中藥調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡

劉　偉，李瑞琴，黃　瑋

(河南中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河南 鄭州 450006)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞中重要的細(xì)胞器之一，主要負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和鈣離子調(diào)節(jié)等功能，參與新生成蛋白多肽的折疊修飾并保證新生成蛋白多肽折疊的正確、順利進(jìn)行。多種生理或病理?xiàng)l件下，如當(dāng)細(xì)胞處于持續(xù)的化學(xué)刺激、氧化應(yīng)激、鈣離子或者能量代謝失衡時(shí)，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)將被破壞，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能發(fā)生紊亂，主要表現(xiàn)為二硫鍵不能形成，引起蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊及蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)積聚，即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress，ERS)[1]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可以分為兩個(gè)階段，早期的非折疊蛋白反應(yīng)及晚期的誘導(dǎo)凋亡。即適當(dāng)?shù)膬?nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通過(guò)觸發(fā)非折疊蛋白反應(yīng)，從而使受損的細(xì)胞存活，相反，持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激則會(huì)引起細(xì)胞凋亡[2]。

1　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡通路

當(dāng)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境紊亂時(shí)，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂，為避免細(xì)胞凋亡，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活并發(fā)生未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response,UPR)。ERS早期UPR會(huì)減少未折疊蛋白的產(chǎn)生和促進(jìn)錯(cuò)誤折疊蛋白的分解，從而促使細(xì)胞存活。真核細(xì)胞細(xì)胞膜上存在三種應(yīng)激蛋白，即:PERK/PEK(PEK like ER kinase)、IRE1/ERN1(inositol requring 1)和ATF6(activating transcription factor 6)。PERK、IRE1和ATF6是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白，非應(yīng)激狀態(tài)下，三者的N-端與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶GRP78(glucose-regulated protein of 78 kDa)/Bip(heavy chain-binding protein)結(jié)合形成二聚體，無(wú)活性，而在ERS時(shí)，大量未折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)積聚，GRP78/Bip與未折疊蛋白的親和力高于跨膜蛋白，三者與GRP78解離而被激活，啟動(dòng)UPR，UPR保護(hù)細(xì)胞促使存活；當(dāng)發(fā)生持續(xù)且嚴(yán)重的ERS，超過(guò)了細(xì)胞的非折疊蛋白反應(yīng)處理能力時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑凋亡信號(hào)則被全面激活，發(fā)生細(xì)胞凋亡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡信號(hào)的激活可由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)起始分子PERK、IRE-1和ATF6介導(dǎo)，并與Caspase-12、CHOP、JNK上調(diào)有關(guān)[3-6]；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡主要通過(guò)三條通路：①Caspase-12途徑(在人類中則是Caspase-4)；②CHOP/GADD153途徑；③JNK途徑[7]。Caspase-12、CHOP、JNK表達(dá)的增高均能誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡[8-10]。

2　中藥調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡

細(xì)胞凋亡是一種程序性細(xì)胞死亡，它是在一系列基因的控制下進(jìn)行的。 Kerr等[11]最先提出了凋亡這一概念，它廣泛涉及基因的激活、表達(dá)以及調(diào)控等方面。對(duì)于抗腫瘤作用機(jī)制，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究，但是大多數(shù)都局限于目前已知的兩條經(jīng)典凋亡途徑：受體活化(外源性途徑)和線粒體途徑(內(nèi)源性途徑)[12]。近年來(lái)一些研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)途徑可能是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的一個(gè)新途徑。越來(lái)越多的研究表明，部分中藥可通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激來(lái)發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.1調(diào)節(jié)肺癌細(xì)胞凋亡Zhu等[13]研究發(fā)現(xiàn),甘草中活性成分甘草次酸可通過(guò)上調(diào)未折疊蛋白、Bip、PERK和ERP72，引發(fā)未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)，從而將人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞A549和人大細(xì)胞肺癌細(xì)胞NCI-H460細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期，抑制其增殖。Fang等[14]用吳茱萸堿作用于人小細(xì)胞肺癌細(xì)胞NCI-H446和NCI-H1688，發(fā)現(xiàn)吳茱萸堿可將細(xì)胞阻滯于G2/M期，抑制其增殖，并上調(diào)Caspase-12和細(xì)胞色素C蛋白的表達(dá)，通過(guò)線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑誘導(dǎo)小細(xì)胞肺癌細(xì)胞凋亡，為臨床提供一種新型有效的小細(xì)胞肺癌抗腫瘤候選藥物。另外，莪術(shù)提取物莪術(shù)呋喃二烯能上調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑特有蛋白BIP和CHOP的表達(dá)，通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑，誘導(dǎo)A549、NIH-H1299、95-D 3種非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞凋亡，且呈濃度依賴性的抑制肺癌細(xì)胞增殖[15]。Zhao等[16]發(fā)現(xiàn)小白菊提取物小白菊內(nèi)酯可上調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中p-eIF2α、ATF4和DDIT3(DNA-damage inducible transcript3)蛋白的表達(dá)，通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘導(dǎo)人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞凋亡。

