海參多糖抗腫瘤作用機制的研究進展

金情 滕瑤 胡曉群 張存海

海參隸屬于棘皮動物門、海參綱，廣義的海參包括海參綱所有的種類。海參綱包括6個目、24個科，分別為楯手目、枝手目、指手目、竽參目、平足目和無足目。海參屬、刺參屬和白尼參屬海參是最為常見的參種。我國可食用海參有20余種，隸屬于3個目、4個科，主要有海參科、刺身科、瓜參科和芋參科[1]。海參中含有三萜皂苷、多糖、脂類、蛋白及多肽、凝集素、神經(jīng)肽等多種生物活性物質(zhì)[1-2]，所以海參既是營養(yǎng)豐富的食品，又有著廣泛的藥用價值。海參體壁主要含2大類活性多糖，是其重要的活性成分，一類是海參糖胺聚糖（holothurian glycosaminoglycan，HG），即酸性粘多糖，是相對分子質(zhì)量為4萬～5萬的分支雜多糖，由D-N-乙酰氨基半乳糖、D-葡萄糖醛酸和L-巖藻糖組成；另一類為海參巖藻多糖（holothurian fucan，HF），是相對分子質(zhì)量為 8 萬～10萬的直鏈多糖，由L-巖藻糖構(gòu)成。HG和HF同屬于海參硫酸軟骨素，雖然兩者的糖基組成不同，但糖鏈上的部分羥基都發(fā)生了硫酸酯化，且硫酸酯基的含量都很高[3-6]。HF主要從巴西海參、梅花參、格皮氏海參和挪威紅參中提取，HG主要從刺參、馬氏海參及梅花參中提取[1]。海參多糖的生物學(xué)活性包括抗腫瘤、抗凝血與抗血栓形成、抗病毒、抑制新生血管生成、抗纖維化、降糖及降壓、免疫調(diào)節(jié)等[2-3，5，7-9]，而海參多糖之間硫酸化程度、相對分子量、顯微結(jié)構(gòu)及殘基數(shù)量的不同決定了其生物活性的多樣性。本文對海參多糖的抗腫瘤作用及其相關(guān)機制作一綜述。

1 海參多糖對細胞周期和凋亡的影響

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與細胞周期調(diào)控機制密切相關(guān)；細胞周期可以分為間期與分裂期兩個階段，包括G1、S、G2和M期。G1期為主要“限制點”，細胞能否通過G1期進入S期決定了細胞能否進行增殖[10-12]。細胞凋亡是指細胞在一系列內(nèi)源性基因的調(diào)控下發(fā)生自然或生理性死亡的過程[13]。凋亡相關(guān)基因Bax和B淋巴細胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）同為 Bcl-2家族成員，Bcl-2的高表達或Bax的低表達都可以使致癌基因的活性增強；因此，Bax/Bcl-2的比率可調(diào)節(jié)細胞凋亡信號的啟動[13]。凋亡抑制基因Survivin能夠調(diào)節(jié)腫瘤細胞的分裂，促進其增生和抑制其凋亡，是凋亡抑制蛋白家族成員。含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）屬半胱氨酸蛋白酶家族，常常以無活性酶原的形式存在，在細胞凋亡過程中發(fā)揮重要作用[14]。

有研究報道海參硫酸軟骨素（low-molecular-weight fucosylated chondroitin sulfate，LFCS）能夠抑制 Lewis肺癌小鼠腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移并呈現(xiàn)劑量依賴性。LFCS通過上調(diào)p53/p21的表達誘導(dǎo)細胞周期阻滯，并通過激活Lewis肺癌細胞中Caspase-3的活性誘導(dǎo)細胞凋亡[15]。孫希寶等[16]研究發(fā)現(xiàn)刺參酸性粘多糖（stichopus japonicus acid mucopolysaccharide，SJAMP）可能通過上調(diào) Survivin蛋白及下調(diào)Bax蛋白的表達而抑制人肝癌細胞HepG2的生長。薛魁金等[17]報道SJAMP能夠促進SWl990細胞凋亡，并將細胞周期阻滯在G0/G1期而抑制其生長增殖。

