天然多糖調(diào)控p53 基因表達的研究進展

陳美琴，吳光杰，李玉萍*

1江西科技師范大學生命科學學院;2 江西省生物加工過程重點實驗室，南昌 330013

癌癥是目前危害人類健康的主要疾病之一，癌癥治療的方法包括手術(shù)治療、放射治療、化學治療和中醫(yī)治療等。其中放化治療是應用于惡性腫瘤治療的主要方法之一，但放化治療的毒副作用大，且化療在大規(guī)模消滅腫瘤細胞的同時也會對正常機體細胞造成危害，嚴重者可引起單系統(tǒng)或多系統(tǒng)功能衰竭。因此，尋找高效低毒的抗腫瘤藥物或藥物前體具有非常重要的意義。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，廣泛存在于植物、微生物、動物中的天然多糖(Natural polysaccharides)具有抗腫瘤作用［1，2］。天然多糖能誘導腫瘤細胞的凋亡，增強機體的免疫反應，減少由于放化治療而引起的并發(fā)癥，因此，體現(xiàn)了天然多糖治療腫瘤毒副作用小的優(yōu)勢［3，4］。實驗研究報道表明，天然多糖主要通過以下幾個方面誘導腫瘤細胞死亡:增強機體免疫細胞的活性、誘導腫瘤細胞分化與凋亡、抑制腫瘤血管形成、抑制腫瘤細胞的核酸和蛋白質(zhì)合成、影響腫瘤基因的表達、改變腫瘤細胞膜的生長特性等。本文從近年來天然多糖通過調(diào)控腫瘤基因p53 的表達而誘導腫瘤細胞凋亡機制的方面加以敘述。

1 腫瘤抑制基因p53

p53 是迄今發(fā)現(xiàn)的與人類腫瘤關系最為密切的基因之一，其表達產(chǎn)物的增多即意味著癌細胞活性的喪失［5］。p53 作為一種抑癌基因，可誘導細胞生長阻滯、細胞凋亡、細胞分化以及DNA 修復，在維持細胞增長、抑制腫瘤增殖過程中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)當細胞缺氧、缺乏營養(yǎng)、受到輻射或化學藥物刺激時，p53 基因被激活且穩(wěn)定性提高。p53 基因活化對細胞有兩種潛在影響:一是使細胞停止在G1 或G2 期，導致?lián)p傷的細胞得以修復;二是誘發(fā)細胞凋亡，去除變異細胞。但是，p53 基因常會發(fā)生突變，包括點突變、插入、重排、基因融合、等位基因缺失等，使得p53 基因的抑癌功能因突變而消失，使細胞無限分裂增殖，導致癌癥的發(fā)生。p53 基因有野生型(Wild type p53，wtp53)和突變型(Mutant type p53，mtp53)兩種［6］，wtp53 在細胞正常生長過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用，明顯抑制細胞的轉(zhuǎn)化生長，屬于抑癌基因，而mtp53 則會促進腫瘤細胞的惡性轉(zhuǎn)化，p53 基因突變使得wtp53 失去功能，使其由抑癌基因轉(zhuǎn)為原癌基因，從而導致惡性腫瘤的擴散。

