姜黃素和維生素C對(duì)人胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)抑制的研究進(jìn)展

張 寧(綜述)，惠起源(審校)

(延安大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，陜西 延安 716000)

在我國(guó)發(fā)病率前10位癌癥中，胃癌居第2位，手術(shù)是治療胃癌的首選方式，但手術(shù)成功率依賴于確診時(shí)腫瘤的分級(jí)與分期。大部分病例確診時(shí)都已發(fā)展為中晚期(Ⅱ～Ⅳ期)，只有約10%的患者在早期可得到診斷，發(fā)生復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移者需行術(shù)前或術(shù)后化療[1]。目前胃癌化療方案頗多，耐藥情況不斷出現(xiàn)，尋找新的化療藥物已成為當(dāng)務(wù)之急。姜黃素具有抗腫瘤作用，且不良反應(yīng)輕微、價(jià)格低廉，因而備受關(guān)注。維生素C在生物體內(nèi)不僅發(fā)揮著營(yíng)養(yǎng)作用，其在協(xié)同化療藥物抗腫瘤的同時(shí)，也獨(dú)立發(fā)揮著抗腫瘤作用。

1 姜黃素

1.1概述 姜黃素是中藥姜黃的活性成分，具有抗炎、抗氧化、抗突變、抗凝、抗人免疫缺陷病毒、抗動(dòng)脈硬化的作用[2]。自1985年Kuttan等[3]首次提出姜黃素具有抗腫瘤作用至今，已證明其對(duì)食管癌EC-9706細(xì)胞、胃癌SGC-7901細(xì)胞、肝癌SMMC-7721細(xì)胞等具有生長(zhǎng)抑制和誘導(dǎo)凋亡的作用[4-6]。姜黃素是一種極具開發(fā)價(jià)值的中藥提取物，其不良反應(yīng)小，安全性高，抗腫瘤作用明顯，已成為國(guó)際天然藥物研究領(lǐng)域的一個(gè)新熱點(diǎn)[7]，美國(guó)國(guó)際研究所也將其列為第三代腫瘤化學(xué)預(yù)防藥物進(jìn)行臨床試驗(yàn)[8]。

1.2理化特性及生物活性 姜黃素為橙黃色結(jié)晶粉末，是植物界稀有的具有二酮的色素，可溶于甲醇和乙醇，易溶于冰醋酸和堿溶液，分子質(zhì)量為368.37 u。在堿性時(shí)，姜黃素呈紅褐色，在中性、酸性時(shí)呈黃色，耐還原性，著色性強(qiáng)，一經(jīng)著色不易退色，對(duì)光、熱、鐵離子敏感。姜黃素口服后在腸道可與葡萄糖醛酸結(jié)合，但其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物尚未明確。

1.3抗腫瘤機(jī)制的研究

1.3.1抗氧化作用 氧化作用在生物體病理生理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。外源性氧化可使細(xì)胞內(nèi)活性氧類堆積，細(xì)胞自身有氧代謝也可產(chǎn)生活性氧，活性氧易與生物大分子反應(yīng)，導(dǎo)致生物結(jié)構(gòu)破壞。姜黃素是一種新型的抗氧化劑，其可減少有氧代謝過(guò)程中活性氧對(duì)機(jī)體的損傷，預(yù)防腫瘤的發(fā)生。姜黃素能抑制超氧陰離子、過(guò)氧化氫、一氧化氮等多種自由基的產(chǎn)生，其對(duì)這些自由基有很強(qiáng)的清除能力，能阻止過(guò)氧化氫等對(duì)機(jī)體多種組織、細(xì)胞的損傷，從而降低腫瘤的發(fā)生。

1.3.2調(diào)控細(xì)胞周期 細(xì)胞周期失控是腫瘤發(fā)生的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。陳劍華等[9]研究報(bào)道，姜黃素作用于食管癌細(xì)胞Eca-109時(shí)，能阻滯細(xì)胞從G2期進(jìn)入M期。通過(guò)對(duì)細(xì)胞周期蛋白B1及周期蛋白B1 mRNA表達(dá)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，姜黃素可能是通過(guò)降低周期蛋白B1的表達(dá)而減少周期蛋白B1-周期蛋白依賴性激酶1復(fù)合物的形成，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。Holy[10]報(bào)道，姜黃素作用于人乳腺癌巨噬細(xì)胞趨化因子7細(xì)胞24～48 h后，可將細(xì)胞阻滯于M期，抑制DNA合成，48 h后細(xì)胞形成多個(gè)微核，提示其阻斷機(jī)制與細(xì)胞核異常裝配有關(guān)。以上研究表明，姜黃素對(duì)細(xì)胞周期的影響是通過(guò)多種因素的復(fù)雜調(diào)控實(shí)現(xiàn)的，但其具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

