芒果苷抗腫瘤作用機制的研究進展

楊云霄，曾今誠，李繼霞，周克元

(廣東醫(yī)科大學(xué)廣東省醫(yī)學(xué)分子診斷重點實驗室,廣東東莞523808)

芒果苷抗腫瘤作用機制的研究進展

楊云霄，曾今誠，李繼霞，周克元

(廣東醫(yī)科大學(xué)廣東省醫(yī)學(xué)分子診斷重點實驗室,廣東東莞523808)

芒果苷(MGF)除了具有抗氧化、抗炎癥的性質(zhì)外，還可殺傷體內(nèi)外的腫瘤細胞。本文對MGF抗腫瘤的作用機制進行綜述，認為MGF通過細胞周期蛋白依賴性激酶1/細胞周期蛋白B1信號通路介導(dǎo)腫瘤細胞G2/M期阻滯，并且介導(dǎo)腫瘤細胞S期延遲；通過核轉(zhuǎn)錄因子κB途徑、半胱氨酸蛋白酶途徑、微小RNA途徑、線粒體途徑、氧化應(yīng)激途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡；通過基質(zhì)金屬蛋白酶9途徑抑制腫瘤細胞侵襲；通過調(diào)節(jié)免疫發(fā)揮抗腫瘤作用。

腫瘤；芒果苷；調(diào)控機制；信號通路

芒果苷(MGF)主要存在于百合科、漆樹科和龍膽科等植物葉、莖、果實、樹皮中，其主要成分為葡糖基氧雜蒽酮。MGF除了具有抗氧化、抗炎癥的性質(zhì)外，還可殺傷體內(nèi)外的腫瘤細胞。已有多項研究結(jié)果顯示，MGF單獨或與已知的抗癌化合物組合可用于多種癌癥的治療。然而，MGF藥物開發(fā)及對腫瘤靶向治療作用的臨床研究仍不足。本文對MGF抗腫瘤的作用機制進行綜述，為其臨床應(yīng)用提供參考。

1 MGF抑制腫瘤細胞周期

1.1 MGF介導(dǎo)腫瘤細胞G2/M期阻滯 多項研究認為，MGF通過細胞周期蛋白依賴性激酶1(CDK1)/細胞周期蛋白B1(cyclin B1)信號通路介導(dǎo)腫瘤細胞G2/M期阻滯。細胞分裂前的生長受CDK1/cyclin B1復(fù)合物的嚴格控制。Shi等[1]發(fā)現(xiàn)，MGF下調(diào)CDK1和cyclin B1表達，弱化CDK1/cyclin B1信號通路，使肺癌A549細胞發(fā)生G2/M期阻滯。但Peng等[2]發(fā)現(xiàn)，MGF誘導(dǎo)白血病HL-60細胞CDK1和cyclin B1磷酸化，但下調(diào)細胞總cyclin B1表達，而不影響CDK1表達。同時，MGF下調(diào)磷酸ATR、Chk1、Wee1、Akt和ERK1/2表達，抑制ATR/Chk1信號通路，使HL-60細胞發(fā)生G2/M期阻滯。CDK1/cyclin B1復(fù)合物活性與Wee1磷酸化水平呈正相關(guān)[3]。Yao等[4]也發(fā)現(xiàn)，MGF顯著增加白血病HL-60細胞中CDK1和cyclin B1 mRNA表達，抑制HL-60細胞增殖，使HL-60細胞發(fā)生G2/M期阻滯。

1.2 MGF介導(dǎo)腫瘤細胞S期延遲 S期是細胞分裂過程中DNA的合成期。du Plessis-Stoman等[5]發(fā)現(xiàn)，MGF干預(yù)的結(jié)腸癌HT-29細胞、宮頸癌HeLa細胞和乳腺癌MCF-7細胞均出現(xiàn)S期延遲，然而其確切機制未見明確報道。

2 MGF誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡

2.1 MGF通過核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡 NF-κB是誘導(dǎo)細胞細胞凋亡的轉(zhuǎn)錄因子。RelA和RelB是NF-κB家族重要成員，以上蛋白質(zhì)二聚化后形成活化的NF-κB。MGF抑制RelA和RelB基因表達，激活I(lǐng)κB，抑制NF-κB激酶的磷酸化，從而抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，誘導(dǎo)多發(fā)性骨髓瘤細胞凋亡。依賴IκB激酶α(IKKα)、IKKβ降解IκB的NF-κB活化途徑被稱為經(jīng)典的NF-κB活化途徑。García-Rivera等[6]發(fā)現(xiàn)，MGF通過抑制IKKα、IKKβ激酶抑制NF-κB途徑活化，導(dǎo)致受損的IκB退化，IκB從三聚體中解離出來，暴露出p50亞基上的易位信號和p65亞基上的DNA結(jié)合位點，從而使該異二聚物表現(xiàn)出NF-κB活性，并從細胞質(zhì)易位到細胞核，與κB基序相結(jié)合，從而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。此外，Shi等[1]發(fā)現(xiàn)，MGF下調(diào)蛋白激酶C(PKC)和NF-κB的蛋白表達，抑制PKC/NF-κB信號通路，誘導(dǎo)肺癌A549細胞發(fā)生凋亡。Telang等[7]申請的專利證明MGF可作用多種靶標，包括NF-κB信號通路途徑及環(huán)氧合酶2及蛋白的表達，說明MGF可以通過調(diào)控多條信號通路來抑制腫瘤的生長。

