β-欖香烯抗腫瘤分子機制研究進展

闕曉

β-欖香烯抗腫瘤分子機制研究進展

闕曉

β-欖香烯是由我國學者首次發(fā)現(xiàn)的抗腫瘤中藥單體之一，因其抗癌譜廣、高效、安全、價廉等突出優(yōu)點在抗腫瘤研究中日益受到廣泛關注。本文就β-欖香烯抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤血管生成和逆轉(zhuǎn)耐藥等方面的分子機制作一綜述，為β-欖香烯在抗腫瘤領域中的進一步研究提供理論依據(jù)和思路。

β-欖香烯；抗腫瘤；分子機制

β-欖香烯（β-elemene）是我國學者首次從傳統(tǒng)中藥姜科植物溫郁金（Curcuma wenyujin Y.H.Chen et C.Ling）根莖中提取的有效活性單體，其化學名稱為：1-甲基-1-乙烯基-2，4-二異丙基環(huán)己烷。藥理學研究表明，其抗癌作用確切、毒副作用小、抗瘤譜廣，通過抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤血管生成、遏制腫瘤轉(zhuǎn)移、逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞耐藥性，并且能夠輔助其他化療藥物，提高化療療效等直接和間接發(fā)揮抗腫瘤作用［1～5］，具有良好的抗腫瘤應用前景。現(xiàn)就近年來國內(nèi)外對β-欖香烯抗腫瘤的分子機制研究進展綜述如下。

1　抑制腫瘤細胞增殖

β-欖香烯能夠影響腫瘤細胞的生長周期從而抑制腫瘤細胞的增殖，由于不同腫瘤細胞對β-欖香烯的敏感性不同，導致實驗結(jié)果與作用位點可能存在差異。在肺癌的實驗研究中，顧洪豐等［6］研究發(fā)現(xiàn)β—欖香烯能顯著抑制A549、WI38細胞的增殖、生長，繼而發(fā)生凋亡，抑制腫瘤細胞微管蛋白聚合是其重要作用機制之一。在膀胱癌的實驗研究中，陸新升［7］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯抑制膀胱癌細胞增殖與促進抑癌基因 Smad4 表達的作用均呈現(xiàn)時間依賴性；邱偉彬［8］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯對膀胱腫瘤的抗癌機制可能是通過下調(diào)腫瘤細胞中 Mta-1 的基因表達而抑制腫瘤細胞的增生。在甲狀腺癌的實驗研究中，史曉光等［9］研究發(fā)現(xiàn)，欖香烯對IHH-4細胞系的抑制作用是通過細胞周期阻滯并上調(diào)caspases-3的活性，降低Bcl-2的表達來實現(xiàn)的。

2　誘導腫瘤細胞凋亡

誘導細胞凋亡是β-欖香烯發(fā)揮抗腫瘤作用的重要機制之一，β-欖香烯的抗癌譜雖廣，但對不同腫瘤細胞存在著明顯的藥物作用差異性，而且其對細胞凋亡的調(diào)控也可能存在著多個調(diào)控點。就現(xiàn)有文獻資料來看，β-欖香烯誘導腫瘤細胞凋亡的機制可能與影響相關基因表達及信號轉(zhuǎn)導通路有關。

2.1調(diào)節(jié)Bcl-2家族相關基因蛋白表達

Bcl-2家族成員中，抑制凋亡蛋白和促進凋亡蛋白共同存在，細胞是否發(fā)生凋亡一定程度上取決于二者存在的比例。韓瑩等［10］通過Western blot法對β-欖香烯作用后的胃癌細胞SGC-7901的蛋白表達進行檢測，發(fā)現(xiàn)人胃癌SGC-7901中促進細胞凋亡的Bax蛋白的表達上調(diào)，而抑制細胞凋亡的Bcl-2蛋白的表達下調(diào)，從而促進細胞凋亡，且這兩種蛋白的表達對β-欖香烯的濃度具有一定的依賴性。Li QQ等［11］研究了β-欖香烯對人腦癌細胞株A172、CCF-STTG1和 U-87MG 的促細胞凋亡作用，通過 Annexin V 法同樣提示β-欖香烯可提高早期與晚期細胞凋亡率，且在應用β-欖香烯24～72 h時最為顯著，并下調(diào)Bcl-2、Bcl-X（L）表達和上調(diào)Bax的表達。

