姜黃素干預(yù)肝癌細(xì)胞的研究進(jìn)展

謝鵬發(fā) 劉清揚(yáng) 劉瑞盈 黃慧賢 覃曉梅 黃榮師 趙飛蘭

（廣西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 廣西南寧 530200）

一、肝癌的現(xiàn)狀

原發(fā)性肝癌（主要指原發(fā)于肝細(xì)胞或肝內(nèi)膽管上皮細(xì)胞的惡性腫瘤，Hepatocellular carcinoma，HCC）是我國(guó)常見(jiàn)惡性腫瘤之一，據(jù)近年發(fā)布的資料顯示，原發(fā)性肝癌全球每年新發(fā)病例85.4萬(wàn)，中國(guó)46.6萬(wàn)，約占全球的55%[1]。

肝癌具有發(fā)病率高、惡性程度高、切除率低、病死率高等特點(diǎn)。我國(guó)肝癌患者常合并肝硬化，肝功能失代償?shù)?，這在很大程度上限制了肝癌的治療選擇，僅20%患者具備根治性肝切除的指征[2-3]。從我國(guó)目前肝癌的診治研究看，肝癌的治療選擇主要包括化療、介入治療和外科手術(shù)、肝移植等綜合性治療。早期診斷、早期采用以手術(shù)切除為主的綜合治療，成為有效提高肝癌長(zhǎng)期治療效果的一大關(guān)鍵。早期肝癌患者可接受根治性手術(shù)，如切除術(shù)或肝移植術(shù)，預(yù)后較好，5年生存率達(dá)40%～70%。但肝癌起病隱匿，早期缺乏典型癥狀，多數(shù)患者出現(xiàn)臨床癥狀時(shí)已發(fā)展至中晚期，從而失去了治療的最佳時(shí)機(jī)。盡管不少患者在疾病早期便已得到有效的診斷和治療，術(shù)后仍有一定的幾率出現(xiàn)復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移，帶來(lái)不良預(yù)后，復(fù)發(fā)率依然居高不下，手術(shù)切除后5年腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移率高達(dá)40%～70%。尤其對(duì)于中晚期患者來(lái)說(shuō)，預(yù)后并不樂(lè)觀。

肝癌主要死因是轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，腫瘤干細(xì)胞被視為癌癥發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的根源，故清除肝癌干細(xì)胞的靶向治療，成為解決肝癌轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)新策略。近年來(lái)，伴隨中藥抗腫瘤研究的興起，天然植物藥在癌癥治療中受到廣泛關(guān)注，在臨床應(yīng)用上日益增多，并且在治療原發(fā)性肝癌方面也已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，為肝癌患者尤其是失去手術(shù)機(jī)會(huì)的肝癌患者帶來(lái)了福音。

二、姜黃素的成分和功能

姜黃素是從姜科植物中提取的一種酸性多酚類(lèi)化合物，其主要來(lái)源為郁金、姜黃、莪術(shù)、石菖蒲等姜科植物。據(jù)分析，姜黃素、雙去甲氧基姜黃素和去甲氧基姜黃素這三種物質(zhì)在姜黃素類(lèi)化合物含量最多、最常見(jiàn)。姜黃素為橙黃色結(jié)晶粉末，味稍苦，不溶于水和乙醚，溶于乙醇、丙二醇，堿 、醋酸 、丙酮和氯仿等有機(jī)溶劑，在堿性時(shí)呈紅褐色，在中性、酸性時(shí)呈黃色。按OT-42方法測(cè)定，熔程179～182℃。姜黃素的化學(xué)結(jié)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，主鏈為不飽和脂族及芳香族基團(tuán)，含有2個(gè)酚羥基、2個(gè)甲氧基、2個(gè)不飽和羰基和1個(gè)活潑的亞甲基，其分子式為 C21H2OO6[4]。

