大蒜素抗癌作用與信號(hào)傳導(dǎo)通路

孔春芳，丁江華 綜述，陳國(guó)安審校

（南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院血液科，江西南昌330006）

大蒜素（Allicin）是百合科蔥屬指望大蒜最重要的有效成分。作為多種烯丙基有機(jī)硫化物復(fù)合體，主要成分包括20%～50%二烯丙基二硫化物（DADS，也稱大蒜辣素）和50%～80%二烯丙基三硫化物（DATS，也稱大蒜新素）。大量研究表明，大蒜素具有抗菌、抗病毒、降血脂、降血壓、降血糖、抗血栓及調(diào)節(jié)免疫等多種活性，還有良好的抗癌、防癌效應(yīng)［1］。流行病學(xué)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)研究均發(fā)現(xiàn)，大蒜素對(duì)實(shí)體腫瘤和血液系統(tǒng)腫瘤均有明顯的抑制作用［2－3］。關(guān)于大蒜素的抗癌作用，目前認(rèn)為包括抗氧化、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、影響細(xì)胞周期、免疫調(diào)節(jié)、阻斷致癌物合成、增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)抗癌藥物的敏感性等［4］。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)大蒜素的抗瘤效應(yīng)還與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路密切相關(guān)，現(xiàn)綜述如下。

1 核轉(zhuǎn)錄因子kappa－B（NF－κB）信號(hào)通路

NF－κB是1986年Sen和Baltimore首先發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子家族中的新成員，是一種廣泛分布而且十分重要的核轉(zhuǎn)錄因子。哺乳動(dòng)物 NF－κB家族包括5種成員：p65（RelA）、RelB、c－Rel、p50／p105（NF－κB1）和 p52／p100（NF－κB2）。NF－κB 在未受刺激時(shí)以同源或異源二聚體形式與抑制性蛋白IkB相結(jié)合形成無(wú)活性的三聚體，存在于胞漿內(nèi)。細(xì)胞內(nèi)外刺激直接激活I(lǐng)kB激酶（IkK），誘使IkB發(fā)生磷酸化，使IkB的三維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，發(fā)生泛素化后IkB蛋白迅速被水解釋放，解除了IkB抑制作用的NF－κB二聚體在核定位信號(hào)的介導(dǎo)下轉(zhuǎn)位入核，與多種基因啟動(dòng)區(qū)的特異的DNA結(jié)合序列結(jié)合，誘導(dǎo)靶基因mRNA的合成，參與感染、炎癥、免疫反應(yīng)、腫瘤發(fā)生和發(fā)展的調(diào)節(jié)［5］。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在人類(lèi)實(shí)體腫瘤（如肝癌［6］、結(jié)直腸癌［7］、乳腺癌等［8］）及血液系統(tǒng)腫瘤［9］（多發(fā)性骨髓瘤、白血病、淋巴瘤等）中存在持續(xù)活化的NF－κB。實(shí)驗(yàn)研究表明抑制NF－κB活性，可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。

扈啟寬等［10］將大蒜素作用人胃癌細(xì)胞系BGC－823細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞增殖明顯減慢，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)大蒜素可使NF－κB與DNA的結(jié)合活性顯著降低，使NF－κB通路受到抑制，抑制胃癌細(xì)胞增殖。吳星等［11］發(fā)現(xiàn)5、10、15mg／L大蒜素均能抑制Jurkat白血病細(xì)胞增殖，其抑制作用呈時(shí)間－濃度依賴性，大蒜素處理后 NF－κB的DNA結(jié)合活性顯著降低。Keiss等［12］發(fā)現(xiàn)大蒜素還可通過(guò)減少脂多糖誘導(dǎo)的促炎因子如白細(xì)胞介素－1（IL－1）、腫瘤壞死因子（TNF－α）因子的水平，間接抑制NF－κB的活性。Ide等［13］也發(fā)現(xiàn)大蒜素可抑制 H2O2與TNF－α誘導(dǎo)的NF－κB的激活，從而保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受Ox－LDL（氧化的低密度脂蛋白）的損害，起到了抗動(dòng)脈粥樣硬化的效應(yīng)。

2 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen－activated protein kinase，MAPK）信號(hào)通路