1.3.3誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡是基因控制的細(xì)胞自主有序性死亡。姜黃素可損傷腫瘤細(xì)胞內(nèi)的線粒體，導(dǎo)致線粒體凋亡，使促凋亡蛋白Bax與抗凋亡蛋白Bcl-2比值增高，線粒體直接釋放出細(xì)胞色素C，從而激活胱天蛋白酶3，產(chǎn)生胱天蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使細(xì)胞內(nèi)的重要蛋白降解，最終促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡[11]。

1.3.4阻斷腫瘤細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 姜黃素還可通過(guò)調(diào)控多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路達(dá)到抗腫瘤的目的。腫瘤的發(fā)生機(jī)制與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子激活子蛋白1以及核因子κB有關(guān)，姜黃素可抑制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子激活子蛋白1和核因子κB的活性，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。

1.4抑制胃癌細(xì)胞生長(zhǎng) Mahady等[12]報(bào)道，姜黃素可抑制體內(nèi)、外幽門螺桿菌的生長(zhǎng)，是抗幽門螺桿菌的有效藥物之一。王萍等[13]通過(guò)培養(yǎng)人胃癌MGC-823細(xì)胞，采用四唑鹽比色法檢測(cè)不同濃度的姜黃素對(duì)MGC-823細(xì)胞增殖的抑制作用，采用流式細(xì)胞儀觀察其對(duì)細(xì)胞誘發(fā)凋亡的影響，結(jié)果顯示姜黃素可抑制MGC-823細(xì)胞的生長(zhǎng)，抑制率與其濃度呈正相關(guān)；流式細(xì)胞儀結(jié)果表明，姜黃素能使MGC-823細(xì)胞在用藥48 h后出現(xiàn)凋亡高峰。曾呈軍等[5]報(bào)道，姜黃素作用于體外培養(yǎng)的胃癌細(xì)胞SGC-7901后，采用四唑鹽比色法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，隨姜黃素藥物濃度的升高，胃癌細(xì)胞的增殖抑制率逐漸增加，存在濃度依賴性；經(jīng)Hoechst33258染色后，在熒光顯微鏡下可見凋亡細(xì)胞的細(xì)胞核呈致密濃染或碎塊狀，顏色發(fā)白。以上研究均表明姜黃素與胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)關(guān)系密切，但其耐藥性及與其他抗腫瘤藥物聯(lián)合應(yīng)用有待進(jìn)一步研究。

2 維生素C

2.1概述 維生素C是具有6個(gè)碳原子的多羥基化合物，易被氧化成脫氫維生素C。大劑量維生素C有改善肝功能的作用，是一種安全性極高的保肝藥物，對(duì)肝癌的防治有重要意義。大劑量靜脈注射維生素C可抑制膀胱癌、進(jìn)展期腎細(xì)胞癌及B細(xì)胞淋巴瘤的生長(zhǎng)[14-15]。陳雄等[16]通過(guò)transwell侵襲實(shí)驗(yàn)直接證實(shí)維生素C濃度>1 mmol/L時(shí)可顯著抑制胰腺癌PANC-1細(xì)胞的增殖，減弱其侵襲性。

2.2理化特征 維生素C是血漿中最強(qiáng)的抗氧化劑，參與體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)；維生素C可保持巰基酶的活性以及谷胱甘肽的還原狀態(tài)，起到解毒作用；維生素C參與體內(nèi)多種羥化反應(yīng)，促進(jìn)膽固醇代謝；其可增強(qiáng)機(jī)體的免疫應(yīng)答，預(yù)防感染，增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的吞噬作用，抑制病毒增生，清除機(jī)體內(nèi)自由基，滅活致癌物質(zhì)。

