姜黃素抗腫瘤血管生成分子機(jī)制研究進(jìn)展

高 文，何彥津，梁鳳鳴

·文獻(xiàn)綜述·

姜黃素抗腫瘤血管生成分子機(jī)制研究進(jìn)展

高 文1，何彥津2，梁鳳鳴1

姜黃素是從姜黃中提取的一種酚類色素，具有多種藥理活性，具有抗炎、抗氧化、抗凝、降血脂、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗腫瘤、抗突變作用，其抗瘤作用機(jī)制不但與誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡相關(guān)，抗血管生成也是姜黃素抗腫瘤機(jī)制之一，主要機(jī)制為抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡；抑制血管生成促進(jìn)因子的表達(dá)，如通過抑制血管內(nèi)皮生成因子（VEGF）及其對(duì)應(yīng)受體，從而抑制腫瘤血管生成；降低基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）的活性；通過磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）信號(hào)途徑抑制腫瘤血管形成:其機(jī)制為下調(diào)PI3K/AKT和促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑，從而下調(diào)VEGF、Ang-1、Ang-2、VEGFR-2等。深入探討姜黃素抗腫瘤血管生成的作用機(jī)制將為更有效的切斷腫瘤血供奠定基礎(chǔ)，有利于惡性腫瘤的防治。

姜黃素；腫瘤血管生成；血管內(nèi)皮生成因子；基質(zhì)金屬蛋白酶；磷脂酰肌醇-3-激酶

引用：高文，何彥津，梁鳳鳴.姜黃素抗腫瘤血管生成分子機(jī)制研究進(jìn)展.國(guó)際眼科雜志2016；16（3）:466-468

0　引言

姜黃素（curcumin）是從姜黃中提取的一種植物多酚，廣泛用于食品上色和佐味。經(jīng)研究證實(shí)，其藥理作用主要有抗炎、抗氧化、抗凝、降血脂、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗腫瘤、抗突變等。姜黃素的抑瘤作用機(jī)制與誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡有關(guān)，它是通過調(diào)控抑癌基因、癌基因及其蛋白的表達(dá)、誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯及調(diào)控細(xì)胞凋亡信號(hào)等途徑實(shí)現(xiàn)［1-2］。近年研究表明，抗血管生成也是姜黃素抗腫瘤機(jī)制之一，血管生成是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要因素，并為腫瘤細(xì)胞進(jìn)入循環(huán)轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散提供便利，尋找其作用靶點(diǎn)是研究熱點(diǎn)，因此，現(xiàn)將姜黃素抗血管生成的分子機(jī)制綜述如下。

1　抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡

血管生成是在已有的血管網(wǎng)雛基礎(chǔ)上，局部細(xì)胞通過分裂，芽生、擴(kuò)展、延伸等機(jī)制，成熟為有內(nèi)皮細(xì)胞的血管網(wǎng)。內(nèi)皮細(xì)胞分裂和增殖是腫瘤血管生成的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前研究已證實(shí)姜黃素具有直接抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡的作用，顯著抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）增殖，使細(xì)胞周期停滯于G0/G1期，誘導(dǎo)其凋亡并呈劑量和時(shí)間依賴性［3］。研究顯示姜黃素在1、5、10μmol/L時(shí)，對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）的增殖和細(xì)胞周期的影響，表明姜黃素能抑制HUVECs的DNA的合成，也可以抑制纖維原細(xì)胞生長(zhǎng)因子和內(nèi)皮代償性增生刺激的HUVECs的生長(zhǎng)。HUVECs的轉(zhuǎn)移增殖和分化導(dǎo)致血管形成，容易誘導(dǎo)和促進(jìn)腫瘤發(fā)生［4］。有研究［5］應(yīng)用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)濃度為5～160μmol/L姜黃素對(duì)HUVECs凋亡的影響，結(jié)果顯示:姜黃素作用24h后，HUVECs凋亡率分別為5.5%～29.8%，與對(duì)照組2.1%的凋亡率相比，均有顯著性差異。Gururaj等［6］體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)姜黃素減少HUVECs數(shù)量，并不是因?yàn)榻S素對(duì)這些細(xì)胞毒性所致，而是誘導(dǎo)了細(xì)胞的凋亡。

