藍(lán)莓紫檀芪的體外抗腫瘤機(jī)制研究進(jìn)展

姜橋，薛博，張野，崔慧軍，李斌

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧沈陽 110866）

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，食品與人體健康的關(guān)系被賦予了更復(fù)雜、更全面的定義。其中漿果被認(rèn)為是最具有食用和醫(yī)用潛力的食品之一[1-2]。雖然正常人群的每日漿果攝入量不如常規(guī)果蔬，但其藥用價(jià)值是不可忽視的[3-4]。漿果中的活性成分如紫檀芪、白藜蘆醇、花色苷等含量相比其他水果更豐富，具有較好的抗氧化和抑菌效果[5]，尤其在抗腫瘤、抑炎[6]等方面功效顯著。紫檀芪是多酚化合物的一種，主要存在于檀木等樹木組織中，在一些漿果如葡萄、藍(lán)莓中也有少量存在。在藍(lán)莓等漿果中，紫檀芪含量約15 mg/100 g。紫檀芪是白藜蘆醇的衍生物[7]，在功能上與白藜蘆醇相似，都具有一定的抗氧化性。紫檀芪與白藜蘆醇結(jié)構(gòu)類似，區(qū)別在于白藜蘆醇側(cè)鏈上擁有三個(gè)羥基，而紫檀芪則用一個(gè)甲氧基代替其中一個(gè)羥基，其他結(jié)構(gòu)不變。二者具有相似的藥理學(xué)特性，但由于官能團(tuán)的不同，紫檀芪在功能方面更具有優(yōu)勢(shì)。兩個(gè)甲氧基使得紫檀芪更親脂，增加口腔吸收性和擴(kuò)散性，細(xì)胞攝取的可能性更高。當(dāng)口服給藥時(shí)，紫檀芪的生物利用度達(dá)到95%，而白藜蘆醇只有20%[8]。因此，在低攝入量的情況下，紫檀芪可能表現(xiàn)出更高的效力，在醫(yī)藥以及功能性食品的利用方面有更好的市場(chǎng)前景。

近年來，紫檀芪受到廣泛關(guān)注，臨床證明，其在抗癌、心臟保護(hù)、抗腫瘤、神經(jīng)保護(hù)和抗氧化方面均具有良好的效果。在以往對(duì)漿果成分的分析中，更多的關(guān)注點(diǎn)集中在多酚的抗氧化研究上，對(duì)于紫檀芪影響的機(jī)制特性和影響機(jī)理的分析還不夠深入。本文針對(duì)不同的作用靶點(diǎn)，對(duì)紫檀芪抑制胃癌、乳腺癌、結(jié)腸癌等多種腫瘤細(xì)胞的抗腫瘤機(jī)制進(jìn)行了分類總結(jié)，分析了紫檀芪的抗腫瘤機(jī)制，為紫檀芪藥物和功能性食品的開發(fā)提供理論參考。

1 紫檀芪的抗腫瘤機(jī)制分析

1.1 紫檀芪對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖的影響

腫瘤細(xì)胞的累積是癌癥的根本原因，與正常細(xì)胞不同，癌細(xì)胞生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化受外界因素限制很小，并且轉(zhuǎn)移迅速，沒有預(yù)見性。抑制腫瘤細(xì)胞增殖是控制癌癥最直接的途徑，在研究中通常以癌細(xì)胞生長(zhǎng)狀況作直觀分析。TANKT等[9]研究發(fā)現(xiàn)，紫檀芪能顯著降低人肺鱗癌（SqCC）細(xì)胞株H520 的細(xì)胞活力，誘導(dǎo)S 期阻滯，用低濃度的紫檀芪處理H520 細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)p21 和p27 的表達(dá)量較對(duì)照組變高，并檢測(cè)到周期蛋白A 和蛋白E 減少。外源性和內(nèi)源性的細(xì)胞凋亡途徑均被激活。YU L 等[10]的研究表明，紫檀芪對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞同樣存在增殖抑制，主要途徑是通過調(diào)節(jié)凋亡/抗凋亡的內(nèi)穩(wěn)態(tài)，如降低Bcl-2 的mRNA和蛋白表達(dá)，增加Bax 的mRNA 和蛋白表達(dá)。以這種形式促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡；對(duì)于套細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞（MCL），紫檀芪的主要影響機(jī)制是通過將細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期來誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；此外，注射了含有紫檀芪藥液的小鼠，小鼠肝腫瘤組織中控制肝癌的重要影響因子p53 的表達(dá)增加，SOD2 表達(dá)降低，導(dǎo)致活性氧的累積增加并使得線粒體凋亡途徑被激活[11-12]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)提供了一些證據(jù)，在復(fù)雜的血液中，即使少量的紫檀芪也可以準(zhǔn)確作用在腫瘤組織上，抑制了腫瘤細(xì)胞繁殖能力[12]。

