天然活性多肽抗腫瘤活性及作用機制研究進展

馬琳，王淑靜，孫微微，周瀟，鄭妍，高薇，劉汶杰

(哈爾濱商業(yè)大學藥學院，黑龍江 哈爾濱 150076)

1 天然抗腫瘤多肽的來源

天然活性肽(bioactive peptides,BAP)相對分子質(zhì)量小于6 000 Da，是生物在長期生命活動中積累產(chǎn)生的，具有抗菌、抗病毒、降血壓、抗腫瘤等藥理作用。天然抗腫瘤活性多肽在自然界普遍存在，陸生生物、水生生物及微生物中均有發(fā)現(xiàn)，其研究將為抗腫瘤新藥研發(fā)提供新的思路。

1.1 植物來源抗腫瘤多肽 植物來源抗腫瘤多肽多源自于谷物種子，例如Vglycin是從豌豆種子中分離天然多肽，有治療糖尿病、抗腫瘤等活性。Gao等[1]發(fā)現(xiàn)Vglycin通過上調(diào)結腸癌凋亡相關蛋白B細胞淋巴瘤-2(Bcl-2)、髓細胞白血病-1(MCL-1)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的表達，抑制周期蛋白依賴性激酶2(CDK2)與細胞周期蛋白D1(cyclinD1)結合，引起細胞周期阻滯在G1/S期，從而抑制結腸癌細胞增殖。Mandal等[2]從蘇鐵屬鳳尾松中分離出9肽Cr-ACPI，可通過影響DNA合成，破壞核小體結構，誘導人表皮癌細胞(Hep2)、人結腸癌細胞(HCT-15)凋亡。

1.2 動物來源抗腫瘤多肽 從蜂毒中提取的蜂毒肽(melittin，MLT)由26個氨基酸組成，相對分子質(zhì)量為2 840。研究表明蜂毒肽能明顯抑制卵巢癌、前列腺癌、骨肉瘤、肝癌、胃癌等癌細胞增殖，具有顯著抗腫瘤作用，其與順鉑聯(lián)合應用,可增強順鉑對人卵巢癌細胞(A2780)的殺傷作用[3-4]。王雪等[5]研究發(fā)現(xiàn)金環(huán)蛇(Cathelicidin)體內(nèi)多肽BF-30穿膜后與小鼠胰腺癌細胞(Panc02)DNA結合，抑制Panc02細胞增殖，當BF-30濃度從10 μmol·L-1增加到40 μmol·L-1時，細胞凋亡率可從9.2%增加至28.2%。

1.3 微生物來源抗腫瘤多肽 微生物源活性肽主要由細菌、真菌產(chǎn)生，經(jīng)特殊分離工藝獲得。近年來，微生物源抗腫瘤活性肽的相關研究取得了較大進展，如螺旋藻多肽、薄芝糖肽、紫菜蛋白、海藻中提取的環(huán)五肽等。部分食用菌類提取物能通過促進免疫因子釋放起到抗腫瘤作用，如杏鮑菇菌絲球中分離獲得的兩組多肽均可活化巨噬細胞，激活NF-kB通路，提高Toll樣受體-2、4(TLR2、TLR4)的表達，促進NO2和H2O2生成，引發(fā)細胞凋亡[6]。此外，食用真菌如靈芝、云芝、姬松茸、茶樹菇、褐蘑菇等的子實體、菌絲體中均發(fā)現(xiàn)抗腫瘤活性肽[7]。

1.4 海洋生物來源抗腫瘤多肽 海洋中提取的多肽具有活性高、分子量小、毒性低的特點。賈盈露[8]等從沙蠶中獲得的多肽PAP(Ile-Glu-Pro-Gly-Thr-Val-Gly-Met-Met-Phe)能夠抑制人肺癌細胞(A549)增殖，誘導其凋亡而發(fā)揮抗腫瘤作用。Moreels等[9]從?？刑崛〉腁PETX4肽能以膜蛋白作為靶點，阻滯電壓門控鉀通道(Kv10.1)，誘導腫瘤細胞凋亡，并且Kv10.1在腫瘤組織過度表達，正常組織表達較少，說明該肽對腫瘤具有一定特異性。從牡蠣中提取的小分子活性多肽可明顯抑制胃癌、肺癌細胞增殖，改變細胞原有的惡性表型。從翡翠貽貝肉提取的抗腫瘤多肽，給藥濃度達到320 mg·kg-1時，對昆明小鼠移植瘤(S-180)的抑制率達到50.6%。從海綿、海鞘、海兔、海參分離得到的多肽也被證明有較強的抗腫瘤作用[10]。