2　抑制血管生成促進(jìn)因子的表達(dá)

腫瘤血管生成過程存在血管生成因子與抑制因子之間的平衡失調(diào)。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）是主要的血管生成促進(jìn)因子，通過結(jié)合其相應(yīng)受體介導(dǎo)血管生成。另外，血管生成素-1（Ang-1）和血管生成素-2（Ang-2）是另一類促血管生成因子（angiopoietins）家族成員，他們只結(jié)合Tie-2受體，調(diào)控血管穩(wěn)定信號(hào)。血管生成抑制因子主要為血小板抑制素（TSP），它一方面可以直接抑制內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，另一方面拮抗血管生成促進(jìn)因子的作用。總之，VEGF/VEGFR、angiopoietins/Tie-2以及TSP共同調(diào)節(jié)腫瘤血管的生長(zhǎng)成熟和衰退過程。

目前，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究均表明姜黃素的抗血管生成效應(yīng)與血管生成因子密切相關(guān)。Gururaj等［6］采用腹膜血管生成尿囊絨膜兩種體內(nèi)血管生成分析系統(tǒng)，證實(shí)姜黃素能下調(diào)腹水腫瘤細(xì)胞（EAT）和內(nèi)皮細(xì)胞促血管生成因子的表達(dá)，體外實(shí)驗(yàn)中，姜黃素呈時(shí)間依賴性（0～24h）抑制EAT細(xì)胞VEGF-1和VEGF-2的基因表達(dá)，以及抑制成纖維細(xì)胞瘤中VEGF-1和VEGF-2的基因及人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）中KDR（VEGF-2）基因的表達(dá)。El-Azab等［7］研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素具有抗腫瘤血管生成作用，可通過抑制VEGF及其對(duì)應(yīng)受體，明顯抑制荷瘤小鼠艾氏腹水癌細(xì)胞形成實(shí)體腫瘤的血管形成，說明姜黃素是一種特異性血管生成抑制劑。何靜等［8］通過Transwell侵襲實(shí)驗(yàn)證實(shí)，姜黃素在下調(diào)人乳腺癌MCF-7細(xì)胞VEGF-C表達(dá)的同時(shí)，侵襲性也明顯被抑制，并呈劑量依賴性。李勇等［9］研究了姜黃素對(duì)肝癌細(xì)胞系（HepG2），β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路的影響，提示姜黃素確實(shí)可抑制肝癌細(xì)胞中VEGF的基因表達(dá)，從而抑制肝癌組織缺氧誘導(dǎo)的血管形成和肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移。

3　降低基質(zhì)金屬蛋白酶的活性

基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）是一組結(jié)構(gòu)相似、功能復(fù)雜的鋅離子依賴性蛋白溶解酶，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展直接相關(guān)。以往人們基于對(duì)MMPs溶解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜作用的有限認(rèn)識(shí)，只是強(qiáng)調(diào)MMPs在腫瘤浸潤(rùn)生長(zhǎng)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移過程中掃除“障礙”的重要作用，而近來的研究表明，MMPs的生物學(xué)功能遠(yuǎn)非如此簡(jiǎn)單，它們?cè)谀[瘤原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移癌的持續(xù)生長(zhǎng)以及腫瘤血管生成過程中同樣起著極其關(guān)鍵的作用。迄今為止，MMPs在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制至少包括以下3點(diǎn):（1）溶解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜，直接為瘤細(xì)胞移行掃除障礙:這是最早認(rèn)識(shí)的作用。（2）調(diào)控腫瘤細(xì)胞的黏附能力:MMPs/TIMPs比例關(guān)系的變化可以改變腫瘤細(xì)胞的黏附表型。（3）調(diào)控腫瘤血管生成因子:研究表明，基質(zhì)金屬蛋白酶可裂解纖溶酶原從而生成Angiostatin——一種內(nèi)源性的強(qiáng)效血管生成抑制劑［10］。