生理功能

（一）防癌抗癌作用

據(jù)臨床研究表明，姜黃素主要是通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞存活通路，以及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抗腫瘤作用。姜黃素聯(lián)合其他抗癌藥物可顯著抑制頭頸癌、前列腺癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、食管癌、胃癌、肝癌、鼻咽癌 和胰腺癌等腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，還可以用于肝功能紊亂的治療[5-6]。曹聰[7]等研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可抑制肝癌耐藥細(xì)胞HepG2/ADM的增殖，且在一定作用時(shí)間、作用濃度范圍內(nèi)具有濃度、時(shí)間依賴(lài)性，并且姜黃素對(duì)耐藥細(xì)胞具有1.49的逆轉(zhuǎn)倍數(shù)。何玉嬌[8]等研究發(fā)現(xiàn)姜黃素能夠抑制乙二醛酶（GLO1）活性，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)甲基乙二醛（MG）濃度升高來(lái)抑制肝癌 HepG2細(xì)胞 的增殖。

（二）抗氧化作用

姜黃素類(lèi)化合物為多酚類(lèi)天然抗氧化劑，通過(guò)清除自由基和增強(qiáng)氧化酶活性來(lái)實(shí)現(xiàn)其抗氧化作用，對(duì)帶有未成對(duì)電子的活性氧（ROS）引起的疾病具有良好的防治潛力[9]，姜黃素可能通過(guò)增強(qiáng)胞內(nèi)抗氧化酶 SOD、CAT 和 GSH-Px 的活性及上調(diào)其基因的表達(dá)來(lái)提高鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞（PC12細(xì)胞）的總抗氧化能力，降低胞內(nèi) ROS 水平，從而促進(jìn)細(xì)胞的氧化還原平衡[10]。劉國(guó)安[11]等研究發(fā)現(xiàn)姜黃素可促進(jìn)過(guò)氧化氫（H2O2）的氧化作用，顯示姜黃素具有通過(guò)促氧化作用殺死細(xì)胞的潛力。

（三）抗炎作用

炎癥是生物體最常見(jiàn)的病理變化。經(jīng)大量科學(xué)研究證實(shí)了姜黃素具有抗炎作用，對(duì)不同病因引起的炎癥都具有不同程度的抑制作用，且副作用小或基本沒(méi)有，研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可通過(guò)激活蛋白酪氨酸激酶2/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子與激活子3（JAK2/STAT3）信號(hào)通路抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）的抗原提呈過(guò)程，抑制炎癥反應(yīng)的擴(kuò)散[12]，以及抑制炎癥介質(zhì)如環(huán)氧合酶（COX-1、COX-2）、脂肪氧化酶（LOX）、腫瘤壞死因子（TNF-）、干擾素（IFN-）、誘iNOS等，從而減少炎癥細(xì)胞因子的釋放，減輕患者疼痛和不適感。

（四）其他作用

此外，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素還具有改善老年癡呆、修復(fù)腦部損傷、調(diào)節(jié)血脂濃度、逆轉(zhuǎn)化療耐藥、抗纖維化等作用0，并且姜黃素在治療外周動(dòng)脈疾?。≒AD）方面的研究也有了一定的突破[18]。雖然姜黃素的功能與功效已取得了一定的研究成果，但其作用的具體分子機(jī)制尚未完全研究透徹，因此，更深入地研究姜黃素對(duì)肝癌等疾病的影響，以及進(jìn)一步研究姜黃素與其他藥物的結(jié)合使用對(duì)有關(guān)疾病的預(yù)防與治療可能產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的研究意義和影響。

三、姜黃素對(duì)肝癌細(xì)胞株的影響研究

姜黃素對(duì)肝癌的發(fā)生具有較好的抑制作用，但其作用機(jī)制尚不明確。綜合國(guó)內(nèi)關(guān)于姜黃素抗肝癌的大量研究，已知姜黃素對(duì)一些肝癌細(xì)胞株的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）抑制肝癌細(xì)胞增殖

