薯蕷皂苷元抗腫瘤作用機制研究進展

王 彌，李 衛(wèi)，郭亞春，宋鴻儒

（承德醫(yī)學(xué)院，河北承德，067000）

薯蕷皂苷元抗腫瘤作用機制研究進展

王 彌，李 衛(wèi)，郭亞春，宋鴻儒△

（承德醫(yī)學(xué)院，河北承德，067000）

薯蕷皂苷元；抗腫瘤；研究進展

薯蕷皂苷元（diosgenin，Dio）是從薯蕷屬植物的根莖中提取出來的一種植物甾體化合物，是薯蕷皂苷的水解產(chǎn)物，在薯蕷屬植物中有著豐富的含量。傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)認為，薯蕷屬植物具有利水消食、活血通絡(luò)、截瘧、祛痰、解毒消腫等功效[1]。現(xiàn)代藥理學(xué)研究證明，Dio具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、降血脂等功能，并且毒副作用較低，因此，應(yīng)用較為廣泛[2-4]。近幾年來，Dio的抗腫瘤活性備受關(guān)注，研究證實，Dio對多種腫瘤細胞均有一定的抑制作用。本文就Dio抗腫瘤作用機制的研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 誘導(dǎo)細胞凋亡

細胞凋亡是由基因控制的自主有序的程序性死亡，涉及了細胞內(nèi)外一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，凋亡受阻是腫瘤發(fā)生的基礎(chǔ)，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡是治療癌癥的一個重要方向。機體主要通過內(nèi)源性的線粒體途徑和外源性的死亡受體途徑啟動凋亡，線粒體途徑中，Bcl-2家族蛋白具有重要的調(diào)節(jié)作用，死亡受體途徑主要由TNF/TNFL和Fas/FasL等介導(dǎo)，最終都通過激活Caspase級聯(lián)反應(yīng)啟動細胞凋亡。體外研究Dio的抗腫瘤和誘導(dǎo)凋亡作用發(fā)現(xiàn)，Dio對肝癌細胞株HepG2、白血病細胞HL-60及乳腺癌細胞MCF-7均能產(chǎn)生細胞毒性作用，能抑制它們的生長，并且MCF-7細胞大量凋亡；進一步檢測發(fā)現(xiàn)，Dio作用后，MCF-7細胞死亡受體4（DR4）和caspase-3的水平明顯升高，可能是由于外源性凋亡通路被激活而產(chǎn)生誘導(dǎo)細胞凋亡的作用[5]。Dio處理HepG2細胞后發(fā)現(xiàn)，Dio誘導(dǎo)HepG2細胞凋亡具有劑量和時間依賴性，并且能下調(diào)Bax蛋白水平，上調(diào)Bcl-2、Bid蛋白水平，激活caspase-3、caspase-9、caspase-8，最終導(dǎo)致細胞色素-C的釋放，并伴隨著JNK、p38 MAPK和凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1（ASK1）的磷酸化，同時產(chǎn)生大量的活性氧（ROS）。這些結(jié)果說明，Dio通過Bcl-2蛋白家族介導(dǎo)的線粒體途徑及caspase-3依賴性方式誘導(dǎo)HepG2細胞凋亡，此外，大量的ROS引起氧化應(yīng)激反應(yīng)可能也通過活化ASK1誘導(dǎo)凋亡發(fā)生[6]。有研究者發(fā)現(xiàn)，在HEL白血病細胞中，Dio通過激活p53信號途徑，調(diào)節(jié)caspase-3的活性，誘導(dǎo)細胞凋亡[7]；在人乳腺癌細胞Bcap37和人結(jié)腸癌細胞HT-29中，Dio通過抑制環(huán)氧合酶-2（COX-2）的表達而促進細胞凋亡[8]；在食管癌細胞Eca109、結(jié)腸癌細胞系HCT116和HT29中，Dio可能通過p38通路調(diào)控細胞的增殖與凋亡[9-10]。上述研究結(jié)果均提示，Dio可通過多種通路調(diào)控細胞凋亡。

