黃酮類化合物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡分子機(jī)制研究進(jìn)展

周 晨，謝宛玉

（南華大學(xué)第一臨床學(xué)院，湖南衡陽(yáng) 421001）

細(xì)胞凋亡（apoptosis）是近年來(lái)生命科學(xué)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡有望成為腫瘤治療過(guò)程中的一個(gè)新靶點(diǎn)。細(xì)胞凋亡是一個(gè)重要的生命現(xiàn)象，不僅出現(xiàn)在生理狀態(tài)下，更與許多重要疾病相關(guān)聯(lián)。它具備一系列典型的生化和形態(tài)學(xué)特征，是個(gè)體發(fā)育過(guò)程中基因調(diào)控下的細(xì)胞自殺活動(dòng)，是多細(xì)胞有機(jī)體為調(diào)控機(jī)體發(fā)育、維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因編碼的細(xì)胞主動(dòng)死亡過(guò)程。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究者從20世紀(jì)80年代開(kāi)始從基因水平研究細(xì)胞凋亡的原因。根據(jù)目前的研究結(jié)果，細(xì)胞凋亡主要受bcl-2、p53、cmyc、ras基因以及胱冬（蛋白）酶、蛋白激酶C、轉(zhuǎn)谷氨酰氨酶等酶的調(diào)控。

1 黃酮類化合物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的途徑

1.1 Bcl-2途徑

細(xì)胞凋亡的調(diào)控涉及許多基因，包括一些與細(xì)胞增殖有關(guān)的原癌基因和抑癌基因。bcl-2為凋亡抑制基因，根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)可將bcl-2基因家族分為兩類，一類是抗凋亡基因，如 bcl-2、bcl-xl、bcl-w、mcl-1； 另一類是促進(jìn)凋亡基因，如bax、bak、bad、bid、bimbcl-2 的表達(dá)與細(xì)胞的增殖、 分化及凋亡有密切關(guān)系，bcl-2能使細(xì)胞生存期延長(zhǎng)和抵抗凋亡，而抑制其表達(dá)，可以有效地提高細(xì)胞凋亡水平。據(jù)報(bào)道，用人卵巢癌HO-8901PM細(xì)胞接種的裸鼠卵巢癌動(dòng)物模型作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，經(jīng)流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，50 mg/kg金雀異黃素能抑制卵巢癌HO-8901PM細(xì)胞，抑制瘤細(xì)胞的增殖/誘導(dǎo)凋亡和阻斷細(xì)胞周期及凋亡蛋白而發(fā)揮體內(nèi)抗腫瘤效應(yīng)。Ma等研究發(fā)現(xiàn)，千層紙素 （oroxylin A）可上調(diào)人肝癌細(xì)胞HepG2中bax/bcl-22的表達(dá)比例，誘導(dǎo)凋亡發(fā)生。牛文忠等研究芒柄花素（formononetin）對(duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞HCT2116的作用，結(jié)果顯示，芒柄花素可激活Caspase-3，下調(diào)Bcl-2和Bcl-xl蛋白的表達(dá)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；同時(shí)可上調(diào)非甾體抗感染藥物激活基因（non-steroidalanti-inflammatorydrug-activatedgene，NAG-1）的表達(dá)。

1.2 P53途徑

P53是一種分子量為53 kD、能與SV40大T抗原結(jié)合的蛋白。1979年，Linzer等在DNA病毒SV40轉(zhuǎn)染的哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)并命名p53基因?yàn)槟[瘤抑制基因，包括野生型和突變型。野生型P53對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)具有負(fù)調(diào)節(jié)作用，阻滯細(xì)胞周期、抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡；突變型P53可導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化和過(guò)度增殖，產(chǎn)生腫瘤。有學(xué)者報(bào)道芹菜黃素（apigenin）能上調(diào)人前列腺癌LNCaP細(xì)胞的WAF1/p21，并具有P53依賴性，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。有學(xué)者報(bào)道金雀異黃素能誘導(dǎo)大腸癌HCT2116細(xì)胞的抑癌基因——非甾體抗感染藥活化基因（NAG21）和P53、P21的表達(dá)，并通過(guò)先誘導(dǎo)p53基因來(lái)調(diào)節(jié)NAG21的表達(dá)，而在大腸癌HCT215細(xì)胞（p53基因缺如）中NAG21不能被誘導(dǎo)表達(dá)，提示金雀異黃素通過(guò)調(diào)節(jié)p53基因而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

