中藥基于PTEN-PI3K/Akt通路調(diào)控腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的研究進(jìn)展

胡園園 林勝友

（浙江中醫(yī)藥大學(xué)·杭州 310053）

抑癌基因PTEN是1997年先后由3個(gè)不同國(guó)際實(shí)驗(yàn)小組獨(dú)立研究從乳腺癌、前列腺癌及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株中克隆得到，并分別命名：與張力蛋白同源、第10染色體丟失的磷酸酶基因（phosphatase and tensin homolog deleted in chromo some10, PTEN），多種進(jìn)展期癌中發(fā)生突變的基因（(mutated in multiply advanced cancer 1, MMAC1），TGF-β調(diào)節(jié)的、上皮細(xì)胞富含的磷酸酶基因（transforming growth factor-β, TEP1），后研究發(fā)現(xiàn)為同一物質(zhì)，故又統(tǒng)一命名為PTEN，是繼p53后又一重要的廣譜抑癌基因。PTEN能靶向作用于多條信號(hào)通路，如FAK-p130cas、ERK/MAPK等，對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移起到抑制作用。目前對(duì)以PTEN_PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路為靶點(diǎn)的腫瘤防治的研究正在逐步深入。活化的絲/蘇氨酸激酶（P-Akt）在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖，抑制凋亡，促進(jìn)侵襲和轉(zhuǎn)移，調(diào)控內(nèi)皮生長(zhǎng)、血管生成等方面均起到重要作用[1]，而PTEN通過(guò)對(duì)磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)的拮抗作用恰好能抑制Akt的活化。本文就PTEN-PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)目前中藥對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)抑制作用的研究進(jìn)展做一闡述。

1 PTEN_PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

1.1 PTEN的結(jié)構(gòu)與功能

PTEN是目前人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)能夠編碼蛋白磷酸酶和脂質(zhì)磷酸酶的雙重磷酸酶活性蛋白的抑癌基因[2]，能參與多項(xiàng)細(xì)胞生命過(guò)程的調(diào)控，如細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、凋亡、粘附、遷移與侵襲等[3]，而其抑癌基因的發(fā)揮主要是通過(guò)脂質(zhì)磷酸酶活性。已有流行病學(xué)資料證明，無(wú)論是實(shí)體瘤還是淋巴造血系統(tǒng)腫瘤中，均存在著PTEN突變或缺如[4]。PTEN定位于人類(lèi)10號(hào)染色體10q23.3，全長(zhǎng)200kb，包含9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子，編碼403個(gè)氨基酸。PTEN蛋白可分為三個(gè)部分：（1）N端磷酸酶結(jié)構(gòu)域：N端由1～185位氨基酸組成，其中第123～130位氨基酸具有與脂質(zhì)磷酸酶和蛋白磷酸酶的雙重特異性磷酸酶催化中心同源的HCXXGRXXR序列[5]，為N端核心，能使磷脂及蛋白質(zhì)脫磷酸化，是PTEN發(fā)揮抑癌作用的主要功能區(qū)，該核心區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)突變即可致脂質(zhì)磷酸酶或蛋白磷酸酶的活性喪失，此外第7～185位氨基酸與細(xì)胞骨架中的張力蛋白和輔助蛋白同源[6]，張力蛋白是一種細(xì)胞骨架蛋白，輔助蛋白與神經(jīng)突觸小泡的運(yùn)輸有關(guān)；（2）中部C2區(qū)：C2區(qū)位于N端后，由第186～351位氨基酸構(gòu)成，能以不依賴(lài)Ca2+協(xié)助的方式與細(xì)胞膜結(jié)合[7]，參與PTEN在包膜的有效定位和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，發(fā)揮PTEN蛋白的生物活性；(3)C端尾區(qū)：C端主要包括兩個(gè)PEST結(jié)構(gòu)域序列（第350～375位和第379～396位氨基酸）和一個(gè)PDZ同源結(jié)構(gòu)域結(jié)合序列（第400～403位氨基酸），主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)PTEN的穩(wěn)定性和酶活性，同時(shí)也是腫瘤易突變區(qū)，其突變可引起分子構(gòu)象改變，影響穩(wěn)定性和磷酸酶活性，導(dǎo)致PTEN滅活[8]。

