姜黃素治療前列腺癌的分子機(jī)制研究進(jìn)展

趙正午，王僑，欒婷，馬逸群，邱學(xué)德

昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，昆明650101

前列腺癌是一種起源于前列腺上皮的惡性腫瘤，具有較高的發(fā)病率和病死率。針對(duì)雄激素受體（AR）的雄激素去勢(shì)治療是目前前列腺癌首選的治療方法，初期療效較滿意，但相當(dāng)一部分患者會(huì)出現(xiàn)生化復(fù)發(fā)并產(chǎn)生耐藥現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)展成更加復(fù)雜的去勢(shì)抵抗性前列腺癌。此外，去勢(shì)治療藥物會(huì)增加糖尿病、心臟病及中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)［1］。近年來(lái)，中藥因藥效溫和、不良反應(yīng)小的優(yōu)勢(shì)在腫瘤治療領(lǐng)域廣受關(guān)注。姜黃素是從植物姜黃中分離出來(lái)的活性成分，是抗腫瘤藥物代表之一。研究證實(shí)，姜黃素能夠通過(guò)多種機(jī)制阻止或延緩前列腺癌的病情進(jìn)展，對(duì)去勢(shì)抵抗性前列腺癌也有良好的治療效果。現(xiàn)將姜黃素治療前列腺癌的分子機(jī)制綜述如下。

1 Notch信號(hào)通路

1.1 前列腺癌與Notch通路的關(guān)系 Notch受體是一組高度保守的細(xì)胞表面受體，由4個(gè)跨膜蛋白受體組成。在結(jié)構(gòu)上，Notch受體細(xì)胞外區(qū)域由N端表皮生長(zhǎng)因子（EGF）重復(fù)序列組成，由3個(gè)Lin12/Notch重復(fù)序列（LNRs）和異二聚體結(jié)構(gòu)域共同構(gòu)成負(fù)調(diào)節(jié)區(qū)。Notch家族參與了機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)生物過(guò)程，在許多組織中均有表達(dá)，參與了腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、凋亡等多種生物學(xué)功能，腫瘤靶向治療及耐藥性的產(chǎn)生也與Notch的異常激活有關(guān)［2］。

前列腺癌屬于神經(jīng)內(nèi)分泌性腫瘤，其發(fā)生發(fā)展與雄激素的刺激有關(guān)。在雄激素敏感性前列腺癌和去勢(shì)抵抗性前列腺癌中，存在與Notch相關(guān)的基因表達(dá)異常［3］。研究證實(shí)，Notch受體異常表達(dá)與前列腺癌密切相關(guān)，下調(diào)Notch受體中的Notch1蛋白和配體Jagged-1表達(dá)可顯著降低前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和侵襲能力；通過(guò)下調(diào)Notch1表達(dá)可降低Akt、FoxM1表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［4］。FARAH等［5］將恩雜魯胺作為雄激素受體抑制劑用于治療晚期前列腺癌患者，但治療一段時(shí)間后，藥物療效大幅下降；而Notch信號(hào)通路中的上下游靶標(biāo)蛋白ADAM10和TACE分別被激活或過(guò)表達(dá)，提示Notch信號(hào)通路與腫瘤耐藥性有關(guān)。

1.2 姜黃素對(duì)Notch通路的影響 研究顯示，姜黃素在體外可以抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡。姜黃素可下調(diào)前列腺癌細(xì)胞Notch受體家族中的Notch1和配體Jagged-1基因表達(dá)，抑制胞內(nèi)段（NICD）激活量，而NICD具有將剪切后的Notch釋放入胞質(zhì)內(nèi)激活下一步信號(hào)傳導(dǎo)的作用；當(dāng)Notch1表達(dá)量下調(diào)后，進(jìn)一步影響其下游靶基因Bcl-2表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡［6］?；|(zhì)金屬蛋白酶（MMP）可以溶解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜，導(dǎo)致惡性腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移，而姜黃素可通過(guò)Notch1受體間接影響MT1-MMP和MMP-2表達(dá)，從而抑制前列腺癌細(xì)胞的存活和轉(zhuǎn)移。對(duì)于晚期轉(zhuǎn)移性前列腺癌的患者，無(wú)論是化療還是放療，對(duì)生理機(jī)能的損傷均不可忽視，姜黃素可通過(guò)Notch信號(hào)通路延緩腫瘤的轉(zhuǎn)移，可作為轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者新的治療選擇。

