中药诱导肿瘤细胞凋亡的研究进展

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【摘要】  许多传统中药能够明显诱导肿瘤细胞的凋亡，一种全新的治疗方法——“细胞凋亡疗法”有望成为现实。中药诱导肿瘤细胞凋亡作用机制主要阻滞肿瘤细胞增殖周期，影响癌基因和抑癌基因的表达，提高机体免疫功能，影响端粒酶的活性，调节凋亡信号传导及调节体内激素水平诱导凋亡等。文章介绍了近年来中药诱导肿瘤细胞凋亡作用机制的研究进展。

【关键词】  中药； 肿瘤； 细胞凋亡； 作用机制
　　1992年英国科学家Hickman 等首次提出将诱导肿瘤细胞凋亡作为以后肿瘤治疗研究中的主要目标和手段以来，肿瘤细胞诱导凋亡治疗逐渐成为国际肿瘤研究的一个热点，诱导肿瘤细胞凋亡已成为筛选抗癌药物的新靶点。研究结果表明，许多中药的有效成分具有诱导肿瘤细胞凋亡的作用。这不仅为肿瘤的治疗提供了新的方法，同时也为中药的发展开辟了新的途径。中药诱导肿瘤细胞凋亡的作用机制主要有以下几个方面。

　　1  阻滞肿瘤细胞增殖周期
   
　　根椐细胞的增殖特点，每一代细胞分裂都必须经历G1-S-G2-M 4个周期。在细胞分裂后进行 G1期前存在一个相对静止期（G0期），此期是决定细胞继续进行分裂或发生分化的重要阶段。许多中药的有效成份能够作用于细胞周期的某一环节，从而使细胞增殖周期受阻，诱导其发生凋亡。藤梨根氯仿提取液对细胞周期产生影响，可使G0／G1期细胞数目增多，S期和 G2/M期细胞减少，出现G0/G1期阻滞，提示藤梨根氯仿提取液可抑制肿瘤细胞的有丝分裂［1］。Li等［2］报道小檗碱可以在不影响CyclinB1 mRNA表达的情况下，抑制Cyclin B1蛋白活性，使CDC2 激酶活性降低，细胞进入有丝分裂受阻，停留在G2 期。Iizuka等［3］报道小檗碱可抑制食管癌细胞的增殖，使细胞在G0-G1期聚集，同时，使S期细胞减少，直至细胞全部凋亡。
   
　　而有些中药则是通过阻滞肿瘤细胞S期进入G2/M期而诱发其凋亡。榄香烯对G0/G1期细胞无明显作用, 主要作用在S期, 阻止细胞由S 期进入G2/M期, 从而抑制肿瘤生长［4］。马东礼等［5］在研究榄香烯对HeLa细胞的作用时发现，HeLa细胞增殖受到明显的抑制，细胞的分裂能力降低，绝大多数细胞阻滞在G2/M期。张曼颖等［6］研究发现刺五加叶皂甙能诱导SPC-A-1细胞凋亡，经细胞周期分析，G1和S期细胞百分率明显降低，G2/M期细胞明显升高，提示刺五加叶皂甙作用使SPC-A-1细胞阻滞于G2/M期。

　　2  影响癌基因和抑癌基因的表达
   
　　在肿瘤的发生发展过程中，肿瘤细胞表达的凋亡相关基因起重要的调控作用，其中的某些基因发生缺失，突变或过度表达，可导致细胞增殖失控或凋亡受阻。因此，如何调控凋亡相关基因或其相应产物，提高肿瘤细胞对药物的敏感性，并诱导细胞进入凋亡是肿瘤治疗取得成功的关键。目前 bcl-2、c-myc、p53是几个了解较为深入的与凋亡调控有关的基因。
   