2.2調(diào)節(jié)肝癌細(xì)胞凋亡Wang等[17]研究表明，中藥黃芩中有效活性成分之一黃芩素可通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞SMMC-7721和Bel-7402 凋亡和保護(hù)性自噬，可能通過(guò)下調(diào)促生存Bcl-2家族、升高細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度、激活JNK，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中CHOP蛋白的表達(dá)在促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡中發(fā)揮了主要作用，eIF2α和IRE1α起保護(hù)作用。Yu等[18]發(fā)現(xiàn)黃芩苷可通過(guò)激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)應(yīng)激中的ATF6信號(hào)通路，使GRP78、CHOP、p50-ATF6和Caspase12的表達(dá)水平升高，從而誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡。蟾酥提取物蟾毒靈能明顯促進(jìn)人HepG-2和Huh7兩種肝癌細(xì)胞凋亡，在用蟾毒靈處理具有沉默IRE1表達(dá)的細(xì)胞和沉默CHOP表達(dá)的細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，IRE1途徑促進(jìn)凋亡，而CHOP途徑?jīng)]有，表明蟾毒靈誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡的機(jī)制是通過(guò)IRE1-JNK途徑誘導(dǎo)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)[19]。Huang等[20]研究發(fā)現(xiàn)，中藥都咸子中有效成分漆樹(shù)酸是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的有效誘導(dǎo)劑，可通過(guò)激活CHOP和ATF4途徑誘導(dǎo)肝癌HepG2細(xì)胞和骨髓瘤U266細(xì)胞凋亡，且隨著時(shí)間和劑量的增加，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)下游分子GRP78/BiP、磷酸化的eIF2α、ATF4和CHOP在HepG2和U266細(xì)胞系中表達(dá)增加。另外有研究發(fā)現(xiàn)海藻的乙醇提取物可誘導(dǎo)肝癌SK-Hep1細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，其凋亡機(jī)制與上調(diào)ATF6α、CHOP和TRAF2的表達(dá)有關(guān)，還可通過(guò)增加促凋亡蛋白、凋亡誘導(dǎo)因子和細(xì)胞色素C的表達(dá)誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[21]。

2.3調(diào)節(jié)卵巢癌細(xì)胞凋亡槲皮素(Qu)是自然界中最常見(jiàn)的黃酮類化合物，存在于許多水果和蔬菜，Yang等[22]用槲皮素聯(lián)合順鉑作用于卵巢癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)。槲皮素可明顯增強(qiáng)順鉑對(duì)卵巢癌細(xì)胞的抑制活性，降低順鉑的使用劑量，且同時(shí)保護(hù)腎臟免受損傷，槲皮素的增效減毒作用是通過(guò)激活卵巢癌細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激實(shí)現(xiàn)的，槲皮素能激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中的所有三個(gè)途徑，每種途徑的抑制劑可顯著減弱槲皮素的增效作用。此外，槲皮素特別抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)活化轉(zhuǎn)錄因子-3(signal trans-ducer and activator of transcription 3，STAT3)磷酸化，導(dǎo)致STAT3下游的BCL-2基因的下調(diào)，阻斷ERS恢復(fù)磷酸化STAT3以及BCL-2表達(dá)的蛋白質(zhì)水平，可消除槲皮素的化學(xué)致敏效力。

2.4調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞凋亡白斂素是藤茶中的主要活性成分，能產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)，Zhou等[23]研究了其在人類乳腺癌細(xì)胞株的抗癌活性，并探討了這一行動(dòng)的基本機(jī)制。發(fā)現(xiàn)白斂素可劑量依賴性地引起活性氧(ROS)在乳腺癌細(xì)胞的產(chǎn)生，同時(shí)激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，上調(diào)CHOP的表達(dá)，誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡，ROS清除劑NAC或基因敲除ATF6可下調(diào)CHOP的表達(dá)，明顯抑制降低白斂素對(duì)乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制和誘導(dǎo)凋亡。

2.5調(diào)節(jié)前列腺癌細(xì)胞凋亡Li等[24]在研究中用山竹果提取物(MFE)處理兩個(gè)人前列腺癌細(xì)胞系：22Rv1和LNCaP，以及從兩個(gè)進(jìn)行根治性前列腺切除術(shù)的患者獲得的前列腺上皮細(xì)胞(PrEC)，發(fā)現(xiàn)MFE能夠選擇性地促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞中的ER應(yīng)激，增加ER應(yīng)激蛋白CHOP、PERK、Caspase-4、Bip等的表達(dá)誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，同時(shí)可保留非致瘤性前列腺上皮細(xì)胞。

2.6調(diào)節(jié)惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡研究發(fā)現(xiàn)，蟾蜍靈可誘導(dǎo)ER應(yīng)激介導(dǎo)的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡，上調(diào)CHOP的表達(dá)，使用siCHOP RNA降低CHOP的下調(diào)可減弱蟾毒靈的誘導(dǎo)凋亡作用；同時(shí)蟾蜍靈可上調(diào)GRP78的表達(dá)，引起細(xì)胞自噬，蟾蜍靈抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，并通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬之間的相互作用，從而為將蟾毒靈發(fā)展成用于治療馬氏膠質(zhì)瘤的候選藥物提供分子基礎(chǔ)[25]。

2.7調(diào)節(jié)膀胱癌細(xì)胞凋亡鞣花酸是廣泛存在于各種軟果、堅(jiān)果等植物組織中的一種天然多酚組分，有研究發(fā)現(xiàn)，鞣花酸可通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和線粒體依賴性信號(hào)通路，促進(jìn)ROS和Ca2+產(chǎn)生，上調(diào)促進(jìn)p21，p53及Caspase-9和Caspase-3等蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)TSGH8301人膀胱癌細(xì)胞凋亡和DNA損傷[26]。

3　小　　結(jié)

腫瘤是目前世界衛(wèi)生事業(yè)仍然無(wú)法攻克的難題，中醫(yī)藥對(duì)腫瘤的治療已獲得廣泛認(rèn)可。其具體作用機(jī)制在體外實(shí)驗(yàn)中研究較多，但具體作用于人體內(nèi)時(shí)是否產(chǎn)生積極作用有待進(jìn)一步研究，理論與臨床的良好結(jié)合才是研究者所追尋的最終目標(biāo)。

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