肝癌細(xì)胞具有超強(qiáng)的快速增殖能力，這是導(dǎo)致肝癌患者治療效果差，預(yù)后效果差的重要原因。國(guó)內(nèi)已有眾多學(xué)者開(kāi)展了關(guān)于姜黃素抑制肝癌細(xì)胞增殖這方面的研究，取得了一些重要的發(fā)現(xiàn)。成簇蛋白1（TUFT1）在肝癌細(xì)胞中表達(dá)異常高，它能激活細(xì)胞TUFT1信號(hào)通路，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖[19]。曾玉群的研究小組利用qRT-PCR及Western blot檢測(cè)姜黃素對(duì)HCCLM3細(xì)胞內(nèi)TUFT1表達(dá)水平的影響，他們發(fā)現(xiàn)，用姜黃素處理后的HCCLM3細(xì)胞內(nèi)TUFT1表達(dá)水平明顯降低，從而抑制TUFT1/AKT通路的活化，抑制肝癌細(xì)胞的增殖[20]。有研究人員已明確發(fā)現(xiàn)姜黃素能抑制肝癌HepG2細(xì)胞中乙二醛酶1（GLO1蛋白）的活性[21]，下調(diào)細(xì)胞周期素D1（CyclinD1）、基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP-2）的表達(dá)，上調(diào)E-鈣黏素（E-cadherin）的蛋白的表達(dá)[22]，從而抑制肝癌HepG2細(xì)胞的增殖能力。就抑制GLO1蛋白活性而言，有學(xué)者還提出了將GLO1蛋白抑制劑作為一種有效抗腫瘤藥物的想法。

（二）誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞自噬和凋亡

有研究顯示哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬的產(chǎn)生，姜黃素能通過(guò)mTOR通路發(fā)揮抗腫瘤作用[23]，細(xì)胞自噬與凋亡之間存在相關(guān)性，自噬能夠促進(jìn)細(xì)胞凋亡[24]。尹煜鵬等通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)姜黃素可能通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞自噬從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞系Huh7細(xì)胞的凋亡，但其作用機(jī)制尚未明確，仍待進(jìn)一步研究[25]。還有研究發(fā)現(xiàn)姜黃素能激活人肝癌SMMC-7 721細(xì)胞自噬的發(fā)生并誘導(dǎo)其凋亡[26]；姜黃素與索拉菲尼聯(lián)用能增強(qiáng)肝癌細(xì)胞系HepG-2細(xì)胞的自噬能力，誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞自噬[27]；姜黃素與順鉑聯(lián)用可誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞的自噬和凋亡[28]，顯著提高HepG2細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性，為姜黃素與化療藥物聯(lián)治療提供了一定理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

通過(guò)多條信號(hào)通路誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞的凋亡。研究發(fā)現(xiàn)姜黃素誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞凋亡是通過(guò)多條信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的，且隨著姜黃素濃度的升高其作用效果越明顯[29]。已知aspase-12位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)（endoplasmic reticulum stress，ERS）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的中心環(huán)節(jié)；CHOP為一種細(xì)胞應(yīng)激相關(guān)蛋白，在細(xì)胞增殖和分化中發(fā)揮重要作用。而aspase-12和CHOP的高表達(dá)可直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。就此，徐新明[30]等的研究發(fā)現(xiàn)姜黃素可以通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞的凋亡。研究表明，姜黃素可通過(guò)抑制Notch1信號(hào)通路降低肝癌細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡，降低炎性因子的表達(dá)[31]。此外，有研究人員發(fā)現(xiàn)姜黃素能夠通過(guò)上調(diào)活性氧（ROS）水平，進(jìn)而通過(guò)激活ROS-ASKIJNK信號(hào)通路增效ABT-737抑制劑誘導(dǎo)HEPG2細(xì)胞凋亡[32]?？芍S素促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路尚待更多研究。