2 海參多糖阻礙腫瘤細胞核酸的合成

早在1993年，就有海參多糖抑制DNA合成的報道，有學(xué)者通過3H-TdR參入試驗表明乳腺癌及S180患鼠腫瘤細胞DNA的合成可被SJAMP明顯抑制，從而達到抑制腫瘤生長的目的;另一方面，SJAMP可明顯促進荷瘤小鼠正常肝細胞DNA的合成，能促進正常肝細胞的增殖[17]。因此，SJAMP可以選擇性的作用于正常細胞及腫瘤細胞。

3 海參多糖對腫瘤細胞增殖和分化的影響

增殖細胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）是腫瘤細胞增殖的一個重要標(biāo)志，其變化過程和DNA的合成過程一致[18]。p21是一種腫瘤抑制蛋白，可以抑制腫瘤細胞與PCNA結(jié)合。

Song等[19]發(fā)現(xiàn)SJAMP可以將肝癌HepG2細胞及人宮頸癌Hela細胞阻滯在G1期，并能降低兩者PCNA的表達情況，抑制細胞的增殖，發(fā)揮抗腫瘤的活性，但人張氏肝細胞中PCNA的表達情況無明顯變化；且PCNA的表達量和細胞周期的變化保持一致，所以SJAMP抑制HepG2細胞的增殖是通過影響細胞周期實現(xiàn)的；故推測SJAMP抑制HepG2細胞生長增殖的抗腫瘤機制可能與影響其DNA的合成有關(guān)。Song等[19]實驗表明SJAMP具有明顯的抗腫瘤作用，能降低乙基亞硝胺（diethylnitrosamine，DEN）誘導(dǎo)的肝癌病灶數(shù)量、縮小最大癌結(jié)節(jié)的體積；其機制可能與SJAMP降低PCNA、升高p21的表達有關(guān)。

4 海參多糖抑制新生血管

腫瘤的生長、侵襲及轉(zhuǎn)移均和新生血管的形成有關(guān)。缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor，HIF-1α）和血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）均大量表達于多數(shù)人體腫瘤，對腫瘤細胞的血管形成、分裂、增殖生長及凋亡都有重要影響；腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移都與細胞外基質(zhì)中的基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）有關(guān)[15，20]。

張珣等[20]通過Lewis肺癌小鼠模型，證實了HF在體內(nèi)呈劑量依賴性抑制腫瘤的生長和自發(fā)性轉(zhuǎn)移。其機制可能為HF在缺氧條件下抑制了HIF-1α和VEGF的表達，從而抑制了腫瘤新生血管的生成。Liu等[15]的研究同樣發(fā)現(xiàn)HG可以抑制VEGF、增加金屬蛋白酶組織抑制因子的表達，并能顯著降低MMPs的水平。Zhang等[21]在B16F10細胞和小鼠腫瘤模型中發(fā)現(xiàn)，玉足海參多糖（HS）可以顯著降低MMP-2、MMP-9和VEGF的表達，從而抑制B16F10細胞的侵襲能力及原發(fā)性腫瘤的轉(zhuǎn)移能力。

5 海參多糖對荷瘤機體的免疫調(diào)節(jié)作用

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與機體的免疫情況緊密相關(guān)，腫瘤細胞能夠通過多種非特異性的機制影響機體的免疫功能[8，19，22]。如NK細胞在腫瘤細胞免疫監(jiān)視方面發(fā)揮重要作用，能夠在沒有任何過敏原刺激和依賴主要組織相容性復(fù)合體識別的情況下迅速識別并殺傷多種腫瘤細胞。CD4+T細胞能夠調(diào)節(jié)CD8+T細胞的增殖與分化，從而在抗腫瘤免疫方面發(fā)揮重要作用。TNF-α作為一種有效的多效性促炎癥細胞因子，影響所有細胞的生長、分化和存活；有證據(jù)表明升高TNF-α水平有利于腫瘤的增殖[19]。

