歐萬倩 謝深霞 張景紅
[摘要] 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子3是細胞內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白,其異常激活與腫瘤、心肌缺血再灌注損傷和阿爾茲海默病等重要疾病的發(fā)生有關(guān),因此,STAT3成為眾多疾病研究中重要的靶點,而與該靶點相關(guān)的天然抑制劑的研究也引發(fā)眾多學(xué)者的關(guān)注。為此,本研究從天然藥物單體及天然復(fù)方制劑兩方面綜述了STAT3天然抑制劑的研究和進展,旨在為天然抑制劑的研究和開發(fā)提供新思路。
[關(guān)鍵詞] STAT3;腫瘤;心肌缺血再灌注損傷;阿爾茲海默病;天然抑制劑
[中圖分類號] R34 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-0616(2013)05-44-07
信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)是一個致癌轉(zhuǎn)錄因子,在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和演進中起著重要作用,成為腫瘤研究的一個熱點。雖然很多抑制劑,包括小分子抑制劑、肽類抑制劑和siRNA靶向沉默的基因抑制劑等的研究已見報道,而天然藥物則具有價格低廉、多環(huán)節(jié)和多靶點效應(yīng)等優(yōu)點,而且,已有很多研究發(fā)現(xiàn),多種天然藥物單體和復(fù)方制劑都能通過對STAT3的靶點調(diào)控,對腫瘤、心肌缺血再灌注損傷和阿爾茲海默病等有一定的治療作用,為此,本研究就STAT3在這些疾病中的生物學(xué)作用及其天然抑制劑的研究進展綜述如下。
1 生物學(xué)特征
STAT3是STATs蛋白家族中重要的一員,分子量約89~ 92 kD。STAT3的活化受到細胞因子、生長因子或其他配體的調(diào)控,例如,IL-6、EGF和HGF等,這些配體與細胞膜表面的相應(yīng)受體結(jié)合后使STAT3發(fā)生磷酸化而活化,活化后形成二聚體,進入細胞核,與相關(guān)靶基因的啟動子結(jié)合,調(diào)控下游的多種靶基因表達[1-2]。在生理情況下,STAT3存在一套自我調(diào)控機制,細胞因子信號抑制物(suppressor of cytokine signaling,SOCS)、活性STAT的抑制蛋白(the protein inhibitors of activated,PIAS)和蛋白酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatases,PTPs)可對STAT3信號通路進行負性調(diào)節(jié)[3-5]。然而,在病理條件下,STAT3的負反饋調(diào)節(jié)被打破,STAT3持續(xù)激活并引起下游靶蛋白的異常活化,而這些靶蛋白的活化與腫瘤、心肌缺血再灌注損傷和阿爾茲海默病的發(fā)生密切相關(guān),為此,STAT3在這些疾病的研究中占有重要地位。
2 STAT3與疾病關(guān)系
2.1 STAT3與腫瘤的關(guān)系
2.1.1 STAT3與腫瘤細胞相關(guān)信號通路的關(guān)系 在乳腺癌、肝癌、胰腺癌和大腸癌等實體瘤和血液系統(tǒng)腫瘤中均存在STAT3的高表達[6-10],見圖1。STAT3通過與其他腫瘤相關(guān)信號通路的相互作用,影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展:(1)IL-6和EGF與相應(yīng)受體結(jié)合,使STAT3發(fā)生磷酸化后形成二聚體,轉(zhuǎn)位入核;(2)活化的受體可以通過PI3K/Akt途徑激活mTOR,也可以招募SOS、Shc和Grb2復(fù)合物,進而激活Ras,最終激活Erk1/2和p38MAPK并轉(zhuǎn)位入核,活化核內(nèi)的STAT3,進而調(diào)控特定的靶基因轉(zhuǎn)錄 (如Mcl-1、c-Myc和TIMP-1等),參與腫瘤細胞的生長、分化、遷移及凋亡等過程。例如,Chen等[8]研究發(fā)現(xiàn),STAT3的激活與抑制在胰腺癌的發(fā)展中起到重要的作用,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在胰腺癌細胞Capan-2和SW1990細胞中,分別加入STAT3激動劑IL-6和JAK/STAT3抑制劑AG490,在Capan-2細胞中,其STAT3磷酸化水平增高,于此同時與細胞轉(zhuǎn)移相關(guān)的VEGF和MMP-2基因表達水平也有顯著提高,而在SW1990細胞中,表現(xiàn)與之截然相反,細胞中STAT3磷酸化水平降低,VEGF和MMP-2基因表達水平也隨之降低,由此說明,STAT3的激活和抑制可以影響胰腺癌細胞的VEGF和MMP-2基因表達和調(diào)控,STAT3可作為胰腺癌治療研究中一個重要的靶點。