姜黃素治療甲狀腺癌的相關(guān)機(jī)制研究進(jìn)展

李海濤，王輝，謝俊大

1北京市豐盛中醫(yī)骨傷?？漆t(yī)院藥劑科，北京100033

2北京城市學(xué)院生物醫(yī)藥學(xué)部，北京100094

3首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院中藥劑科，北京100050

甲狀腺癌（thyroid cancer，TC）是分泌系統(tǒng)中發(fā)病率和病死率最高的惡性腫瘤，主要病理類型為乳頭狀癌和濾泡狀癌。近年來伴隨著飲食習(xí)慣和生活方式的變化，中國TC以每年20%的速度持續(xù)增長。2016年全國255個(gè)腫瘤登記處提供的數(shù)據(jù)表明，2013年全國TC新發(fā)病例14.39萬例，病死病例0.65萬例，全國TC發(fā)病率為10.58/10萬，病死率為0.48/10萬。當(dāng)前TC的臨床治療方法包括手術(shù)、放射性碘治療、化療和綜合療法。但目前的藥物在抑制腫瘤細(xì)胞生長的同時(shí)也會(huì)損傷正常細(xì)胞，嚴(yán)重影響治療效果，降低患者的生活質(zhì)量。中藥具有多成分、多靶點(diǎn)、多途徑、高效低毒的優(yōu)勢(shì)和特色，效優(yōu)價(jià)廉，療效持久，復(fù)發(fā)率低，依從性高，安全有效。姜黃素是從姜黃屬植物根莖中提取的一種植物多酚，能影響腫瘤發(fā)生發(fā)展的多個(gè)環(huán)節(jié)與步驟，在腫瘤治療和預(yù)防中具有良好的研究前景。本文就姜黃素治療TC的效應(yīng)及其機(jī)制作一綜述。

1 姜黃素的一般生物特性

姜黃素是從姜科、天南星科植物的根莖中提取的多酚類物質(zhì)，1815年首次由Vogel分離，分子式為CHO，其結(jié)構(gòu)主鏈由不飽和脂族及芳香族構(gòu)成，易溶于二甲基亞砜、乙醇、氯仿等有機(jī)溶劑，在酸性pH值下穩(wěn)定，難溶于水。姜黃素主要有抗炎、抗氧化、抗凝、降血脂、抗動(dòng)脈粥樣硬化、免疫調(diào)節(jié)作用，廣泛應(yīng)用于治療各種心血管和神經(jīng)退行性疾病、代謝性疾病、囊性纖維化、自身免疫等多系統(tǒng)的慢性疾病。近來的體外和體內(nèi)研究相繼證實(shí)姜黃素可以用于多種腫瘤的化學(xué)預(yù)防和治療，包括多發(fā)性骨髓瘤和結(jié)直腸癌、胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌、肺癌、頭頸癌，發(fā)揮抗增殖、抗氧化和致癌阻斷作用，影響腫瘤細(xì)胞周期，干擾基因的表達(dá)，參與多種分子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞自我凋亡，阻礙炎性微環(huán)境的形成，抑制腫瘤細(xì)胞的黏附與浸潤，逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥，增強(qiáng)腫瘤對(duì)化療的敏感性。姜黃素藥物毒性極低，對(duì)肝腎功能具有保護(hù)作用。姜黃素對(duì)伊立替康所致的遲發(fā)性腹瀉起到保護(hù)作用，其機(jī)制可能通過上調(diào)丙二醛水平，增強(qiáng)脯氨酸4-羥化酶B亞基和過氧化物酶4等相關(guān)蛋白表達(dá)，從而減輕伊立替康對(duì)腸道黏膜的損傷。姜黃素還可通過抗氧化和清除自由基活性預(yù)防順鉑所致的腎毒性。