2 天然抗腫瘤多肽作用機制

自然界中存在很多天然抗腫瘤多肽，例如從鳳尾松分離的9肽Cr-ACP1(AWKLFDDGV)、蟾蜍多肽(Maximin H5)、泥蚶多肽等。相關學者從細胞結構、腫瘤生長過程、基因表達等方面對天然活性肽抗腫瘤作用機制進行大量研究，抗腫瘤活性肽的作用機制往往不是單一的，可通過影響基因表達、免疫系統(tǒng)調(diào)控、影響骨細胞、誘導腫瘤細胞凋亡、抗腫瘤新生血管生成等多種方式抑制腫瘤細胞生長、增殖、轉移和侵襲殖[11-13]。

2.1 影響癌基因表達 根據(jù)癌基因假說理論，原癌基因激活、抑癌基因功能喪失均會打破正負調(diào)控信號平衡，致使癌癥發(fā)生。Slattery等[14]發(fā)現(xiàn)結直腸癌中抑癌基因、癌基因和miRNAs(微小核糖核酸)形成共調(diào)控網(wǎng)絡，miRNAs可雙向調(diào)節(jié)癌基因與抑癌基因表達。正常細胞中癌基因myc具有調(diào)控細胞生長分化及糖代謝等細胞生物學功能，Myc表達升高導致轉錄紊亂，為腫瘤細胞提供物質(zhì)積累，促進癌細胞生長[15]，因此，降低Myc在腫瘤細胞中過量表達對控制癌癥惡化有重要意義。從牡蠣中提取的低分子活性肽BPO-L可降低癌基因Myc、MTp53表達，同時增強抑癌基因p21WAF1/ CIP1 和 Rb的表達，抑制相關蛋白質(zhì)合成[16]。正常細胞抑癌基因PTEN表達水平較高，腫瘤細胞PTEN蛋白水平下降[17]。因此調(diào)控PTEN的表達可抑制腫瘤細胞增殖。

2.2 增強免疫應答 免疫逃逸是腫瘤細胞通過多種方式逃避免疫系統(tǒng)攻擊的現(xiàn)象。由于存在免疫逃逸，癌細胞無法被免疫系統(tǒng)徹底清除。因此，改善免疫抑制狀態(tài)、促進天然免疫應答是提高機體免疫功能的重要途徑。

一些腫瘤細胞通過共刺激信號的表達異常達到免疫逃逸目的。腫瘤細胞可通過下調(diào)B7家族成員B7-1、B7-2分子表達，提高B7-H1、B7-H3等負刺激分子表達來減弱活化T細胞的第二信號，抑制T細胞增殖，導致T細胞功能喪失而產(chǎn)生免疫耐受和免疫逃逸[18-20]。一些腫瘤細胞通過主要組織相容性抗原系統(tǒng)(MHC)表達異常達到免疫逃逸目的。正常核細胞、血小板表面MHC-I均正常表達，但癌細胞中MHC-1表達極低或不表達。MHC在多個環(huán)節(jié)參與抗原處理，約束免疫細胞間的相互作用，參與對免疫應答的遺傳控制，限制細胞毒性T淋巴細胞(CTL細胞)的殺傷能力，因此腫瘤細胞弱提呈或不提呈MHC分子，導致CTL細胞無法活化，產(chǎn)生免疫逃逸[21-22]。

脾多肽來自于小牛脾臟，可以糾正免疫紊亂、增強免疫應答，干擾癌細胞對外周血中 CD3+、CD4+T淋巴細胞釋放，產(chǎn)生免疫逃逸，達到抗腫瘤目的。王丹丹等[23]證實加入脾多肽的實驗組CD3+、CD4+T淋巴細胞、CD4/CD8比例增高，表明脾多肽促進 T淋巴細胞成熟并使T 細胞增多。Wu等[24]研究證實脾多肽通過作用吞噬相關通路來調(diào)節(jié)免疫功能，降低CD47、Src同源性磷酸酶-1等吞噬相關蛋白表達。此外，脾多肽與環(huán)磷酰胺對LCC荷瘤小鼠有協(xié)同抗腫瘤作用，可減輕環(huán)磷酰胺引起的免疫抑制。T肽是促吞噬肽(Tuftsin)的衍生物，可促進巨噬細胞分泌TNF-α、IFN-γ，提高效應T細胞的殺傷能力，起到抗癌作用。張宏毅等[25]發(fā)現(xiàn)T肽與順鉑聯(lián)用可增強鉑類藥物抗腫瘤活性，減輕順鉑的副作用。