2 阻滯細胞周期

眾所周知，細胞周期調(diào)節(jié)異常是腫瘤細胞的一個重要特點，許多抗腫瘤藥物通過阻滯細胞周期發(fā)揮治療作用，調(diào)控細胞周期也是Dio抗腫瘤的作用機制之一。參與細胞周期調(diào)控的分子主要有細胞周期素、細胞周期素依賴性激酶(CDK)、細胞周期素依賴性激酶抑制物(CKI)。Dio對肝癌細胞抗腫瘤作用的研究表明，Dio以劑量依賴的方式誘導(dǎo)3種肝癌細胞株（Bel-7402、SMMC-7721、HepG2）細胞發(fā)生G2/M細胞周期阻滯；同時檢測細胞周期相關(guān)蛋白發(fā)現(xiàn)，在SMMC-7721細胞中，p21和p27蛋白的表達顯著上升，而作為p21的一個重要調(diào)節(jié)者，p53 mRNA的表達卻未見明顯變化，但Dio作用后抑制了Akt的磷酸化。這些結(jié)果說明，Dio誘導(dǎo)肝癌細胞周期阻滯主要是通過p53非依賴性地上調(diào)p21和p27蛋白表達，同時抑制PI3K/Akt信號通路來實現(xiàn)的[11]。細胞周期蛋白B1(Ccnb1)是細胞有絲分裂過程中調(diào)節(jié)細胞周期的一種非常重要的蛋白質(zhì)，其復(fù)合物主要在G2/M期表達[12]。Dio處理人結(jié)腸癌HCT-116細胞后，流式細胞儀檢測發(fā)現(xiàn)細胞周期阻滯在G2/M期，并且Westen Blot檢測發(fā)現(xiàn)Ccnb1表達下調(diào)，這與流式細胞儀的分析結(jié)果一致[13]。Dio處理人宮頸癌Hela細胞發(fā)現(xiàn)，Dio使宮頸癌細胞G0/G1期細胞阻滯，S期細胞減少，細胞周期相關(guān)蛋白Cyclin D1表達下調(diào)，CyclinB1卻未見明顯變化[15]。另有研究發(fā)現(xiàn)，Dio的衍生物中，化合物7可將腫瘤細胞周期阻滯在G0/G1期，G2/M期細胞、sub-G0期細胞數(shù)量明顯減少，從而導(dǎo)致細胞凋亡[14]。上述研究均提示，Dio可能通過阻滯細胞周期達到抗腫瘤的效果。

3 抑制腫瘤細胞侵襲和轉(zhuǎn)移

惡性腫瘤最主要的生物學(xué)特性是局部浸潤和遠處轉(zhuǎn)移，這也是腫瘤患者死亡的主要原因之一，因此，抑制腫瘤細胞侵襲和轉(zhuǎn)移對于腫瘤的治療具有非常積極的意義。目前研究結(jié)果顯示，Dio可以抑制并影響乳腺癌細胞MDAMB-231的遷移行為；此外，MDA-MB-231細胞系中，高表達的Vav2蛋白能夠誘導(dǎo)激活Cdc42，引起乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，而Dio處理MDA-MB-231細胞后，能夠顯著抑制肌動蛋白聚合和Vav2磷酸化，抑制Cdc42的活化，進而在一定程度上抑制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移[16-17]。Transwell[9]實驗發(fā)現(xiàn)，Dio對食管癌Eca109細胞的遷移和侵襲效應(yīng)有一定影響，并且呈濃度依賴性，為闡明其作用機制，有學(xué)者檢測了3條主要的MAPK信號通路蛋白，發(fā)現(xiàn)Dio可通過抑制p38蛋白的活性抑制細胞的侵襲和遷移[18]。Dio在體外能夠抑制人前列腺癌PC-3細胞的轉(zhuǎn)移，并且在低于20μM的非細胞毒性濃度時即可明顯抑制PC-3細胞的轉(zhuǎn)移，說明Dio抑制PC-3細胞的侵襲和遷移并不依賴于它的細胞毒性作用。其作用機制可能是Dio通過抑制ERK、JNK和PI3K/Akt信號途徑及NF-kB的活性，從而下調(diào)MMP-2、MMP-9、MMP-7 mRNA的表達[19]。Dio對人胃癌細胞生物學(xué)行為的影響研究中，細胞遷移檢測實驗發(fā)現(xiàn)Dio能明顯抑制BGC-823細胞和SGC-7901細胞的遷移和侵襲能力，可能通過p38通路的磷酸化起作用[4，20]。