MAPK是細(xì)胞內(nèi)的一種絲／蘇氨酸蛋白激酶。MAPK活化前位于胞漿內(nèi)，受物理應(yīng)激、炎性細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、細(xì)菌復(fù)合物等所刺激磷酸化而活化，后進(jìn)入核內(nèi)激活靶基因，參與細(xì)胞增殖、分化、轉(zhuǎn)化及凋亡的調(diào)節(jié)，并與炎癥、腫瘤等多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)。MAPK家族的信號(hào)通路主要包括c－Jun N端激酶（JNK）／應(yīng)激激活的蛋白激酶（SAPK）、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)控的蛋白激酶（ERK）、P38MAPK及ERK5／BMK1 4條途徑。MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是多級(jí)蛋白激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，典型的MAPK信號(hào)通路包括3個(gè)連續(xù)的酶促反應(yīng)，即MAPK激酶的激酶（MAPK kinase kinase，MAPKKK）－MAPK 激酶（MAPK kinase，MAPKK）－MAPK［14］。

2.1 JNK 信 號(hào) 通 路 c－Jun氨 基 末 端 激 酶 （c－Jun N－terminal kinase，JNK）家族也被稱為應(yīng)激活化蛋白激酶（stress－activated MAPkinase，SAPK），是1990年發(fā)現(xiàn)的相對(duì)分子質(zhì)量為46×103和54×103的MAPK家族的主要成員之一。目前在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的編碼JNK的基因包括jnk1、jnk2和jnk3，其相應(yīng)的編碼產(chǎn)物JNK1和JNK2表達(dá)廣泛，JNK3則僅限表達(dá)于大腦、心臟、睪丸等組織［15］。JNK 是 MAPK、MAPKK、MAPKKK3個(gè)激酶模塊中的一部分。JNK信號(hào)通路可被細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、應(yīng)激等多種因素激活，參與細(xì)胞增殖與分化、細(xì)胞形態(tài)維持、細(xì)胞骨架構(gòu)建、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞惡變等多種生物學(xué)反應(yīng)［16］。關(guān)于JNK與腫瘤發(fā)生的關(guān)系，目前尚存在爭(zhēng)議。盡管有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)JNK與抑制腫瘤有關(guān)系，但大多研究發(fā)現(xiàn)JNK 的活性在腫瘤中增高［17－18］。

電離輻射被廣泛應(yīng)用于癌癥的治療，但它也可通過(guò)上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞表面黏附分子的表達(dá)，產(chǎn)生損害性效應(yīng)如炎癥反應(yīng)［19］。Son等［20］發(fā)現(xiàn)預(yù)先用（0.01～1.00μg／mL）大蒜素處理臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞20h，然后將內(nèi)皮細(xì)胞暴露在8Gy的輻射環(huán)境中，大蒜素可抑制輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞間黏附分子－1（ICAM－1）及ICAM－mRNA的表達(dá)，且呈濃度依賴性。而且大蒜素預(yù)處理后減少了輻射誘導(dǎo)的活化蛋白轉(zhuǎn)錄因子－1（activator protein transcription factor－1，AP－1）的活化和JNK 磷酸化。表明大蒜素可通過(guò)抑制AP－1的活性及JNK信號(hào)傳導(dǎo)通路下調(diào)輻射誘導(dǎo)的ICAM－1的表達(dá)。Liu等［21］發(fā)現(xiàn)大蒜素能阻斷活性氧依賴的JNK1／2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活。

2.2 MER1／2－ERK1／2信號(hào)通路 細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extra cellular regulated protein kinases，ERK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是MAPK超家族中最早鑒定出且研究較為透徹的亞通路，是一系列的磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)，其主要途徑是Ras／Raf／MEK／ERK通路。外界刺激物與受體結(jié)合形成復(fù)合物后再與Ras－GDP結(jié)合，促使GTP取代Ras上的GDP而活化Ras，活化的Ras作為銜接蛋白與Raf（即 MAPKKK）結(jié)合，可使 MEK1／2（MAPKK）磷酸化并激活，隨后經(jīng)雙磷酸化使ERK1／2激活，最終參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化、侵襲及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移。

ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、惡變和腫瘤浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移中起重要作用，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。研究表明，ERK在許多惡性腫瘤中如實(shí)體瘤及血液系統(tǒng)腫瘤均呈現(xiàn)過(guò)表達(dá)［22－23］，抑制ERK通路可以明顯抑制多種腫瘤細(xì)胞的增殖。

Liu等［21］首次證明了在體內(nèi)外大蒜素的心肌保護(hù)作用是通過(guò)減少活性氧的產(chǎn)生及抑制活性氧依賴的蛋白激酶B（AKT）、ERK1／2、JNK1／2、NF－κB等信號(hào)傳導(dǎo)通路［21］。Cha等［24］通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大蒜素能夠抑制人類(lèi)惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞株U87MG的生長(zhǎng)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并呈時(shí)間及濃度依賴性，其誘導(dǎo)凋亡的機(jī)制也與抑制MAPK／ERK信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。