2.3 調(diào)控骨細胞 骨髓細胞是腫瘤生長的關鍵調(diào)控因子，破骨細胞直接或間接參與腫瘤生長轉移過程。例如在肺癌細胞骨轉移行為中，當肺癌細胞轉移到骨后會釋放可溶性介質(zhì)，激活破骨細胞，活化的破骨細胞釋放的細胞因子又進一步促進腫瘤細胞分泌骨溶解介質(zhì)，從而形成惡性循環(huán)，促進腫瘤細胞擴增[25]。因此，對破骨細胞活性的調(diào)控對抑制腫瘤增殖有重要意義。在天然活性肽中，楊吉利[27]通過Prodigy雙能X線骨密度儀及TRAP 染色發(fā)現(xiàn)鹿茸多肽能夠維持成骨作用和破骨作用的平衡，抑制破骨細胞過度激活，起到抗腫瘤生長作用。

2.4 誘導腫瘤細胞凋亡 細胞凋亡途徑主要分為受體介導的外源性途徑及內(nèi)源性的線粒體凋亡通路。多數(shù)凋亡因子如caspase-9、Bcl-2等均通過線粒體發(fā)揮促凋亡作用。白僵菌素是從紅樹林內(nèi)生真菌Fusariumsp.中分離的環(huán)肽，可降低線粒體膜電位，促進細胞色素C釋放，激活caspase-9和caspase-3，從而殺傷腫瘤細胞[28]。豹鰨屬的海洋魚類(marmoratus)體內(nèi)存在一種由33個氨基酸組成的多肽Pardaxin，通過上調(diào)caspase-3表達從而抑制腫瘤細胞生長及誘導凋亡[29]。

2.5 抑制腫瘤新生血管的生成 血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是腫瘤血管生成中起到重要作用的生長因子。VEGF家族及其受體VEGFR介導出芽式血管生成，是腫瘤血管生成重要路徑。VEGF家族成員以重疊方式結合3種酪氨酸激酶受體，即VEGFR1、VEGFR-2和VEGFR-3。例如，aplidium是海鞘(Aplidiumalbicans)中得到的環(huán)縮肽，可抑制人白血病細胞系 (MOLT-4)的VEGF、VEGFR-1分泌[30]。張蕊等[31]通過免疫細胞化學染色及重復測量數(shù)據(jù)的方差分析，發(fā)現(xiàn)美洲大蠊三組多肽PAP-1、PAP-2、PAP-3均可減少VEGF 表達量，其中多肽PAP-3效果最好。

3 天然抗腫瘤多肽藥物研發(fā)現(xiàn)狀及展望

現(xiàn)今國際市場上化療藥物逐漸被淘汰，抗腫瘤靶向藥物日益成為主流。靶向藥物在1997～2015年美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準的抗癌藥物中就已占62%。我國抗腫瘤藥物主體還是傳統(tǒng)藥物，但靶向抗腫瘤藥市場份額呈上升趨勢[32]。研發(fā)多肽類藥物也是目前的熱點課題，2015年，全球獲批上市的多肽類藥物已經(jīng)超過了60個，在臨床研究階段的活性多肽大概140個，正在臨床前研發(fā)階段中的多肽類藥物有500～600個[33]。天然活性肽是從生命體中提取分離的多肽分子，具有開發(fā)價值，是多肽藥物研發(fā)初期的新藥發(fā)現(xiàn)模式。但是近年來上市率低，大多數(shù)停留在研究層面。原因可能是生物體內(nèi)含量低，藥物的血漿半衰期短，大分子多肽易引發(fā)機體免疫應答等原因。針對天然肽改造策略如D-氨基酸替換、修飾或研發(fā)成偽肽類藥物，是未來肽類藥物研究的一個方向，不同作用機制的多種抗腫瘤活性肽的聯(lián)合應用也是今后研究的熱點[34]。

目前已有大量抗腫瘤天然活性肽在進行作用機制、結構優(yōu)化的研究。希望獲取特異性強、克服腫瘤耐藥性的活性肽。多肽藥物的設計方向都是盡可能使藥物在有效的時間、準確的部位發(fā)揮有效的藥理作用。因此，研究活性肽作用機制，設計最優(yōu)功能的抗癌多肽是目前急需解決的問題。此外，如何克服肽類在體內(nèi)易被降解，天然產(chǎn)物產(chǎn)率低等問題是多肽藥物研發(fā)的難點。近年來，隨著科學技術的進步，研究手段不斷完善，肽類合成成本已大幅度降低，多肽長效化手段也日益豐富，因此有望合成針對不同功能的抗腫瘤活性肽。相信不久將來可以研發(fā)出選擇性高、半衰期長而高效的抗腫瘤多肽類藥物。