2.2上調(diào)caspases蛋白酶活性

Caspase（天冬氨酸特異性的半朧氨酸蛋白水解酶）是一組能夠選擇性切割某些蛋白質(zhì)，造成細胞凋亡的蛋白酶，其中Caspase-3最為關鍵。關文明等［12］在研究β-欖香烯對胃癌細胞系SGC-7901凋亡作用時發(fā)現(xiàn)，β-欖香烯能明顯上調(diào)SGC-7901細胞的Caspase酶活性，且這種變化出現(xiàn)在Survivin mRNA和蛋白水平下降之后，各個劑量組β-欖香烯作用12 h后，Caspase酶活性并不明顯上升；作用24h后，Caspase酶活性才開始增加，作用72 h非常顯著，這種作用呈時間與濃度依賴性。Lei T等［13］研究欖香烯在體內(nèi)與體外對于喉癌的影響時發(fā)現(xiàn)，β-欖香烯在體外對喉癌細胞的抑制作用具有濃度與時間依賴性，β-欖香烯單藥對細胞凋亡早期作用明顯，而當其與順鉑聯(lián)用時對細胞凋亡的作用更廣泛；應用欖香烯12 h后腫瘤細胞中 Caspase-3 的濃度達到峰值，eIF4E、VEGF、bFGF mRNA 與蛋白表達均顯著降低 ，提示β-欖香烯能通過上調(diào)Caspase-3水平、抑制 eIF、下調(diào)VEGF 和 bFGF 達到抑制腫瘤細胞增殖而促使其凋亡的目的。

2.3抑制凋亡相關蛋白Survivin的表達

Survivin是近年來發(fā)現(xiàn)的凋亡抑制蛋白（inhibitors of apoptosis protein，IAP）家族的成員，可通過與活性Caspase3、Caspase7、Caspase9結(jié)合抑制多種刺激誘導的凋亡，并被認為是腫瘤治療的一個新靶點［14～16］。詹運洪等［17］在研究β-欖香烯對腎細胞癌786-0細胞的抗腫瘤作用及機制時發(fā)現(xiàn)，β-欖香烯可裂解PARP，并下調(diào)抑制凋亡蛋白Bcl-2及Survivin的表達。Zhang H 和 Chen X 等［18-19］也相繼報道，β-欖香烯在膠質(zhì)瘤細胞和膀胱癌細胞中可通過下調(diào) Survivin基因表達而降低細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡。此外，佟恩娟［20］等研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯聯(lián)合照射可以增加乏氧 A549 細胞和 H520 細胞的凋亡，提示欖香烯可能通過作用于 mTOR、HIF-1α 和 Survivin 而促進乏氧肺癌細胞凋亡。

2.4調(diào)節(jié)腫瘤細胞信號通路

細胞內(nèi)信號傳導通路對于藥物的抗腫瘤作用具有重要影響，一些抗腫瘤藥物可通過改變信號傳導通路的活性抑制細胞增殖誘導凋亡，但關于β-欖香烯對細胞內(nèi)信號傳導通路的影響目前研究較少。目前研究表明β-欖香烯可通過調(diào)節(jié)ERK、AKT、Wnt信號通路誘導細胞凋亡，但對于信號通路中具體信號分子的調(diào)控機制缺乏相應的研究。姚軼群等［21］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯可抑制大鼠膠質(zhì)瘤細胞內(nèi)ERK通路的活性。張曄等［22］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯可抑制胃癌細胞BGC823細胞AKT信號通路的活化。此外，成夏炫［23］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯能通過抑制Wnt信號通路及c-myc、Survivin基因的轉(zhuǎn)錄，促進人腦膠質(zhì)瘤U251細胞的凋亡。

3　抑制腫瘤血管生成

抑制腫瘤血管已成為當今腫瘤治療的新靶點，近年來已有多種藥物用于抑制腫瘤血管生成，且此類藥物不產(chǎn)生耐藥性，是治療腫瘤的理想藥物。研究顯示，β-欖香烯亦能通過抑制腫瘤血管生成來發(fā)揮抗腫瘤作用。孟曉［24］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯可阻斷內(nèi)皮祖細胞（EPC）分化過程中Notch信號通路，從而抑制EPC參與腫瘤血管的生成。宋穎等［25］研究表明β-欖香烯可降低EPC VEGF及VEGFR-2 mRNA的表達水平，從而減少EPCs的動員，進一步抑制EPC參與腫瘤血管的形成。此外，曹麗萍等［26］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯可通過抑制胃癌細胞SGC7901 COX-2基因，進而抑制其下游產(chǎn)物PGE2的表達及使VEGF表達下調(diào)，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。

4　逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥

多藥耐藥（MDR）基因是導致許多腫瘤的化學治療失敗的原因之一，其編碼的P-糖蛋白（P-gp）和多藥耐藥相關蛋白（MRP）通過ATP提供能量，將化學治療的藥物由細胞內(nèi)泵出細胞外，使其抗腫瘤細胞作用減弱或消失而表現(xiàn)為耐藥性［27］。因此，P-gp和MRP可作為化學治療的敏感指標之一。β-欖香烯不僅對MDR1基因高表達的耐藥細胞株有較強的抑制作用，而且即使長期作用也未誘導MDRlmRNA的高表達及P-gp的大量產(chǎn)生。而常用的化療藥物在較短時間內(nèi)就可誘發(fā)細胞的耐藥性，使MDRlmRNA的表達和P-gp的翻譯都達到較高水平［28］。結(jié)果表明β-欖香烯與其他化療藥物相比具有抗耐藥性。