1.3 黃酮類化合物對(duì)胱冬酶家族的影響

細(xì)胞凋亡的途徑主要有2條，一條是通過(guò)胞外信號(hào)激活細(xì)胞內(nèi)的凋亡酶Caspase，一條是通過(guò)線粒體釋放凋亡酶激活因子激活Caspase。這些活化的Caspase可將細(xì)胞內(nèi)的重要蛋白降解，引起細(xì)胞凋亡。Caspase即天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶 （cysteinyl aspartate specific protease），曾經(jīng)被歸為ICE/ced23家族，屬于半胱氨酸蛋白酶，具有嚴(yán)格的底物特異性，能夠促進(jìn)細(xì)胞凋亡和輔助促炎癥功能，是一類在細(xì)胞凋亡中起關(guān)鍵作用的蛋白酶家族。而Caspase-3更是在凋亡的信息傳遞中居于核心地位。張強(qiáng)等用200 mg/kg金雀異黃素腹腔注射到用DEN誘導(dǎo)、苯巴比妥促進(jìn)的肝癌小鼠中，通過(guò)免疫組化檢測(cè)細(xì)胞增殖標(biāo)志物PCNA和Caspase-3，瓊脂糖凝膠電泳和TUNEL法檢測(cè)DNA片段，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)處理后PCNA表達(dá)呈現(xiàn)下調(diào)，Caspase-3表達(dá)呈現(xiàn)上調(diào)，說(shuō)明金雀異黃素能通過(guò)抑制增殖和誘導(dǎo)凋亡而對(duì)肝細(xì)胞癌發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。魏思忱等研究認(rèn)為三羥基異黃酮（genistein）可通過(guò)下調(diào)survivin蛋白和增強(qiáng)Caspase-3表達(dá)而引起SMMC-7721細(xì)胞凋亡。Farhana等觀察到槲皮素處理的人急性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞株HL-60的凋亡與Caspase-3的級(jí)聯(lián)效應(yīng)相關(guān)，通過(guò)免疫蛋白印跡法檢測(cè)不同濃度的槲皮素孵育12 h的HL-60細(xì)胞發(fā)現(xiàn)：隨著槲皮素濃度的提高，MCL-1基因編碼的蛋白表達(dá)減少，Caspase-3活性片段及其底物PARP、D4-GDI裂解片斷增多，提示槲皮素誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞的凋亡與下調(diào)MCL-1基因的表達(dá)、促進(jìn)CytC釋放及激活Caspase-3有關(guān)。

1.4 黃酮類化合物對(duì)NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路的作用

NF-κB屬于Rel家族，由2種主要蛋白P50和P65組成，是從B細(xì)胞核提取物中發(fā)現(xiàn)的一種核蛋白因子，它能與免疫球蛋白κ鏈基因的增強(qiáng)子κB序列特異性結(jié)合：核蛋白因子NF-κB與細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系，其激活能夠阻斷細(xì)胞死亡通路，通過(guò)誘導(dǎo)Bcl-2表達(dá)而抑制細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，ADFMChR通過(guò)活化PPARκ、抑制NF-κB和Bcl-2的表達(dá)及上調(diào)Bax誘導(dǎo)CoC1細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，金雀異黃素能夠誘導(dǎo)凋亡和抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，部分原因是通過(guò)下調(diào)AKT和NF-κB途徑（兩者均為促細(xì)胞生長(zhǎng)途徑，抑制細(xì)胞凋亡）實(shí)現(xiàn)的。Gel轉(zhuǎn)移法顯示，通過(guò)AKT cDNA轉(zhuǎn)染的乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞中NF-κB DNA被誘導(dǎo)，說(shuō)明NF-κB和AKT存在信號(hào)的耦聯(lián)交叉。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，金雀異黃素能抑制EGF和通過(guò)AKT通路使NF-κB失活，致使MDA-MB-231細(xì)胞凋亡。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，25～100 mmol/L金雀異黃素作用于卵巢癌HO-8901PM細(xì)胞24 h，Western Blot檢測(cè)到處理組細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB（65）和VEGF蛋白表達(dá)顯著下調(diào)，流式細(xì)胞術(shù)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞被阻斷在G1期，臺(tái)盼蘭方法檢測(cè)細(xì)胞增殖受到抑制，說(shuō)明金雀異黃素對(duì)卵巢癌細(xì)胞有抗腫瘤作用。芹菜素可以通過(guò)抑制NF-κB抑制因子激酶活性，減少NF-κB抑制因子的降解，從而降低NF-κB的活性，芹菜素通過(guò)下調(diào)NF-κB促使腫瘤細(xì)胞凋亡。有學(xué)者采用NF-κB信號(hào)通路基因芯片（96個(gè)相關(guān)基因）檢測(cè)老年大鼠脾淋巴細(xì)胞NF-κB相關(guān)信號(hào)的差異表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，EF能夠激活老年大鼠NIK/IKK/IκB/Rel/NF-κB信號(hào)途徑，NF-κB能誘導(dǎo)抗凋亡基因，如上調(diào)細(xì)胞凋亡抑制蛋白（CLAP），直接抑制 Caspases-3、-7、-9 的活性，從而阻止細(xì)胞的凋亡。夏世金等研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB通過(guò)抑制淋巴細(xì)胞凋亡而參與老年大鼠的免疫衰老調(diào)控過(guò)程，EF可能通過(guò)提高NF-κB的活性和誘導(dǎo)P65高表達(dá)來(lái)抑制淋巴細(xì)胞凋亡，從而延緩免疫衰老進(jìn)程。

2 結(jié)論

從分子水平來(lái)講，腫瘤的發(fā)生是一系列信號(hào)分子之間相互作用的結(jié)果。從基因突變修復(fù)失敗到子代細(xì)胞分裂增殖失控直至腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移，這一系列生物事件均伴有多種信號(hào)分子、信號(hào)途徑之間的相互促進(jìn)或相互抑制。隨著對(duì)黃酮類藥物抗腫瘤作用機(jī)制研究的深入，將不斷出現(xiàn)一些新的研究熱點(diǎn)和值得注意的新動(dòng)向。一旦基礎(chǔ)性研究獲得突破，就將轉(zhuǎn)化成為一系列創(chuàng)新藥物發(fā)現(xiàn)的源泉和契機(jī)。我國(guó)中草藥資源豐富，如果加深該領(lǐng)域的研究，早日開(kāi)發(fā)出低毒高效的抗腫瘤新藥，將具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。

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