巖藻黃質(zhì)抗腫瘤作用及其機制研究進展*

彭海波，陳偉斌，徐戎，曾繁典

(華中科技大學同濟醫(yī)學院1.2006級八年制班;2.藥理系，武漢 430030)

腫瘤嚴重威脅人類的生命健康及生活質(zhì)量，其發(fā)病率逐年上升。目前，外科手術、放療(放療)及化學藥物治療(化療)仍然是治療腫瘤最主要手段。外科治療及放射治療在技術上日臻完善，很難再大幅度提高治愈率?；熢诰C合治療中的地位日益提高，比例日益增大，逐步成為癌癥治療中最具開發(fā)潛力的手段與方法之一［1-2］。因此，臨床上迫切需要發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新的、有效抗腫瘤藥物［3］。目前，歐美國家約65%抗腫瘤藥物來源于天然藥物，大多數(shù)從微生物或植物中提?。?-5］。隨著陸地生物資源的不斷減少，世界發(fā)達國家在開發(fā)陸地天然藥物和制取化學合成藥物的同時，逐漸將重點轉(zhuǎn)向從海洋生物中探索新的藥物資源。目前，人們越來越重視從海洋中尋找潛在的抗腫瘤藥物。

歷代中藥抗癌配方中的常用藥物昆布為藻類植物海帶科植物海帶或翅藻科植物昆布、裙帶菜的葉狀體。其藥用價值很早為人所知。梁代《名醫(yī)別錄》記載其具有“軟堅散結、消痰、利水”功效，主治癭瘤、瘰疬、睪丸腫痛、痰飲水腫［6］。我國現(xiàn)代中醫(yī)藥學研究表明，昆布提取物多糖成分具有抗腫瘤活性［7］。近年，日本科學家從褐藻中提取出一種類胡蘿卜素稱為巖藻黃質(zhì)(fucoxanthin，3＇-乙酸基-5，6-環(huán)氧-3，5＇-雙羥基-6＇，7＇-雙去氧-5，6，7，8，5＇，6＇-6 氫-β，β-胡蘿卜素-8-酮，分子式:C42H58O6)［7］。通過國外學者近年對巖藻黃質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)其具多種生物學活性，包括抗腫瘤［8］、抗炎［9］、抗氧化［10］、減肥［11］等，一些潛在的活性也正在探索之中，巖藻黃質(zhì)已成為當今海洋藥物研究與開發(fā)的熱點之一。1990年 OKUZUMI等［8］首次報道，10 μg·mL-1巖藻黃質(zhì)孵育成人神經(jīng)母細胞瘤細胞株(neuroblastoma cells，GOTO)3 d后可降低62%的增殖，流式細胞術顯示GOTO細胞周期阻滯于G0/G1期。巖藻黃質(zhì)處理4 h后即可明顯降低N-myc基因的表達。其后陸續(xù)有多篇文獻報道其抗腫瘤藥理作用。目前巖藻黃質(zhì)抗腫瘤的確切作用及機制尚待闡明。筆者就近年來巖藻黃質(zhì)抗腫瘤作用及其作用機制方面的研究作一綜述。

1 皮膚癌

OKUZUMI等［12］研究證實，巖藻黃質(zhì)可抑制由強皮膚促癌物十四烷酰佛波醋酸酯(tetradecanoylphorbol-13-acetate，TPA)誘導的小鼠表皮鳥氨酸脫羧酶活性增強，據(jù)此推測其可能對皮膚癌有抑制作用。其后YOSHIKO等［13］報道，巖藻黃質(zhì)可抑制TPA誘導的人皰疹病毒活化，由此抑制由TPA誘導的皮膚腫瘤。若使用TPA促癌的同時使用巖藻黃質(zhì)，發(fā)現(xiàn)有機自由基，如 12-氮氧自由基硬脂酸(12-doxylstearic acid，12-DS)、1，1-二苯基苦基苯肼(1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)和亞麻酸自由基(NB-L)可被清除。通過ESR信號強度分析發(fā)現(xiàn)其可抑制超過50%12-DS和NB-L以及28%的DPPH生成。巖藻黃質(zhì)作用20周可明顯抑制皮膚癌的形成，抑制率達70%。

2 結腸癌

OKUZUMI等［14］報道，巖藻黃質(zhì)對 N-乙基-N＇-硝基-N-亞硝基胍誘導的十二指腸癌形成具有抑制作用。其后JIN等［15］通過B6C3F1小鼠皮下注射致癌物1，2-二甲基聯(lián)苯(dimethlhydrazine，DMH)構建結腸癌模型。在飲用水中添加0.01%巖藻黃質(zhì)，連續(xù)給藥7周。觀察結直腸癌癌前病變——異常腺窩病灶(ACF)的形成情況，采用免疫組化和5-溴脫氧尿嘧啶核苷(5-bromo-2-deoxyuridine，BrdU)標記反映結腸癌細胞增殖情況。結果顯示巖藻黃質(zhì)給藥可以明顯抑制由DMH誘發(fā)的ACF，隱窩細胞增殖率亦明顯下降。