Song等[19]研究發(fā)現(xiàn)，DEN誘導(dǎo)的肝癌大鼠模型中，與對照組相比，低劑量的SJAMP即可增加血清中IL-2水平，降低TNF-α水平；高劑量的SJAMP可以增強NK細胞的殺傷作用，使CD3+、CD4+和CD8+細胞水平顯著升高，且CD4+和CD8+細胞的比例也趨于正?；?。SJAMP能夠抑制H22肝癌荷瘤小鼠腫瘤的增殖生長，其機制為SJAMP促進H22荷瘤小鼠胸腺和脾臟組織的生長，提高胸腺與脾指數(shù)，可有效預(yù)防荷瘤小鼠免疫器官的功能減退及萎縮，提高機體的免疫功能；SJAMP能促進細胞因子的分泌，激活腹腔內(nèi)巨噬細胞和其表面受體，增加荷瘤小鼠脾巨噬細胞的吞噬功能；促進脾淋巴細胞的增殖，增加其對機體的免疫調(diào)節(jié)能力和對腫瘤細胞的殺傷能力；減少腫瘤對體內(nèi)NK細胞的損傷，提高NK細胞的活性及殺傷能力；降低腫瘤細胞對IL-2的損傷，刺激機體分泌重組人干擾素β，促進細胞凋亡。因此，SJAMP主要通過促進巨噬細胞及免疫細胞的增殖分化及生長發(fā)育，調(diào)節(jié)細胞因子的分泌，增強機體的免疫功能，發(fā)揮抗腫瘤的作用[23]。

6 HG的抗凝作用與抗腫瘤機制

HG和肝素同屬于糖胺聚糖家族，兩者的生物學(xué)活性相仿，其原因可能為兩者理化性質(zhì)相似，且活性部位中都含有帶負電荷的硫酸基。臨床及實驗研究均表明肝素具有良好的抗腫瘤活性，而HG與肝素的生物學(xué)活性非常相近，故推測其抗腫瘤的機制是通過抗凝來實現(xiàn)的，主要作用于和肝素類似的靶點。具體機制為HG抑制了肝素輔助因子Ⅱ、直接抗凝血酶Ⅲ、凝血酶裂解因子Ⅷ的輕鏈等來發(fā)揮抗凝作用；通過抑制整合素的表達來抑制纖維蛋白間的聚合，進一步抑制了纖維蛋白凝塊的形成；促進組織因子途徑抑制物的釋放而阻滯了凝血級聯(lián)的激活；抑制血小板的功能、正常生理活性、選擇素的表達；促進內(nèi)皮細胞血管的再生，抑制血管平滑肌細胞的增殖[24]。Pomin等[7]研究表明HG在體內(nèi)外均可明顯抑制小鼠黑素瘤B16F10細胞的轉(zhuǎn)移能力，其機制為HG可抑制活性因子Xa的產(chǎn)生而影響纖維蛋白的形成，不影響尿激酶與纖溶酶原激活物抑制劑-1的表達，這是和纖溶密切相關(guān)的兩個主要因素。此外，HG作用后可以降低組織因子（tissue factor，TF）的轉(zhuǎn)錄和蛋白表達情況。啟動子缺失、位點突變和功能實驗已證實該核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB結(jié)合區(qū)域是HG抑制TF表達結(jié)合的主要部位。HG可明顯抑制B16F10細胞的NF-κB從胞質(zhì)中發(fā)生核易位，但無法抑制NF-κB的表達和磷酸化，這可能就是抑制TF轉(zhuǎn)錄的機制。肝素通過降低P-選擇素和L-選擇素發(fā)揮抗腫瘤活性，而HG也能抑制sialyl Lewis和LS180腫瘤細胞與P-選擇素和L-選擇素結(jié)合，故其和肝素有著相同的抗腫瘤機制[7]。

7 海參多糖抗腫瘤作用的應(yīng)用前景

目前所用的很多化療藥在殺傷腫瘤細胞的同時，也能破壞人體正常的細胞，毒副反應(yīng)大，很容易造成用藥機體的損害；因此，開發(fā)與研制天然的抗腫瘤藥物就顯得尤為重要。海參多糖已被證實有著良好的抗腫瘤活性，且無毒副反應(yīng)，今后必將廣泛應(yīng)用于臨床腫瘤的治療；但其對腫瘤起抑制作用的是海參多糖本身，還是其代謝產(chǎn)物，目前還不甚明了；有關(guān)分子生物學(xué)方面的調(diào)控機制有許多也是未知的，因此還需要進一步的深入研究。