2 微小RNA（miRNA）

2.1 前列腺癌與mi RNA miRNA是一類長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸非編碼內(nèi)源性RNA，可以抑制mRNA翻譯或誘導(dǎo)mRNA降解，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)，在機(jī)體的生理病理過(guò)程中發(fā)揮重要作用。miRNA功能障礙會(huì)干擾致癌或抑癌基因表達(dá)，影響其生物學(xué)功能，進(jìn)而影響腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移［7］。在前列腺癌中，不同的miRNA分子前列腺癌的作用也不同，既有抑癌型也有促癌型。例如mi R-96表達(dá)上調(diào)可導(dǎo)致前列腺癌的骨轉(zhuǎn)移；miR-21與腫瘤的滋養(yǎng)血管生成有關(guān)；miR-212屬于腫瘤抑制因子，其表達(dá)下調(diào)可促進(jìn)腫瘤的發(fā)展［8］。在前列腺癌中，Gleason評(píng)分是評(píng)估前列腺癌病情嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)之一，miR-4289和miR-451被發(fā)現(xiàn)分別與Gleason的高評(píng)分與低評(píng)分具有相關(guān)性［9］。現(xiàn)在，通過(guò)檢測(cè)前列腺癌患者尿液中的miRNA種類及含量，不僅可以作為診斷的標(biāo)志物，也可作為制定個(gè)性化治療方案和評(píng)估預(yù)后的重要指標(biāo)［10］。相較于常用的PSA而言，一方面，收集患者尿液檢測(cè)miRNA比血液檢測(cè)PSA創(chuàng)傷更??；另一方面，若患者經(jīng)歷了直腸指檢或患有前列腺炎會(huì)影響PSA的準(zhǔn)確度，miRNA則更加穩(wěn)定。

2.2 姜黃素對(duì)miRNA的影響

2.2.1 miR-34a miR-34a是一種重要的腫瘤抑制因子，其表達(dá)失調(diào)可影響腫瘤細(xì)胞的存活及治療效果。ZHU等［11］報(bào)道，姜黃素可上調(diào)miR-34a表達(dá)，從而抑制前列腺癌細(xì)胞系22RV1、PC-3、DU145的增殖；進(jìn)一步研究其作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)姜黃素是通過(guò)上調(diào)前列腺癌細(xì)胞中miR-34a表達(dá)，來(lái)抑制β-catenin、c-myc蛋白活化，其下游的細(xì)胞周期相關(guān)基因cyclin D1、PCNA表達(dá)隨之下降，細(xì)胞增殖受到抑制。這表明姜黃素能夠通過(guò)調(diào)控miR-34a觸發(fā)細(xì)胞周期停滯，從而達(dá)到抑制腫瘤的作用。

2.2.2 mi R-143 miR-143有較為顯著的抗腫瘤活性，是具有代表性的腫瘤抑制因子。CAO等［12］研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素能夠通過(guò)上調(diào)miR-143表達(dá)抑制前列腺癌細(xì)胞增殖和遷移；隨著姜黃素干預(yù)時(shí)間的延長(zhǎng)，miR-143表達(dá)量隨之增加，隨后miR-143進(jìn)一步下調(diào)PGK1表達(dá)。PGK1是有氧糖酵解途徑中的必需酶，與癌癥進(jìn)展和耐藥性顯著相關(guān)，姜黃素下調(diào)PGK1表達(dá)后破壞了腫瘤的糖酵解，從而發(fā)揮抑制前列腺癌的作用。有氧糖酵解過(guò)程促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的分裂，但同時(shí)也為腫瘤的治療提供了途徑。姜黃素通過(guò)上調(diào)mi R-143表達(dá)抑制腫瘤細(xì)胞的糖酵解過(guò)程，造成腫瘤細(xì)胞缺氧和代謝紊亂，為抑制前列腺的發(fā)生發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。

