絲膠蛋白在腫瘤治療領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展

吳鳳婷，鐘冰冰，蔣岸風(fēng)，鐘結(jié)清，馮敏珍，高玉秋

(廣西中醫(yī)藥大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，廣西 南寧 530000)

0 引言

絲膠蛋白是一種由家蠶(Bombyx mori L.)分泌的、包被在蠶絲表面的天然水溶性蛋白，是蠶絲中的重要成分，約占蠶絲總質(zhì)量的20%-30%[1]。研究表明，絲膠含有絲氨酸、天門冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、賴氨酸等十八種氨基酸(包括人體必需的八種氨基酸)，其中絲氨酸、天門冬氨酸和甘氨酸含量較高，其含量分別達(dá)到了33.43%，16.70%和13.49%[2-4]。

絲膠蛋白來源豐富，可以從天然繭蠶、家蠶幼蟲中部絲腺、繅絲后的副產(chǎn)物及絹紡廠的精練液廢水中提取獲得[2,5]?？壗z廠制絲生產(chǎn)過程中溶解下來的絲膠蛋白隨生產(chǎn)廢水的排放而流失，并成為繅絲生產(chǎn)廢水中的主要污染物[6-7]?？壗z廢水含有大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，直接排放易造成水體富營養(yǎng)化，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。

Qin等[8]對絲膠水提物的毒理學(xué)安全性進(jìn)行了評價(jià)，提示絲膠水提物安全性較高，無致畸、致突變性和急慢性毒作用。近幾年來，隨著對絲膠蛋白研究的逐漸深入，其生物活性也越來越被人們所重視。研究表明，絲膠具有保濕[9]、抗菌[10]、抗氧化[11]、抑制酪氨酸酶活性[12]、抗炎[13]、抗癌[14]、抗凝血[15]、降血糖和降血脂[16]、抗菌[17]、促進(jìn)腸胃道消化[17]等生物活性。同時，絲膠蛋白也因其具有防曬、保濕、美白淡斑、護(hù)膚的功能，在化妝品領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景[18]；在組織工程與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[19]中，絲膠蛋白可作為創(chuàng)傷敷料、藥物遞送載體、組織粘合劑、神經(jīng)組織損傷修復(fù)材料、心肌損傷修復(fù)材料、骨組織修復(fù)材料。這表明絲膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有較廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

2 絲膠抗腫瘤作用

據(jù)2018年我國癌癥報(bào)告指出：全國癌癥每年的新增病例數(shù)大約380萬，每年約有230萬人死于癌癥，相當(dāng)于平均每天超過1萬人被確診為癌癥。也就是說，平均每分鐘就有7個人被確診為癌癥，將近5個人死于癌癥[20]。顯然，癌癥是威脅居民健康的主要?dú)⑹?，腫瘤治療迫在眉睫，而數(shù)據(jù)論文表明腫瘤與絲膠存在一定的關(guān)系。

2.1 絲膠抗結(jié)腸癌的作用

Sasaki等[14]使用不同劑量的絲膠蛋白(經(jīng)口灌胃)對皮下注射1，2-二甲基肼(一種強(qiáng)力致腸癌劑，DMH)的小鼠進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充3%的絲膠蛋白可顯著降低結(jié)腸的畸變隱窩灶數(shù)量和結(jié)腸的異常隱窩數(shù)量；進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，3%的絲膠蛋白(飼喂)可顯著降低1，2-二甲基肼(DMH)誘導(dǎo)結(jié)腸腫瘤小鼠模型的結(jié)腸腺瘤和腺癌發(fā)生率，提示絲膠蛋白對結(jié)腸癌的發(fā)生有一定預(yù)防作用。

Zhaorigetu等[21]分別使用不同劑量的酪蛋白飼料、添加3%絲膠蛋白的飼料對DMH(20mg / kg)的大鼠進(jìn)行飼養(yǎng)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)絲膠蛋白比單純的酪蛋白對結(jié)腸黏膜勻漿脂質(zhì)過氧化有更高的抑制性，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸內(nèi)容物中未消化的絲膠蛋白抑制了DMH處理大鼠的結(jié)腸氧化應(yīng)激和結(jié)腸的畸變隱窩灶(ACF)。

Kaewkorn 等[22]選用兩種不同大小的絲膠——大絲膠蛋白(WM 191~339kDa)和小絲膠蛋白(WM 61~132kDa)分別培養(yǎng)人結(jié)直腸癌細(xì)胞(SW480)和正常黏膜細(xì)胞(FHC)。發(fā)現(xiàn)絲膠蛋白對SW480細(xì)胞的增殖具有明顯地抑制作用，小絲膠蛋白抑制作用大于大絲膠。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，絲膠蛋白可能通過激活caspase-3和下調(diào)Bcl-2的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而降低SW480細(xì)胞活力。