　　野生型 p53（wtp53） 基因的主要生物学功能为引起细胞周期限滞，诱导细胞凋亡和促进分化，对细胞生长起负调控作用，而因基因缺失或突变产生的突变型 p53（mtp53）蛋白则对细胞的增殖和转化起促进作用，抑制细胞凋亡，导致肿瘤的发生［7］。p53基因发生突变是许多人类恶性肿瘤中常见的基因改变之一。实验证明大蒜素通过促进抑癌基因p53和p21的表达可以诱导人早幼粒细胞白血病HL-60细胞的凋亡，还可诱导胃癌BGC-823细胞凋亡［8］。Wilson LC等［9］发现金雀异黄素(genistein)能诱导大肠癌HCT2116细胞的抑癌基因-非甾体抗炎药活化基因NAG21和p53、p21的表达，并通过诱导p53基因来调节NAG21的表达。而在大肠癌HCT215细胞(p53基因缺失)中NAG21不能被诱导表达，提示金雀异黄索通过调节p53基因而诱导肿瘤细胞凋亡。郭伟剑等［10］采用血清药理学方法研究健脾理气药(党参、白术、茯苓、八月札等)的体外诱导凋亡效应。结果显示含中药血清作用2 d后，诱导肝癌细胞凋亡，使细胞周期阻滞于S期，并上调p53蛋白的表达，提示上调p53蛋白的表达可能为健脾理气药诱导肝癌细胞凋亡的分子机制之一。抗癌口服液（由人参、灵芝和白花蛇舌草组成的复方水煎汤剂）作用于人胃癌 MGC-803细胞株，发现其具有明显抑制增殖和诱导凋亡作用，用药前后凋亡相关基因p53 有显著性改变［11］。
   
　　原癌基因 bcl-2、c-myc 是主要的凋亡调控基因。bcl-2能抑制细胞凋亡，故bcl-2受抑制可能是细胞凋亡的共同通道［12］。而 bax 基因则倾向于分布在终末分化细胞、退化细胞，在凋亡旺盛的细胞中表达更强。在功能上与bcl-2 相反，其过度表达则触发凋亡。袁怀波等［13］用RT-PCR和蛋白质免疫印迹技术检测葛根黄酮提取物、葛根素和大豆甙元处理HL-60后，对bcl-2和bax基因的mRNA和蛋白表达的结果显示，葛根黄酮提取物、葛根素和大豆甙元处理HL-60细胞后能够上调bax mRNA表达水平，下调bcl-2蛋白表达和上调Bax蛋白表达。姚保泰等［14］研究发现盐酸小檗碱可通过下调bcl-2的表达而达到防治胃癌及癌前病变的目的。左小东等［15］研究华蟾素诱导肿瘤细胞凋亡与细胞周期阻断和抗凋亡基因bcl-2表达之间的关系。结果华蟾素能将肿瘤细胞阻断在S期，并能抑制bcl-2基因的表达。马靖等［16］研究表明，c-myc，c-jun和c-fos上调参与甘草诱导肿瘤细胞凋亡的调控。何承伟等［17］研究半边旗提取物6F对HL-60细胞内c-myc、bcl-2及增殖细胞核抗原(PCNA)表达的影响，发现8-23l nmol/L 6F作用HL-60细胞12 h后c-myc、bcl-2及PCNA蛋白表达水平明显下降，并呈剂量效应关系。

　　3  通过提高机体免疫功能
   
　　大量研究结果表明，中药能诱生和增强机体的免疫功能，通过增强机体免疫功能，诱生细胞因子如 IL-2（白介素－2），IFN（干扰素）诱导 LAKC（淋巴细胞激活的杀伤细胞）产生及 NKC（自然杀伤细胞）增殖，从而介导肿瘤细胞发生凋亡或诱生 TNF（肿瘤坏死因子）提高 TNF 活性，诱导肿瘤细胞凋亡。正所谓“扶正固本”达到“祛邪”的目的。戴馨仪等［18］探讨中药复方清金得生片对荷瘤动物的抑瘤作用及其对免疫功能的影响。结果显示清金得生片能使受抑制的免疫功能提高，从而达到抑制肿瘤生长，阻止癌细胞扩散，诱导癌细胞凋亡的目的。半枝莲，雄黄，水蛭通过促进机体的细胞免疫功能从而诱导肿瘤细胞凋亡，抑制 DNA 合成［19，20］。某些中药如黄芪、党参、灵芝等还可通过诱生干扰素、白介素-2等细胞因子，诱导LAK细胞吞噬和增加TNF诱导调亡的能力［21］。

