乳漿大戟提取物誘導(dǎo)人肺癌細(xì)胞凋亡可能分子機(jī)制的探討

郭姝彤，符兆英，艾彩蓮

(延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院，陜西 延安 716000)

肺癌是目前全世界及我國發(fā)病率和死亡率最高的一種惡性腫瘤，近年來發(fā)病率持續(xù)升高，其中非小細(xì)胞肺癌約占肺癌的80%～85%，雖然目前綜合預(yù)防、治療手段有很大進(jìn)展，但是還不能有效地減少肺癌的發(fā)生率和死亡率，尤其是肺癌患者的5年存活率仍然較低[1]。肺癌的發(fā)生是一組多基因損傷變異的過程，涉及大量相關(guān)基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)調(diào)控的改變基因，其中原癌基因的活化、抑癌基因的失活起到重要的作用。惡性腫瘤的發(fā)生不僅與細(xì)胞的過度增殖關(guān)系密切，凋亡過程異常也是重要原因。目前臨床治療肺癌的藥物不良反應(yīng)較大，不能有效控制腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，因此找到一種不良反應(yīng)少的治療肺癌的藥物很關(guān)鍵[2]，而天然產(chǎn)物是近幾年來抗腫瘤藥物的重要來源，乳漿大戟作為一種天然產(chǎn)物，經(jīng)查閱文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)極少數(shù)的人在研究乳漿大戟作用于肺癌，國外更是幾乎沒有發(fā)表這方面的研究成果，因此，本文探討了其有效成分對肺癌細(xì)胞的誘導(dǎo)及其可能作用機(jī)制的研究，不僅對臨床尋找新的治療藥物具有重要的意義，而且給學(xué)者對傳統(tǒng)中草藥的研究提供一個(gè)新的思路。

1 乳漿大戟簡介

乳漿大戟(Euphorbia esula)多年生草本[3]，折斷后流白色乳汁，生長于山坡草地或沙質(zhì)地上[4]，分布于東北、華北及陜西、寧夏、甘肅等地[5]，我國南北均產(chǎn)，尤以西南的橫斷山區(qū)和西北地區(qū)較多。春夏采收，鮮用或曬干用，有重要的藥用價(jià)值[6]。乳漿大戟為大戟科植物乳漿大戟的全草，乳漿大戟草又名貓眼草[7]，兩者從植株形態(tài)上難以區(qū)分，在中藥中，乳漿大戟也可作貓眼草入藥，所以有人將乳漿大戟視為貓眼草。其味微苦，性平，對皮膚有刺激性和毒性[8]；具有利尿消腫，收斂止癢的作用。《湖南藥物志》有治療燒燙傷方。民間用藥治療腫脹和疣[9]；葉支敏采用乳漿大戟和雞蛋結(jié)合食用來治療癌腫及炎痛癥[10]。

1.1 乳漿大戟提取物的抗腫瘤成分

乳漿大戟的化學(xué)成分較為復(fù)雜，主要為二萜類、黃酮類及其酯類等成分。乳漿大戟有很好的生物活性，有抗腫瘤、抗菌和抗白血病等多種作用[11]。王玉波等[12]已分離鑒定出3個(gè)二萜化合物即3，20-dibenzoyloxyingenol(1)，3，16-dibenzoyloxy-20-deoxyingenol(2)，3，13，16-tribenzoyloxy-20-deoxyingenol(3)，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，化合物1為新二萜化合物，化合物2和3對Namalwa細(xì)胞均有較弱的細(xì)胞毒性。Whelan LC等[13]研究發(fā)現(xiàn)從乳漿大戟中提取的精油可以誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡。1985年有學(xué)者發(fā)現(xiàn)大戟科、杉科、茜草科等植物中有抗腫瘤二萜[14]存在，從乳漿大戟分離得一抗白血病巨大戟二萜醇酯[15]。張文靜[16]對貓眼草的某些單體化合物的生物活性初步進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)三萜24-亞甲基環(huán)阿爾廷醇(EL-12)對A549人肺癌細(xì)胞的抑制作用最強(qiáng)。貓眼草丹參水提取物能誘導(dǎo)小鼠肺癌細(xì)胞凋亡[17]。

