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诱导肿瘤细胞凋亡的天然药物研究进展

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四川生理科学杂志2010;82(4) 中是否有共同的通路,以达到抑制其一即可控制多网络,为肿 瘤治疗寻找更加有效、特异的治疗靶点。尤其应该以血管内皮 细胞为主要抑制对象,提高选择性。(2)不同药物的联合使用。 可以针对不同的肿瘤血管生长因子、抑制因子,通过多靶点多 通路的综合控制而抑制肿瘤的生长和转移,从而提高抗肿瘤疗 效。(3)靶向药物治疗与其他疗法相加的综合治疗。靶向药物 169 7 Folkman J.Tumor angiogensis:role in regulation of tumor growth [J].Symp Soc Dev Biol,1974,30(0):43—52. 8 Jain RK。Molecular regulation of vessel maturation[J].Nat Med, 2003,9(6):685—693. 9詹启敏.分子肿瘤学[M].北京:人民卫生出版社,2005,10:325— 334. 治疗与放化疗、手术疗法及中药疗法相结合,根据病人个体化 差异提出个性化的综合治疗手段,提高治疗肿瘤的效果。 参考文献 l Folkman J.Role of angiogenesis in tumor growth and metastasis 1O鄂征.癌变机理研究[M].北京:北京出版社,1993,2:222—223. 11 Tonini T,Rossi F,Claudio PP.Molecular basis of angiogenesis and caner[J].Oncogene,2003,22(42):6549—6556. 12 Munto NP。Knowles M八Fibroblast growth factors and their re- ceptors in transitional cell carcinoma[J].J Urol,2003,169(2): 679—682. 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生理或病理条件下,自己结束其生命的过程,具有严格的基因 时控性和选择性。生物体各种细胞的数量都是通过增殖与死 亡之间的平衡来完成的。目前认为,细胞增殖过度是肿瘤发病 的一个途径,凋亡受阻或是细胞死亡不足是肿瘤发病的另一途 径,结果导致病变组织内肿瘤细胞存活延长,使细胞群体内存 活与死亡的平衡被破坏,存活大于死亡,肿瘤增长数目的净增 长加大 。 先提出“细胞凋亡”这一概念,是由体内外因素触发的细胞内置 *基金项目:四川省科技厅支撑计划(NO:2008SG0036)资助 作者简介:孟祥林(1986一),男。在读硕士研究生,主要从事抗肿瘤药物 筛选及分子靶点研究,Email:sophiaml@126.eom。 △通讯作者:刘明华(1972一),男,副教授,主要从事抗肿瘤药物筛选及 分子靶点研究,Email:liumhvip@163.corn。 我们可以根据可诱导肿瘤细胞凋亡的多种药物的作用特 点进行适当的归类。虽然这些药物的结构、来源或是作用于肿 瘤细胞上游信号机制错综复杂,但诱导肿瘤细胞凋亡的机制最 17O 四川生理科学杂志2010;32(4) 细胞凋亡的药物有上百种之多,其中既有人工合成药物又有天 然药物,现在天然抗肿瘤药物的研究已经成为一个热点,以后 抗肿瘤天然药物必将成为在抗肿瘤药物中的主力。现将最新 关于诱导肿瘤细胞凋亡的天然药物作以简单的综述。 2.1大黄素 后都可以归结为活化一条或两条凋亡通路来促使肿瘤细胞凋 亡。本文就肿瘤细胞凋亡的信号转导途径及一些最新的诱导 肿瘤细胞凋亡的天然抗肿瘤药物的研究进展综述如下。 1细胞凋亡的基本信号转导途径 Caspase家族是一类丝氨酸蛋白酶,是诱导细胞凋亡的必 要信号分子,其家族成员共有十多个,彼此之间可以相互活化 形成级联反应,Caspase既可以作为凋亡的激发分子又可以作 为效应分子。细胞凋亡可根据起始因子和进行途径不同,可以 分为受体依赖型的凋亡和非受体依赖型的凋亡两种方式,彼此 大黄素(Emodin,EMO)是一类蒽醌类衍生物,其化学名为 1,3,8一三羟基-6-甲基蒽醌(1,3, ̄tifhydroxy-6一methyl-antira— quinone),是大黄的主要有效成分,具有多种药理作用。近年来 国内外关于大黄素抗肿瘤的研究取得了一定的进展。 王春光『8 等人发现,大黄素处理荷K562细胞移植瘤的裸 之间相互作用l_3j。 