2 姜黃素治療TC的機(jī)制

2.1 姜黃素抑制腫瘤細(xì)胞增殖

信號(hào)通路在多種腫瘤中均有重要作用，對(duì)于細(xì)胞增殖、分化和凋亡的調(diào)節(jié)是必要的，影響腫瘤生成、組織器官的發(fā)育及疾病的發(fā)生發(fā)展，其活化與腫瘤發(fā)生及腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。姜黃素通過下調(diào)磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）/雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）信號(hào)通路抑制肝腫瘤細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)其凋亡，發(fā)揮其抗腫瘤作用。TC組織中核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）的表達(dá)明顯增強(qiáng)，其水平與腫瘤的直徑和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移均呈正相關(guān)，通過NF-κB信號(hào)通路激活參與調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡而促進(jìn)TC的發(fā)生發(fā)展。Schwertheim等研究表明，姜黃素可增加TC細(xì)胞中再分化標(biāo)志物的表達(dá)并誘導(dǎo)G/M期阻滯，調(diào)節(jié)細(xì)胞分化和遏制腫瘤進(jìn)展和下調(diào)NF-κB活性。施丹麗和王和賢采用MTT法檢測(cè)姜黃素對(duì)TC SW579細(xì)胞增殖活力的影響，結(jié)果顯示，姜黃素顯著抑制SW579細(xì)胞的增殖活力，使腫瘤細(xì)胞生長滯留在G期，促進(jìn)SW579凋亡，呈劑量、時(shí)間依賴性。而同時(shí)，TC細(xì)胞中CD147 mRNA表達(dá)明顯下降，p21 mRNA表達(dá)明顯升高，兩mRNA表達(dá)與姜黃素濃度呈明顯的量效依賴關(guān)系，藥物濃度越高CD147抑制作用越明顯，p21促進(jìn)作用越顯著。姜黃素有效抑制TC細(xì)胞的增殖，可能通過下調(diào)CD147的表達(dá)抑制腫瘤細(xì)胞的遷移。嚴(yán)梅娣和岑雪英采用0～40 μmol/L的不同濃度姜黃素作用于SW579細(xì)胞株12、24、48 h后，MTT結(jié)果顯示姜黃素對(duì)SW579細(xì)胞增殖的抑制作用呈時(shí)間及濃度依賴性；平板克隆實(shí)驗(yàn)提示，姜黃素作用于SW579細(xì)胞后克隆形成數(shù)目減少，形成集落變小，并且呈濃度依賴性；流式細(xì)胞儀分析顯示隨著姜黃素濃度的增加，對(duì)SW579細(xì)胞G/G期阻滯作用越來越顯著，細(xì)胞凋亡率逐漸升高；蛋白質(zhì)印跡（Western blot）法檢測(cè)顯示姜黃素對(duì)細(xì)胞周期蛋白cyclin B1和凋亡相關(guān)蛋白Bcl-xl的下調(diào)呈濃度依賴性，而姜黃素對(duì)p21和BAD的表達(dá)無影響，提示姜黃素抑制TC細(xì)胞的增殖主要是通過下調(diào)cyclin B1抑制細(xì)胞周期進(jìn)程并通過下調(diào)Bcl-xl促進(jìn)細(xì)胞凋亡而實(shí)現(xiàn)的。孫巍對(duì)人B-CPAP細(xì)胞分別采用10、20、40 μmol/L的姜黃素培養(yǎng)基培養(yǎng)，MTT、膜聯(lián)蛋白 V（Annexin V）/碘化丙啶（propidium iodide，PI）實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果顯示，隨著培養(yǎng)時(shí)間延長，各濃度下細(xì)胞生長抑制率、細(xì)胞凋亡率均逐漸增高（P﹤0.05）；且隨著濃度增加，相同時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞生長抑制率、細(xì)胞凋亡率亦逐漸增高（P﹤0.05）。Western blot法檢測(cè)結(jié)果顯示，姜黃素培養(yǎng)72 h后，B-CPAP細(xì)胞的H-Ras、p-Raf-B、p-細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）1/2、B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）蛋白表達(dá)水平均明顯低于空白組，BAX蛋白表達(dá)水平明顯高于空白組（P﹤0.05）。姜黃素能夠抑制人B-CPAP細(xì)胞生長，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，且呈時(shí)間依賴性，其機(jī)制可能與抑制H-Ras蛋白、ERK信號(hào)通路蛋白表達(dá)及上調(diào)BAX表達(dá)、下調(diào)Bcl-2表達(dá)有關(guān)。Kocdor等研究顯示，姜黃素顯著抑制間變性甲狀腺癌（anaplastic thyroid cancer，ATC）腫瘤細(xì)胞的球狀體形成和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，阻滯腫瘤細(xì)胞在G/G期，腫瘤干細(xì)胞顯示出最大的腫瘤活性，降低氧化應(yīng)激指數(shù)，通過抑制腫瘤干細(xì)胞表型改變ATC細(xì)胞的攻擊行為。