1.2 乳漿大戟提取物作用于肺癌細(xì)胞

肺癌或稱原發(fā)性支氣管癌或原發(fā)性肺支氣管癌，根據(jù)組織病變，肺癌可分為小細(xì)胞癌和非小細(xì)胞癌。肺癌可能是外因通過內(nèi)因而發(fā)病的，外因可誘發(fā)細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化和不可逆的基因改變，包括原癌基因的活化、抑癌基因的失火、自反饋分泌環(huán)的活化和細(xì)胞凋亡的抑制。肺癌的發(fā)生是一個(gè)多階段逐步演變的過程，涉及一系列基因改變，多種基因變化的積累才會引起細(xì)胞生長和分化的控制機(jī)制紊亂，使細(xì)胞生長失控而發(fā)生癌變。與肺癌發(fā)生關(guān)系較為密切的癌基因主要有HER家族、RAS基因家族、Myc基因家族等。相關(guān)的抑癌基因包括p53、Rb、p16基因等。與肺癌發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的分子發(fā)病機(jī)制還包括生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活、腫瘤血管生成、細(xì)胞凋亡障礙和免疫逃避等。

楊文杰等[18]用流式細(xì)胞術(shù)、MTT法分別觀察乳漿大戟提取物檢測對A549細(xì)胞凋亡率、細(xì)胞增殖抑制率的情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果初次發(fā)現(xiàn)乳漿大戟提取物可通過誘導(dǎo)A549細(xì)胞凋亡而抑制細(xì)胞增殖。在此基礎(chǔ)上，王愛紅等[19]進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，并得出乳漿大戟提取物抑制A549細(xì)胞增殖是通過線粒體誘導(dǎo)A549細(xì)胞凋亡，可能的機(jī)制是上調(diào)bax和下調(diào)bcl-2的表達(dá)。乳漿大戟對肺癌的作用中仍未被發(fā)現(xiàn)的機(jī)制如p53、p16等抑癌基因是否起促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用等亟有待于下一步的研究探討。

2 乳漿大戟誘導(dǎo)人肺癌細(xì)胞凋亡可能發(fā)生的機(jī)制

2.1 相關(guān)調(diào)控分子對細(xì)胞凋亡的作用

研究發(fā)現(xiàn)一些凋亡相關(guān)基因，如bcl-2、c-myc、p53等，其中，bcl-2基因用于抑制細(xì)胞凋亡，而bax用于促進(jìn)細(xì)胞凋亡，細(xì)胞凋亡由bcl-2和bax的相對活性決定[20]，此外，在一些腫瘤中，腫瘤細(xì)胞能夠抵抗凋亡或誘導(dǎo)腫瘤特異淋巴細(xì)胞凋亡，F(xiàn)as、FasL、Caspase-3在凋亡過程中起重要作用。肺癌細(xì)胞一個(gè)重要的生物學(xué)特性是細(xì)胞周期調(diào)控的失衡。細(xì)胞周期素D1(CyclinD1)及p16基因蛋白表達(dá)異常與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。p53是在DNA損傷的情況下誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因子，p53通過轉(zhuǎn)錄激活Bax表達(dá)，激活線粒體凋亡途徑，也可以轉(zhuǎn)錄激活FasL及FAS蛋白表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞凋亡率和Bcl-2表示下降時(shí)，同時(shí)Fas表達(dá)明顯上升，這可能是肺癌預(yù)后不良判斷的標(biāo)志之一，并表明Fas與Bcl-2蛋白負(fù)調(diào)控作用可能作用于肺癌的發(fā)生、發(fā)展[21]。姜山[22]研究發(fā)現(xiàn)含貓眼草的黃酮類粗提物兔血清對肺癌細(xì)胞株A549有明顯抑制細(xì)胞增殖的作用，并且促進(jìn)凋亡蛋白Casepase-9和Casepase-3蛋白切割，引起PARP蛋白活化，Bax表達(dá)升高，Bcl-2表達(dá)下降，從而阻滯細(xì)胞周期和誘導(dǎo)凋亡作用，最后實(shí)現(xiàn)抗腫瘤作用。