1.1受体依赖型凋亡 受体依赖型凋亡途径(Receptor mediated apoptosis path— way)是指细胞通过细胞膜表面的受体接收周围环境传来的生 长信号,维持正常的生长和,一旦细胞失去与环境之间的 信号交流或者发生重大的损伤,细胞就进入凋亡程序。该途径 也可理解为细胞膜通路或是外源通路。 “死亡受体”(Death Receptor,DR)属于肿瘤坏死因子受体 (TNFR)超家族成员,包括Fas(又称CD95或Apo1)、TNFR1 CK称p55或CD120a)、DR3、DR4和DR5,含有与TNF受体同 源的富含半胱氨酸的胞外区,另外还有一个彼此同源的胞内 区,称为“死亡结构域”(DD)以此招募下游的凋亡蛋白。死亡受 体与其相应的配体结合后可以使细胞内的蛋白,如pre-Caspase 聚集到细胞膜,形成死亡诱导性信号复合体,进一步通过死亡 蛋白FADD(Fas associated death domain)适配蛋白活化 Caspase-8和Caspase-10,而Caspase-10可引发级联反应,活化 的Caspase-8又可引发了凋亡执行分子Caspase-3或Caspase-7 的切割及活化,使得细胞发生凋亡[4 ]。激活的Caspase-8能 在胞浆内裂解为Bid,裂解产物的羧基端片段(tBid)转移到线粒 体上,诱导线粒体释放细胞色素C。Bid的裂解把死亡受体通 路和线粒体通路联系起来,有效地放大了凋亡信号。 1.2非受体依赖性凋亡 非受体依赖性凋亡(Intrinsic mit0chondria1一d印endent pathway)主要通过线粒体介导的,即线粒体通路,也成内源通 路。线粒体是非受体依赖的细胞凋亡的中心。对 Caspase-3激活除了需要dATP或ATP外必须有线粒体内膜 的细胞色素C释放,线粒体参与凋亡转导机制主要有两个方 面:(线粒体质膜的渗透性改变,PT孔的开放使线粒体基质和 胞浆内的得以平衡流动,使原来存在的线粒体跨膜电位被驱 散。离子的流动有可能造成线粒体基质的高渗状态,从而使线 粒体膨胀、细胞骨架蛋白受压,直接导致细胞凋亡的发生。② 线粒体的释放反应,线粒体内膜含有许多死亡促进因子 (DPF),包括细胞色素C、凋亡诱导因子(AIF)、促死亡蛋白、 Caspase酶原等。线粒体释放的细胞色素C能与Apa ̄1及 Caspase-9形成一个复合体,在dATP、ATP存在下活化 Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7等成员,使凋亡进行下 去[6 ]。线粒体内部释放的proCaspase-3直接参与凋亡信号 的转导。这样就有可能存在一个Caspase和线体的自身反馈的 机制,凋亡刺激导致线粒体细胞色素C、AIF、Caspase释放, Caspase的活化又促进诱发这一过程,这对凋亡的加速和凋亡 信号的传递又十分重要的意义。 2诱导肿瘤细胞凋亡的天然抗肿瘤药物 迄今为止,人们已经发现了不计的抗肿瘤药物,其中诱导 鼠后,proCaspase-9首先被裂解活化产生有活性的Caspase-9, 通过一些中间过程有活性的Caspase-9继而裂解proCaspase-3 产生有活性的Csapase-3,有活性的Caspase-3继而剪切另外的 Caspase底物,引起级联反应,最终导致细胞凋亡。金丹婷[9]等 人通过酶标法检测到大黄素作用后白血病K562细胞的 Caspase-3、8、9活性明显增高,推测大黄素诱导白血病k562细 胞凋亡可能与线粒体和死亡受体途径相关。 2.2姜黄素 姜黄素是姜黄中提取的一种植物多酚,具有广泛的应用价 值,包括抗炎、抗氧化、抗人类免疫缺陷病毒、抗肿瘤、抗突变 等,也是姜黄发挥药理作用最重要的活性成分。近年它的抗肿 瘤作用成为国内外研究的热点。 刘特等 叼通过蛋白免疫印记研究发现,姜黄素在诱导人脑 胶质瘤细胞凋亡过程中可以下调Bcl-2和上调Caspase-8的表 达量。杨永杰[11]研究发现姜黄素在一定浓度范围内能够明显 抑制胃癌SGC7901细胞增殖,且抗凋亡基因Survivin的表达量 下降。何庆芝__】zj研究发现姜黄素处理人肝癌HepG-2细胞48 h后,细胞生长受到,细胞凋亡增加,并伴随着细胞BcF2 mRNA表达的下调以及Bax mRNA表达的上调,并出现明显 的剂量反应,推测姜黄素可能通过该途径诱导HepG-2细胞凋 亡。 2.3冬凌草甲素 冬凌草甲素(Oridonin)是从冬凌草(Rabdosia Rubescens Hara)中提取出来的一种贝壳杉烯二萜类化合物的最主要成 分。其具有抗炎、抗菌和抗肿瘤的作用。目前很多研究发现冬 凌草甲素参与肿瘤细胞的凋亡,从而很好的起到抗肿瘤活性作 用。 