（三）抑制肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移與侵襲

現(xiàn)已有眾多體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以通過(guò)DNA、mRNA、蛋白質(zhì)這些不同的作用靶點(diǎn)抑制癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，有效預(yù)防腫瘤發(fā)生。一些學(xué)者已對(duì)姜黃素對(duì)人肝癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的影響及其相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了研究，崔琦等人發(fā)現(xiàn)姜黃素能通過(guò)上調(diào)E-cadherin和下調(diào)CyclinD1、MMP-2蛋白表達(dá)來(lái)抑肝癌HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)移，并有濃度依賴(lài)性[32]。江敏華所在團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)顯示高濃度的姜黃素在體外能顯著抑制SMMC7721細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[33]，進(jìn)一步提示用高濃度姜黃素處理過(guò)的肝癌細(xì)胞不具有轉(zhuǎn)移潛力。目前，有關(guān)姜黃素抑制肝癌細(xì)胞的具體機(jī)制尚不明確，還待進(jìn)一步研究。

（四）逆轉(zhuǎn)肝癌細(xì)胞的耐藥性

肝癌細(xì)胞對(duì)常規(guī)的化療藥物有很強(qiáng)的耐受性，敏感性差，因此，逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥和尋求新的有效藥物是臨床治療的迫切需要。研究表明，姜黃素可以逆轉(zhuǎn)其對(duì)阿霉素的耐藥性，而這可能與姜黃素抑制p38絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）的磷酸化有關(guān)。劉學(xué)飛等發(fā)現(xiàn)姜黃素聯(lián)合阿霉素可以增加藥物的使用量，提高PLC/PRF/5細(xì)胞的藥物敏感性，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以顯著逆轉(zhuǎn)Bel7402/ADR的耐藥性，其耐藥逆轉(zhuǎn)機(jī)制可能與抑制PI3K/Akt信號(hào)通路活化，降低細(xì)胞對(duì)阿霉素的耐受性有關(guān)。這提示姜黃素能通過(guò)p38MAPK/PI3K/Akt等途徑降低肝癌細(xì)胞耐藥性，提高其對(duì)化療藥物的敏感性。

（五）抑制腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)

血管生成是腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的重要基礎(chǔ)，因而抑制肝癌細(xì)胞的血管生成和轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)可作為治療肝癌的方法之一，其主要是通過(guò)下調(diào)生成血管的基因表達(dá)。其中環(huán)氧合酶2（COX-2）是血管生成的啟動(dòng)子，阻滯其啟動(dòng)可以有效控制腫瘤的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移。研究顯示姜黃素能夠通過(guò)PI3K/AKT/m TOR途徑抑制人肝癌細(xì)胞BEL-7402中Cox-2的表達(dá)，從而抑制腫瘤血管新生，達(dá)到抑制肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)的作用，而抑制COX-2的表達(dá)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）和缺氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）的表達(dá)也隨之降低，具有極佳的協(xié)同效果?？芍S素可以抑制腫瘤血管的生成，具有良好的抗腫瘤效果。

四、展望

近年多項(xiàng)研究表明，姜黃素對(duì)于肝炎、肝癌、肝硬化和纖維化、藥物或有毒物質(zhì)所致肝損傷以及酒精性肝臟疾病均顯示出良好的應(yīng)用前景。姜黃素作為中藥姜黃的主要活性成分，在我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中用于治療黃疸、潰瘍、關(guān)節(jié)炎等疾病由來(lái)已久，姜黃素具有抗腫瘤作用，已被列為第三代化學(xué)預(yù)防藥。隨著對(duì)細(xì)胞凋亡作用的深入研究，中醫(yī)藥通過(guò)凋亡治療肝癌的特點(diǎn)逐漸被證實(shí)。姜黃素是一種天然抗氧化劑和抗炎劑，其分子量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是臨床常用的中草藥。目前很多項(xiàng)目對(duì)多種藥物遞送途徑以改善姜黃素的生物利用度進(jìn)行了研究。如能探究出中藥成分通過(guò)調(diào)控凋亡作用于肝癌各個(gè)發(fā)展階段的機(jī)制，那就可以利用中醫(yī)藥單體達(dá)到預(yù)防肝癌的效果，同時(shí)又可發(fā)揮靶向治療作用。這為以后的科學(xué)研究留下了很大的發(fā)展空間。