地參多糖抗腫瘤作用研究進(jìn)展

黃麗金 陳貴元

惡性腫瘤已成為繼心腦血管疾病之后嚴(yán)重威脅人類生命健康的重大疾病。據(jù)美國癌癥協(xié)會預(yù)測,到2050年全球每年將新增270萬癌癥病例,每年將有1750萬人死于癌癥[1]。手術(shù)、放療和化療是惡性腫瘤治療的主要手段。對于喪失手術(shù)機(jī)會的晚期惡性腫瘤患者,化療成為了必然選擇。由于傳統(tǒng)化療藥物通常會引起患者消化道反應(yīng),肝腎毒性等不良反應(yīng)對惡性腫瘤患者身心健康造成二次傷害。因此,開發(fā)低廉且毒性不良反應(yīng)小的新型抗腫瘤藥物已成為當(dāng)前亟待解決的問題。研究表明,天然產(chǎn)物抗腫瘤具有作用明顯、不良反應(yīng)小、療效穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[3]。因此,從天然產(chǎn)物中尋找具有抗腫瘤新靶點(diǎn)的活性成分,闡明其抗腫瘤分子機(jī)制,研發(fā)相關(guān)的新型抗腫瘤藥物成為醫(yī)學(xué)和藥物研究的熱點(diǎn)。植物多糖具有毒性不良反應(yīng)小、抗腫瘤、抗氧化、增強(qiáng)免疫功能等多種生物活性,有望成為抗腫瘤藥物研發(fā)的一個方向[3～5]。

地參又名蟲草參、銀條菜、地蠶子,屬唇形科地筍屬多年生草本植物,為白族民間傳統(tǒng)習(xí)用中草藥,主要分布在我國云南省西北部的大理白族自治州劍川縣和麗江市[6]。地參作為一種藥食同源植物,具有活血通經(jīng)、化瘀止血的作用。常用于治療熱病傷津、四肢浮腫、產(chǎn)后淤血等癥[7]。地參中含有多糖、氨基酸、維生素等多種營養(yǎng)成分,多糖作為地參的主要活性成分之一,具有抗腫瘤、降血糖及免疫調(diào)節(jié)等多種作用[8]。本文綜述了近年來地參多糖抗腫瘤作用及機(jī)制,為地參多糖抗腫瘤作用機(jī)制的闡明以及地參資源的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)。

一、抑制腫瘤細(xì)胞增殖

惡性腫瘤細(xì)胞的無限增殖主要與細(xì)胞周期調(diào)控紊亂以及對能量的過度攝取有關(guān)。由于腫瘤細(xì)胞的無限增殖,并侵入到周圍組織器官中,引發(fā)惡性感染,導(dǎo)致器官功能衰竭[9]。另外,腫瘤細(xì)胞不斷擴(kuò)增,患者常常表現(xiàn)出免疫力低下,導(dǎo)致最終死于惡性感染。大量研究表明,多糖能抑制腫瘤細(xì)胞增殖活性[10]。熊偉等[11]研究了地參多糖抑制小鼠S180A肉瘤細(xì)胞和人肝癌BEL-7402細(xì)胞的增殖。結(jié)果表明,隨著地參多糖濃度的逐漸增加,小鼠體內(nèi)肉瘤細(xì)胞的抑瘤率也逐漸增加,且抑瘤率可達(dá)41.29%;同樣對人肝腫瘤細(xì)胞的抑瘤率也隨著濃度的增加而升高。從而證實(shí)了地參多糖具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用。