2.2 絲膠抗皮膚腫瘤的作用

Zhaorigetu等[23]使用不同劑量的絲膠對二羥甲基丁酸(一種皮膚腫瘤誘導(dǎo)劑， DMBA)局部應(yīng)用于皮膚的雌性ICR小鼠進(jìn)行干預(yù)，在每次對苯二甲酸(TPA)促進(jìn)治療前30分鐘，局部應(yīng)用于皮膚，發(fā)現(xiàn)絲膠的保護(hù)作用明顯降低了腫瘤的發(fā)生率和腫瘤的多重性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，5mg/kg劑量的絲膠蛋白可減少皮膚腫瘤表皮的過度增殖。

2.3 絲膠抗胃癌的作用

郭偉洪等[24]分別使用相同劑量(700μg/mL)的絲膠蛋白和生理鹽水對種植胃癌MKN45細(xì)胞的裸鼠進(jìn)行干預(yù)(腹腔注射)，發(fā)現(xiàn)絲膠蛋白在裸鼠體內(nèi)有抗腫瘤效應(yīng)和良好生物安全性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的絲膠蛋白與MKN45胃癌細(xì)胞共孵育48h后，MKN45胃癌細(xì)胞的存活率明顯下降，絲膠蛋白在一定程度上可以通過阻滯胃癌細(xì)胞周期抑制抑制胃癌細(xì)胞的增殖，且具有劑量-反應(yīng)關(guān)系。此外，該研究還證實(shí)了絲膠蛋白抑制胃癌細(xì)胞增殖的作用機(jī)制與自噬有關(guān)，但絲膠蛋白對胃癌細(xì)胞自噬的調(diào)節(jié)機(jī)制未明。

2.4 絲膠抗人類體外培養(yǎng)癌細(xì)胞的作用

Kumar等[25]使用4 mg/mL的絲膠蛋白對人類癌細(xì)胞(A431)，人舌癌(SAS)和乳腺癌(MCF-7)細(xì)胞作用，發(fā)現(xiàn)絲膠蛋白對MCF-7細(xì)胞具有一定的細(xì)胞毒性，細(xì)胞活力降低50%以上，絲膠蛋白升高了細(xì)胞內(nèi)ROS水平，導(dǎo)致亞周期G1期細(xì)胞周期停滯并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，絲膠蛋白處理的A431和SAS細(xì)胞顯示出p53的上調(diào)以及Bax和Bcl-2基因表達(dá)的失調(diào)，而MCF-7細(xì)胞顯示Bax上調(diào)和Bcl-2基因表達(dá)下調(diào)，從而推測出絲膠蛋白的氧化作用抑制了癌癥細(xì)胞的生長。

3 絲膠作為抗腫瘤藥物的載體的作用

絲膠蛋白作為從天然蠶絲中提取的一種高分子材料，具有價(jià)格低廉、生物相容性良好和安全的優(yōu)勢，目前研究發(fā)現(xiàn)，絲膠蛋白作為藥物釋放載體，運(yùn)輸腫瘤藥物進(jìn)入機(jī)體，以輔助抗腫瘤。

3.1 負(fù)載阿糖胞苷

Zhang 等[26]將2.0 mg/mL N-月桂酰氨基酸鈉(絲膠蛋白表面活性劑，SSS)和陽離子藥物阿糖胞苷(CH)按照一定的比例合成陽離子聚集物或囊泡(SSS/CH)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)CH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于或等于0.3時，聚集體溶液能夠形成穩(wěn)定的囊泡結(jié)構(gòu)，控制CH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2時，SSS/CH聚集物累計(jì)釋放液體速度在18小時達(dá)到最大值，約為純阿糖胞苷的9倍。與對照組相比，SSS/CH聚集物具有顯著的持續(xù)釋放作用，而且，SSS/CH形成的囊泡與純阿糖胞苷組相比具有更好的抗腫瘤作用。該結(jié)果表明，絲膠具有運(yùn)載阿糖胞苷輔助抗腫瘤的應(yīng)用潛能。