1.2 PTEN-PI3k/Akt通路調(diào)控腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的作用

PTEN主要通過(guò)阻滯細(xì)胞周期和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡兩方面抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[9]。PI3K目前已發(fā)現(xiàn)有三種同工酶，目前對(duì)I型中的IA亞型研究較廣泛，該型是由調(diào)節(jié)亞基p85和催化亞基pl10組成的異二聚體。p85的src同源2（SH-2）結(jié)構(gòu)域與酪氨酸激酶受體（RTK）結(jié)合引起二聚體構(gòu)象改變或者pl10與Ras蛋白直接結(jié)合[10]，均可使PI3K活化，從而促使磷酯酰肌醇二磷酸酯（PIP2）轉(zhuǎn)化成磷脂酰肌醇三磷酸酯（PIP3）。PIP3作為第二信使可與下游的效應(yīng)分子Akt的PH區(qū)和磷脂酰肌醇依賴(lài)的蛋白激酶（PDK）結(jié)合，激活A(yù)kt，使p-Akt從胞漿轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜，并且發(fā)生構(gòu)象的改變，進(jìn)而磷酸化一系列抑制蛋白（如p21CIP1、p27KIP1）、糖原合成酶激酶-3（GSK3）和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR），導(dǎo)致細(xì)胞周期變短，使細(xì)胞增殖失去控制。此外，活化的Akt還可通過(guò)以下途徑直接或間接抑制凋亡基因的表達(dá)：(1)直接磷酸化促凋亡蛋白（如Bcl-2家族、caspase-9、Par-4等），有效阻斷細(xì)胞凋亡；(2)直接或間接影響轉(zhuǎn)錄因子家族（如NF-κB、Forkhead等），負(fù)調(diào)節(jié)凋亡促進(jìn)信號(hào)；(3)防止線(xiàn)粒體釋放凋亡因子及細(xì)胞色素c，發(fā)揮抗凋亡作用[11]。PTEN蛋白的磷酸酶活性能夠使PIP3脫磷酸化為PIP2，從而拮抗PI3K的作用，使細(xì)胞中Akt磷酸化水平明顯下降，干擾細(xì)胞生長(zhǎng)信號(hào)，使細(xì)胞周期阻滯于G1期，并增加細(xì)胞對(duì)凋亡的敏感度，發(fā)揮其抑癌作用[12]。

此外，PTEN還可對(duì)獨(dú)立于PI3K/Akt通路之外的其它分子起到靶向作用，而這些分子又可廣泛作用于PI3K/Akt通路下游的一些分子[13]，在細(xì)胞內(nèi)形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，間接對(duì)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)起到一定的調(diào)控作用。

