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细胞凋亡(apoptosis)又称细胞程序性死亡,是一个多因素参与的生理过程,涉及到免疫应答、基因调控、信号传导等多种过程。
目前研究表明,肿瘤的发生不仅与细胞增殖速度有关,也与过剩的细胞不能清除到体外有直接关系。
凋亡是细胞死亡的高度保守形式,在多种中对于控制细胞的数量起到关键性的作用[1]。
诱导细胞凋亡是目前中草药抗肿瘤机制的研究热点。
本文对多种中草药诱导肿瘤细胞凋亡及其相关机制进展做一综述。
1单味中药
藏红花
又名西红花、番红花,来源于鸢尾科植物番红花的柱头,是一种名贵中草药,有“植物黄金”之称。
藏红花含有约一百五十余种挥发性化合物和数种非挥发性化合物,已鉴定出40~50种成分。
其中研究较多的具有抗癌功效的是藏红花的粗提物,主要指藏红花的水溶性浸出液和乙醇浸出液。
吴强等[2]在实验研究中发现,藏红花浸出液对人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞有明显抑制作用,使S期细胞减少,CD95受体表达上调,CD95与其配体结合可使受体死亡结构域聚集,然后通过Fas死亡结构域相关蛋白使Caspase-8酶原活化,从而激活下游的级联反应,使Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7激活,这几种Caspase可降解胞内结构蛋白和功能蛋白,最终导致细胞凋亡。
柴胡
柴胡的主要活性成分是柴胡皂苷,根据化学结构不同分为SSa,SSb,SSc,SSd,SSm,SSn,SSp和SSt数种。
一般认为SSa和SSd为有效活性成分,而以SSd抗肿瘤作用活性最强。
研究发现,SSd对引起细胞凋亡的受体Fas和Fas配体的表达均有明显促进作用,可引起G1期细胞的堆积[3,4]。
SSa具有抗人肺癌细胞系MDA-MB-231和MCF-7生存与增殖的作用,呈剂量依赖关系。
其中MDA-MB-231细胞的凋亡不依赖p53/p21通路激活途径,而是伴随Bax/Bcl-2和c-Myc的增长和Caspase-3的激活;
而MCF-7细胞的凋亡则依赖p53/p21途径,同时伴有c-Myc蛋白的增高[5]。
SSd诱导的人CEM淋巴细胞凋亡,部分是由于提高c-myc和p53mRNA的水平及降低Bcl-2mRNA的水平所致[6]。
丹参
丹参是常用的抗肿瘤药物。
研究发现,其主要的有效抗癌成分为丹参酮ⅡA(TanshinoneⅡA,TSⅡA),但TSⅡA不溶于水,李琦等[7]采用乳化溶剂挥发法制备丹参酮ⅡA纳米粒,研究发现丹参酮ⅡA纳米粒治疗小鼠肝癌时出现细胞凋亡增加,p38MAPK的表达上升,TGFB1表达下降。
而p38MAPK的活化是多种抗癌药引起肿瘤细胞凋亡所必需[8],其主要途径包括:
参与Fas/FasL的表达[9];
激活c-jun和c-fos,c-jun基因启动子区包含一个MEF2C位点,p38MAPK能诱导MEF2C激活,增强c-jun的转录活性,诱导细胞凋亡[10]。
砒霜
中药砒霜的主要成分是三氧化二砷,已提纯为静脉用药,用于治疗急性早幼粒白血病,疗效显着[11]。
对As2O3的抗胃癌作用进行体外及动物实验研究发现,其体外抗胃癌作用显着,其机制主要是诱导胃癌细胞凋亡,并下调抗凋亡基因Bcl-2,同时将细胞阻滞于G0-G1期,随着As2O3剂量增大,细胞凋亡率及G0-G1期细胞比例逐渐增大,呈现药物剂量依赖性[12]。
高永丽等[13]在最近研究中发现,As2O3在体内具有抑制人胃癌裸鼠皮下移植瘤生长的作用,其作用机制与Caspase-3的活化诱导细胞凋亡密切相关。
以上研究提示As2O3通过多途径多靶点发挥作用。
茶叶
大量的研究证明,茶叶药效的主要成分茶多酚(teapolypenols,TP)具有增强机体抵抗力、抗氧化、防癌、抗肿瘤、抗辐射、抑菌、抗病毒、降血糖和降血脂、预防心脑血管疾病、抗衰老等多种作用[14]。
PAN等[15]研究了茶多酚诱导人类胃组织淋巴瘤U937细胞凋亡的分子机理,发现TP具有线粒体途径靶向性、促进Caspase-3分泌的作用,可迅速诱导Caspase-3活化;
使线粒体细胞色素C释放到胞液中并通过线粒体途径诱导Caspase-9活化,使Caspase活化的DNA酶(CAD)进入核内并降解DNA,诱导DNA裂解因子DFF-45降解。
苦参
苦参又名牛参、野槐,为豆科植物苦参SophoraFlavescensAit的干燥根。