3.2 負(fù)載姜黃素

Jahanshahi 等[27]結(jié)合絲膠、聚乙烯亞胺、氟化石墨烯的優(yōu)勢，合成一種納米載體(FPS)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)PS中含有兩種不同的pH敏感酰胺鍵，在血液(pH=7.4)中帶有負(fù)電荷，可延長血液循環(huán)時間，酰胺鍵一旦達(dá)到中度酸性條件(pH≈6.5，對應(yīng)于腫瘤細(xì)胞外基質(zhì))即發(fā)生水解，隨后一旦達(dá)到較低酸性條件(pH≈5.5，對應(yīng)于內(nèi)體/溶酶體微環(huán)境)，F(xiàn)PS電荷可為切換到正電壓(≈28 mV)，有助于核釋放。FPS負(fù)載姜黃素(天然抗腫瘤藥物，Cur)，合成抗癌藥物載體(FPS-Cur)，其可選擇性增強(qiáng)姜黃素在HeLa、SkBr3和PC-3癌細(xì)胞中的細(xì)胞內(nèi)在化和細(xì)胞核靶向遞送，且FPS-Cur在HeLa、SkBr3和PC-3細(xì)胞中表現(xiàn)出較高的姜黃素負(fù)載能力，延緩姜黃素的釋放并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

3.3 負(fù)載siRNA

Yalcin等[28]將白蛋白和絲膠按2:1的比例脫溶合成納米顆粒，應(yīng)用聚-L-賴氨酸(PLL)和透明質(zhì)酸(HA)修飾，合成載體HA/PLL-siRNA/Alb-Ser(2：1)NPs。該載體負(fù)載siRNA，發(fā)現(xiàn)siRNA捕獲效率在36.8至61.3%之間，而siRNA介導(dǎo)的基因沉默可顯著抑制細(xì)胞生長并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。因此，新型白蛋白-絲膠蛋白納米粒可作為喉癌治療的siRNA遞送載體。絲膠具有輔助siRNA抗喉癌治療的應(yīng)用潛能。

3.4 負(fù)載IR780

Deng等[29]研究發(fā)現(xiàn)，用疏水性膽固醇修飾親水性絲膠，在水環(huán)境中組裝成兩親性大分子綴合物(Ser-Chol)，Ser-Chol與腫瘤靶向藥物葉酸(FA)偶聯(lián)，合成膠束(FA-Ser-Chol/IR780)。FA-Ser-Chol/IR780膠束可通過FA受體被FA陽性胃癌細(xì)胞(BGC-823)有效吸收，而攝取的膠束在808nm激光照射下對BGC-823細(xì)胞顯示出顯著的光動力療法(PDT)和光熱療法(PTT)細(xì)胞毒性。FA-Ser-Chol/IR78膠束可能作為一種有前途的光敏劑用于癌癥治療，絲膠的親水性發(fā)揮著非常重要的作用。

3.5 負(fù)載阿霉素

Guo等[30]將親水絲膠多肽(Sericin)與聚(γ-芐基-L-谷氨酸)(PBLG)開環(huán)聚合(ROP)制成兩親性聚合物(Sericin-PBLG膠束)，Sericin-PBLG負(fù)載阿霉素(DOX)制成Sericin-PBLG-DOX。發(fā)現(xiàn)Sericin-PBLG膠束具有高載藥能力、高穩(wěn)定性及良好的細(xì)胞膜穿透性，有助于延長循環(huán)時間，負(fù)載DOX，提高了細(xì)胞對DOX的吸收。Sericin -PBLG-DOX進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，被轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核周溶酶體中，在溶酶體中DOX的釋放速度加快。Sericin -PBLG-DOX與相同劑量的DOX相比，具有逆轉(zhuǎn)癌癥耐藥性，可以在體內(nèi)外產(chǎn)生更有效的抗腫瘤作用。

4 總結(jié)與展望

人口老齡化、空氣污染、生活環(huán)境、飲食習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)壓力等因素為腫瘤患病常見因素，近年來惡性腫瘤的患病率逐漸上升，腫瘤的治療一直是醫(yī)學(xué)研究的重要領(lǐng)域，因此不斷探尋對腫瘤產(chǎn)生有效作用的藥物至關(guān)重要。作為一種天然高分子蛋白，絲膠具有獨(dú)特的抗腫瘤的生物學(xué)性能以及良好的生物相容性，已被證實(shí)對皮膚腫瘤、結(jié)腸腫瘤、胃癌等腫瘤細(xì)胞的生長有一定抑制作用，同時，它還可作為載體與抗腫瘤藥物結(jié)合進(jìn)入機(jī)體以發(fā)揮治療腫瘤的作用。但目前對于絲膠蛋白的抗腫瘤研究尚在起步階段，今后，需深入加強(qiáng)臨床實(shí)驗(yàn)研究，加強(qiáng)絲膠抗癌機(jī)理方面的研究，同時也能促進(jìn)絲膠的回收及合理利用，減少其對環(huán)境造成的污染。