2.3 p38MAPK信號(hào)通路 p38MAPK（p38mitogen activated protein kinases，p38MAPK）是于1993年發(fā)現(xiàn)一種由360個(gè)氨基酸組成的相對(duì)分子質(zhì)量為38×103的酪氨酸磷酸化蛋白激酶。p38MAPK通路也是通過(guò)3級(jí)激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)把細(xì)胞外信號(hào)向細(xì)胞內(nèi)傳遞。通路模式為一些促炎因子、應(yīng)激刺激、脂多糖和革蘭陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁成分通過(guò)某種中間環(huán)節(jié)，激活MAPKKK，MAPKKK磷酸化激活MAPKK，再由MAPKK對(duì)MAPK雙位點(diǎn)磷酸化，從而激活p38MAPK，激活的p38可進(jìn)入細(xì)胞核或轉(zhuǎn)移到其他部位，主要參與細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)和炎癥反應(yīng)。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，p38MAPK主要在細(xì)胞凋亡過(guò)程中起重要作用［25］。

廖洋等［26］在實(shí)驗(yàn)中證明大蒜素可誘導(dǎo)急性單核細(xì)胞白血病細(xì)胞株THP－1凋亡，并呈時(shí)間－劑量依賴性，免疫細(xì)胞化學(xué)法檢測(cè)大蒜素處理后p38MAPK表達(dá)增加，主要分布于細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)，而對(duì)照組僅弱表達(dá)。Western blotting結(jié)果分析p38MAPK、Fas蛋白表達(dá)量隨大蒜素濃度的增加而增加，呈劑量依賴性。據(jù)此認(rèn)為大蒜素對(duì)THP－1細(xì)胞的促凋亡作用可能是通過(guò)激活p38MAPK／Fas途徑實(shí)現(xiàn)的。

3 血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）家族包括 VEGF－A、VEGF－B、VEGF－C、VEGF－D等，其生物學(xué)特性表現(xiàn)在VEGF與血管內(nèi)皮細(xì)胞受體特異性結(jié)合，可強(qiáng)烈促使血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)，增加血管通透性，最后形成新的血管。VEGF是目前已知的促進(jìn)腫瘤血管生成最強(qiáng)的細(xì)胞因子，對(duì)于新生血管是必要的。VEGF－C、VEGF－D還可促進(jìn)淋巴管形成，在腫瘤擴(kuò)散過(guò)程中發(fā)揮作用［27］。研究表明，乳腺癌，結(jié)腸癌，肺癌，前列腺癌、黑素瘤、多發(fā)性骨髓瘤中過(guò)表達(dá)VEGF。通過(guò)阻斷VEGF信號(hào)傳導(dǎo)通路，抑制VEGF表達(dá)，可作為腫瘤的治療靶標(biāo)［28］。

VEGF在大蒜素抗腫瘤作用機(jī)制中也有重要的作用。高艷景等［29］發(fā)現(xiàn)大蒜素明顯抑制人肝癌細(xì)胞VEGF－mRNA表達(dá)，與對(duì)照組相比，其VEGF mRNA表達(dá)水平降低了約66.36%（P＜0.05）。徐興華等［30］也發(fā)現(xiàn)20mg／L的大蒜素可顯著抑制對(duì)人乳腺癌高轉(zhuǎn)移細(xì)胞株MDA－MB－231細(xì)胞的侵襲能力，侵襲抑制率為33.27%，此作用與降低腫瘤細(xì)胞的基質(zhì)金屬蛋白酶29（matrix metalloproteinases 29，MMP29）和VEGF表達(dá)有關(guān)。Gao等［31］表明大蒜素能夠通過(guò)下調(diào)VEGF mRNA的表達(dá)抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。上述研究表明大蒜素可下調(diào)VEGF的表達(dá)，達(dá)到抑制腫瘤的效應(yīng)。

4 小 結(jié)

現(xiàn)已證實(shí) NF－κB、JNK、ERK1／2、p38MAPK 及 VEGF等信號(hào)傳導(dǎo)通路在多種實(shí)體瘤及血液系統(tǒng)腫瘤中均異常活化，通過(guò)影響這些信號(hào)傳導(dǎo)通路可以抑制腫瘤細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)凋亡。大蒜素作為一種高效低毒的天然化合物，其抗癌機(jī)制目前認(rèn)為與抗氧化、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，影響細(xì)胞周期，免疫調(diào)節(jié)，阻斷致癌物合成，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)抗癌藥物的敏感性等有關(guān)。近年來(lái)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大蒜素還可通過(guò)調(diào)控信號(hào)傳導(dǎo)通路發(fā)揮抗癌效應(yīng)。與其他化療藥物相比，大蒜素?zé)o骨髓抑制等不良反應(yīng)，有望成為高齡患者及不能耐受化療藥物不良反應(yīng)的新選擇。

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