目前，已證實p53 基因的表達在多種腫瘤的治療中具有極其重要的意義［7］。隨著p53 抑癌機制研究日趨深入，p53 基因在不同的癌癥中，存在以下不同的p53 調(diào)節(jié)通路:(1)在p53 基因的代謝通路中，p53 與MDM2(Murine Double Minute 2)蛋白之間的相互調(diào)控在細胞周期中起著重要的作用。癌基因MDM2 編碼的蛋白質(zhì)通過與p53 基因相結(jié)合形成MDM2-p53 復合物，可以阻斷p53 的轉(zhuǎn)錄調(diào)控通路。MDM2 還可以與p53 的特異泛素酶共同作用，促進p53 蛋白降解。而Nutlins 和p14ARF等抑制劑［8］可削弱MDM2 與p53 的結(jié)合，妨礙MDM2 和p53 之間的相互作用，使MDM2 失活，并促進p53 蛋白的穩(wěn)定表達，p53 基因被激活后可誘導癌細胞停止在G2細胞周期或促進癌細胞凋亡，從而治療腫瘤;(2)cmyc 基因?qū)53 基因具有調(diào)控作用，誘導癌細胞阻滯在G2細胞周期并抑制細胞增殖。由于c-myc 對p53 有活化作用，因此它與p53 基因形成很多調(diào)控網(wǎng)絡，Heiko Hermeking 等［9］發(fā)現(xiàn)的c-myc/p53/14-3-3sigma 網(wǎng)絡就是其代表之一。研究顯示，DNA 損傷和c-myc 基因表達提高能上調(diào)p53 基因的表達，p53進而誘導細胞周期中負調(diào)節(jié)因子14-3-3sigma 的表達，14-3-3sigma 通過調(diào)節(jié)細胞周期的G2/M 檢查點而引起G2周期阻滯，達到抑制癌細胞增殖;(3)Annexin A2 對p53 基因介導的細胞凋亡具有調(diào)控作用。Huang 等［10］研究發(fā)現(xiàn)Annexin A2(是一種Ca2+依賴的磷脂結(jié)合蛋白)與p53 介導的凋亡發(fā)生關系密切，在轉(zhuǎn)染Ad-p53(表達野生型p53 基因的腺病毒載體)的細胞系中，Annexin A2 表達下調(diào)，可以降低細胞增殖率，說明Annexin A2 在p53 介導的細胞凋亡通路中有重要作用;(4)XPB 基因通過調(diào)控p53基因達到抑制細胞增殖和促進細胞凋亡。Hu 等［11］研究發(fā)現(xiàn)，XPB 基因可以抑制肝癌細胞增殖、促進p53 及p21waf1/cip1 表達上調(diào)。此外，XPB 有可能直接參與修復DNA 損傷引起的p53 基因突變;(5)Fra2 基因?qū)53 基因具有負調(diào)控作用。Piccinin等［12］在研究小鼠胚胎成纖維細胞中發(fā)現(xiàn)Fra2 是p53 的拮抗基因，F(xiàn)ra2 基因的表達促進p53 依賴的細胞凋亡以及細胞周期停滯;(6)在正常細胞中，p53 蛋白有DNA 結(jié)合特性且與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)有關，能誘導p21 蛋白，以此蛋白為中介物質(zhì)，對細胞分化和增殖有抑制作用。Ikeguchi 等［13］發(fā)現(xiàn)，在細胞DNA 損傷時，p53 轉(zhuǎn)譯水平會升高，能啟動WAFICIPI 基因的表達，編碼出一種叫p21 的蛋白質(zhì)，p21 能抑制cdk2 酶的活性，從而阻礙細胞進入DNA 合成期，抑制細胞分裂，為爭取足夠的時間，防止突變積累，抑制腫瘤產(chǎn)生，p53 蛋白主要通過“細胞程序性死亡”而引發(fā)細胞“自殺”，從而起到抑癌作用;(7)當p53基因的表達增加時，它可以激活Bax 基因，誘導細胞凋亡。Chipuk 等［14］表明，野生型p53 能與Bax 基因啟動子區(qū)結(jié)合，調(diào)節(jié)Bax 基因的轉(zhuǎn)錄。而Bax 是Bcl-2 家族的一個成員，它能與Bcl-2 形成二聚體，抑制Bcl-2 的活性，誘導癌細胞凋亡(見圖1)。