2.2 Casepase和Fas/FasL對肺癌細(xì)胞凋亡的作用

Caspase屬于天冬氨酸特異性半膚氨酸蛋白酶家族，在細(xì)胞凋亡的啟動和執(zhí)行過程中起關(guān)鍵性作用。Caspase在細(xì)胞內(nèi)通常以無活性的酶原形式存在，其內(nèi)部特定的天冬氨酸殘基部位的裂解加工可導(dǎo)致酶原激活，引發(fā)細(xì)胞凋亡。其中，Caspase 3可通過介導(dǎo)的死亡信號途徑，被家族上游成員激活并水解為活性酶形式，進(jìn)而裂解細(xì)胞的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)蛋白和看家蛋白，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。張春玲等[23]構(gòu)建了Lewis肺癌小鼠模型并觀察到貓眼草水提物對小鼠Lewis肺癌有較好的抑瘤作用可能是通過上調(diào)Caspase 3的表達(dá)促發(fā)細(xì)胞凋亡。死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡是細(xì)胞凋亡的一條重要途徑。Fas細(xì)胞表面受體，在許多細(xì)胞的凋亡中起關(guān)鍵作用[24]，F(xiàn)as與其天然配體FasL結(jié)合可以觸發(fā)凋亡的級聯(lián)反應(yīng)從而發(fā)生細(xì)胞凋亡。

2.3 其他可能誘發(fā)因素

鄭中華等[25]研究表明H596細(xì)胞在高濃度的腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)作用下能夠誘發(fā)細(xì)胞凋亡，可能與TRAIL相關(guān)蛋白Caspase 8、Bcl-2和FADD蛋白的正常表達(dá)有關(guān)。Roker等[26]通過免疫組織化學(xué)方法對非小細(xì)胞肺癌的bag-1表達(dá)的研究發(fā)現(xiàn)約三分之二的腫瘤中bag-1表達(dá)均出現(xiàn)高水平的表達(dá)。EGFR在肺癌細(xì)胞中有表達(dá)或過度表達(dá)[27]，其過度表達(dá)引起下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)失調(diào)，促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖、新血管生成、粘附、侵襲和轉(zhuǎn)移，從而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡[28]。貓眼草活性部位可抑制EGFR的磷酸化，下調(diào)AKT和ERK信號，抑制腫瘤細(xì)胞的遷移[22]。呂丹[29]從中草藥乳漿大戟中提取的精油能激活Casepase-3和Casepase-9的表達(dá)，下調(diào)Bcl-9/Bax的表達(dá)，可能是通過線粒體通路來誘導(dǎo)HeG2癌細(xì)胞凋亡；若將乳漿大戟提取物精油作用于肺癌細(xì)胞，那么誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用機(jī)理是否能通過線粒體途徑有待于在接下來的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 小結(jié)

綜上所述，乳漿大戟是天然的藥物，其提取物及其有效成分的抗腫瘤作用[30]已有部分研究和報(bào)道。隨著大戟科植物及二萜類等有效成分在分子生物學(xué)領(lǐng)域的研究，將可能會誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡進(jìn)而用以治療腫瘤的一個(gè)新方向。目前關(guān)于乳漿大戟與人肺癌細(xì)胞凋亡的關(guān)系只有部分文獻(xiàn)報(bào)道過，但乳漿大戟如何產(chǎn)生抗肺癌機(jī)制有待進(jìn)一步的深入實(shí)驗(yàn)，是否還存在除二萜類以外其它抗肺癌化學(xué)成分，這些都需要科學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去證明，在此希望可以引起一些研究者的注意，共同努力積極開展這方面的工作進(jìn)而研究發(fā)現(xiàn)新的抗肺癌成分和機(jī)制為治療提供新的靶點(diǎn)或方向。