植物甾醇抗腫瘤及其轉(zhuǎn)移機(jī)制研究進(jìn)展

劉紫薇 黃 嬛 趙琳琪 周贏斌

（嘉興學(xué)院 浙江嘉興 314001）

植物甾醇普遍分布于多種食用植物中，類似于動物中的膽固醇，具有抗炎、保護(hù)心血管、抗氧化、延緩衰老、調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤等多種功效。植物甾醇種類繁多，目前發(fā)現(xiàn)近250種，從結(jié)構(gòu)上可分為三類，其中以4-無甲基甾醇為主（如β谷甾醇、菜油甾烷醇、豆甾醇等）。近年來，廣大學(xué)者對植物甾醇在抗腫瘤活性方面進(jìn)行了較多的研究，發(fā)現(xiàn)其對于乳腺癌、前列腺癌、肺癌、結(jié)腸癌等都具有一定的防治作用。本文即對植物甾醇抗腫瘤及其抑制腫瘤轉(zhuǎn)移作用機(jī)制方面的研究進(jìn)展作一介紹。

一、植物甾醇抗腫瘤作用機(jī)制

1.腫瘤細(xì)胞膜的改變

植物甾醇能夠影響細(xì)胞膜的構(gòu)成、細(xì)胞膜的流動性和與膜結(jié)合酶結(jié)合的能力。甾醇的結(jié)構(gòu)多與生物膜的一種必不可少的脂質(zhì)成分——膽固醇相似。研究表明，β-谷甾醇滲入人結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29并沒有直接影響膽固醇在磷脂中的比例，也沒有使磷脂的濃度的改變。但是，β-谷甾醇的滲入導(dǎo)致了一些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的改變，從而影響了兩種磷脂濃度發(fā)生顯著變化，磷脂酰膽堿增加了8 %，而鞘磷脂減少50% 。[1-2]

另一方面，植物甾醇能夠滲入細(xì)胞膜中，使膜的流動性和膜結(jié)合酶的活性發(fā)生改變。細(xì)胞膜脂雙層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，會影響細(xì)胞的流動性，A.I.Leikin等[3]發(fā)現(xiàn)，連續(xù)21天給大鼠喂養(yǎng)5% 的植物甾醇，由于β-谷甾醇滲入細(xì)胞膜，表現(xiàn)出肝細(xì)胞膜的流動性降低。由于膜流動性的降低代償性地引起一些肝脂肪酸去飽和酶活性的增加。研究表明，在給大鼠喂養(yǎng)混合在飲食中的2 %的植物甾醇，能夠引起肝和前列腺中5α-還原酶減少33-44 %，前列腺芳香酶減少55 %。這兩種膜結(jié)合酶能夠參與睪酮的代謝，導(dǎo)致雄激素和雌激素的水平升高，從而引起前列腺增生和前列腺癌[4-5]。并且，植物甾醇滲入腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜，改變膜的流動性，提高膜結(jié)合酶PLD的活性，從而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞凋亡[6]。

2.腫瘤細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的改變

植物甾醇通過作用于腫瘤細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而影響腫瘤細(xì)胞生長和凋亡的過程。研究表明，MAPK途徑、PKC途徑和鞘磷脂循環(huán)途徑三條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可能與植物甾醇參與腫瘤細(xì)胞生長和凋亡有關(guān)。Awad AB等發(fā)現(xiàn)，β-谷甾醇可能通過減少甲羥戊酸途徑合成的膽固醇和刺激MAPK通路來抑制MDA-MB-231細(xì)胞生長[7]。在體外試驗(yàn)中表明，植物甾醇滲入細(xì)胞膜并沒有改變PKC通路的活性[8]。磷脂酶 C是 PKC通路中參與信號傳導(dǎo)的關(guān)鍵酶，而在體外對人結(jié)腸癌 HT-29細(xì)胞系的實(shí)驗(yàn)中表明植物甾醇對磷脂酶 C的活性沒有影響[4]。植物甾醇能夠抑制HT-29細(xì)胞系的生長，其可能的機(jī)制是刺激鞘磷脂循環(huán)[9]。