此外，目前研究表明低毒劑量的β-欖香烯可增強阿霉素、奧沙利鉑、紫杉醇等對腫瘤細胞的殺傷作用。張曄等［29］研究表明，低毒劑量β-欖香烯可明顯增強奧沙利鉑對人胃癌細胞的細胞毒作用，其機制可能與降低 GST-π蛋白的表達有關。張曄等［30-31］還研究了β-欖香烯逆轉(zhuǎn)胃癌細胞株阿霉素耐藥性的作用，其機制與增加細胞內(nèi)阿霉素的蓄積，誘導PARP裂解，降低P-gp表達及上調(diào)泛素連接酶C-cbl和cbl-b的表達有關。張曄等［32］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯和紫杉醇聯(lián)合用藥后細胞凋亡率顯著提高，可能通過下調(diào)Bcl-2與 Bax的比值誘導PARP 裂解，進而抑制胃癌細胞增殖和誘導細胞凋亡。

5　影響端粒酶活性

端粒酶的激活與惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關。研究表明，端粒酶催化亞基（hTERT）編碼基因mRNA水平與端粒酶活性一致，是端粒酶成分中的活性部分；hTERT基因的激活與端粒酶的激活密切相關，其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)受多種因素影響，特別是c-myc基因表達產(chǎn)物能夠調(diào)節(jié)hTERT轉(zhuǎn)錄［33-34］。俞雯雯等［35］研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯可通過抑制c-myc、hTERT基因mRNA和蛋白的表達及上調(diào)MicroRNA誘導人腦膠質(zhì)瘤U251細胞凋亡。范鈺等［36］研究發(fā)現(xiàn)，β-欖香烯可抑制胃癌細胞SGC-7901端粒酶活性，可能與其下調(diào)c-myc基因表達有關，但較高濃度（0.02mg/ml）的β-欖香烯處理胃癌細胞12h后，c-myc基因表達已經(jīng)下降，此時端粒酶活性被抑制的表現(xiàn)卻并不明顯，提示腫瘤細胞中尚有其它重要的轉(zhuǎn)錄因子共同參與對端粒酶活性的調(diào)控。因此有必要對端粒酶的作用機制進行深入研究。

6　問題與展望

綜上所述，β-欖香烯抗腫瘤作用的機制主要是抑制腫瘤細胞增殖、誘導細胞凋亡、抑制腫瘤血管生成、逆轉(zhuǎn)多藥耐藥等，體現(xiàn)了其廣譜有效的特點。目前雖然對β-欖香烯抗腫瘤的分子機制有了一定認識，但還存在一些不足之處。首先，由于不同的實驗細胞株及實驗動物對藥物敏感性不一致，以及不是在完全相同的實驗條件下進行研究，可能導致不同腫瘤細胞凋亡和增殖及侵襲分子機制的相關基因和蛋白表達的研究結(jié)果并不完全一致。其次，β-欖香烯信號轉(zhuǎn)導通路、逆轉(zhuǎn)耐藥及對端粒酶的影響還處于初步研究階段，其作用機制尚不明確。此外，目前對β-欖香烯的抗癌作用研究大多數(shù)還停留在細胞試驗和動物實驗階段，臨床研究結(jié)果較少。

鑒于上述的不足之處，筆者建議可在今后的研究中，在進行β-欖香烯體內(nèi)外抗腫瘤作用實驗研究同時，加強對信號轉(zhuǎn)導通路和抗腫瘤作用靶點的深入研究。其次，基于端粒酶抑制劑可能達到治療腫瘤和逆轉(zhuǎn)多藥耐藥的雙重目的，抗端粒酶治療可能成為今后從分子水平上治療腫瘤的一種新手段，建議可加強β-欖香烯逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥和調(diào)節(jié)端粒酶的研究，從而發(fā)現(xiàn)β-欖香烯新的作用靶點。

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（責任編輯：陳思敏）

Research progress on the anti-tumor molecular mechanism of β-elemene

QUE Xiao
( School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, Sichuan)

β-elemene is one of domestic drug extracted from Chinese Medicine. Due to the advantages of broad anti-cancer spectrum，effectiveness，safety，and low-cost，β-elemene has received widespread attention. This paper addresses research progress on its anti-tumor molecular mechanism of inhibiting cell proliferation，inducing cell apoptosis，inhibiting the angiogenesis and reversing drug resistance which provides theoretical foundation and new ideas for the research of application of β-elemene in antitumor fi eld.

β-elemene；anti-tumor；molecular mechanism

R 285.5

A

1674-926X（2015）06-020-04

成都中醫(yī)藥大學藥學院，四川 成都 611137

闕曉，成都中醫(yī)藥大學2012級中藥學專業(yè)學生Tel:18782474893

2015-03-24