2.2.3 miR-145 miR-145是惡性腫瘤的調(diào)節(jié)分子，具有抑制腫瘤的作用。通過(guò)上調(diào)miR-145在腫瘤中的表達(dá)，可以激活其下游相關(guān)分子，延緩腫瘤進(jìn)展。LIU等［13］報(bào)道，人前列腺癌干細(xì)胞經(jīng)姜黃素處理后，細(xì)胞中miR-145呈過(guò)表達(dá)，從而下調(diào)lncRNAROR和Oct4表達(dá)。lncRNA-ROR是一類非編碼RNA重編程調(diào)節(jié)劑，與腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、血管浸潤(rùn)等顯著相關(guān)，使癌癥的預(yù)后較差［14］；Oct4是一種干細(xì)胞因子，可引起腫瘤耐藥和較差的臨床預(yù)后［15］。姜黃素可通過(guò)上調(diào)miR-145抑制lncRNAROR和Oct4表達(dá)，從而發(fā)揮抑制前列腺癌增殖和侵襲的作用。去勢(shì)抵抗性前列腺癌因?qū)剐壑委熌退?，患者預(yù)后差，姜黃素可通過(guò)上調(diào)miR-145在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移并降低其耐藥性，具有改善患者臨床預(yù)后的潛力。

3 c-Jun N末端激酶（JNK）通路

3.1 前列腺癌與JNK通路的關(guān)系 JNK是促分裂源活化蛋白酶的一個(gè)亞家族，由JNK1、JNK2、JNK3三種蛋白組成。在受到細(xì)胞因子、病原體、生長(zhǎng)因子、氧化應(yīng)激等的刺激后，JNK被激活，發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞生物學(xué)功能的作用，包括細(xì)胞增殖、分化和凋亡等，與多種腫瘤的進(jìn)展有關(guān)，可作為癌癥治療的潛在靶標(biāo)。JNK是標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)聯(lián)信號(hào)通路，其上游的MAP3K負(fù)責(zé)接收各種信號(hào)輸入，中層的激酶MAP2K嚴(yán)格依賴于上層激酶的激活，下游的激酶MAPK可以對(duì)底物進(jìn)行磷酸化從而進(jìn)行細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)［16］。JNK信號(hào)通路已被證實(shí)在多種腫瘤中發(fā)揮重要作用。通過(guò)Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)，JNK家族中的JNK1和JNK2在前列腺癌組織中呈高表達(dá)。AR在前列腺癌的發(fā)生發(fā)展中起至關(guān)重要的作用，JNK通路可以通過(guò)多途徑調(diào)節(jié)AR，例如通過(guò)蛋白磷酸酶2A-JNK-啟動(dòng)子特異性蛋白1通路抑制AR轉(zhuǎn)錄。研究顯示，JNK信號(hào)通路的活化促進(jìn)了前列腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，并有助于前列腺癌細(xì)胞DNA的修復(fù)［17］；而抑制JNK信號(hào)通路則會(huì)導(dǎo)致前列腺癌細(xì)胞的線粒體膜電位異常，促進(jìn)細(xì)胞死亡和自噬功能的增強(qiáng)［18］。