植物甾醇刺激鞘磷脂循環(huán)能夠?qū)е律窠?jīng)酰胺的增加，從而抑制腫瘤的生長[10]。Atif B.Awad等[6]發(fā)現(xiàn)，植物甾醇作用于前列腺癌LNCaP細(xì)胞，增加了SPh的活性并且減少了SPh-ase，因此神經(jīng)酰胺的增加，能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長。這個過程與兩種關(guān)鍵酶有關(guān)——蛋白磷酸酶2A（PP2A）和磷脂酶D（PLD），神經(jīng)酰胺的增加能夠促進(jìn)PP2A和PLD的活性和表達(dá)。與膽固醇對照組相比，用16μM的植物甾醇處理LNCaP細(xì)胞，通過激活鞘磷脂途徑，PP2A的活性增加了50% 。但另一方面，PLD也顯著增加，可能是由于β-谷甾醇滲入細(xì)胞膜改變了膜流動性，加強(qiáng)了膜結(jié)合酶的活性。另外，有研究表明，Akt/PKB絲氨酸 - 蘇氨酸激酶家族（Akt1-3/PKBα，β，γ）是鞘磷脂循環(huán)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵[11]。植物甾醇能夠影響腫瘤細(xì)胞中microRNA的表達(dá)，作用于靶基因SKT4，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。SKT4是一種絲氨酸 - 蘇氨酸激酶家族的一員，能夠使髓鞘堿性蛋白磷酸化和經(jīng)受自身磷酸化。SKT4自身磷酸化后，會轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，使FOXO、LATS1/2、組蛋白H2B、JNK這些分子磷酸化，從而促進(jìn)凋亡[12]。

3.腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡即細(xì)胞程序性死亡，主要通過激活內(nèi)源性DNA內(nèi)切酶而發(fā)生的自動死亡過程，它是機(jī)體清除衰老或?qū)C(jī)體有害細(xì)胞的重要機(jī)制。誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡已成為植物甾醇治療腫瘤的方向。在細(xì)胞凋亡過程中，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase）起著重要的調(diào)控作用。張忠泉等[13]研究了β-谷甾醇誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞 HepG2細(xì)胞凋亡的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)β-谷甾醇能上調(diào) Bax及 tBid和下調(diào) Bcl- XL表達(dá)，通過caspase-8、caspase-9等激活線粒體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞凋亡。同時，檢測到胞漿中cytochrome c表達(dá)逐漸增加而線粒體中的cytochrome c表達(dá)逐漸減少，表明β-谷甾醇也能通過膜死亡受體途徑誘導(dǎo)該細(xì)胞凋亡。王娟等[14]研究發(fā)現(xiàn)，β-谷甾醇上調(diào)共刺激細(xì)胞PFP、GraB、IFN-γ的表達(dá)，活化 p- ERK1/2、Bcl-2，在一定濃度范圍內(nèi)促進(jìn)共刺激細(xì)胞的增殖，從而加強(qiáng)其對胃癌 SGC-7901細(xì)胞的殺傷活性。 Shanthi Sri Vundru等[15]證實(shí)，植物甾醇作用于人乳腺癌MDA- MB- M231細(xì)胞能引起該細(xì)胞線粒體細(xì)胞膜電位去極化，使Bax/ Bcl-2的比例上升，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

