以細(xì)胞凋亡通路為靶點的抗腫瘤中藥研究進(jìn)展

丁大偉 章永紅

(南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，江蘇 南京 210023)

腫瘤的發(fā)生發(fā)展與細(xì)胞失控性增殖有密切聯(lián)系，多種惡性腫瘤細(xì)胞存在凋亡逃逸，以此獲得無限增殖的能力〔1〕。因此，從參與凋亡信號傳導(dǎo)的通路著手，靶向性調(diào)控細(xì)胞凋亡，是腫瘤研究的熱門領(lǐng)域。傳統(tǒng)中藥包含諸多抗腫瘤活性成分，尋找高效低毒、靶向清晰的誘導(dǎo)凋亡藥物必將是中藥抗癌研究的新目標(biāo)。

1 細(xì)胞凋亡途徑

1.1死亡受體介導(dǎo)的凋亡通路 正常情況下，細(xì)胞通過膜表面的受體與外周環(huán)境之間進(jìn)行信號交流，并傳遞至細(xì)胞內(nèi)影響其代謝生長。凋亡亦是如此，凋亡信號傳遞至細(xì)胞膜，與特定的死亡受體結(jié)合并將信號傳遞至胞內(nèi)，啟動凋亡程序的過程，稱為受體依賴型凋亡途徑，即外源性通路〔2〕。死亡受體(DR)屬腫瘤壞死因子(TNF)受體超家族的亞型。該家族成員眾多，但它們都含有與TNF受體同源的富含半胱氨酸的胞外區(qū)，其胞質(zhì)部分還含有一個能自身聯(lián)合的結(jié)構(gòu)域，稱為死亡結(jié)構(gòu)域(DD)〔3〕。以經(jīng)典的DR Fas為例，在Fas信號途徑中參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子主要包括Fas、FasL和Fas-相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白(FADD)。當(dāng)Fas與FasL結(jié)合后，F(xiàn)as的DD聚集形成三聚體，募集連接蛋白FADD并與之結(jié)合；同時借助于死亡效應(yīng)結(jié)構(gòu)域(DED)的相互作用，F(xiàn)as-FasL-FADD與含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)-8酶原串聯(lián)結(jié)合形成死亡信號誘導(dǎo)復(fù)合體(DISC)，DISC的自身切割活化Caspase-8，被激活的Caspase-8一方面隨即激活下游Caspase-3、Caspase-7，執(zhí)行細(xì)胞凋亡〔4〕；另一方面可將促凋亡蛋白Bid剪切，其產(chǎn)物tBid從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到線粒體外膜，形成線粒體膜通道，誘導(dǎo)釋放細(xì)胞色素(Cyt)C，激活Caspase-9，有效地放大凋亡信號〔5〕。

1.2線粒體參與的凋亡通路 線粒體是細(xì)胞的能量供應(yīng)中心，對維持細(xì)胞生長和分裂具有重要的作用。線粒體通路與凋亡的發(fā)生密切相關(guān)，因某些凋亡信號在不依賴于細(xì)胞膜表面受體的傳遞下，直接影響線粒體結(jié)構(gòu)和功能促發(fā)凋亡，故又稱內(nèi)源性通路。線粒體作為通路誘導(dǎo)凋亡的控制中心，維持跨膜電位穩(wěn)定是發(fā)揮正常功能的必要條件〔6〕。研究發(fā)現(xiàn)位于線粒體內(nèi)外膜之間的膜通透性轉(zhuǎn)變孔(PTP)是影響跨膜電位的因素之一。接受凋亡信號后，PTP孔道開放，直接導(dǎo)致跨膜電位下降甚至喪失，由此破壞內(nèi)外膜結(jié)構(gòu)，最終崩解線粒體〔7〕。線粒體的釋放反應(yīng)是誘導(dǎo)凋亡的關(guān)鍵步驟，位于膜間隙的CytC轉(zhuǎn)移至胞質(zhì)內(nèi)，并與凋亡激活因子(Apaf)-1結(jié)合，活化Caspase-9前體，進(jìn)而激活Caspase-3，CytC的釋放與Caspase-3的激活還可形成互助反饋性自我放大回路，如激活的Caspase-3可特異性地切割Bcl-2，使其失去對PTP的抑制作用，從而釋放更多的CytC，通過CytC來活化其他Caspase，觸發(fā)級聯(lián)反應(yīng)，啟動并加速凋亡程序〔8〕。因此CytC是凋亡的“致命傷”，是凋亡發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。此外，線粒體還釋放其他一些凋亡反應(yīng)相關(guān)分子，如凋亡誘導(dǎo)因子、Smac/Diablo蛋白、活性氧(ROS)、鈣離子(Ca2+)等，協(xié)同參與凋亡級聯(lián)反應(yīng)的調(diào)節(jié)〔9〕。

2 激活凋亡通路的抗腫瘤中藥

2.1作用于死亡受體通路

2.1.1青蒿 青蒿素最初是從解毒截瘧中藥青蒿中提取分離的倍半萜內(nèi)酯類化合物，其衍生物眾多，憑借低毒高效的抗瘧疾作用被廣泛研究開發(fā)。近年來報道〔10〕青蒿素與其衍生物具有明確的體內(nèi)外抗腫瘤活性，其中尤以二氫青蒿素為代表成分。研究發(fā)現(xiàn)二氫青蒿素可通過誘導(dǎo)凋亡抑制多種惡性腫瘤細(xì)胞的增殖，具有廣闊的應(yīng)用前景。He等〔11〕證實二氫青蒿素體外抑制胰腺癌LNCaP細(xì)胞增殖的作用，并上調(diào)DR5蛋白表達(dá)，活化Caspase-8從而誘導(dǎo)凋亡；與DR5配體腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)協(xié)同作用可增強促凋亡功效，由此推測死亡受體通路是二氫青蒿素誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用途徑之一。