3.2 姜黃素對(duì)JNK通路的影響 JNK通路的激活及與其他信號(hào)通路的相互作用導(dǎo)致了腫瘤的進(jìn)展，可作為治療前列腺癌重要的靶標(biāo)。LI等［19］報(bào)道，姜黃素通過(guò)調(diào)控JNK信號(hào)通路抑制p65的表達(dá)從而抑制癌癥相關(guān)蛋白黏蛋白1（MUC1）的表達(dá)，最終達(dá)到抑制腫瘤的作用。ZHAO等［20］采用姜黃素對(duì)前列腺癌細(xì)胞系進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用姜黃素可以通過(guò)JNK信號(hào)途徑抑制腫瘤增殖，當(dāng)與傳統(tǒng)藥物比卡魯胺聯(lián)合應(yīng)用時(shí)可獲得更加顯著的效果。另有研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以通過(guò)JNK信號(hào)途徑抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖和侵襲能力。目前針對(duì)JNK信號(hào)通路研制靶向藥物是治療前列腺癌的新方向，姜黃素作為天然植物的提取物，在規(guī)?；苽浜投靖弊饔梅矫嬗衅洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)，可作為研制JNK抑制劑靶向藥的補(bǔ)充。

4 鐵螯合

4.1 前列腺癌與鐵螯合的關(guān)系 鐵是細(xì)胞存活的必需物質(zhì)，是支持細(xì)胞生長(zhǎng)和維持細(xì)胞功能的微量元素，對(duì)于調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境、維持基因組穩(wěn)定性和控制表觀遺傳學(xué)方面起重要作用。機(jī)體通過(guò)對(duì)鐵的儲(chǔ)存和回收進(jìn)行鐵循環(huán)，維持鐵含量的相對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)鐵過(guò)量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)產(chǎn)生自由基、脂質(zhì)過(guò)氧化、DNA和蛋白質(zhì)的破壞，從而導(dǎo)致癌變。腫瘤細(xì)胞的代謝相較于正常細(xì)胞需要更高的動(dòng)力，而鐵改變細(xì)胞外基質(zhì)，增加了腫瘤細(xì)胞的遷移和增殖能力［21］。研究顯示，前列腺癌患者血清中鐵含量明顯高于良性前列腺增生患者及正常人［22］。在前列腺癌模型中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體基因是癌基因MYC的下游靶標(biāo)之一，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的表達(dá)水平可做為前列腺癌變的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)［23］。通過(guò)鐵螯合劑或模仿內(nèi)源性調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)減少細(xì)胞內(nèi)鐵儲(chǔ)存量，為治療前列腺癌提供了新的途徑。許多合成或天然存在的螯合劑對(duì)鐵具有親和力，并且可以特異性結(jié)合鐵形成復(fù)合物，減少鐵含量，延緩癌癥進(jìn)展［24］。

4.2 姜黃素對(duì)鐵螯合的影響 姜黃素是具有鐵螯合作用的天然植物成分，廣泛用于因鐵過(guò)量而導(dǎo)致的疾病研究中，在前列腺癌中也可通過(guò)鐵螯合延緩疾病的進(jìn)程。YANG等［25］研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可通過(guò)鐵螯合誘導(dǎo)去勢(shì)抵抗性前列腺癌細(xì)胞凋亡和保護(hù)性自噬，采用姜黃素干預(yù)前列腺癌細(xì)胞可促進(jìn)細(xì)胞凋亡，而當(dāng)加入檸檬酸鐵胺（FAC）后，姜黃素與FAC以1∶1結(jié)合，形成姜黃素—鐵絡(luò)合物，前列腺癌細(xì)胞的凋亡和自噬被逆轉(zhuǎn)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素干預(yù)后的前列腺癌細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（TfR1）和鐵調(diào)節(jié)蛋白1（IRP1）的表達(dá)出現(xiàn)不同程度的升高，而TfR1和IRP1的表達(dá)水平可以間接反映細(xì)胞內(nèi)鐵含量；當(dāng)加入FAC后，姜黃素所誘導(dǎo)升高的TfR1和IRP1表達(dá)被下調(diào)，阻斷了姜黃素所引起的細(xì)胞內(nèi)鐵含量的下降，進(jìn)而減弱了姜黃素抑制腫瘤的作用。目前已有一部分鐵螯合劑（例如Deferasirox）在臨床試驗(yàn)中獲得成功，但化學(xué)藥品類鐵螯合劑不良反應(yīng)較為明顯；姜黃素可作為鐵螯合劑的補(bǔ)充選項(xiàng)，其較低的藥理毒性是作為鐵螯合劑治療前列腺癌的優(yōu)勢(shì)之一，而且隨著姜黃素衍生物的研發(fā)，鐵螯合的效率也在不斷升高。