據(jù)資料報(bào)道，姜黃色素?zé)o論是局部給藥還是口服給藥均具有明確的抗血管生成作用［11］。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃色素可以通過抑制細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路的方式影響細(xì)胞中MMP-3、MMP-9、MMP-13兩種基質(zhì)金屬蛋白酶的基因轉(zhuǎn)錄［12-13］。另有研究證明，姜黃色素可直接與血管生成過程起關(guān)鍵作用的另一種膜性金屬蛋白酶——氨基肽酶N相結(jié)合從而抑制后者的活性［14］。姜黃素能影響細(xì)胞受體的連接和細(xì)胞間信號(hào)的傳導(dǎo)，并呈劑量依賴性，細(xì)胞黏附測(cè)定分析表明，姜黃素可使黑素瘤細(xì)胞和層粘連蛋白、Ⅳ型膠原的結(jié)合在24h內(nèi)下降50%以上，48h后下降到100%，另外，姜黃素下調(diào)黏附斑激酶（FAK）、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）及膠原酶活性，增強(qiáng)抗轉(zhuǎn)移蛋白組織抑制金屬蛋白酶（TIMP-2）、非轉(zhuǎn)移基因（nm-23）和E-鈣粘蛋白（E-cadherin）的表達(dá)［15］。Banerji等［16］發(fā)現(xiàn)姜黃素可以顯著抑制鼠高侵襲性黑色素瘤細(xì)胞MMP-2的活性，從而使MT1-MMP和細(xì)胞信號(hào)途徑中的局部粘著斑激酶（FAK）表達(dá)下降。由此可見，影響金屬蛋白酶可能是姜黃素抗血管生成作用的主要機(jī)制之一。

4　通過磷脂酰肌醇-3-激酶信號(hào)途徑抑制腫瘤血管生成

磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）信號(hào)通路參與了多種因子介導(dǎo)的腫瘤血管生成過程，其活化與腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。在血管生成因子VEGF和PDGF的作用下，腫瘤細(xì)胞通過EGF/PI3K/Akt/ FRAP通路促進(jìn)腫瘤血管形成和生長(zhǎng)。研究顯示，激活的PI3K能夠明顯誘導(dǎo)VEGF mRNA表達(dá)，應(yīng)用PI3K抑制劑可以顯著抑制VEGF mRNA表達(dá)［17］。另外，腫瘤壞死因子（TNF）通過PI3K/AKT途徑誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，調(diào)節(jié)腫瘤血管形成［18］。cox-2刺激內(nèi)皮細(xì)胞遷移和血管生成的主要機(jī)制是上調(diào)Bcl-2和激活PI3K/AKT通路［19］。這些證據(jù)提示，PI3K在惡性腫瘤的血管生成中起重要作用。Kiran等［20］研究證實(shí)，姜黃素具有抗血管生成作用，其機(jī)制為下調(diào)PI3K/AKT和促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑，從而下調(diào)VEGF、Ang-1、Ang-2和VEGFR-2等。另外，姜黃素不僅可以通過磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）信號(hào)途徑抑制腫瘤血管生成，還可以通過調(diào)節(jié)NF-κB途徑和PI3K/AKT通路誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［21-23］。

5　展望

近年來，抗腫瘤血管生成已成為腫瘤治療的基礎(chǔ)和臨床研究熱點(diǎn)，是腫瘤導(dǎo)向治療靶標(biāo)，姜黃素可通過多種分子機(jī)制抑制腫瘤血管生成如上綜述:（1）抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡；（2）抑制血管生成促進(jìn)因子的表達(dá)，包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF），血管生成素-1（Ang-1），血管生成素-2（Ang-2）等，以及促進(jìn)血管生成抑制因子——血小板抑制素（TSP）的表達(dá)；（3）降低基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）的活性；（4）通過磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）信號(hào)途徑抑制腫瘤血管生成。