2.2 姜黃素抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移

TC細(xì)胞侵襲與轉(zhuǎn)移是影響預(yù)后的一個(gè)重要原因。姜黃素通過調(diào)控凋亡相關(guān)基因、原癌基因的激活及抑癌基因的失活，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）表達(dá)，破壞腫瘤生長的高氧化微環(huán)境，抑制腫瘤細(xì)胞的遷移與侵襲能力，抑制、延緩或者逆轉(zhuǎn)癌變的過程，延長患者的生存期。

Xu等研究顯示，姜黃素抑制FTC133細(xì)胞的生長、遷移和侵襲，并促進(jìn)其凋亡。Western blot法分析數(shù)據(jù)表明，姜黃素抑制PI3K和AKT信號(hào)通路的磷酸化，并隨后減弱FTC133中MMP1/7和環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）蛋白的表達(dá)，表明姜黃素通過抑制PI3K和AKT信號(hào)通路抑制FTC133細(xì)胞的侵襲和遷移。Zhang等研究表明，姜黃素可顯著抑制缺氧K1細(xì)胞中ROS的產(chǎn)生以及缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)，阻斷HIF-1α與乏氧反應(yīng)元件（hypoxia response element，HRE）的結(jié)合活性，增加E-鈣黏蛋白表達(dá)，抑制MMP9活性，并抑制缺氧條件下K1細(xì)胞的遷移能力。姜黃素通過清除K1細(xì)胞中的細(xì)胞內(nèi)生物自由基影響HIF-1α，抑制缺氧誘導(dǎo)的K1細(xì)胞遷移和侵襲，可能是治療侵襲性甲狀腺乳頭狀癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）的有效抑瘤劑。孫麗靜等采用含不同姜黃素濃度的培養(yǎng)基干預(yù)PTC細(xì)胞，采用CCK8法、劃痕實(shí)驗(yàn)和Transwell實(shí)驗(yàn)檢測(cè)姜黃素對(duì)PTC細(xì)胞遷移和侵襲的影響，結(jié)果顯示，姜黃素以時(shí)間和劑量依賴的方式抑制PTC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，采用逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（reverse transcriptionpolymerase chain reaction，RT-PCR）和Western blot法檢測(cè)結(jié)果顯示，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）和膜型基質(zhì)金屬蛋白酶-1（membrane type-1 matrix metalloproteinase，MT1-MMP）mRNA及蛋白的表達(dá)水平隨姜黃素濃度的增加而呈下降趨勢(shì)，表現(xiàn)為劑量依賴性。提示姜黃素抑制PTC的侵襲和轉(zhuǎn)移與下調(diào)GLUT1和MT1-MMP蛋白表達(dá)有關(guān)。

2.3 姜黃素增強(qiáng)放化療的敏感性

TC的治療以手術(shù)、I治療和促甲狀腺激素（thyroid stimulating hormone，TSH）長期抑制治療為主，但是ATC不能攝取I，部分分化型甲狀腺癌（differentiated thyroid carcinoma，DTC）患者碘代謝功能障礙，多次I治療后會(huì)出現(xiàn)失分化現(xiàn)象而不再攝I或攝碘但疾病進(jìn)展。化療是當(dāng)前消除腫瘤細(xì)胞最重要的一個(gè)手段，藥物療效往往取決于腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。對(duì)于ⅣA期和ⅣB期ATC，可考慮在放療基礎(chǔ)上加用化療，主要藥物包括紫杉類、蒽環(huán)類和鉑類。腫瘤細(xì)胞耐藥性是化療失敗的主要原因。腫瘤耐藥性的分子機(jī)制是復(fù)雜和多因素的，如凋亡機(jī)制本身出現(xiàn)缺陷或抗凋亡能力增強(qiáng)、DNA損傷修復(fù)能力異常、藥物轉(zhuǎn)運(yùn)泵的表達(dá)增加或活性增強(qiáng)，這其中涉及一系列抗凋亡通路的激活或抗凋亡基因的過表達(dá)。越來越多的基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)證實(shí)，姜黃素從多途徑、多角度、多因素、多靶點(diǎn)上逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥，對(duì)TC細(xì)胞的放射敏感性具有調(diào)控作用，從而提高治療效果。