5 其他

5.1 姜黃素作為光敏劑抑制前列腺癌 光動(dòng)力療法（PDT）是通過(guò)光化學(xué)和光生物反應(yīng)破壞腫瘤組織或細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，破壞腫瘤滋養(yǎng)血管并激活免疫應(yīng)答反應(yīng)，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)。PDT治療癌癥的有效性主要基于光敏劑，根據(jù)光譜分析，較低濃度的姜黃素即可產(chǎn)生較強(qiáng)的細(xì)胞毒性，是有效的光敏劑［26］。研究發(fā)現(xiàn)，在光動(dòng)力療法實(shí)驗(yàn)中，姜黃素作為光敏劑對(duì)前列腺癌細(xì)胞產(chǎn)生了明顯的細(xì)胞毒性。在暗條件下，以姜黃素作為光敏劑的PDT處理前列腺癌細(xì)胞，與姜黃素直接干預(yù)前列腺癌細(xì)胞進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)PDT處理的細(xì)胞存活率顯著降低，細(xì)胞內(nèi)活性氧含量明顯升高［27］。這證明姜黃素作為光敏劑有助于治療前列腺癌。

5.2 姜黃素增強(qiáng)溶瘤病毒抑制前列腺癌的效果 溶瘤病毒療法是一種新型的免疫療法，通過(guò)天然或基因修飾的病毒選擇性復(fù)制并殺死惡性細(xì)胞。由于腫瘤細(xì)胞的抗病毒機(jī)制存在缺陷，因而容易受到病毒感染，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡并刺激集體的免疫反應(yīng)［28］。水皰性口水炎病毒（VSV）是一種人畜共患病毒，具有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的功能，在前列腺癌模型中具有明顯的腫瘤抑制效果［29］。研究顯示，姜黃素能夠增強(qiáng)促進(jìn)VSV治療前列腺癌的效果，當(dāng)姜黃素與VSV聯(lián)合應(yīng)用于前列腺癌細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞的凋亡程度增加，抗凋亡蛋白Bcl-xl的表達(dá)出現(xiàn)了下調(diào)，同時(shí)姜黃素抑制了STAT1的磷酸化，而STAT1與干擾素（IFN）抗病毒效率有關(guān)，這就導(dǎo)致了VSV能夠感染更多的腫瘤細(xì)胞［30-31］。這說(shuō)明姜黃素可以通過(guò)細(xì)胞的免疫應(yīng)答和細(xì)胞固有的凋亡途徑促進(jìn)VSV的溶瘤作用。病毒在細(xì)胞內(nèi)可以快速?gòu)?fù)制，選擇合適的病毒進(jìn)行基因方面的設(shè)計(jì)，使其靶向感染前列腺腫瘤細(xì)胞而不損傷正常細(xì)胞。病毒對(duì)細(xì)胞的作用除直接損傷外，還可刺激腫瘤組織內(nèi)免疫細(xì)胞數(shù)量的增加和功能的提升達(dá)到治療效果，而姜黃素與溶瘤病毒的配合使用增強(qiáng)了溶瘤病毒對(duì)前列腺癌細(xì)胞抑制效果，有望成為新的治療方向。

中草藥由多種活性成分組成，能夠通過(guò)多種途徑抑制腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，可作為腫瘤微環(huán)境的調(diào)節(jié)劑。姜黃素作為其中的代表，在不同腫瘤中都具有可靠的療效，姜黃素通過(guò)不同的調(diào)控路徑構(gòu)成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為前列腺癌的治療提供了更多的可能。相較于雄激素去勢(shì)治療藥物或者化療藥，姜黃素有更低的不良反應(yīng)和更好的耐受性。姜黃素單獨(dú)作為治療藥物或作為佐劑協(xié)助其他治療方法治療前列腺癌，可使更多患者受益。