1.2 紫檀芪與腫瘤細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞的生物學(xué)過程，它賦予細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲的能力，不僅在發(fā)育過程中起關(guān)鍵的作用，而且還參與組織愈合、器官纖維化和癌癥發(fā)生等過程[13]。在腫瘤中，EMT 能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，增加腫瘤對(duì)臨床干預(yù)的耐受。

對(duì)于乳腺癌來說，95%以上的乳腺惡性腫瘤起源于上皮，而誘導(dǎo)上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化已被證明是乳腺癌轉(zhuǎn)移的起始點(diǎn)，也是藥物開發(fā)的關(guān)鍵靶點(diǎn)[14]。HUANG YY 等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，紫檀芪能抑制乳腺癌細(xì)胞增殖，抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。紫檀芪處理細(xì)胞后，Akt/mTOR 通路下調(diào)，p38 MAPK/Erk 信號(hào)通路被激活。FENG YT 等[16]的研究表明，紫檀芪處理可以降低人食管癌EC109 細(xì)胞的存活率，呈劑量和時(shí)間依賴性，且腫瘤細(xì)胞的黏附、遷移和細(xì)胞內(nèi)GSH 水平降低，同時(shí)增加了凋亡指數(shù)、caspase 3 活性和ROS 水平，這表明紫檀芪具有較強(qiáng)的抗癌活性。在對(duì)脂肪性大腸癌控制的研究中[17]，有學(xué)者探討了紫檀芪抑制脂肪細(xì)胞條件培養(yǎng)基（aCM）誘導(dǎo)HT-29 大腸癌細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的機(jī)制。結(jié)果表明，紫檀芪可通過抑制aCM誘導(dǎo)的核因子κB、β-catenin 和過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPAR-γ），下調(diào)aCM 誘導(dǎo)的脂肪酸結(jié)合蛋白5（FABP5）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP2）、基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP9）和細(xì)胞外腫瘤壞死因子α（TNF-α）的表達(dá)，從而下調(diào)aCM 誘導(dǎo)的FABP5和VEGF、MMP2、MMP9 和TNF-α 的表達(dá)。因此，紫檀芪可以通過下調(diào)FABP5 的基因表達(dá)來抑制細(xì)胞遷移，從而減緩脂肪性大腸癌的轉(zhuǎn)移。

1.3 紫檀芪與腫瘤細(xì)胞自噬和凋亡

細(xì)胞自噬又稱為Ⅱ型程序性細(xì)胞死亡，參與了多種疾病的發(fā)生和發(fā)展，多種自噬機(jī)制都有助于抑制腫瘤，且自噬與凋亡之間存在復(fù)雜的交互作用[18]。研究發(fā)現(xiàn)，紫檀芪可以誘導(dǎo)癌細(xì)胞自噬和凋亡，發(fā)揮抗癌作用[19]。與抑制增殖的結(jié)果相似，紫檀芪通過誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞周期阻滯和凋亡而有效地抑制敏感和耐藥的人膀胱癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。在此研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于膀胱癌來說，紫檀芪還參與了誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬，通過抑制蛋白激酶/哺乳動(dòng)物的TOR/p70S6K 通路和激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶通路，可以觸發(fā)細(xì)胞自噬。WANG D 等[20]的研究表明，紫檀芪處理在膽管癌（CCA）細(xì)胞中，與對(duì)照組相比，并沒有觸發(fā)細(xì)胞凋亡，而是發(fā)揮了強(qiáng)大的自噬誘導(dǎo)作用。這與p62 下調(diào)、內(nèi)源性Beclin-1、ATG5 和LC3-II 表達(dá)升高以及LC3 點(diǎn)狀細(xì)胞增多有關(guān)。用自噬抑制劑3-MA 預(yù)處理癌細(xì)胞可抑制紫檀芪誘導(dǎo)的自噬和抗腫瘤活性。YU CL 等[21]的研究表明，紫檀芪以內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和自噬依賴的方式抑制肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，丹參和紫檀芪聯(lián)合作用通過磷酸化真核細(xì)胞起始因子2α/激活轉(zhuǎn)錄因子4/LC3 途徑調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)自噬，進(jìn)一步抑制elF2α 去磷酸化，促進(jìn)細(xì)胞死亡。HSIEH MJ 等[22]發(fā)現(xiàn)紫檀芪誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡和自噬，抑制自噬增強(qiáng)了紫檀芪的凋亡誘導(dǎo)作用。然而，KOCP等[23]則發(fā)現(xiàn)，抑制自噬阻礙了紫檀芪的凋亡誘導(dǎo)作用，可見，不同研究者得出的紫檀芪的影響機(jī)理不同，紫檀芪誘導(dǎo)的自噬和凋亡之間存在復(fù)雜的關(guān)系。