李伏娥等[16]研究发现,不同浓度的苦参碱对SGC7901有明显抑制作用,且呈时间依赖性及剂量依赖性。
亦有报道[17]苦参碱对胃癌细胞的凋亡诱导作用可能与其影响Bcl-2表达有关。
Bcl-2为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白,现已发现至少19个同源物,它们在线粒体参与的凋亡途径中起调控作用,能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放。
冬凌草
冬凌草又名冰凌草、冰凌花、雪花草,因其植株冬季凝结薄如蝉翼、形态各异的蝶状冰凌片而得名。
冬凌草甲素(oridonin,Ori)是贝壳杉烯骨架的四环二萜类化合物,是植物冬凌草最重要的抗肿瘤成分。
研究表明,适宜浓度的冬凌草甲素诱导A375-S2细胞凋亡,这种作用是通过线粒体调节Caspase的激活来实现的[18]。
此外,张俊峰等[19]在研究中发现,冬凌草甲素可诱导肝癌细胞BEL-7402发生细胞凋亡,具有明显的量-效与时-效关系;
凋亡过程中Bcl-2蛋白表达降低和Bax蛋白上调。
由此可见,冬凌草也具有多途径的促肿瘤细胞凋亡作用。
姜黄
姜黄素是姜黄属药用植物中的多酚性色素成分,主要含3种成分:
姜黄素I(77%);
姜黄素Ⅱ,即脱甲氧基姜黄素;
姜黄素Ⅲ,即双脱甲氧基姜黄素。
Moragoda[20]等报道,姜黄素能抑制胃癌KATO-Ⅲ和结肠癌HCT-116细胞增殖并诱导凋亡,使HCT-116细胞的细胞周期停止于G2/M,免疫印迹结果显示两种细胞cyclinD、E水平下降,其诱导凋亡的机理是导致PARP断裂,激活Caspase-8活性,启动Fas凋亡途径。
近来研究表明,姜黄素能抑制4种野生型和4种p53突变型的黑色素瘤细胞,阻断NF-κB的细胞增殖过程,通过Fas/FasL途径诱导凋亡,由于黑色素瘤细胞包带有突变型p53基因,对传统的化疗有抗药性,姜黄素可克服这些细胞的抗药性,提供具有潜力的新疗法[21]。
青蒿
近年来发现青蒿素及其衍生物对肿瘤细胞有明显的抑制作用[22]。
赵君宁等[23]在研究中发现,青蒿琥酯在一定浓度范围内呈剂量依赖性方式抑制胃癌细胞MCG-803的生长增殖,并显着抑制生存素基因的表达,诱导胃癌细胞凋亡。
survivin是新近发现的凋亡抑制蛋白,成人正常组织中检测不出survivin的存在,而人类许多肿瘤组织高表达。
目前研究[24]认为survivin抑制细胞凋亡有2条途径:
其一是通过抑制Caspase-3、caspase-7的活性阻止细胞凋亡,其二是survivin与细胞周期调节子CDK4结合。
2中药复方
健脾益肾方
导师孙桂芝教授经过数十年潜心研究,考虑患者胃癌术后本虚标实的病机特点,提出以健脾益肾、解毒抗癌为主的治疗原则,以此组成中药复方健脾益肾方,疗效确切。
吴洁等[25]在实验研究中发现,健脾益肾方能增强凋亡信号转导基因Fas蛋白表达,增强促细胞凋亡调控基因Bas蛋白表达,增强Bas/Bcl-2比值,降低FasL蛋白表达从而起到诱导肿瘤细胞凋亡作用。
养胃抗瘤冲剂
中药复方养胃抗瘤冲剂是我科治疗中晚期胃癌的常用制剂,临床10年,具有改善临床症状,延长生存期的作用[26]。
李杰等[27]在实验中发现,养胃抗瘤冲剂对胃癌患者外周血T淋巴细胞的凋亡相关蛋白Fas/FasL的表达产生影响,治疗后使Fas表达降低,与治疗前相比,差异显着,从而提高机体的细胞免疫功能。
半夏泻心方
此方出自《伤寒论》,主治寒热错杂之痞证,为辛开苦降的代表方剂。
汪永锋等[28]在研究中发现,半夏泻心汤含药血清对人胃癌BGC-823细胞有诱导凋亡的作用,辛开、苦降的配伍形式可能通过促进bax的蛋白表达、抑制Bcl-2蛋白表达达到诱导细胞凋亡作用。
而Bcl-2家族成员间的动态平衡可能是决定细胞命运的机制之一,尤其这一家族的两个代表性成员Bcl-2和Bax,分别是凋亡抑制和促进因子,它们的比率直接决定了线粒体外膜各种通道的开放程度,形成细胞凋亡调控的枢纽[29]。
3结语
细胞凋亡是机体免疫自稳和免疫监视功能的重要组成部分,对肿瘤的发生、 及药物治疗有极为重要的影响。
研究表明,诱导肿瘤细胞凋亡是一条有效的肿瘤治疗途径,比直接杀伤肿瘤的治疗有明显优越性,故寻求高效低毒的肿瘤细胞凋亡诱导剂已成为肿瘤治疗的研究。
因此相信,随着在基因水平上对诱导肿瘤细胞凋亡的中草药进一步深入的研究,将会在新的治疗靶标的筛选、基因药物的开发和预后评价等方面发挥更为重要的作用。
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