2.2 MGF通過半胱氨酸蛋白酶(Caspases)途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡 細胞增殖與凋亡失控是腫瘤發(fā)生發(fā)展的主要原因。凋亡通路的激活需要兩條通路的參與，Bid基因誘導(dǎo)的Caspase-8活化和B淋巴細胞瘤-2(Bcl-2)家族誘導(dǎo)的凋亡增加。對Caspases家族的研究發(fā)現(xiàn)，激活Caspases信號通路途徑，蛋白發(fā)生逐級水解活化，導(dǎo)致細胞凋亡。細胞色素C通過形成凋亡復(fù)合體而使Caspase-9活化，然后使Caspase-3、6、7激活。Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)/Bcl-2拮抗劑(Bak)的寡聚化和OPA1復(fù)合體的解體可調(diào)控細胞色素C釋放。Pan等[8]發(fā)現(xiàn)，MGF通過抑制Bcl-2和Bax的表達誘導(dǎo)鼻咽癌細胞凋亡。Kim等[9]發(fā)現(xiàn)，芒果皮的乙醇提取物能抑制人宮頸癌HeLa細胞的增殖。其主要通過下調(diào)Bid、Bcl-2及pro-Caspase-3、8蛋白的表達，進而激活Caspase-3、7、8、9細胞凋亡蛋白酶，下調(diào)DNA修復(fù)酶即聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶表達，進一步損傷細胞。

2.3 MGF通過微小RNA(miR)途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡 miR作為腫瘤抑制者下調(diào)腫瘤的基因表達，也可作為一個癌基因，調(diào)節(jié)腫瘤相關(guān)基因的表達。研究發(fā)現(xiàn)，miR-15b通過調(diào)節(jié)WNT7A基因表達誘導(dǎo)卵巢癌細胞凋亡[10]。Xiao等[11]發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞經(jīng)MGF處理48 h，明顯促進其miR-15b的表達，誘導(dǎo)細胞凋亡。miR-182是診斷前列腺癌的潛在生物標志物。Li等[12]發(fā)現(xiàn)，前列腺癌PC3細胞經(jīng)MGF處理后，顯著增加其miR-182表達，下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2表達，誘導(dǎo)前列腺癌細胞凋亡。

2.4 MGF通過線粒體途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡 始于線粒體的內(nèi)源性細胞凋亡稱為線粒體凋亡途徑。研究表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細胞凋亡有關(guān)；一是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對Ca2+的調(diào)控，二是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)。細胞凋亡的早期胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度迅速持續(xù)升高，一方面激活胞質(zhì)中的鈣依賴性蛋白酶，另一方面作用于線粒體，影響其膜通透性的轉(zhuǎn)換，進而促進細胞凋亡。MGF可下調(diào)大腸癌HT29細胞[5]、多發(fā)性骨髓瘤IM9細胞的線粒體膜電位，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡。此外，Rajendran等[13]發(fā)現(xiàn)，MGF可調(diào)節(jié)肺癌小鼠中腫瘤細胞的線粒體基因，上調(diào)線粒體脂質(zhì)過氧化，下調(diào)三羧酸循環(huán)關(guān)鍵酶和電子傳遞鏈復(fù)合物，如下調(diào)異檸檬酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶表達，誘導(dǎo)細胞凋亡。

2.5 MGF通過氧化應(yīng)激途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡 人和動物機體內(nèi)由于細胞呼吸和能量代謝時刻發(fā)生有氧氧化，在細胞中產(chǎn)生活性氧(ROS)分子，如超氧陰離子和羥自由基等。當細胞受到內(nèi)外環(huán)境的刺激后，ROS產(chǎn)生增多，從而破壞機體氧化與抗氧化系統(tǒng)的平衡，最終導(dǎo)致氧化應(yīng)激。過多的ROS能夠激活核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)、NF-κB、絲裂原活化蛋白激酶等，從而調(diào)節(jié)與氧化和抗氧化物質(zhì)相關(guān)基因的表達。Zhang等[14]發(fā)現(xiàn)，MGF使Nrf2和氧化反應(yīng)組件結(jié)合，明顯上調(diào)醌氧化還原酶表達，減少細胞內(nèi)ROS產(chǎn)生，最終誘導(dǎo)白血病HL60細胞凋亡。Zhao等[15]也發(fā)現(xiàn)，MGF抑制Nrf2泛素化和降解，增加Nrf2蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，從而激活Nrf2，介導(dǎo)抗氧化反應(yīng)，增加細胞毒性，導(dǎo)致白血病HL60細胞死亡。這表明MGF是一種新型Nrf2活化劑，能減少氧化應(yīng)激反應(yīng)，是一個潛在的輔助化療試劑。