4.對腫瘤細(xì)胞周期的影響

植物甾醇能影響細(xì)胞周期動力學(xué)，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯。研究表明，植物甾醇能誘導(dǎo)人肺癌A549細(xì)胞周期在G2期到M期停滯[16]。β-谷甾醇使人肝癌細(xì)胞SMMC-7721阻滯在G2/M期，豆甾醇則使其阻滯在S期或G2/M期，從而抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[17]。 Awad AB等證實(shí)β-谷甾醇可將人乳腺癌細(xì)胞 MDA- MB-231阻滯在 G2/ M期[18]，然而，有研究證實(shí)β-谷甾醇在 G0/ G1期對其也有阻滯作用[15]。王莉[19]發(fā)現(xiàn)，β-谷甾醇作用于人子宮頸癌細(xì)胞 SiHa，具有一定的抑制微管聚合和裝配作用，使細(xì)胞周期的S期積聚，因此抑制SiHa細(xì)胞的生長。

5.調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)

現(xiàn)代免疫學(xué)認(rèn)為，人體免疫系統(tǒng)具有免疫監(jiān)視的功能，具有識別、殺傷并及時清除機(jī)體內(nèi)環(huán)境出現(xiàn)的突變細(xì)胞，防止腫瘤發(fā)生的功能。因此，腫瘤與機(jī)體的免疫系統(tǒng)狀態(tài)關(guān)系密切，增強(qiáng)免疫功能對于腫瘤的預(yù)防與治療有著重要的意義。

植物甾醇能增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能，通過阻斷Th1細(xì)胞分泌細(xì)胞因子IL-10和IL-4進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)[20]。IL-2與IL-10是兩種重要的細(xì)胞因子，在機(jī)體免疫調(diào)控方面有著關(guān)鍵的作用。IL-10由Th2細(xì)胞分泌，腫瘤發(fā)生時IL-10的分泌增加，導(dǎo)致免疫功能抑制[21]。IL-2由Th1細(xì)胞分泌，被認(rèn)為是最具有抗腫瘤活性的細(xì)胞因子[22]。陳浩等[23]發(fā)現(xiàn)，通過建立 HepG2荷瘤小鼠動物模型，對植物甾醇的體內(nèi)抗腫瘤機(jī)理作用進(jìn)行了初步探討研究，植物甾醇具有良好的抗腫瘤作用，IL-2升高（P<0.01）與 IL-10降低（P<0.01），提示了植物甾醇能增加荷瘤機(jī)體的抗腫瘤細(xì)胞因子（IL-2）的分泌，降低荷瘤機(jī)體的免疫抑制因子（IL-10）的分泌，從而達(dá)到抑制腫瘤的效果。

二、植物甾醇抗腫瘤轉(zhuǎn)移作用機(jī)制

腫瘤轉(zhuǎn)移是指腫瘤細(xì)胞離開原發(fā)生長部位，穿過細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜構(gòu)成的組織屏障，侵襲到鄰近正常組織的過程，轉(zhuǎn)移的方式有通過淋巴管轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端組織并形成新的病灶、通過血管轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端組織和從原發(fā)病灶直接向周圍組織轉(zhuǎn)移[24]。腫瘤轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的重要的生物學(xué)信號標(biāo)志，也因此導(dǎo)致了多數(shù)癌癥患者病情惡化甚至死亡。因此，腫瘤轉(zhuǎn)移的有效抑制對降低癌癥死亡率具有重要的意義。

1.抑制細(xì)胞外基質(zhì)的降解

腫瘤轉(zhuǎn)移是多因素、多基因參與的多步驟的復(fù)雜過程，而惡性腫瘤細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移能力是其與機(jī)體正常細(xì)胞相區(qū)別的最基本特征。目前研究表明[25-26]，腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移分為四個過程：①腫瘤轉(zhuǎn)移脫離原發(fā)病灶；②腫瘤細(xì)胞遷移運(yùn)動；③腫瘤細(xì)胞著床；④腫瘤新生血管形成。轉(zhuǎn)移灶的腫瘤細(xì)胞又能向新的組織轉(zhuǎn)移，從而在體內(nèi)形成多處腫瘤。因此，只需阻斷上述4個重要環(huán)節(jié)的其中一個或多個環(huán)節(jié)，即可抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移。