2.3抗腫瘤機(jī)制的研究

2.3.1抗細(xì)胞損傷作用 細(xì)胞癌變是氧自由基作用所致，維生素C在體內(nèi)可清除氧自由基，起保護(hù)作用。順鉑和三氧化硒可造成細(xì)胞和基因毒性，維生素C可使細(xì)胞免受損傷，但對(duì)DNA修復(fù)的細(xì)胞動(dòng)力學(xué)無(wú)影響，故認(rèn)為維生素C可降低抗癌藥的不良反應(yīng)[17]。維生素C能夠降低腫瘤細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化物酶，使H2O2的產(chǎn)生增多，當(dāng)過(guò)氧化物酶缺乏時(shí)，H2O2在細(xì)胞內(nèi)集聚殺傷腫瘤細(xì)胞[18-19]。腫瘤細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化物酶的水平是正常細(xì)胞的1/100～1/10，這可能是維生素C在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)不損傷其他細(xì)胞的重要原因。Ha等[20]認(rèn)為，鐵介導(dǎo)的氧化應(yīng)激是維生素C引起人胃癌細(xì)胞株AGS凋亡效應(yīng)的原因。Beck等[21]認(rèn)為，維生素C主導(dǎo)的氧化還原循環(huán)所產(chǎn)生的氧化應(yīng)激，能將乳腺癌細(xì)胞巨噬細(xì)胞趨化因子7殺死。陳瓏等[22]的研究報(bào)道，維生素C誘導(dǎo)人胃癌細(xì)胞株MKN45 24 h后，細(xì)胞內(nèi)超氧化物歧化酶的活性與對(duì)照組細(xì)胞相比顯著下降，而丙二醛水平顯著上升。

2.3.2殺傷腫瘤細(xì)胞的作用 在腫瘤組織中，缺氧誘導(dǎo)因子在基因表達(dá)中扮演著重要角色。維生素C可影響缺氧誘導(dǎo)因子的表達(dá)，從而影響致瘤蛋白基因的表達(dá)，抑制腫瘤的生長(zhǎng)。維生素C能夠影響腫瘤凋亡相關(guān)基因p53、c-myc和Bcl-2的表達(dá)，通過(guò)抑制DNA復(fù)合物的合成，促使細(xì)胞凋亡。此外，維生素C能增強(qiáng)抗腫瘤藥物對(duì)一些腫瘤細(xì)胞的誘導(dǎo)殺傷作用。

2.3.3調(diào)控細(xì)胞周期 維生素C可將腫瘤細(xì)胞阻滯于G0/G1期，從而影響DNA的合成，抑制細(xì)胞增殖。李勇等[23]將5 mmol/L的維生素C作用于肝癌SMMC-7721細(xì)胞48 h后，經(jīng)流式細(xì)胞儀測(cè)定發(fā)現(xiàn)G2期細(xì)胞數(shù)量減少，S期細(xì)胞數(shù)量明顯增加，肝癌細(xì)胞被阻滯于S期，并誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡。

2.3.4阻止亞硝胺、玻璃酸酶的生成 亞硝胺是公認(rèn)的誘發(fā)胃癌的原因。硝酸鹽可以與動(dòng)物蛋白代謝后所產(chǎn)生的胺結(jié)合生成亞硝胺，維生素C通過(guò)與胺競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合硝酸鹽，從而減少亞硝胺的生成。當(dāng)維生素C缺乏時(shí)則使亞硝胺的生成增加而誘發(fā)癌癥。癌癥的發(fā)生與玻璃酸酶有關(guān)，而維生素C可抑制玻璃酸酶的形成。

2.3.5阻止物理化學(xué)因素 紫外線、X射線等輻射會(huì)導(dǎo)致DNA損傷而誘發(fā)細(xì)胞癌變。周殿鳳等[24]在不同濃度的維生素C對(duì)DNA紫外損傷的影響的研究中發(fā)現(xiàn)，<0.35 mmol/L維生素C對(duì)紫外線誘發(fā)的DNA損傷有保護(hù)作用，且保護(hù)效果隨濃度的增大越來(lái)越好，0.35 mmol/L時(shí)效果最佳；當(dāng)維生素C的濃度>0.35 mmol/L時(shí)可促進(jìn)DNA的損傷，且其損傷程度隨濃度的增加而增加。