二、抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移

腫瘤侵襲又稱腫瘤浸潤,是指惡性腫瘤細(xì)胞從其起源部位出發(fā),沿組織間隙向周圍組織浸潤的過程。腫瘤的遷移指腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)病灶并通過血液、淋巴等途徑向遠(yuǎn)處靶器官擴(kuò)散的過程。腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移作用機(jī)制與細(xì)胞外基質(zhì)的降解、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transitions, EMT)、腫瘤相關(guān)的新生血管的生成以及腫瘤相關(guān)的轉(zhuǎn)移基因,如B淋巴細(xì)胞特異性莫洛尼鼠白血病病毒插入位點(diǎn)-1(B cell-specific Moloney murine leukemia virus insertion site 1, Bmi-1) 基因、S100鈣結(jié)合蛋白A4 (S100 calcium binding protein A4, S100A4)基因和腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因嘌呤結(jié)合因子(non-metastasis23, nm23)基因等有關(guān)[12, 13]。此外,腫瘤細(xì)胞可通過分泌基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMPs)來降解細(xì)胞外基質(zhì),促進(jìn)細(xì)胞的遷移、侵襲[14]。王岐等[15]研究香菇多糖對結(jié)腸腫瘤荷瘤小鼠抗腫瘤作用,酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)結(jié)果顯示,香菇多糖低、中、高劑量均能減少血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2, MMP2)、基質(zhì)金屬蛋白酶7(matrix metalloproteinase 7, MMP7)的含量,而增加nm23的含量,且以中劑量組最為顯著。程婷婷等[16]通過體外侵襲實(shí)驗(yàn)、劃痕試驗(yàn)檢測地參多糖對非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞侵襲和遷移能力的影響。結(jié)果表明,地參多糖組隨著劑量濃度以及時間的增加,其劃痕寬度較空白組寬,表明遷移距離減少;其侵襲率隨著劑量濃度的增加也逐漸下降,提示地參多糖對腫瘤細(xì)胞具有抑制遷移和侵襲的能力。

三、阻滯腫瘤細(xì)胞周期誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

細(xì)胞周期的異常可能會引發(fā)細(xì)胞增殖異常,往往是導(dǎo)致細(xì)胞惡變的因素之一。腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與細(xì)胞周期的調(diào)控密切相關(guān)。而細(xì)胞周期的調(diào)控失調(diào)原因有兩個方面:①驅(qū)動力過強(qiáng),周期蛋白依賴性激酶(Cyclin-dependent kinases, CDKs)和細(xì)胞周期蛋白(Cyclins)表達(dá)過高;②檢查與剎車系統(tǒng)失靈(檢查點(diǎn)機(jī)制障礙)。CDK-4、CDK-6、Cyclin D1是G0/G1期關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)節(jié)蛋白,CDK-1、Cyclin B1是G2/M期關(guān)鍵點(diǎn)調(diào)節(jié)蛋白[17,18]。李巖等[19]在研究不同濃度地參多糖對惡性黑色素瘤A375和非小細(xì)胞肺腫瘤A549細(xì)胞周期抑制作用中發(fā)現(xiàn),地參多糖能顯著下調(diào)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白Cyclin D1、CDK-4、CDK-6的表達(dá),并將細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期。

細(xì)胞周期受到阻滯后,通常會引發(fā)細(xì)胞的凋亡。細(xì)胞凋亡可分為內(nèi)源性和外源性兩種途徑,兩種途徑可通過激活半胱氨酸蛋白酶(caspase)家族中的caspase-3而相互聯(lián)系[20]。此外Bcl-2(B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2)基因家族的兩個成員Bax(凋亡誘導(dǎo)因子)和Bcl-2(凋亡抑制因子)也參與了細(xì)胞細(xì)胞凋亡調(diào)控。Bax能引起細(xì)胞色素c從線粒體細(xì)胞膜釋放到細(xì)胞質(zhì),激活caspase家族的凋亡系統(tǒng),引發(fā)細(xì)胞凋亡;Bcl-2的作用則是抑制細(xì)胞色素c從線粒體細(xì)胞膜釋放到細(xì)胞質(zhì),抑制細(xì)胞凋亡[21]。程婷婷等[16]研究發(fā)現(xiàn),地參多糖能顯著上調(diào)非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞中的促凋亡蛋白caspase-3、caspase-8、caspase-9、Bax的表達(dá),下調(diào)Bcl-2的表達(dá),并誘導(dǎo)A549細(xì)胞凋亡。