MGF降低ROS水平和增強抗氧化狀態(tài)，達到預(yù)防癌癥的作用。Kavitha等[16]研究認為，MGF降低GSH、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和GSH過氧化物酶的活性，導(dǎo)致神經(jīng)母細胞瘤細胞(SK-N-SH)凋亡。此外，Rajendran等[17]認為，MGF能增強解毒酶(GSH轉(zhuǎn)移酶、醌還原酶、尿苷5′-二磷酸葡萄糖醛酸酶等)的活性，下調(diào)肺癌小鼠的脂質(zhì)過氧化水平，最終達到預(yù)防癌癥的效果。

3 MGF通過基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)途徑抑制腫瘤細胞侵襲

MMP是鋅依賴性內(nèi)肽酶，在腫瘤細胞侵襲、轉(zhuǎn)移及星形膠質(zhì)細胞瘤血管生成、其他惡性腫瘤的發(fā)生中起關(guān)鍵作用。MGF能抑制由佛波脂(PMA)刺激的人類星形膠質(zhì)細胞瘤細胞U87MG、U373MG、CRT-MG的MMP-9基因表達，但并不影響MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-14的表達。MGF通過抑制NF-κB、AP-1轉(zhuǎn)錄因子與MMP-9上啟動子的結(jié)合，從而抑制由PMA誘導(dǎo)的MMP-9的上游信號分子Akt和MAP激酶，并且抑制MMP-9的上游信號分子表達，誘導(dǎo)磷酸化的Akt和MAP激酶表達，最終抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的體外侵襲[18]。

4 MGF通過調(diào)節(jié)免疫發(fā)揮抗腫瘤作用

隨著對巨噬細胞和自然殺傷(NK)細胞深入研究，免疫細胞抗腫瘤作用得到了認可。近年發(fā)現(xiàn)，以中性粒細胞、單核-巨噬細胞和NK細胞為主的免疫細胞發(fā)揮抗腫瘤作用；且該作用不僅能遺傳還能移植。MGF能誘導(dǎo)巨噬細胞的骨架和胞質(zhì)重新分布，導(dǎo)致其胞質(zhì)形態(tài)改變，從而調(diào)節(jié)巨噬細胞吞噬活性[19]。Leiro等[20]發(fā)現(xiàn)，MGF能調(diào)節(jié)脂多糖、TNF和白細胞介素1(IL-1)介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，這些由腫瘤細胞促使機體自身產(chǎn)生的免疫反應(yīng)會導(dǎo)致正常細胞的DNA損傷，然而MGF能抑制腫瘤細胞促使機體自身產(chǎn)生的免疫反應(yīng)，使機體免受傷害。

雌激素陰性的三陰性乳腺癌細胞(MDA-MB231)增殖依賴于自分泌或誘導(dǎo)生成的生長因子和炎性細胞因子(IL-6、IL-8)。MGF抑制MDA-MB-231多種細胞因子的分泌。Chattopadhyay等[21]發(fā)現(xiàn)，低劑量(5～40 mg/mL)MGF能誘導(dǎo)小鼠脾細胞和胸腺細胞生長，但高劑量反而抑制細胞生長。MGF能激活腫瘤宿主中的脾細胞，使對植物凝集素和刀豆素(Con A)無反應(yīng)的宿主脾細胞迅速增長，起到很好的免疫調(diào)節(jié)作用。同時MGF和Con A聯(lián)合應(yīng)用產(chǎn)生更強的刺激效果，誘導(dǎo)和增強正常細胞DNA的合成，使晚期腫瘤宿主的脾細胞生成增多，達到抗腫瘤的效果。此外，MGF增強脾細胞和腹腔巨噬細胞的活力，殺死對自然殺傷細胞耐受的腫瘤細胞，增強對小鼠體內(nèi)腫瘤細胞的殺傷作用，抑制腹水小鼠纖維肉瘤的生長。

綜上所述，MGF具有化學(xué)預(yù)防和抗腫瘤的潛力。對低毒的天然化合物MGF進行研究具有臨床價值。MGF可以抑制多種炎癥和癌癥作用的分子靶點。然而，對MGF臨床應(yīng)用需要更詳細的研究以明確其確切的抗腫瘤作用機制。

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