在XIE BQ 等[24]的研究中發(fā)現(xiàn)，紫檀芪通過促進(jìn)ROS生成和降低線粒體膜電位，誘導(dǎo)H929 細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致G0/G1 期細(xì)胞周期停滯。其抗腫瘤作用可能是通過激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶ERK1/2 和c-Jun N-末端激酶（JNK）信號(hào)通路引起的。另外，有體內(nèi)試驗(yàn)證明，注射紫檀芪藥液后，小鼠的胃部腫瘤縮小[25]。

1.4 紫檀芪抗氧化能力與促進(jìn)腫瘤細(xì)胞衰老

紫檀芪被認(rèn)為是下一代高效的天然抗氧化劑，發(fā)揮其抗氧化作用可降低氧化應(yīng)激并增加過氧化氫酶的表達(dá)[26]。Nrf2（轉(zhuǎn)錄因子NF-E2 相關(guān)因子2）被認(rèn)為是抗氧化反應(yīng)的“主調(diào)節(jié)器”，因?yàn)樗{(diào)節(jié)了包括Ⅱ期代謝和抗氧化酶在內(nèi)的幾個(gè)基因的表達(dá)，因此在氧化應(yīng)激介導(dǎo)的疾病預(yù)防中起重要作用。BHAKKIYALAKSHMI E 等[27]首次研究了紫檀芪對(duì)胰腺β 細(xì)胞凋亡的保護(hù)以及Nrf2 參與在其作用機(jī)制中的貢獻(xiàn)。結(jié)果顯示紫檀芪顯著誘導(dǎo)鏈脲佐菌素處理的INS-1E 大鼠胰腺β 細(xì)胞Nrf2 激活，且呈劑量和時(shí)間依賴性。此外，紫檀芪增加了Nrf2 下游靶基因的表達(dá)，如血紅素加氧酶1（HO-1）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）的表達(dá)增加，這些抗氧化劑對(duì)細(xì)胞起到了保護(hù)作用。紫檀芪還上調(diào)了抗凋亡基因Bcl-2 的表達(dá)，同時(shí)降低了促凋亡Bax 和caspase-3 的表達(dá)[27-28]。

細(xì)胞衰老的特征是細(xì)胞周期的永久性停滯，由端粒酶抑制等多種應(yīng)激所觸發(fā)，被認(rèn)為是一種腫瘤抑制機(jī)制。近年來，端粒酶已成為多種癌癥的重要治療靶點(diǎn)，抑制端粒酶可通過DNA 損傷反應(yīng)（DDR）誘導(dǎo)衰老。CHEN RJ等[29]首次通過抑制肺癌細(xì)胞中端粒酶的表達(dá)探討紫檀芪誘導(dǎo)衰老的新抗癌機(jī)制，結(jié)果表明，紫檀芪誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞衰老具有扁平化形態(tài)，β-半乳糖苷酶活性染色陽性，并形成與衰老相關(guān)的異色病灶。H460（p53 野生型）細(xì)胞端粒酶活性和蛋白表達(dá)明顯低于h299（p53 缺失型）細(xì)胞和p53 基因敲除的H460（H460-p53-）細(xì)胞。一項(xiàng)更詳細(xì)的機(jī)制研究表明，紫檀芪發(fā)揮作用部分是通過p53 依賴機(jī)制，觸發(fā)端粒酶活性和蛋白表達(dá)的抑制，導(dǎo)致DDR 和S 期阻滯，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞衰老[30]。

1.5 紫檀芪與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）與氧化應(yīng)激相似，穩(wěn)定的機(jī)體可以提供穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，保證內(nèi)質(zhì)網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于外界干擾或自身紊亂，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能會(huì)失衡，造成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。ERS 常導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白的累積，引起未折疊蛋白反應(yīng)（unfolded protein response，UPR），而這種反應(yīng)在腫瘤的生長(zhǎng)過程中是關(guān)鍵的一環(huán)。