2 天然多糖調(diào)控p53 基因表達

2.1 天然植物多糖

近年來，已有300 多種天然多糖化合物被報道，其中植物多糖有100 多種已廣泛地應用于保健食品與醫(yī)藥中［15，16］，研究較深入的有黃芪多糖、人參多糖、枸杞多糖、甘草多糖、當歸多糖、五味子多糖、黃精多糖、刺五加多糖、桑葉多糖、石斛多糖等。其中許多植物多糖的抗腫瘤作用機理是通過p53 基因和p53 基因相關的調(diào)控通路來誘導細胞凋亡，從而達到抑制腫瘤細胞的生長(見表1)［17-38］。

2.2 天然微生物多糖

微生物多糖被應用于臨床的主要是真菌多糖，大多數(shù)真菌多糖具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗衰老、抗感染等生物學活性。現(xiàn)已證明，已有100 多種真菌多糖具有抑制腫瘤細胞生長的作用［39］。曾星等［40］用豬苓多糖對T24 膀胱癌細胞在體外處理48 小時后，結(jié)果顯示豬苓多糖顯著增加了p53 基因的蛋白表達，抑制癌細胞的增殖;苗玉榮［41］通過建立Lewis肺癌小鼠腫瘤模型，研究香菇多糖對Lewis 肺癌小鼠p53、Bcl-2 蛋白表達及細胞凋亡的影響，結(jié)果顯示香菇多糖可以增加p53 基因表達，誘導腫瘤細胞凋亡;郭麗新等［42］建立S180 小鼠動物模型，用不同劑量的樺菌芝多糖作用于小鼠肉瘤，結(jié)果表明樺菌芝多糖對小鼠肉瘤S180 有抑制作用，可下調(diào)小鼠S180 瘤組織突變型p53 基因表達;席孝賢等［43］采用SGC-7901 胃癌細胞在BALB/C-nu/nu 裸小鼠上進行造模，結(jié)果發(fā)現(xiàn)姬松茸菌孢多糖能顯著下調(diào)突變型p53 基因蛋白的表達水平，說明姬松茸菌孢多糖對突變型p53 基因表達的影響是其抗腫瘤作用的機制之一;張昆等［44］用鱗蓋紅菇菌絲體多糖連續(xù)灌胃H22 荷瘤小鼠10 天，結(jié)果顯示突變型p53 的表達下調(diào)，表明鱗蓋紅菇菌絲體多糖對H22 荷瘤鼠有抑瘤作用，并抑制H22 肝癌細胞的增殖。由此可見，真菌多糖可以通過增加野生型p53 基因的表達，或者降低突變型p53 基因的表達，抑制癌細胞的增殖和誘導癌細胞凋亡，達到抗腫瘤的作用。

2.3 天然動物多糖

研究表明:動物多糖也可以通過p53 基因和p53 基因的調(diào)控通路，來誘導細胞凋亡達到抗腫瘤作用。如動物多糖中的泥鰍多糖(Misgurnus anguillicaudatus polysaccharides，MAP)能上調(diào)人肝癌細胞SMMC-7721 中的p53 mRNA 基因和Bax 基因表達，并提高原癌基因表達產(chǎn)物Bax/Bcl-2 的比率引起細胞凋亡［45］。

3 存在問題與展望

研究表明，許多天然多糖已證實可以通過p53基因調(diào)控誘導腫瘤細胞凋亡，抑制腫瘤細胞增殖，從而達到抗腫瘤的目的。但是，天然多糖本身還存在一些問題尚待進一步研究解決，如:有些多糖類化合物在天然產(chǎn)物中含量較低，分離提取困難;有些多糖質(zhì)量標準不易控制，特別是微生物經(jīng)發(fā)酵后提取的多糖，多糖的結(jié)構(gòu)測定及合成都有自身的難度和特殊性;關于天然多糖調(diào)控p53 蛋白及其相關蛋白表達的抗腫瘤作用機理研究報道較少。因此，繼續(xù)深入對天然多糖和p53 基因及其相關調(diào)控基因的研究，更系統(tǒng)地闡明天然多糖的抗腫瘤機制，尋找更多有抗腫瘤潛能的天然活性多糖，對人類抵抗腫瘤具有極其重要的意義。

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