2.4抑制胃癌細(xì)胞生長(zhǎng) 正常情況下，胃可將維生素C以還原形式集中于胃液中并停留相對(duì)較長(zhǎng)的一段時(shí)間。還原形式的維生素C不易被破壞，但當(dāng)胃受到幽門螺桿菌感染或存在慢性萎縮性胃炎及胃黏膜不典型增生等癌前病變時(shí)，胃液中的維生素C水平會(huì)降低。這說(shuō)明維生素C與胃癌發(fā)病存在著某種聯(lián)系。陳瓏等[24]研究提示，維生素C可以誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞株MKN45凋亡，當(dāng)維生素C<0.5 mg/mL時(shí)，增殖抑制作用比較微弱，而從1 mg/mL起抑制作用明顯增強(qiáng)；1 mg/mL維生素C作用于MKN45 24 h時(shí)，抑制率>50%，倒置顯微鏡觀察到貼壁的細(xì)胞皺縮、變圓、脫落，體積變小，呈典型的凋亡形態(tài)學(xué)改變；處理組MKN45細(xì)胞凋亡數(shù)量較對(duì)照組細(xì)胞顯著增加。但當(dāng)維生素C達(dá)到1.5 mg/mL時(shí)，細(xì)胞以壞死為主；DNA Ladder實(shí)驗(yàn)也證實(shí)1 mg/mL維生素C作用24 h后，MKN45 DNA降解為180～200 bp片段，電泳出現(xiàn)典型的凋亡細(xì)胞表現(xiàn)[24]。維生素C對(duì)各型胃癌細(xì)胞都有抑制作用，且在一定范圍內(nèi)隨濃度的增加而抑制作用增強(qiáng)。

3 小 結(jié)

姜黃素對(duì)各類胃癌細(xì)胞均有抑制生長(zhǎng)及誘導(dǎo)凋亡的作用，其具有不良反應(yīng)輕、來(lái)源廣、易獲取、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，使其具有廣闊的應(yīng)用前景。姜黃素與其他抗腫瘤藥物，如順鉑、奧沙利鉑等聯(lián)合應(yīng)用的效果也得到大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)。但姜黃素的水溶性低、穩(wěn)定性差、腸道轉(zhuǎn)化、血清水平低、半衰期短等造成生物利用度小，是臨床應(yīng)用最大的障礙。目前正在探索新方法克服這些問題，如應(yīng)用納米結(jié)晶固體分散體、納米粒、脂質(zhì)體、膠束和磷脂復(fù)合物等改進(jìn)其代謝途徑，這些研究在提高姜黃素的生物利用率方面取得了較大突破，使姜黃素具有良好的開發(fā)前景。

目前有關(guān)維生素C與各種抗癌藥物聯(lián)合作用于各種腫瘤的研究工作已廣泛開展。聯(lián)用維生素C能夠減少抗癌藥物劑量，但不影響抗癌藥物的凋亡率，如果將大劑量維生素C聯(lián)合用于抗腫瘤治療，不僅可減輕抗癌藥物劑量，同時(shí)能夠減少其對(duì)胃腸道，腎臟等的不良反應(yīng)。關(guān)于維生素C新作用的研究越來(lái)越引起人們的關(guān)注，它和一些抗癌藥物協(xié)同作用的機(jī)制有待進(jìn)一步探討，以期為臨床上腫瘤治療提供新的方法。

[1] 陸再英，鐘南山.內(nèi)科學(xué)[M].7版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2008:400-401.

[2] 狄建彬,顧振綸,趙笑東,等.姜黃素的抗氧化和抗炎作用研究進(jìn)展[J].中草藥,2010,41(5):854-857.

[3] Kuttan R,Bhanumathy P,Nirmala K,etal.Potential antieancer activity of turmeric (Curcuma longa)[J].Cancer Lett,1985,29(2):197-202.

[4] 盧高峰,李明捷,唐芙愛.姜黃素對(duì)人食管癌細(xì)胞BAG-1表達(dá)的影響[J].醫(yī)藥論壇雜志,2011,32(14):25-27.

[5] 曾呈軍,胡金喜,盧明東,等.姜黃素聯(lián)合奧沙利鉑對(duì)人胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)及其X連鎖凋亡抑制蛋白表達(dá)的影響[J].溫州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,41(4):315-320.