趙永強(qiáng)等采用姜黃素和放射性碘處理TPC-1后，細(xì)胞增殖能力下降，細(xì)胞凋亡率上升，p50和p65蛋白表達(dá)下調(diào)，凋亡抑制蛋白Bcl-2表達(dá)下調(diào)，促凋亡蛋白BAX表達(dá)上調(diào)，并呈濃度依賴性，細(xì)胞存活分?jǐn)?shù)下降，表明姜黃素可以抑制I放射后TPC-1細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡，抑制NF-κB通路的激活，增加TPC-1細(xì)胞的放射敏感性。NF-κB信號(hào)通路抑制劑PDTC加入TPC-1后，使腫瘤細(xì)胞增殖減少，凋亡增加，細(xì)胞存活分?jǐn)?shù)降低，Bcl-2表達(dá)下調(diào)，BAX表達(dá)上調(diào)，抑制NF-κB信號(hào)通路活性，增加TCP-1細(xì)胞的放射敏感性。Khan等研究表明，姜黃素和傳統(tǒng)的化療藥物聯(lián)合用藥具有增效作用，研究將姜黃素和順鉑共同作用于PTC細(xì)胞后，PTC細(xì)胞形態(tài)學(xué)明顯改變，細(xì)胞周期停滯，線粒體膜電位降低，DNA雙鏈斷裂，兩者協(xié)同抑制JAK/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）活性，抑制抗凋亡基因和誘導(dǎo)凋亡基因生成，通過下調(diào)STAT3、Bcl-2，上調(diào)BAX蛋白抑制了PTC細(xì)胞的生長和增殖，還通過下調(diào)MMP和磷酸酶抑制PTC細(xì)胞的增殖和遷移。姜黃素與化療藥物聯(lián)合可提供更好的治療效果。李興佳等以不同濃度多柔比星處理甲狀腺未分化癌細(xì)胞株HTH74及多柔比星耐藥株HTH74Rdox細(xì)胞48 h后，MTT檢測(cè)結(jié)果表明，HTH74、HTH74Rdox細(xì)胞活力受到抑制，并且呈現(xiàn)明顯的劑量依賴性，顯微鏡下清晰可見HTH74、HTH74Rdox細(xì)胞生長均受到顯著抑制，形態(tài)均有明顯改變，部分細(xì)胞開始皺縮變圓，逐漸失去貼壁形態(tài)，并且隨著姜黃素濃度的增加，細(xì)胞皺縮程度逐漸嚴(yán)重，貼壁細(xì)胞數(shù)量逐漸減少，細(xì)胞密度逐漸降低。姜黃素對(duì)HTH74、HTH74Rdox細(xì)胞也有明顯的增殖抑制作用，且均呈現(xiàn)典型的劑量依賴性，并且多柔比星耐藥株與敏感株相比對(duì)姜黃素更為敏感，在較低濃度時(shí)就受到了明顯抑制，在幾乎所有濃度姜黃素作用下，HTH74Rdox細(xì)胞活力抑制程度均高于HTH74細(xì)胞。不同濃度姜黃素作用于HTH74Rdox細(xì)胞6 h后，能夠抑制細(xì)胞中p-MTOR、p-S6K及p-AKT蛋白表達(dá)，且呈現(xiàn)明顯的劑量依賴性。姜黃素能夠增加多種耐藥腫瘤細(xì)胞株對(duì)化療藥物的敏感性可能是通過抑制AKT/MTOR/S6K信號(hào)通路而實(shí)現(xiàn)。

3 小結(jié)

已有的研究表明，姜黃素作為一種從天然植物中提取的中藥，藥理作用廣泛，毒性很低，通過多種途徑影響腫瘤發(fā)生發(fā)展的多個(gè)環(huán)節(jié)與步驟，可以抑制多種腫瘤細(xì)胞系的生長，在腫瘤的治療和預(yù)防中具有良好的應(yīng)用前景。近年來，中國的TC發(fā)病率呈上升趨勢(shì)。本文總結(jié)了近幾年內(nèi)姜黃素治療TC的研究成果，主要是體外細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型研究，姜黃素治療TC的相關(guān)機(jī)制是多方面的，影響致癌基因和抑癌基因的表達(dá)，抑制腫瘤血管生成，誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡與化療藥物的協(xié)同作用。隨著姜黃素治療TC的抗腫瘤活性及抗腫瘤機(jī)制研究逐漸深入，極大推動(dòng)姜黃素的臨床應(yīng)用研究，姜黃素是極有可能成為具有臨床應(yīng)用價(jià)值的抗癌藥物。