2 中藥對(duì)PTEN-PI3K/Akt通路作用的研究

中藥由于其扶正祛邪，減輕毒副反應(yīng)，多靶點(diǎn)、多階段等作用特點(diǎn)，在腫瘤防治方面的應(yīng)用日趨被接受并得到重視，中藥的抗癌機(jī)制也已成為研究熱點(diǎn)。目前對(duì)中藥單藥方面的研究較多，成果也較為顯著。丹酚酸A（SalA）是中藥丹參的提取物，有研究證明，SalA能呈劑量依賴(lài)性地抑制存在有活性PTENPI3K/Akt通路的人肺癌A549細(xì)胞的增殖，并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示隨著SalA的濃度和時(shí)間的增加，PTEN、T-Akt亦呈上升趨勢(shì)，提示SalA可能是通過(guò)下調(diào)PTEN-PI3K/Akt通路中的P-Akt的表達(dá)，上調(diào)PTEN、T-Akt的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)胞的增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡[14]。王晶宇等研究發(fā)現(xiàn)姜黃素能以濃度及時(shí)間依賴(lài)的方式抑制膀胱癌EJ細(xì)胞的增殖，Western Blotting結(jié)果顯示50μM姜黃素作用于EJ細(xì)胞后，PTEN活性增強(qiáng)，Akt、PDK1表達(dá)水平降低，提示姜黃素抗癌的機(jī)制可能與提高PTEN、降低AKT與PDK1的活性及表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)下游凋亡相關(guān)蛋白如BAD、caspase-9、caspase-3等的表達(dá)有關(guān)[15]。有研究發(fā)現(xiàn)昆布多糖酸酯能抑制體外非激素依賴(lài)型人前列腺癌細(xì)胞株P(guān)C-3的細(xì)胞增殖，其機(jī)制可能與PTEN和p27KIP1mRNA及蛋白表達(dá)的增加相關(guān)[16]。丹皮的主要有效成分丹皮酚在體外對(duì)人肝癌高轉(zhuǎn)移性細(xì)胞MHCC97-H具有增殖抑制作用，通過(guò)對(duì)PTEN、Akt蛋白表達(dá)水平檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其機(jī)制可能與上調(diào)PTEN的表達(dá)、下調(diào)Akt的表達(dá)有關(guān)[17]。槲皮素（Qwquercetin）對(duì)SMMC-7721肝癌細(xì)胞PI3K/Akt通路影響的實(shí)驗(yàn)研究表明槲皮素能可能通過(guò)將SMMC-7721細(xì)胞阻滯于G0/G1期，增加PTEN的表達(dá)從而抑制PI3K/Akt通路、激活Caspase-9來(lái)促進(jìn)細(xì)胞凋亡進(jìn)程[18]。此外，中藥復(fù)方對(duì)PTEN-PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路影響的研究也已經(jīng)有了一定的成果。一項(xiàng)以人肝癌裸鼠為模型的研究表明，將不同劑量的健脾復(fù)方中藥（黨參30g，茯苓15g，白術(shù)15g，半支蓮30g，莪術(shù)15g，柴胡10g，炙甘草6g）以灌胃的方式給藥，能在不同程度上提高荷瘤鼠的生存率，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提示該結(jié)果可能與健脾復(fù)方維持較高的PTEN表達(dá)水平有關(guān)，并且研究結(jié)果也展現(xiàn)了中藥相較于化療藥物而言具有明顯的后效優(yōu)勢(shì)[19]。季幸姝在觀(guān)察經(jīng)方膈下逐瘀湯對(duì)肝癌Bel-7402細(xì)胞作用的研究中發(fā)現(xiàn)，膈下逐瘀湯能夠有效地抑制該細(xì)胞的增殖，并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示其機(jī)制可能與PTEN蛋白水平的增高，PI3K、P-Akt水平的降低有關(guān)[20]。

3 問(wèn)題與展望

近年來(lái)對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制的研究日臻深入，也帶動(dòng)了中藥抗癌機(jī)制的研究的巨大進(jìn)展。中藥在腫瘤的預(yù)防、治療方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的研究證明中藥有著不可忽視的抗癌作用，但是目前尚有很多機(jī)制有待明確，中藥抗癌機(jī)制的研究仍處于起步階段，而且現(xiàn)有的研究多以體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為主，缺乏臨床試驗(yàn)。PTEN-PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移均能起到抑制的作用，這也為中藥抗癌作用機(jī)理的研究提供了一條新思路。盡管PTEN-PI3K/Akt通路遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完全揭示中藥的抗癌機(jī)理，相信隨著腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制的日漸完善，中藥對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)制也會(huì)更加清晰，為抗癌工作中新藥的研發(fā)以及中藥復(fù)方和單藥的臨床使用提供更充足的理論依據(jù)。

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