[6] 王倩,趙剛.姜黃素對(duì)人肝癌細(xì)胞SMMC-7721生長(zhǎng)抑制和誘導(dǎo)凋亡的初步研究[J].湖北中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2011,13(4):5-8.

[7] López-Lázaro M.Anticancer and careinogenic properties of curcumin:Considerations for its clinical development as a cancer chemopreventive and chemotherapeutic agent[J].Mol Nutr Food Res,2008,52 (Suppl 1):S103-127.

[8] Epelbaum R,Schaffer M,Vizel B,etal.Curcumin and gemcitabine in patients with advanced pancreatic cancer[J].Nutr Cancer,2010,62(8):1137-1141.

[9] 陳劍華,劉曉霞,姚艷冰,等.姜黃素對(duì)人食管癌細(xì)胞Eca-109增殖及細(xì)胞周期的影響[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志,2011,20(21):2616-2618.

[10] Holy JM.Curcumin disrupts mitotic spindle structure and induces micronucleation in MCF-7 breast cancer cells[J].Mutat Res,2002,518(1):71-84.

[11] 胡輝,荊緒斌,蔡先彬,等.姜黃素活化caspase-3誘導(dǎo)食管癌Ec-109細(xì)胞凋亡的研究[J].實(shí)用腫瘤雜志,2010,25(2):159-162.

[12] Mahady GB,Pendland SL,Yun G,etal.Turmeric(Curcuma longa)and curcumin inhibit the growth of Helicobacter pylori,a group 1 carcinogen[J].Anticancer Res,2002,22(6C):4179-4181.

[13] 王萍,陳俊林.姜黃素對(duì)人胃癌MGC823細(xì)胞凋亡的影響[J].中國(guó)當(dāng)代醫(yī)藥,2011,18(17):26-27.

[14] Hoffer LJ,Levine M,Assouline S,etal.Phase I clinical trial of i.v.ascorbic acid in advanced malignancy[J].Ann Oncol,2008,19(11):1969-1974.

[15] Padayatty SJ,Riordan HD,Hewitt SM,etal.Intravenously administered vitamin C as cancer therapy:three cases[J].CMAJ,2006,174(7):937-942.

[16] 陳雄,孫維佳,廖潔,等.大劑量維生素C對(duì)胰腺癌PANC-1細(xì)胞侵襲能力及MMP2表達(dá)的影響[J].中國(guó)醫(yī)師雜志,2010,12(6):736-739.

[17] Blasiak J,Kowalik J.Protective action of vitamin Cagainst DNA damage induced by selenium-cisplatin conjugate[J].Acta Biochim Pol,2001,48(1):233-240.

[18] Zheng QS,Zhang YT,Zheng RL.Ascorbic acid induces rediffe-rentiation and growth inhibition inhuman hepatoma cells by increasing endogenous hydrogen peroxide[J].Pharmazie,2002,57(11):753-757.

[19] 高飛,易靜,史桂英,等.維生素C增強(qiáng)氧化砷聯(lián)用二甲萘醌誘導(dǎo)的U937細(xì)胞凋亡及其機(jī)制[J].中華血液學(xué)雜志,2002,23(1):9-11.

[20] Ha YM,Park MK,Kim HJ,etal.High concentrations of ascorbic acid induces apoptosis of human gastictric cancer cell by p38-MAP kinase-dependent up-regulation of transferrin receptor[J].Cancer Lett,2009,277(1):48-54.

[21] Beck R,Verrax J,Dejeans N,etal.Medadione reduction by pharmacological doses of ascorbate induces an oxidative stress that kills breast cancer cells[J].Int J Toxicol,2009,28(1):33-42.

[22] 陳瓏,徐霞,劉旭良.維生素C誘導(dǎo)人胃癌細(xì)胞株MKN45凋亡的實(shí)驗(yàn)研究[J].山東醫(yī)藥,2011,51(1):7-9.

[23] 李勇,張黎,孫燕燕,等.維生素C對(duì)肝癌SMMC-7721細(xì)胞增殖的影響[J].實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志,2010,26(23):4293-4295.

[24] 周殿鳳,柯惟中,陳年鳳,等.不同濃度維生素C對(duì)DNA紫外損傷的影響[J].光譜學(xué)與光譜分析,2005,25(12):2012-2015.