　　4  对端粒酶活性的影响
   
　　端粒酶可能是目前已知的最为广谱的恶性肿瘤分子标记物，并且与细胞周期和肿瘤凋亡基因表达关系密切。因此，鉴于端粒酶在肿瘤发生和发展中所扮演的如此重要的角色，端粒酶活性的抑制可能是某些抗癌药物发挥作用的机制。陈伟忠等［22］实验证明，肝癌细胞株中大多有端粒酶活性表达，并利用TRAP-ELISA法定性检测了不同浓度的苦参碱对肝癌细胞HepG-2端粒酶活性的影响。结果显示苦参碱对HepG-2的端粒酶活性有一定的抑制作用。同时认为苦参碱抗肿瘤的机制可能与抑制hTERT表达、降低端粒酶活性有关。曾建新等［23］的实验结果发现肝癌HCC-9204细胞中端粒酶活性较高，而当用As2O3 处理48 h后，测得端粒酶活性显著降低，提示抑制端粒酶活性是As2O3诱导肝癌细胞凋亡的机制之一。黎丹戎等［24］的实验表明，茶多酚具有诱导BEL-7402细胞分化的作用，并能降低端粒酶活性的表达。同时并没有发现发生分化的细胞端粒酶活性不下降的情况。这说明端粒酶的活性抑制是细胞分化过程所伴有的，提示茶多酚的抗癌机制可能是通过抑制端粒酶的活性而实现的。李伏娥等［25］用PCR-ELISA法对胃癌细胞端粒酶活性进行检测，苦参碱在诱导细胞凋亡的同时伴随端粒酶活性下调，且随苦参碱浓度增大和时间延长，抑制作用逐渐增强。提示苦参碱诱导细胞凋亡的调控可能与端粒酶表达调控之间存在密切联系。

　　5  对凋亡信号传导的影响
   
　　Moragoda［26］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HCT2l16细胞的细胞周期停止于G2/M期，免疫印迹结果显示两种细胞cyclin D、E水平下降，其诱导凋亡的机理是导致PARP断裂，激括caspase8活性，启动Fas凋亡途径。
   
　　Caspase-3是ICE/CED-3家族的重要成员，是细胞凋亡调控的重要因子之一。一般以23 000相对分子质量的无活性前体存在于细胞质中，当细胞进入凋亡时被激活，并可促进ICE家族的其他成员一起促进细胞凋亡。Pan等［27］研究乌龙茶多酚诱导人组织淋巴瘤U937细胞凋亡时发现，乌龙茶多酚可通过释放细胞色素c，活化Caspase-9、Caspase-3来诱导细胞凋亡。
   
　　另外，某些中药诱导肝癌细胞凋亡的机理还与蛋白激酶(PKC)、cAMP等信息分子有关，PKC可拮抗皮质激素诱导的胸腺细胞凋亡，槲皮素作为PKC的拮抗剂，可逆转这种作用，增强机体对肿瘤细胞的吞噬能力，诱导细胞发生凋亡。槲皮素能降低PTK活性，抑制cAMP和cGMP的磷酸二酯酶，增加cAMP水平，降低cGMP水平，调节细胞内二者的比值，控制细胞凋亡的蛋白磷酸化，导致肿瘤细胞发生凋亡［28］。

　　6  调节体内激素水平诱导凋亡
   
　　激素可引起某些肿瘤细胞凋亡。某些中药如人参、刺五加、党参等可刺激机体分泌肾上腺皮质激素。甘草、甘草甜素等具有分泌糖皮质激素作用。由于上述中药使体内激素水平升高，推测其有诱导细胞凋亡作用，对治疗激素敏感性肿瘤提供了可应用的中药［29］。

　　7  结语
   
　　随着研究工作的不断深入，对细胞凋亡的认识取得了令人瞩目的进展，细胞凋亡的研究为肿瘤治疗提供了新的思路和靶点。人们已经认识到诱导肿瘤细胞凋亡很可能是肿瘤治疗的一个新策略。但是，目前人们对细胞凋亡的概念、生化机制、生理病理意义乃至在生命科学中的应用等诸多方面的认识尚处于初级阶段，不仅尚有许多有待开拓的领域，而且在已经涉及的领域中还有很多问题没有得到很好解决，如迄今尚未完全确立细胞凋亡和细胞坏死的严格界限，细胞凋亡发生的确切机制亦尚不完全清楚等。而且在中医药与细胞凋亡关系研究领域，相关中医基础理论研究明显滞后于中药作用机制研究，目前主要限于运用现代医学手段检测某些中药或方剂对肿瘤细胞的诱导凋亡作用，而缺乏对相应中医理论的探讨。因此，如何将传统中医基础理论与现代分子生物学有机地结合，开展“中医分子生物学”的研究，对中医药现代化研究具有十分重要的意义。   
　　总之，通过中药诱导肿瘤细胞凋亡的研究，既可深入研究抗肿瘤中药的作用机制，还可在传统扶正祛邪治疗基础上，赋予新的含义，提出新的治疗方案，并与化疗药物配合使用，提高疗效，减少毒副作用。
【参考文献】
  　　［1］ 孙雪飞. 藤梨根提取液抗肺癌作用的实验研究［J］. 山东大学学报（医学版），2006，44(12)：1268.