ZHANG B 等[31]通過體外生化和自由基生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，鑒定了紫檀芪的促凋亡特性，并評(píng)估了HeLa 細(xì)胞凋亡過程中氧化還原應(yīng)激觸發(fā)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激水平。結(jié)果表明，紫檀芪使氧化還原穩(wěn)態(tài)失衡，從而觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，而Nrf2 的激活對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有負(fù)調(diào)控作用。在人肺腺癌A549 細(xì)胞中，紫檀芪處理表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗癌活性[32]，具體表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽（GSH）水平降低，凋亡指數(shù)和caspase-3 活性上升以及活性氧（ROS）含量增加。此外，紫檀芪處理增加了ERS 相關(guān)分子的表達(dá)。MA ZQ 等[33]在用紫檀芪處理人PC9 和A549 NSCLC 細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)，紫檀芪處理時(shí)間和劑量依賴性地增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）信號(hào)（p-PERK、IRE1、ATF4、CHOP），從而降低細(xì)胞活力，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。此外，體內(nèi)試驗(yàn)也證明了紫檀芪是通過激活ERS 信號(hào)和凋亡相關(guān)蛋白發(fā)揮抗癌作用。由于紫檀芪的加入，食管癌細(xì)胞ERS 凋亡相關(guān)蛋白PUMA 增加、抗凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2 降低[33-34]。

1.6 紫檀芪與表觀遺傳因子的調(diào)控

表觀遺傳修飾通常分為DNA 的修飾[35]、組蛋白的各種修飾等。其中轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白1（MTA1）和組蛋白去乙?；福℉DAC）是與腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)的。QIAN YY 等[36]探討了紫檀芪通過其復(fù)合物抑制肝癌生長(zhǎng)的作用。結(jié)果表明，紫檀芪可降低MTA1 的表達(dá)，破壞MTA1/HDAC1 復(fù)合物的穩(wěn)定性，提高Ac-PTEN 比值。MTA1/HDAC 也在激素非依賴性和轉(zhuǎn)移性前列腺癌（Pca）中高表達(dá)[37]，研究證明白藜蘆醇和紫檀芪都可以影響TA1/HDAC 信號(hào)，包括腫瘤抑制因子p53 和PTEN 的去乙?；?/p>

在QIAN YY 等[38]的研究中，使用了紫檀芪處理或miR-19a（MicroRNA-19a 基因表型）抑制劑轉(zhuǎn)染肝癌細(xì)胞，結(jié)果顯示，二者均下調(diào)了miR-19a，并誘導(dǎo)了PTEN/Akt 通路的激活，使增殖受到抑制。S 期的積累時(shí)間由于存在阻礙而延長(zhǎng)，增加凋亡以及減少細(xì)胞侵襲。推測(cè)紫檀芪可能通過直接下調(diào)miR-19a 表達(dá)而增加PTEN的表達(dá)。因此，miR-19a 被認(rèn)為是肝癌的一個(gè)新的分子標(biāo)記物，而紫檀芪則將是一個(gè)很有前途的臨床靶點(diǎn)，有可能成為肝癌治療的新靶點(diǎn)。

2 小結(jié)

本文主要介紹了各種癌癥細(xì)胞在紫檀芪及其類似物治療后的生理生化變化，通過細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)和代謝產(chǎn)物，對(duì)紫檀芪的治療效果進(jìn)行評(píng)估?？偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)，紫檀芪體現(xiàn)出獨(dú)特的調(diào)節(jié)機(jī)制，在控制腫瘤細(xì)胞增殖、自噬和凋亡方面有顯著的功效；參與了遺傳因子的調(diào)控，控制著腫瘤細(xì)胞與上皮間質(zhì)上的轉(zhuǎn)化；同時(shí)紫檀芪在結(jié)構(gòu)上屬于多酚化合物，同樣具有很強(qiáng)的抗氧化性質(zhì)以及抗衰老能力。國內(nèi)外的研究囊括心、腦、肺等各種器官的癌變細(xì)胞，說明紫檀芪具有廣泛的抗癌、抑癌功效，可降低罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。紫檀芪在腫瘤的預(yù)防與治療方面的研究展現(xiàn)出良好的潛力與前景。研究發(fā)現(xiàn)，紫檀芪對(duì)人體大部分器官都具有保護(hù)作用。但關(guān)于紫檀芪在人體中吸收、代謝的研究還不夠深入。而癌癥、高血糖、高血脂的罹患率都與長(zhǎng)期的生活、飲食習(xí)慣相關(guān)，檢驗(yàn)其效果還需更長(zhǎng)的周期。另外，人體的血液存在各種復(fù)雜的體系，僅僅依靠體外試驗(yàn)是不夠的，綜合上述研究，紫檀芪可以作為良好的抗腫瘤藥物接受進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)。