葛根素抗腫瘤機制的研究現狀

趙靜靜 張康 鄧晰文 霍棟杰

【關鍵詞】 葛根素;腫瘤;機制

中圖分類號：R73?? 文獻標志碼：A?? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2022.04.014

惡性腫瘤嚴重危害人類的生命與健康，而且發(fā)生率和死亡率逐漸上升。因此，惡性腫瘤治療的發(fā)展是非常重要的。天然產物因其低毒性和高成功率而被廣泛應用于惡性腫瘤的治療[1]。經證實獲得活性化合物的藥用植物含有天然產物[2]。葛根素是干燥野葛根的提取物，屬于異黃酮類化合物，具有保護心肌細胞、降血壓、抗氧化以及減輕炎癥反應等作用[3～5]，其在多種疾病中有良好的治療作用。此外，葛根素還具有抗腫瘤作用。筆者總結葛根素潛在參與抗腫瘤活性的機制，為葛根素作為新型抗癌劑的發(fā)展用于未來的癌癥治療和化學預防提供參考。

1 抑制腫瘤細胞周期

腫瘤是一類細胞周期相關性疾病，細胞通過各種細胞周期蛋白與其細胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）的相互作用在不同的檢查點受到調節(jié)，形成活性復合物。每個檢查點的過程在進入細胞周期的下一階段之前準確完成[6]。在對細胞周期進行調控時，需要利用到Cyclin-CDK-CDI網絡調控，其中CDK抑制因子（cyclin-dependent kinase inhibitor，CKI）主要有p21、p16以及p27，CKI對細胞周期起負調控作用，當細胞發(fā)生異常增殖時，其直接與CDK或CDK-Cyclin復合體結合，抑制CDK的活性，使細胞周期處于停滯狀態(tài)，從而避免腫瘤發(fā)生[7]。越來越多的研究發(fā)現，葛根素抗腫瘤作用主要是通過阻滯細胞周期于G0/G1期、G1/S期、G2/M期，抑制Gyclin、CDK蛋白表達，促進p21、p16和p27蛋白表達實現的[8]。YANG等[9]研究發(fā)現，利用流式細胞術測定細胞周期，葛根素能顯著降低人視網膜母細胞瘤RB細胞S期細胞的比例，同時伴隨G0/G1期和G2期細胞增多。楊智勇等[10]研究發(fā)現，與5-氟尿嘧啶干預組相比，40 mg/L葛根素組干預腎透明細胞癌786-O細胞能夠降低其增殖率和細胞克隆數目，提高G0/G1期細胞百分比并降低S期細胞百分比，提高細胞凋亡率，上調細胞周期和細胞凋亡相關蛋白第10號染色體缺失的磷酸酶（phosphate and tension homology deleted on chromsome ten，PTEN）、激活型半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cleaved caspase-3）和p27的表達水平。JIANG等[11]研究結果表明葛根素可抑制膀胱癌T24和EJ細胞的活力，阻斷G0/G1期細胞周期，誘導T24和EJ細胞凋亡。

2 影響線粒體調控途徑

線粒體依賴性細胞凋亡是誘導細胞凋亡的重要途徑，干擾該途徑可抑制細胞凋亡。B淋巴細胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）家族包含大約20種蛋白質，它們具有促進或抑制細胞凋亡作用[12]。Bcl-2家族蛋白是細胞凋亡的重要調節(jié)因子，它們在促進凋亡刺激時彼此相互作用決定是否發(fā)生線粒體外膜（mitochondrial outer membrane，MOM）透化，然后從外膜空間釋放因子，如細胞色素c，以形成凋亡體，從而導致激活半胱天冬酶殺死細胞[13]。半胱氨酸蛋白酶（caspases）是細胞凋亡的關鍵驅動因子，在細胞凋亡的內源性途徑中，細胞死亡信號誘導線粒體釋放細胞色素c激活caspase-9，然后激活caspase-3和caspase-7，促進腫瘤細胞的凋亡[14]。CHEN等[15]研究發(fā)現，葛根素6″-O-木糖苷（puerarin 6″-O-xyloside，POS）能誘導人肺癌A549細胞凋亡，對A549細胞具有明顯的細胞毒性，POS處理后顯著上調了A549細胞中caspase-3、caspase-7、caspase-9和Bcl-2-Associated X蛋白（Bax）的水平，而使Bcl-2下調。胡亞麗等[16]在研究葛根素對人肝癌HepG2細胞的實驗中，發(fā)現葛根素組和葛根素聯(lián)合順鉑組干預細胞后，Bax、Bax/Bcl-2和激活型caspase-3蛋白表達均高于空白對照組，空白對照組Bcl-2蛋白表達最高。另一項研究證明葛根素引起的肝癌SMMC-7721細胞增殖抑制和凋亡刺激是通過線粒體依賴性途徑介導的，誘導細胞凋亡與caspase-3、caspase-8和caspase-9表達增強有關[17]。