腫瘤細(xì)胞通過與細(xì)胞膜表面受體結(jié)合，再利用自身分泌的蛋白酶使基底膜降解，以便自身穿越破損的基底膜向遠(yuǎn)處遷移。在轉(zhuǎn)移過程中腫瘤細(xì)胞分泌的蛋白酶為IV型膠原酶（MMPS），MMPS能降解IV型膠原，而IV型膠原是構(gòu)成基底膜的主要成分，因此有利于腫瘤細(xì)胞侵襲。Awad AB等[18]證實(shí)，通過 Matrigel體外侵襲試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植物甾醇可減少M(fèi)DA- MB-231細(xì)胞粘附在膠原Ⅰ、膠原Ⅳ、纖連蛋白和層粘連蛋白上，抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲。也有研究表明，在體內(nèi)試驗(yàn)中，連續(xù)飼喂混有2%植物甾醇的食物的 SCID小鼠體內(nèi)腫瘤比對照組的小40-43%，淋巴轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移的發(fā)生率也比對照組少20%。體外試驗(yàn)中，菜油甾醇和β-谷甾醇都分別將 PC-3細(xì)胞的生長抑制了14%和70%，植物甾醇抑制了78%的 PC-3細(xì)胞侵入 Matrigel基底膜。PC-3細(xì)胞在含有植物甾醇的培養(yǎng)基中，腫瘤細(xì)胞穿越微孔的遷移率減少了60-93%，與粘連蛋白結(jié)合率降低了15-38%，與纖連蛋白結(jié)合率降低了36%[27]。

2.抑制腫瘤血管形成

腫瘤中的血管生成后，腫瘤細(xì)胞的營養(yǎng)供給和代謝物清除加快，為腫瘤的侵襲性生長和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了條件。研究表明，腫瘤細(xì)胞釋放多種促血管生成旁分泌因子包括血管生成素、成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β），而這些分泌因子促進(jìn)了血管的生成。植物甾醇通過抑制bFGF的分泌和表達(dá)，抑制血管纖維生長，導(dǎo)致癌細(xì)胞營養(yǎng)供應(yīng)減少和細(xì)胞壞死[28]。

結(jié)語

到目前為止，從廣大學(xué)者的研究成果來看，植物甾醇在抗腫瘤方面顯示出了很大的潛力和廣闊的前景。植物甾醇抗腫瘤作用機(jī)制主要有改變腫瘤細(xì)胞膜的性質(zhì)、與膜結(jié)合酶結(jié)合、改變信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、改變細(xì)胞周期、調(diào)節(jié)控制細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等。另外，也有學(xué)者認(rèn)為，植物甾醇對性激素的調(diào)節(jié)作用也能抑制腫瘤的生長。[29-30]在植物甾醇抑制腫瘤轉(zhuǎn)移方面的研究，目前發(fā)現(xiàn)的機(jī)制主要在抑制細(xì)胞外機(jī)制的降解和抑制腫瘤血管生成。雖然植物甾醇對多種癌癥有明確的體內(nèi)外抗腫瘤作用，但確切抗腫瘤作用及抑制其轉(zhuǎn)移的機(jī)制研究卻很少。所以，植物甾醇抗腫瘤作用靶點(diǎn)和信號通路等，還需要更深入、更規(guī)范的研究。

[1]AB Awad,YC Chen,CS Fink,T.Hennessey.Beta-Sitosterol inhibits HT-29 human colon cancer cell growth and alters membrane lipid[J].Anticancer Research,1996,16(5A):2797-2804.

[2]A Downie,CS Fink,AB Awad.Effect of phytosterols on MDAMB-231 human breast cancer cell growth[J].1999.

[3]AL Leikin,RR Brenner.Fatty acid desaturase activities are modulated by phytosterol incorporation in microsomes[J].Biochimica Et Biophysica Acta,1989,1005(2):187-191.