黃芪多糖誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究進(jìn)展

李蓉，譚小武

(南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，湖南 衡陽(yáng) 421001)

·綜述·

黃芪多糖誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究進(jìn)展

李蓉，譚小武*

(南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，湖南 衡陽(yáng) 421001)

黃芪的臨床應(yīng)用歷史悠久，是一味常用的傳統(tǒng)中藥。黃芪多糖為黃芪的主要活性成分，其抗腫瘤作用日益受到關(guān)注。黃芪多糖的藥理作用主要有抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗衰老、抗應(yīng)激、抗氧化等，其中抗腫瘤作用已被大量的體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究所證實(shí)。本文就黃芪多糖誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡的主要機(jī)制作一綜述，以期為臨床抗腫瘤新藥研究提供參考。

黃芪多糖；腫瘤細(xì)胞；細(xì)胞凋亡；調(diào)亡機(jī)制

細(xì)胞凋亡是生物體細(xì)胞的主動(dòng)消亡過程，是細(xì)胞生物體維持機(jī)體平衡的關(guān)鍵，其過程極為復(fù)雜，涉及一系列調(diào)控因子，腫瘤的產(chǎn)生、進(jìn)展及治療受多種凋亡調(diào)控蛋白的調(diào)控。

中藥毒副作用較小、藥效獨(dú)特，使其在細(xì)胞凋亡等方面的應(yīng)用受到重視。中藥可從不同環(huán)節(jié)調(diào)控細(xì)胞凋亡的發(fā)生，在細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮作用，在臨床上得到應(yīng)用。

1 黃芪多糖主要成分及主要藥理作用

黃芪多糖是黃芪主要活性成分之一，具有多種藥理作用[1]，其抗腫瘤、抗病毒、抗衰老[2]、抗輻射、降血糖[3]、抗應(yīng)激、抗氧化[4]等作用已被普遍認(rèn)可。黃芪多糖在抗腫瘤過程中可降低阿霉素引發(fā)的免疫耐受現(xiàn)象，從而減少抗腫瘤耐藥的產(chǎn)生[5]；黃芪多糖聯(lián)合順鉑及長(zhǎng)春瑞濱可改善晚期非小細(xì)胞肺癌患者的中位生存期及生存質(zhì)量[6]。大量的體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖有較強(qiáng)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡的作用[7-8]。本文就其誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞調(diào)亡機(jī)制作一綜述，以期為臨床研究抗腫瘤新藥提供參考。

2 黃芪多糖可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡的主要機(jī)制

2.1 調(diào)節(jié)Bcl-2家族基因蛋白的表達(dá)

Bcl-2家族基因在細(xì)胞凋亡過程中起重要作用，其多表達(dá)于正常細(xì)胞活化和發(fā)育過程中，在凋亡細(xì)胞中低表達(dá)或不表達(dá)。Bax與Bcl-2共同調(diào)節(jié)細(xì)胞的凋亡，Bcl-2是最重要的凋亡抑制因子，能夠抑制細(xì)胞的凋亡；Bax則促進(jìn)細(xì)胞凋亡，與Bcl-2形成異型二聚體，細(xì)胞凋亡的發(fā)生取決于二者之間的比例[9]。劉愛平等[10]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能是通過上調(diào)Bax及下調(diào)Bcl-2的表達(dá)，抑制人肺癌A549細(xì)胞增殖，從而啟動(dòng)細(xì)胞的凋亡；研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可抑制凋亡相關(guān)基因Bcl-2的表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡[11]；黃惠風(fēng)等[12]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖聯(lián)合紫杉醇可能是通過上調(diào)Bax蛋白的表達(dá)，下調(diào)Bcl-2蛋白的表達(dá)，從而誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞產(chǎn)生凋亡；黃芪多糖通過降低人肝癌HepG2細(xì)胞Bcl-2的表達(dá)，增加Caspase-3的活性，從而對(duì)HepG2細(xì)胞的凋亡起促進(jìn)作用[13]；黃芪多糖通過下調(diào)Bcl-2的表達(dá)，上調(diào)Bax的表達(dá)，抑制人胃癌MKN45細(xì)胞的增殖，對(duì)人胃癌MKN45細(xì)胞有直接殺傷作用，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡[14]。