4 調(diào)節(jié)端粒酶活性，誘導(dǎo)腫瘤細胞分化

正常細胞的端粒酶多沒有活性，但在腫瘤細胞中端粒酶被激活，因此，端粒酶有望成為腫瘤治療的一個新靶點。有研究者發(fā)現(xiàn)，純Dio和葫蘆巴中提取的Dio均可通過抑制端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶基因（hTERT）的表達下調(diào)端粒酶活性，從而抑制A549細胞增殖，而純化的Dio抑制效果更加明顯[21-22]。誘導(dǎo)分化是目前抑制腫瘤細胞增殖的另一種策略。有研究發(fā)現(xiàn)，Dio能誘導(dǎo)人紅白細胞HEL細胞向巨核細胞分化，隨后發(fā)生凋亡，其中刺猬基因（Hedgehog）和Sonic hedgehog信號通路的激活發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[23]。

5 藥物增敏及逆轉(zhuǎn)耐藥性

耐藥性是癌癥治療的一個主要難題，也是治療失敗的一個重要因素。Dio與腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TRAIL）聯(lián)合應(yīng)用于非小細胞肺癌A549細胞，兩藥合用組凋亡細胞比例顯著增加，提示Dio和TRAIL聯(lián)合應(yīng)用對誘導(dǎo)A549細胞凋亡具有協(xié)同作用[24]。此外，Dio還能增強HT-29細胞對TRAIL誘導(dǎo)凋亡的敏感性，可能與Dio激活p38 MAPK途徑、上調(diào)死亡受體5（DR5）的表達有關(guān)[25]。Dio與百里香醌聯(lián)合可顯著降低小鼠移殖瘤的體積和質(zhì)量，誘導(dǎo)細胞凋亡，為治療皮膚癌提供了新思路[26]。Dio的葡萄糖苷衍生物還可以通過激活NF-κB信號途徑下調(diào)MDR1的表達，從而逆轉(zhuǎn)K562細胞中阿霉素誘導(dǎo)的多藥耐藥[27]。

6 誘導(dǎo)自噬

自噬是細胞防御和應(yīng)激調(diào)控的一種機制，是目前癌癥研究的熱點，但在腫瘤發(fā)生發(fā)展的不同階段，自噬發(fā)揮著不同作用。研究證實，葫蘆巴提取物可能通過自噬途徑誘導(dǎo)人T淋巴瘤Jurkat細胞死亡，而Dio是葫蘆巴提取物的有效成分之一，可能也具有誘導(dǎo)Jurkat細胞自噬的作用，但仍需要進一步研究證實[28]。而在慢性髓性白血病細胞（CML）中，Dio刺激可產(chǎn)生大量的ROS，氧化應(yīng)激在對細胞產(chǎn)生細胞毒作用的同時誘導(dǎo)細胞自噬，但這種自噬卻作為細胞的保護作用抑制了Dio的細胞毒作用，并且抑制自噬能夠提高Dio抗CML細胞的活性[29]。因此，Dio在誘導(dǎo)細胞自噬中的生物學(xué)作用還有待進一步研究。

7 思考與展望

綜上所述，Dio作為一種天然的化合物來源廣泛，并且對多種腫瘤細胞的生長有顯著的抑制作用，能夠通過多個環(huán)節(jié)影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。但對于不同的腫瘤細胞，Dio的作用靶點不同，因此，利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)進行更深入的研究具有重要意義。未來可以開展Dio抗腫瘤作用的臨床試驗，更深入地探討Dio抗腫瘤作用的機制，隨著人們對Dio抗腫瘤活性分子機制的不斷探索，Dio的應(yīng)用前景將進一步受到關(guān)注。

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