Survivin是Caspase-3和Caspase-7的直接抑制因子即直 接作用与级联反应的最终效应蛋白Caspase-3和Caspase-7,也 可以通过p21间接抑制Caspase-3,从而阻断细胞的凋亡过程。 宋芳[1。]等人研究发现,冬凌草甲素降低人胰腺癌SW1990细胞 中Survivin mRNA的表达,解除其对Caspase-3的抑制,促进细 胞凋亡。车宪平[1 ]在研究冬凌草甲素诱导膀胱癌MB49细胞 凋亡发现,采用分光光度法检测Caspase家族,随着冬凌草甲素 作用时间的延长,MB49细胞的Caspase-3和Caspase-9活性均 逐渐提高,但Caspase-8活性并不随时间的延长而提高,应该说 明冬凌草甲素可能通过Fas/FasL-线粒体途径诱发MB49细胞 凋亡。彭蕾[1 ]等人研究发现冬凌草甲素对人肺腺癌细胞株 SPC-A-1细胞具有抑制增值和诱导凋亡作用,其机制可能与上 调Bax/Bcl-2比例和上调p21 mRNA表达相关。 2.4大蒜素 大蒜在我国有着悠久的食用历史,大蒜素的主要有效成分 为含硫化合物如二烯丙基硫(Diallyl sulfide,DAS)、二烯丙基 二硫(Diallyl disulfide,DADS)和二烯丙基三硫(Daillyl trisul— 四川生理科学杂志2010;32(4) 171 fide,DATS)。近年来的体外实验证明大蒜素能够通过直接杀 伤肿瘤细胞及调节免疫功能来干扰肿瘤细胞的生长途径来抑 制肿瘤的发生。相对于目前临床上被广泛应用的一般化疗药 物,大蒜素几乎没有毒副作用,不引起体内炎症反应,对机体正 常的细胞影响很小。 最近的研究表明【1 大蒜素诱导的人胆管癌细胞的凋亡与 细胞DNA期阻滞密切相关。Yang等[1。]研究结肠癌C0一 LO 205细胞经过DADS处理后可促进Caspase-3、Caspase-8和 Caspase-9的活性,并且呈现时间依赖性。在使用Caspase广谱 抑制剂(Z-VAD-FMK)后再加用DADS作用COL0205细胞后 可以抑制DADS对其诱导的凋亡作用。Chung等Ll 研究发 现,DATS可引起细胞色素C、Caspase-3和Caspase-9的表达增 加。用DATS处理前列腺癌细胞诱导凋亡,在半胱天冬酶抑制 剂zVAI)-fmk和Caspase-9特异性抑制剂zLEHD-fmk影响下 其诱导细胞凋亡的作用明显减弱,细胞凋亡蛋白酶Caspase-3 的活性明显增加。 2.5青蒿素及其衍生物 青蒿素(Artemisinin)最初是由我国学者从菊科植物黄花 蒿(Artemisiaannualinn)叶中提取分离的具有过氧化基团的倍 半萜内酯类化合物,青蒿琥酯(Artesunate)、蒿甲醚(Ar— temether)和二氢青蒿素(Dihydroartemisinin)等均为青蒿素衍 生物,近年来发现青蒿素与其衍生物具有明确的体内外抗肿瘤 活性,就诱导细胞凋亡方面的研究如下。 He等[2 ]最近报道二氢青蒿素能增强死亡受体5活性并激 活死亡受体和线粒体通路诱导细胞凋亡。邵义如等[2o]研究表 明Caspasm3活化是双青蒿素诱导结肠癌细胞SW480凋亡中 关键性环节,由于Caspase-3位于凋亡信号转导通路最下游,因 此双青蒿素对Caspase-3的激活,是否是通过其它途径,或者多 种途径的交互作用,有待进一步研究。Lu等l2妇发现二青蒿素 在诱导白血病细胞HL-60凋亡过程中除线粒体膜电位下降、 Caspase-9激活外还伴随Caspase-8激活。Chen等也发现二青 蒿素除下调Bcl一2和上调Bax外,能同时升高Fas和激活 Caspase-8。 3展望 抗肿瘤药物现在已经成为不可缺少的治疗肿瘤的方法之 一,目前抗肿瘤药物的研发与应用已经成为生物医药科学的一 个迅速发展的重要领域,天然抗肿瘤药物的研究现目前已经成 为国内为研究的热点,其抗肿瘤作用也是显而易见的。抗肿瘤 药物筛选的基本条件是在药物靶点的基础上,建立适当的分析 和检测方法,发现新的具有治疗作用的药物,现在通过诱导细 胞凋亡而达到治疗肿瘤的研究方法越来越多,以诱导细胞凋亡 的抗肿瘤药物应运而生。深入研究细胞凋亡的作用机制有利 于开发相应的抗肿瘤药物,从而达到阻断肿瘤的发展和发生的 可能。 参考文献 1 Kerr JR,Wyllie AH,Currie AR.Apoptosis:A basic biologiaelphe- nomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics[J].Br J 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(收稿日期:2010-10-19) 

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