2.2 調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)周期

細(xì)胞周期在腫瘤的生長(zhǎng)調(diào)控過程中起著重要作用，因此人們希望通過改變細(xì)胞周期來阻止腫瘤細(xì)胞的無限增殖，從而抑制腫瘤的發(fā)生。細(xì)胞周期可分為4個(gè)階段：Gl期、S期、G2期和M期。黃芪多糖可阻滯S-180肉瘤細(xì)胞于G1期，使S期細(xì)胞減少，從而使細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖受到明顯地抑制，促進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生[15]；黃芪多糖作用于MCF-7細(xì)胞后，細(xì)胞被阻滯于G1期，S期細(xì)胞減少，從而誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡[16]；馮濤等[17]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖聯(lián)合5-fu使用后，可以將細(xì)胞周期阻滯于G1期，抑制人肝癌HepG2細(xì)胞株的增殖，從而誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡；黃芪多糖抑制MGC-803細(xì)胞增殖主要是將細(xì)胞阻滯于G1期，從而延緩細(xì)胞進(jìn)程[18]。黃芪多糖可阻滯腫瘤細(xì)胞于G1期，為其在協(xié)同化療藥物抗腫瘤作用等方面的應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)研究提供了依據(jù)。

2.3 上調(diào)Caspases蛋白

天冬氨酸特異性的半朧氨酸蛋白水解酶(Caspase)是一組可選擇性切割某些蛋白質(zhì)的酶，是可以誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡的蛋白酶，其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的途徑主要有內(nèi)源性途徑和外源性途徑。內(nèi)源性途徑(線粒體途徑)在細(xì)胞凋亡過程中處于凋亡調(diào)控的中心位置，發(fā)揮關(guān)鍵性作用。凋亡細(xì)胞蛋白激酶活因子能與cyt-c相結(jié)合，各種凋亡信號(hào)刺激細(xì)胞損傷，引發(fā)線粒體內(nèi)凋亡分子Caspases的聯(lián)鎖反應(yīng)，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的發(fā)生[19]。外源性途徑能使Caspase-8活化，激活Caspase-3，與特定的凋亡底物相結(jié)合，從而誘發(fā)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。外源性和內(nèi)源性凋亡途徑均是通過活化Caspase-3和Caspase-7的方式，與特定的凋亡底物結(jié)合，從而使細(xì)胞發(fā)生凋亡。馮濤等[17]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可提高人肝癌HepG2細(xì)胞中Bax的表達(dá)，降低抑凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，激活HepG2細(xì)胞內(nèi)的凋亡系統(tǒng)，促進(jìn)Caspase-9、Caspase-3的表達(dá)，抑制人肝癌HepG2的生長(zhǎng)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡。

2.4 抑制核因子-κB活化

核因子-κB(NF-κB)在未受刺激時(shí)能與特異性抑制蛋白形成無活性的復(fù)合體，從而存在細(xì)胞漿中。受到刺激后，NF-κB發(fā)生磷酸化，降解進(jìn)入細(xì)胞核中，從而引起靶基因的表達(dá)。NF-κB在正常細(xì)胞一般不表達(dá)，多表達(dá)于腫瘤細(xì)胞中，其與腫瘤的關(guān)系被廣泛研究。NF-κB的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展及耐藥等作用密切相關(guān)，活化的NF-κB可抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。吳朝妍等[20]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能是通過下調(diào)人肺腺癌A549細(xì)胞NF-κBp65的表達(dá)，抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，抑制人肺腺癌A549細(xì)胞的增殖，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。

2.5 抑制Survivin表達(dá)

凋亡相關(guān)蛋白(Survivin)是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的凋亡蛋白抑制蛋白(AIP)的家族成員，其廣泛表達(dá)于惡性腫瘤組織中，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞凋亡。抑制Survivin的表達(dá)可以預(yù)防和逆轉(zhuǎn)腫瘤的發(fā)生。Survivin可通過有絲分裂的微管結(jié)合，直接抑制Caspase的活性，使Caspase不能水解微管結(jié)構(gòu)蛋白，而通過內(nèi)源性和外源性凋亡途徑共同抑制Caspase-7和Caspase-3的活性，從而阻止凋亡的發(fā)生。Survivin基因也可以通過與Caspase-9相結(jié)合，阻斷Caspase-9依賴的凋亡信號(hào)傳導(dǎo)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生調(diào)亡[21]。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，由黃芪多糖組成的中藥復(fù)方金安粉可能是通過上調(diào)Caspase-3的表達(dá)，并下調(diào)凋亡相關(guān)蛋白Survivin的表達(dá)，從而促進(jìn)人肺腺癌細(xì)胞A549發(fā)生凋亡。