四、增強(qiáng)免疫功能

免疫系統(tǒng)對腫瘤細(xì)胞起著免疫監(jiān)視、清除作用。研究表明,一些先天性免疫系統(tǒng)缺陷的患者更容易患腫瘤[22]。腫瘤細(xì)胞對免疫系統(tǒng)的逃逸是惡性腫瘤形成的主要原因之一,其機(jī)制主要涉及腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)的免疫抑制作用,抗原調(diào)變作用、低免疫原性,從而將腫瘤細(xì)胞識別為自身抗原等[23]。因此恢復(fù)機(jī)體的免疫能力,增強(qiáng)機(jī)體的特異性免疫應(yīng)答以及非特異性免疫應(yīng)答抵抗腫瘤的免疫抑制作用對于治療腫瘤疾病至關(guān)重要。

熊偉等[24]研究發(fā)現(xiàn),地參多糖能夠顯著提高小鼠胸腺和脾臟指數(shù)、單核-吞噬細(xì)胞的吞噬能力以及血清溶血素含量,并通過促進(jìn)小鼠的特異性與非特異性免疫功能來抵抗環(huán)磷酰胺引起的免疫抑制作用。Yang等[25]評估地參多糖對小鼠免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果表明,與對照組比較,地參多糖以劑量依賴性方式顯著增強(qiáng)血清溶血素水平和綿羊紅細(xì)胞(sheep red blood cells, SRBC)的遲發(fā)性超敏反應(yīng)(delayed type hypersensitivity, DTH)。此外,中、高劑量的地參多糖能顯著提高小鼠胸腺和脾臟指數(shù)。提示地參多糖可以改善免疫系統(tǒng),在腫瘤癥治療中可拮抗化療藥物引起的免疫功能下降。

五、抗氧化功能

生物氧化產(chǎn)生的自由基可導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷、DNA損傷、蛋白質(zhì)變性等,從而導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生?；钚匝踝杂苫?reactive oxygen species, ROS)的生成是腫瘤細(xì)胞生長與轉(zhuǎn)移的機(jī)制之一,ROS可能與腫瘤細(xì)胞的增殖、基因突變以及抗腫瘤藥物的敏感度下降有關(guān)[26,27]。研究證實(shí),通過抗氧氧化劑的使用可減少ROS,削弱ROS帶來的腫瘤生存優(yōu)勢,可以有效抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[28]。王文凈等[29]研究發(fā)現(xiàn),地參多糖具有較強(qiáng)的抗氧化活性,對1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazide, DPPH)自由基的清除率可達(dá)76.38%。楊申明等[30]研究地參多糖對羥基自由基(·OH)和超氧自由基(O2-·)的清除作用。結(jié)果表明,當(dāng)?shù)貐⒍嗵堑馁|(zhì)量濃度為0.420mg/ml時,對·OH和O2-·的清除率分別為74.56%和69.98%。表明地參多糖具有較好的抗氧化活性,有作為抗腫瘤藥物的潛在開發(fā)應(yīng)用價值。

六、展 望

多糖是生物體內(nèi)一類重要的生物大分子,在細(xì)胞識別、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程中發(fā)揮著重要作用。植物多糖因其安全、高效、低毒等優(yōu)勢已成為醫(yī)藥學(xué)研究的一個熱點(diǎn)。研究表明,植物多糖具有多種生物活性,特別是植物多糖抗腫瘤活性已受到廣泛認(rèn)可,由于其毒性不良反應(yīng)小,具有潛在的抗腫瘤藥物開發(fā)應(yīng)用價值[3]。

地參多糖是地參中的活性成分之一,研究發(fā)現(xiàn),地參多糖具有抗氧化、抗腫瘤、降血糖、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等生物學(xué)活性[31]。雖然近些年在地參多糖的提取及抗氧化活性的研究方面取得了一些進(jìn)展,但是有關(guān)地參多糖抗腫瘤的研究報道較少。特別是地參多糖的結(jié)構(gòu)與抗腫瘤活性之間的構(gòu)效關(guān)系的研究鮮見報道,地參多糖抗腫瘤作用機(jī)制也尚未得到完全闡明。生物大分子的活性通常與其結(jié)構(gòu)有關(guān),隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷發(fā)展,地參多糖的結(jié)構(gòu)將得到解析,地參多糖抗腫瘤作用機(jī)制也會得到闡明。地參多糖亦會逐漸用于抗腫瘤的臨床應(yīng)用研究,為新型毒性不良反應(yīng)的多糖類抗腫瘤藥物的研發(fā)提供廣闊的應(yīng)用前景。