2.1.2云芝 云芝糖肽具有增強機體免疫的功能，是腫瘤綜合治療中的生物效應(yīng)調(diào)節(jié)劑〔12〕。云芝糖肽還可通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的方式直接抑制腫瘤生長。李麗美等〔13〕實驗表明云芝糖肽在誘導(dǎo)急性粒細(xì)胞白血病(HL-60)細(xì)胞凋亡過程中Fas表達(dá)上調(diào)，伴隨著Caspase-8激活，考慮Fas受體依賴的凋亡途徑是其誘導(dǎo)凋亡的靶點之一。

2.1.3蟾皮 干蟾皮是由中華大蟾蜍的皮炮制而成，有清熱解毒、利水消脹之功效，主治癰疽腫毒，民間用之治療各類癌腫，常收良效。現(xiàn)代藥理研究表明蟾蜍皮的化學(xué)成分種類較多，其中蟾毒內(nèi)酯類化合物是其主要活性成分，如蟾毒靈、華蟾毒精等〔14〕。研究發(fā)現(xiàn)華蟾毒精體外抑制肝癌HepG2細(xì)胞的生長，使細(xì)胞呈明顯凋亡改變。Qi等〔15〕認(rèn)為華蟾毒精誘導(dǎo)凋亡的作用可能與DR介導(dǎo)的外源性通路有關(guān)，研究證實華蟾毒精處理肝癌細(xì)胞后，蛋白檢測發(fā)現(xiàn)pro-Caspase-8表達(dá)減弱，而Caspase-8表達(dá)增強，提示Caspase-8被激活；結(jié)果還表明Fas蛋白表達(dá)水平與華蟾毒精濃度呈正相關(guān)。

2.2作用于線粒體通路

2.2.1西洋參 西洋參性溫和，補益肺陰、清熱生津，具有抗腫瘤、抗衰老、增強免疫等廣泛的藥理學(xué)作用〔16〕。西洋參皂苷是西洋參的主要活性成分，作為從皂苷中分離的單體之一，研究發(fā)現(xiàn)20(S)-原人參二醇(PPD)能誘導(dǎo)A549細(xì)胞凋亡，檢測到線粒體膜電位明顯降低，ROS產(chǎn)生，隨著處理時間的延長，CytC、Smac 和凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)的蛋白表達(dá)量逐漸增加，說明 PPD在誘導(dǎo) A549 細(xì)胞凋亡的過程中，發(fā)生了凋亡相關(guān)因子由線粒體向細(xì)胞質(zhì)的釋放，Western印跡檢測亦證實Bax、Bad蛋白表達(dá)上調(diào)，伴隨著Bcl-2蛋白表達(dá)下降，實驗表明西洋參誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡的機制可能與線粒體通路密切相關(guān)〔17〕。

2.2.2姜黃 姜黃主行氣活血，亦是腫瘤等疾病的常用藥物，具有抗感染、抗氧化、抗腫瘤、降血脂等多重藥理學(xué)作用〔18〕。近年來研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)線粒體通路誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡是姜黃素抗腫瘤作用的有效靶點。王偉章等〔19〕證實姜黃素能顯著促使肝癌Huh7細(xì)胞中Bcl-2家族促凋亡蛋白Bad表達(dá)上調(diào)，并誘導(dǎo)CytC從線粒體釋放至胞質(zhì)中，活化Caspase-3蛋白，最終誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，為其運用于肝癌的臨床治療提供良好的參考。

2.2.3冬凌草 冬凌草為清熱解毒類中藥，具有良好的抗腫瘤功效，對食管癌、賁門癌、原發(fā)性肝癌、膀胱癌等諸多癌瘤都有明顯的抑制作用。冬凌草甲素是其抗腫瘤的主要活性成分〔20〕。謝曉原等〔21〕將冬凌草甲素處理食管癌SHEEC細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核呈明顯的染色質(zhì)凝塊邊集的凋亡現(xiàn)象，而線粒體的形態(tài)已先一步發(fā)生改變，伴隨著作用時間的延長，由最初的腫脹、內(nèi)部結(jié)構(gòu)模糊進(jìn)展至最后伴隨核染色質(zhì)凝塊邊集同步出現(xiàn)的空泡化、內(nèi)部結(jié)構(gòu)消失，同時膜電位下降，蛋白電泳可見CytC表達(dá)增加，Caspase-9活化，由此表明冬凌草甲素可通過線粒體通路誘導(dǎo)食管癌細(xì)胞凋亡，從而抑制腫瘤生長。

綜上，細(xì)胞凋亡的調(diào)控是一個綜合并且復(fù)雜的體系，不同的誘導(dǎo)因素存在著不同的信號傳導(dǎo)途徑，各信號傳導(dǎo)途徑彼此也不孤立存在，而是緊密聯(lián)系和相互作用的。隨著生命科學(xué)的發(fā)展，細(xì)胞凋亡機制在腫瘤領(lǐng)域的深入，篩選新的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)劑將是研究的主流方向。傳統(tǒng)抗腫瘤中藥簡便高效、價格低廉、資源豐富，在不斷闡明其凋亡通路靶向性的基礎(chǔ)上具有良好的應(yīng)用前景。

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