2.6 抑制MAPK信號(hào)通路

細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路出現(xiàn)異常，可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，使惡性腫瘤無限生長(zhǎng)并快速增殖。細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERKI/2)是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，屬于有絲分裂原激活蛋白激酶(MAPK)家族的一員。ERKI/2在真核細(xì)胞中常見，ERK1/2MAPK是細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵步驟。ERK1/2的表達(dá)異常在腫瘤的產(chǎn)生進(jìn)展及細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化等過程中起著重要的作用。研究[22]發(fā)現(xiàn)，在肺癌細(xì)胞中ERK1/2MAPK信號(hào)通路被明顯激活，ERK1/2在非小細(xì)胞肺癌患者中高表達(dá)，其磷酸化增加。通過抑制ERK1/2磷酸化能夠抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生凋亡，從而達(dá)到抗腫瘤的作用。王宏艷等[23]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能通過抑制ERK1/2信號(hào)通路，下調(diào)ERK1/2蛋白的表達(dá)量，抑制其磷酸化，誘導(dǎo)肝癌HepG2細(xì)胞發(fā)生凋亡。

2.7 影響端粒酶活性

端粒酶是一種由蛋白和核糖核酸(RNA)組成的核糖核蛋白，其以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成基因，從而延長(zhǎng)端粒長(zhǎng)度，使細(xì)胞具有無限增殖的能力。端粒酶是細(xì)胞無限增殖和惡性腫瘤的一個(gè)重要標(biāo)志，在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，在正常細(xì)胞中低表達(dá)或不表達(dá)。其對(duì)維持惡性腫瘤細(xì)胞的增殖起重要作用，因此抑制端粒酶的活性可能達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用。目前發(fā)現(xiàn)端粒酶與腫瘤的產(chǎn)生及進(jìn)展密切相關(guān)，抑制端粒酶的活性是中藥抗腫瘤作用的重要機(jī)理，可成為治療腫瘤的一個(gè)新思路。姚金鳳等[24]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能是通過降低端粒酶的活性，從而誘導(dǎo)人早幼白血病HL-60細(xì)胞發(fā)生凋亡。

2.8 升高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度

細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路受細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度變化影響，Ca2+濃度升高可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等過程發(fā)生，促進(jìn)細(xì)胞發(fā)生調(diào)亡。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+作為第二信使在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞系統(tǒng)及細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮重要作用。當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)的刺激強(qiáng)度達(dá)到或超過閾值時(shí)，可影響細(xì)胞膜相關(guān)的受體，使膜通道發(fā)生異構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+的濃度升高，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。黃芪多糖可以通過Ca2+的信使作用，影響細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，激活基因的調(diào)控表達(dá)、底物蛋白質(zhì)磷酸化、轉(zhuǎn)錄因子的活化等一系列功能活動(dòng)，從而誘發(fā)細(xì)胞的凋亡。羅利瓊等[25]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能通過提高細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，影響鼠S-180肉瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

3 展望

空氣污染等因素對(duì)人類的健康造成極大的危害，腫瘤已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅人類健康的疾病，抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展受到人們的重視，研究者希望發(fā)現(xiàn)新型藥物，能夠抑制腫瘤的進(jìn)展。黃芪多糖作為傳統(tǒng)中藥黃芪的主要成分，在腫瘤的治療中具有巨大潛力。筆者將黃芪多糖誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡的主要機(jī)制作簡(jiǎn)要概述，發(fā)現(xiàn)對(duì)其抑制腫瘤細(xì)胞調(diào)亡作用的研究已經(jīng)有很多，但其減輕腫瘤細(xì)胞耐藥，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，抑制腫瘤血管生成等作用還需要深入研究。筆者期望隨著黃芪多糖防癌、抗癌機(jī)制不斷明確，黃芪多糖能夠成為腫瘤臨床治療中的新型藥物。

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AdvancesinStudiesonTumorCellApoptosisMechanismInducedbyAstragalusPolysaccharide

LIRong，TANXiaowu*

(DepartmentofRespiratoryMedicine，theSecondAffiliatedHospitalofUniversityofSouthChina，HengyangHunan，421001，China)

Astragali Radix is a commonly used traditional Chinese medicine，and its clinical application has quite a long history.Astragaluspolysaccharide as the main active ingredient of Astragali Radix is attracted increasingly attention.Astragaluspolysaccharide shows anti-viral，anti-tumor，anti-aging effects，anti-radiation，anti-stress and anti-oxidation，anti-tumor effects，which have been confirmed by numerous animal experiments andinvitrostudies.In this paper，the studies on tumor cell apotosis mechanism induced byAstragaluspolysaccharide were briefly overviewed to provide a basis for clinical research of new anti-tumor drugs.

Astragaluspolysaccharide；tumor cells；apoptosis；apoptotic mechanism

10.13313/j.issn.1673-4890.2015.6.024

2015-01-09)

*

譚小武，副主任醫(yī)師，碩士導(dǎo)師，研究方向：肺癌診斷與防治；E-mail：tanxiaowu1970@163.com