MASASHI等［9］報道巖藻黃質(zhì)能明顯抑制結腸癌細胞系細胞株，包括Caco-2，HT-29和DLD-1的生長。誘導結腸癌細胞DNA斷裂，促進細胞凋亡，并可抑制凋亡相關蛋白Bcl-2的表達。其DNA片段化作用可被Caspase抑制劑Z-VAD-fmk所抑制，但其對Caco-2細胞生長的抑制作用僅減少40%，說明巖藻黃質(zhì)誘導腫瘤細胞凋亡的信號通路可能既有Caspase依賴性，又有Caspase非依賴性的，對Bcl-2蛋白的抑制作用可能參與該過程。巖藻黃質(zhì)和曲格列酮(PPARγ特異性配體)合用，可有效減慢Caco-2細胞的生長。但是，兩者以相同濃度單用時卻對腫瘤細胞生長無影響。說明巖藻黃質(zhì)和曲格列酮聯(lián)合應用具有協(xié)同作用。

SWADESH等［16］發(fā)現(xiàn)巖藻黃質(zhì)可劑量依賴性抑制人結腸癌細胞系WiDr細胞增殖，并可阻滯細胞周期于G0/G1期，誘導凋亡。巖藻黃質(zhì)可劑量依賴性地增加結腸癌細胞中CDK抑制蛋白p21WAF1/Cip1的mRNA和蛋白表達。巖藻黃質(zhì)不能誘導p21-缺失型人結腸腺癌細胞HCT116出現(xiàn)G0/G1期停滯，但在野生型細胞中卻可以。說明巖藻黃質(zhì)抑制結腸癌細胞增殖的機制可能與上調(diào)p21WAF1/Cip使細胞周期停滯于G0/G1期有關。巖藻黃質(zhì)可抑制pRb(視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白)Ser780和Ser807/811位點磷酸化，但對D型細胞周期調(diào)節(jié)蛋白(Cyclin D)和cyclin-依賴激酶-4蛋白(CDK-4)水平無影響，這一復合物與pRb的磷酸化有關。

3 血液系統(tǒng)腫瘤

MASASHI等［17］報道了巖藻黃質(zhì)對急性髓性白血病HL-60細胞株的作用。結果顯示巖藻黃質(zhì)對HL-60細胞可發(fā)揮顯著的抑制增殖作用。DNA條帶顯示巖藻黃質(zhì)作用12 h后可明顯誘導HL-60細胞凋亡。但β-類胡蘿卜素和全反式維甲酸未見此作用。因此，不同類型的類胡蘿卜素對HL-60細胞的凋亡誘導作用存在差異。巖藻黃質(zhì)對HL-60細胞的凋亡誘導作用在作用后24 h達到平臺，但是腫瘤細胞的存活數(shù)目一直到96 h后仍在下降，說明巖藻黃質(zhì)發(fā)揮腫瘤抑制作用的機制除誘導凋亡外，還可能存在其他機制。

EIICHI等［18］發(fā)現(xiàn)HL-60細胞中巖藻黃質(zhì)的凋亡誘導作用與早期線粒體電位的丟失相關，但活性氧并未增加。藥物可導致 Caspase-3原和 PARP多聚(ADP-核糖)聚合酶的分裂，但是對 Bcl-2、Bcl-XL和Bax蛋白水平并無影響。巖藻黃質(zhì)誘導HL-60細胞凋亡作用可能與增加線粒體膜通透性和活化Caspases通路有關。

ISHIKAWA等［19］研究了巖藻黃質(zhì)對成人T淋巴細胞白血病的作用。結果發(fā)現(xiàn)巖藻黃質(zhì)及其代謝物巖藻黃質(zhì)醇可抑制人T細胞白血病病毒1型(human T-cell lymphotropic virus type 1，HTLV-1)感染的T細胞和成人T細胞白血病細胞的存活。而β類胡蘿卜素和蝦青素對此僅有微弱作用。更關鍵的是未感染HTLV-1和正常的外周血單核細胞對巖藻黃質(zhì)及其代謝產(chǎn)物巖藻黃質(zhì)醇并不敏感。這些類胡蘿卜素都可以將腫瘤細胞周期阻滯在 G1期，降低Cyclin D1、Cyclin D2、CDK4和 CDK6的表達，誘導 GADD45a的表達。通過降低Bcl-2、X連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein，XIAP)、細胞凋亡抑制子2(cellular inhibitor of apoptosis 2，cIAP2)和生存素(survivin)的表達誘導凋亡，活化 Caspase-3，Caspase-8和 Caspase-9。巖藻黃質(zhì)和巖藻黃質(zhì)醇也能抑制IkBa的磷酸化以及JunD的表達，導致NF-κB和活性蛋白-1的失活。通過在體動物實驗也證實，HTLV-1感染T細胞荷瘤小鼠給予巖藻黃質(zhì)醇后，可明顯抑制腫瘤的生長。而通過血液中的藥物檢測分析也發(fā)現(xiàn)其中的巖藻黃質(zhì)醇可達到有效治療濃度。

