫瘤細胞中Bcl-2的表達和上調(diào)腫瘤細胞中Bax的表達，促進腫瘤細胞凋亡。孫付軍等［19］發(fā)現(xiàn)粉防己堿降低腫瘤細胞耐藥基因表達產(chǎn)物P170的過度表達，增加對細胞凋亡因子Trail表達率，而對細胞凋亡因子Fas的影響不明顯。

2.1.2 清熱解毒中藥 地膽草是菊科地膽草屬植物，其全草是中藥苦地膽的來源，具有清熱、涼血、解毒、利濕功效。梁僑麗等［20］發(fā)現(xiàn)，地膽草倍半萜內(nèi)酯化合物體外抗腫瘤中是通過誘導細胞凋亡抑制海拉(HeLa)細胞的。客蕊等［21］觀察到獨角蓮含藥血清具有抑制K562白血病細胞增殖、促進細胞分化和誘導細胞凋亡的作用，其作用強度與時間-濃度呈正相關。陳秀瑋等［22］發(fā)現(xiàn)，白樺脂酸可以抑制人宮頸癌HeLa細胞的增殖，并誘導其凋亡，作用機制可能與上調(diào)Cyto C及caspase-3蛋白的表達和啟動細胞線粒體凋亡途徑的信號轉(zhuǎn)導過程有關。張永清等［23］研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿可以抑制端粒酶活性，影響 p53、c-myc、Fas/Fasl、Bcl-2/Bax、caspases等基因的表達，從而推測苦參堿抑制腫瘤細胞增殖和誘導腫瘤細胞凋亡與上述基因表達改變以及酶活性變化有關。

2.1.3 其他屬性中藥 歐陽資章等［24］發(fā)現(xiàn)紅毛五加有效成分有抑制環(huán)氧合酶-2(COX-2)活性的作用，從而誘導腫瘤細胞株OVCAR3細胞凋亡?？到芊嫉龋?5］發(fā)現(xiàn)豆苷元是大豆異黃酮的重要組成成分之一，其抑制人乳腺癌細胞MCF-7及MDA-MB-453的增殖并誘導其凋亡是通過引起細胞周期阻滯于G1和G2/M期及上調(diào)caspase-9的表達實現(xiàn)的。于曉紅等［26］觀察到白附子混懸液通過抑制端粒酶活性、下調(diào)凋亡基因Bcl-2的表達及上調(diào)抑癌基因p16的表達從而促進腫瘤細胞凋亡來達到抗腫瘤的作用。馬英麗等［27］發(fā)現(xiàn)北寄生提取物對人肝癌細胞株(HepG2)增殖有抑制和凋亡誘導作用。嚴澤軍等［28］發(fā)現(xiàn)大黃素在體外能抑制人膀胱癌細胞株BIU87的生長、誘導細胞凋亡，其作用與下調(diào)Bcl-2蛋白表達，上調(diào)caspase-3蛋白表達，提高caspase-3活性，阻滯細胞周期于G0/G1期相關。王春光等［29］發(fā)現(xiàn)大黃素處理組人白血病K562細胞裸鼠移植瘤組織中磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)、絲蘇氨酸蛋白激酶(AKT)蛋白表達水平明顯降低，而FoxO3a蛋白水平明顯升高。說明PI3K/AKT信號通路參與K562細胞凋亡發(fā)生。Hou等［30］發(fā)現(xiàn)二氫青蒿素促發(fā)的細胞凋亡可能也不依賴于p53。二氫青蒿素無論在p53野生的HepG2細胞還是p53缺失的肝癌細胞Hep3B中均能有效升高Bax，降低Bcl-2，激活caspase-3并誘導細胞凋亡。張曉迪等［31］發(fā)現(xiàn)附子誘導胃癌SGC-7901細胞凋亡可能為附子抗胃癌的作用機制之一。高劑量附子誘導凋亡可能呈時間依賴性。

2.2 中藥復方 陳培豐等［32］觀察清熱消積方(由蛇六谷、白花蛇舌草、絞股藍、白豆蔻等組成)具有誘導腫瘤細胞凋亡的作用，在細胞周期中，出現(xiàn)明顯的凋亡峰。田曉環(huán)等［33］研究發(fā)現(xiàn)大黃 蟲丸誘導腫瘤細胞凋亡效果明顯，而對照組西藥環(huán)磷酰胺并無此作用。蔣鳳榮等［34］研究千金葦莖湯對人肺小細胞癌H446凋亡的影響中發(fā)現(xiàn)，細胞中COX-2蛋白表達降低，caspase-3蛋白表達升高，提示千金葦莖湯可以促進細胞凋亡。劉應柯等［35］發(fā)現(xiàn)大劑量的小柴胡湯能增強順鉑誘導的肝癌細胞的凋亡，進一步免疫組化分析發(fā)現(xiàn)，減少順鉑誘導的正常大鼠肝BRL細胞 Rb、p21、casepase-3、Bax、wp53蛋白表達的上調(diào)，抑制Bcl-2、mp53蛋白的下調(diào)，通過對凋亡和抗凋亡蛋白表達的調(diào)節(jié)起到了保護肝細胞作用。

2.3 中成藥 艾迪注射液以斑蝥為君藥，人參、黃芪、刺五加為佐藥，全方具有清熱解毒、消瘀散結(jié)之功效。王劍蓉等［36］應用組織芯片技術和免疫組化法觀察到艾迪注射液可通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)的活化，下調(diào)Bcl-2蛋白的陽性表達，誘導癌細胞凋亡。張金娟等［37］研究發(fā)現(xiàn)，艾迪注射液高劑量組的瘤組織細胞凋亡率明顯高于模型組。其機制可能為降低瘤組織血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)的表達，來抑制瘤組織的血管生成，從而誘導癌細胞凋亡。蘇偉賢等［38］研究表明，誘導腫瘤凋亡與促進腫瘤壞死同為康萊特注射液抑瘤的機制?？等R特可抑制SGC-7901細胞增殖并誘導其凋亡，其抑制及誘導凋亡效應呈濃度-時間依賴性;細胞周期分析處于G1期細胞百分比明顯增多，處于G2/M期的細胞減少;Bcl-2表達下調(diào)是其促進凋亡的原因。

3 展望

中醫(yī)藥的抗腫瘤作用不僅體現(xiàn)在對腫瘤的細胞毒作用，還體現(xiàn)在誘導腫瘤細胞的分化、免疫調(diào)節(jié)及促進凋亡方面。現(xiàn)代實驗從分子層面解釋了中藥抗腫瘤的作用機制，并不局限于單純的“殺死”腫瘤，更接近中醫(yī)認識和治療疾病，重視整體，平衡陰陽的觀點。然而，每一味中藥的有效成分不止一種，中藥又多以復方應用于臨床，中藥的作用機制為多靶點多途徑，這又對實驗室研究中醫(yī)藥有關科研方法方面提出了更高的要求。目前的研究結(jié)果總體上能看到中藥抗腫瘤確實有效的趨勢。隨著科研設備及科研方法學的進步，希望中醫(yī)藥的研究能更加深入，使中醫(yī)藥在抗腫瘤中發(fā)揮應有的作用。

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