但是，目前抗腫瘤研究的新思路集中在血管生成擬態(tài)（VM）的形成及其分子機(jī)制，而其機(jī)制與腫瘤血管生成可能存在千絲萬縷的聯(lián)系，如MMPs、PI3K/AKT通路等。針對(duì)抗VM抗腫瘤的研究目前較為明確的主要信號(hào)通路是EphA2與E-cadherin分子途徑，研究表明EphA2與E-cadherin是調(diào)節(jié)VM形成的上游分子，二者共同表達(dá)于細(xì)胞與細(xì)胞間的黏附點(diǎn)，這兩種分子之間存在交互作用；而PI3K是EphA2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的中樞分子，激活后可發(fā)揮調(diào)整多種細(xì)胞的功能，如召集多種細(xì)胞信號(hào)分子，誘導(dǎo)細(xì)胞的遷移，存活及管道形成等［24］。Hess等［25］研究發(fā)現(xiàn)，PI3K是重要的VM調(diào)節(jié)因子，活化的PI3K催化二磷酸肌醇（PIP2）磷酸化從而發(fā)揮激活細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用。PI3K通路可激活MMP-14和MMP-2，從而促進(jìn)LN-5r2水解片段，從而促進(jìn)VM的形成。因此，推測(cè)PI3K可以作為VM形成通路中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的中樞分子。姜黃素的抗腫瘤作用機(jī)制廣泛，其具有抗血管生成作用的同時(shí)是否也具有抗腫瘤VM的作用，以及是否存在中樞分子有待進(jìn)一步研究。深入探討姜黃素抗腫瘤血管生成的作用機(jī)制與腫瘤VM形成的關(guān)系，將為更有效的切斷腫瘤血供奠定基礎(chǔ)，有利于惡性腫瘤的防治。

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Advancement on effects of curcumin for molecular mechanism of anti-tumorangiogenesis

Wen Gao1，Yan-Jin He2，F(xiàn)eng-Ming Liang1

1Department of Ophthalmology，F(xiàn)irst Teaching Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300192，China；2EyeHospital，TianjinMedicalUniversity，Tianjin 300000，China

Correspondence to:Yan-Jin He.Eye Hospital，Tianjin Medical University，Tianjin 300000，China.yanjinhe88@gmail.com

2015-11-15 Accepted:2016-02-15

·Curcumin as one kind of phenolic pigment extracted from dietary spice turmeric，has various pharmacological activity，whichincludinganti-inflammatory，antioxidation，anticoagulation，hypolipidemic，antiatherosclerotic，antineoplasticandantimutagenicity. Inducingapoptosisoftumorcellsisoneofthe mechanisms of anti-tumor as well as anti-tumorangiogenesis.The mechanisms of anti-angiogenesis includeeffectingtheproliferationandapoptosisof vascular endothelial cell；inhibiting the expression of angiogenesis-promotingfactor，suchasinhibiting vascular endothelialgrowthfactor（VEGF）andits receptor to inhibit the formation of angiogenesis of tumor；reducing the activity of matrix metalloproteinases（MMPs）and acting through the phosphatidylinositol-3-kinase（PI3K）signaling pathway，the mechanism of which is to down-regulating the PI3K/AKT and MAPK pathways in order to down-regulating VEGF，Ang-1，Ang-2，VEGFR-2 and etc.Further research for effects of curcumin for mechanism of anti-tumor-angiogenesis will lay the foundation of more effective therapy on antitumor-angiogenesis，which is useful for prevention and treatment of cancer.

curcumin；angiogenesis of tumor；vascular endothelial growthfactor；matrixmetalloproteinases；phosphatidylinositol-3-kinase

1（300192）中國(guó)天津市，天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院眼科；2（300000）中國(guó)天津市，天津醫(yī)科大學(xué)眼科醫(yī)院

高文，女，畢業(yè)于天津醫(yī)科大學(xué)，碩士，主治醫(yī)師，研究方向:眼腫瘤。

何彥津，主任醫(yī)師，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向:眼腫瘤.yanjinhe88@gmail.com

2015-11-15

2016-02-15

Gao W，He YJ，Liang FM.Advancement on effects of curcumin for molecular mechanism of anti-tumor-angiogenesis. Guoji Yanke Zazhi（Int Eye Sci）2016；16（3）:466-468

10.3980/j.issn.1672-5123.2016.3.15