4 前列腺癌

ELICHI等［20］研究了類胡蘿卜素對人前列腺癌細胞(PC-3、DU145和 LNCaP)增殖的影響。發(fā)現(xiàn)巖藻黃質(zhì)可明顯降低前列腺癌細胞存活率，并誘導細胞凋亡。研究者認為巖藻黃質(zhì)分子式中的5，6-環(huán)氧化物結構對其發(fā)揮抗腫瘤效應可能有作用，丙二烯鍵也可能降低細胞存活率。因這兩種結構更容易受酸、堿和氧的影響，它們的促氧化作用可能誘導凋亡。

2005年研究者［21］還發(fā)現(xiàn)在15種飲食類胡蘿卜素中巖藻黃質(zhì)對前列腺癌細胞的抑制作用最強。巖藻黃質(zhì)及其代謝物巖藻黃質(zhì)醇皆可抑制PC-3細胞的增殖，活化Caspase-3從而誘導凋亡。

5 肝癌

SWADESH等［22］研究發(fā)現(xiàn)巖藻黃質(zhì)對人肝癌HepG2細胞的生長具有抑制作用，可阻滯細胞于G0/G1期，抑制Rb蛋白Ser780位點磷酸化。下調(diào)Cyclin D和CDK4復合物的激酶活性，這一抑制作用可部分被所共存的Cyclin抑制劑MG132所抵消。Cyclin D的mRNA和蛋白表達也會受到巖藻黃質(zhì)的抑制。

YOSHIKO等［23］在研究中發(fā)現(xiàn)，巖藻黃質(zhì)對HepG2和DU145細胞的抑制作用與細胞G1期阻滯有關，但是并未出現(xiàn)凋亡?？商岣逩ADD45的蛋白質(zhì)表達，采用構建siRNA干擾GAAD45的表達，會影響巖藻黃質(zhì)對人肝癌細胞G1期的阻滯作用。

SATOMI等［24］發(fā)現(xiàn)巖藻黃質(zhì)可抑制HepG2細胞的p38MAPK，上調(diào)GADD45a表達，阻滯細胞周期于 G1期。抑制ERK活性會增強GADD45a的表達，但是對細胞周期G1期比例并無影響。在DU145細胞中巖藻黃質(zhì)誘導 GADD45a表達和 G1期阻滯的作用可被SAPK/JNK所抑制。這些數(shù)據(jù)表明GADD45a與巖藻黃質(zhì)誘導的G1期阻滯密切相關，在不同類型的腫瘤細胞中可能會有不同的MAPK參與誘導GADD45a表達和細胞G1期阻滯。

LIU等［25］發(fā)現(xiàn)在人肝癌SK-Hep-1細胞中，巖藻黃質(zhì)(1～20μmol·L-1)可明顯并劑量依賴性抑制細胞增殖。但在小鼠胚胎肝細胞(BNL CL.2)體外培養(yǎng)模型中，巖藻黃質(zhì)共孵育24 h可促進其生長，共孵育48 h后其增殖稍減慢。巖藻黃質(zhì)可誘導SK-Hep-1細胞周期阻滯于G0/G1期并誘導細胞凋亡，表現(xiàn)為G1期細胞增加和DNA斷裂。此外，巖藻黃質(zhì)可促進SKHep-1細胞的細胞間隙連接通訊但不影響B(tài)NL CL.2細胞。巖藻黃質(zhì)可誘導間隙連接蛋白(connexin，Cx)43和32的蛋白及mRNA表達增加。由此推測巖藻黃質(zhì)對SK-Hep-1細胞具有生長抑制作用與上調(diào)Cx32和Cx43，并由此增加細胞間隙連接通訊(gap junctional intercellular communication，GJIC)有關。增強的 GJIC可能會上調(diào)胞外鈣離子水平，促進細胞周期阻滯和凋亡。

6 對腫瘤血管生成的影響

TATSUYA等［26］對巖藻黃質(zhì)及其乙?；x產(chǎn)物巖藻黃質(zhì)醇的抗血管形成作用進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)巖藻黃質(zhì)及巖藻黃質(zhì)醇可抑制胚胎血管的生成，推測其可能具有抗腫瘤血管生成的效用。

7 結束語

近年來，海洋藥物在腫瘤研究方面極受重視，其來源廣泛，毒副作用小，作為新藥開發(fā)的潛力很大。細胞實驗和動物實驗均證明巖藻黃質(zhì)對多種腫瘤具有較好的抗腫瘤活性，如能對其作用靶點及作用機制進行深入研究，有望應用于人類腫瘤的治療和預防。

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