3 影響腫瘤細胞凋亡信號途徑

3.1 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）信號通路

MAPKs是一類蘇氨酸或絲氨酸的蛋白激酶，是細胞能量的關鍵傳感器，可被細胞因子、神經遞質、細胞應激和激素等胞外刺激激活。MAPKs可以調節(jié)多種細胞程序，包括細胞外信號調節(jié)蛋白激酶（extracellular-signal regulated kinase，ERK）、p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38MAPK）和c-Jun氨基末端激酶末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）[18]。JNK和p38MAPK的激活會促使細胞凋亡，而ERK1/2的激活會抑制細胞凋亡。HU等[19]研究發(fā)現，葛根素能顯著抑制非小細胞肺癌細胞系（NCI-H441細胞和NCI-H460細胞）的生長，通過蛋白質印跡分析，葛根素通過PI3K/AKT和ERK途徑誘導細胞凋亡。ZHANG等[20]研究發(fā)現，葛根素處理肝癌SMMC7721細胞后，可通過p38MAPK和ERK1的激活誘導肝癌SMMC7721細胞凋亡，另外，MAPK蛋白的表達和磷酸化水平均顯著增加。

3.2 磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（pmtein kinase B，AKT）信號通路

PI3K是一種胞內磷脂酰肌醇激酶，在生理條件下，PI3K至少可以通過三種途徑被激活，包括配體與受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）的結合、可溶性生長因子與RTK結合以及G蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptor，GPCR）激活RAS后RAS與p110中的Ras蛋白結合區(qū)（Ras-binding domain，RBD）結合，從而激活下游AKT信號分子，啟動PI3K/AKT通路[21]。LI等[22]觀察葛根素6″-O-木糖苷在肝癌SMMC-7721細胞和HepG2細胞中的作用，發(fā)現葛根素6″-O-木糖苷作用于HepG2細胞時，線粒體膜電位降低，p-PI3K、p-AKT和磷酸化雷帕霉素靶蛋白（phospho-mammalian target of rapamycin，p-mTOR）的表達降低，表明葛根素6″-O-木糖苷通過抑制PI3K/AKT/mTOR來降低HepG2細胞的活力和抑制增殖，并促進細胞凋亡。JIA等[23]研究發(fā)現，葛根素能顯著降低HPV陽性的人宮頸癌HeLa細胞的增殖，并可以通過抑制HeLa細胞中PI3K、AKT和TOR的表達，誘導HPV陽性的HeLa細胞凋亡。HUANG等[24]探討了葛根素對SW1353人軟骨肉瘤細胞的抗腫瘤作用，結果顯示PI3K抑制劑LY294002消除了AKT磷酸化的降低，表明PI3K/Akt信號通路參與介導葛根素的抗癌作用。

3.3 核因子κB（NF-κB）信號通路

NF-κB是一種轉錄因子復合物，由網狀內皮增生癌基因細胞同源物家族的五個成員組成[25]。當DNA受損時，NF-κB被激活，觸發(fā)趨化因子及其相關的激活受體，包括C-X-C趨化因子受體4（C-X-C chemokine receptor 4，CXCR4）和CC趨化因子受體7（CC chemokine receptor 7，CCR7），它們在癌細胞向靶器官的遷移中起重要作用[26～27]。另外，這些基因在抗細胞凋亡中也起關鍵作用。LIU等[28]研究發(fā)現，葛根素作用于膀胱癌BC細胞時，葛根素組下調了NF-κB信號通路主要因子的表達，而miR-16沉默則減輕了這些主要因子下調，另外，葛根素通過miR-16的上調使NF-κB信號通路失活。葛根素能顯著抑制脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導的乳腺癌MCF-7細胞和MDA-MB-231細胞的遷移、侵襲和黏附，還通過抑制p65和NF-κB抑制蛋白-α（inhibitor of nuclear factor kappa-B inhibitor-α，IκBα）的磷酸化消除了LPS誘導的乳腺癌細胞中的NF-κB活化[29]。

4 抑制炎癥

炎癥通常與癌癥的進展和發(fā)展有關，巨噬細胞在不同類型的炎癥性疾病和癌癥進展中發(fā)揮重要作用[30]。M1和M2巨噬細胞是炎癥的標志物，其中M1巨噬細胞通過活性氧和氮中間體與腫瘤發(fā)生密切相關，而M2巨噬細胞可促進腫瘤進展[31]。葛根素通過上調M1標志物（如iNOS+、分化簇197和CD40+）和降低M2標志物（包括CD163+、精氨酸酶1和CD206+）來抑制非小細胞肺癌異種移植模型中的腫瘤體積及其生長[32]。因此，葛根素可通過抑制炎癥抗腫瘤。

5 結語

葛根素可通過多種途徑抗腫瘤，具有潛在的抗腫瘤活性。現有研究表明，葛根素是細胞凋亡的良好誘導劑，可能成為治療多種腫瘤的藥物并且取得良好的效果。但目前葛根素抗腫瘤的機制還處于研究階段，還需進行大量臨床前和臨床研究，以確定各種類型腫瘤的葛根素的具體劑量，并建立特定的途徑或基因。此外，應進行葛根素的廣泛配方開發(fā)，以提高口服生物利用度和獲得該分子的巨大治療益處。從而更進一步地了解葛根素在治療各種腫瘤疾病中的療效，為臨床醫(yī)師制定腫瘤患者的治療方案提供重要參考。

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（收稿日期：2021-11-06 修回日期：2021-12-06）

（編輯：梁明佩）