Riebe等[11]證實了,在PCI-1細胞和PCI-13細胞中,給予p38MAPK激動劑PMA可促進STAT3的活化,而沉默p38 MAPK基因后,可有效地抑制STAT3的705位磷酸化并降低IL-6及IL-8的分泌,提示STAT3的活化與頭頸部鱗狀細胞癌發(fā)展有關(guān)。Zhou等[12]研究發(fā)現(xiàn),乳腺癌側(cè)群細胞(side-population cells,SP)增殖和存活受到mTOR和STAT3的調(diào)控,結(jié)果顯示,在SP細胞中,發(fā)現(xiàn)PI3K/mTOR信號蛋白可以調(diào)控STAT3的表達,而給予PI3K抑制劑LY294002、mTOR抑制劑雷帕霉素或STAT3抑制劑IS3 295,可抑制SP細胞的增殖和存活,同時降低SP細胞的致瘤性,進一步研究發(fā)現(xiàn),沉默STAT3基因?qū)TOR的表達沒有影響,而沉默mTOR基因后,檢測到STAT3蛋白表達水平的下降,提示乳腺癌細胞中STAT3的表達受到mTOR的調(diào)控。
2.1.2 STAT3與血管生成的關(guān)系 多項研究表明,腫瘤的發(fā)生發(fā)展與血管新生和免疫抑制密切相關(guān)[13-14]。腫瘤血管異常增生時,引起VEGF、IL-6和EGF等的分泌,進而促進STAT3過度活化,從而,促進自然殺傷細胞(NK)和細胞毒性T淋巴細胞(CTL)周圍的IL-6、IL-10和VEGF的大量釋放,抑制NK和CTL的細胞毒性,而在另一方面也可以通過調(diào)節(jié)性T細胞(TReg)抑制樹突細胞(DCs)的活化,進而引起腫瘤免疫抑制反應(yīng)。例如,Molavi等[15]指出,在小鼠黑色素瘤模型中,聯(lián)合注射CpG寡聚脫氧核苷酸和STAT3抑制劑JSI-124,可以抑制STAT3磷酸化,下調(diào)VEGF和TGF-β表達,同時增加DCs和NK的活化,降低CD4+CD25+Foxp3+TReg數(shù)量,增強免疫反應(yīng),提示聯(lián)合CpG和JSI-124可增加抗腫瘤免疫反應(yīng)抑制腫瘤的發(fā)生。
2.2 STAT3與心肌缺血再灌注損傷的關(guān)系
心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury,MIRI)是指心肌缺血恢復(fù)血流后,細胞功能代謝障礙及結(jié)構(gòu)破壞進一步加重的現(xiàn)象。MIRI可導(dǎo)致心律失常、心肌細胞凋亡、心肌梗死甚至心力衰竭。最近研究指出,再灌注損傷補救激酶(reperfusion injury salvage kinases,RISK)途徑(即PI3K/Akt通路和ERK1/2通路)是逆轉(zhuǎn)MIRI的重要分子機制[16]。Lecour等[17]也提出,由TNFα和IL-6所介導(dǎo)的生存活化因子增強(survivor activating factor enhancement,SAFE)途徑(即JAK/STAT3通路)也和心肌保護相關(guān)。 例如,Tian等[18]在大鼠離體MIRI模型中發(fā)現(xiàn),缺血后處理(postconditioning,PostC) MIRI型大鼠后,其心肌組織中JAK和STAT3蛋白的磷酸化水平升高,Bcl-2表達上調(diào),而給予AG490后,降低JAK和STAT3的磷酸化水平,抑制Bcl-2的表達,同時可以逆轉(zhuǎn)PostC的抗凋亡作用,提示PostC通過JAK2/STAT3/Bcl-2途徑保護心肌細胞。
2.3 STAT3與阿爾茲海默病的關(guān)系
阿爾茲海默病(alzheimers disease,AD)是老年人中常見的神經(jīng)退行性疾病。腦內(nèi)β淀粉樣蛋白(Aβ)的沉積是AD形成和發(fā)展的關(guān)鍵因素。研究表明,Aβ的沉積與神經(jīng)炎性介質(zhì)密切相關(guān)。例如,Lee等[19]研究發(fā)現(xiàn),在脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)處理過的星狀膠質(zhì)細胞和BV-2小膠質(zhì)細胞中,給予2,4-雙(對羥基苯基)-2-丁烯醛后,可以抑制細胞中iNOS和COX-2的表達,同時可以抑制其NO、ROS、TNF-α、NF-kB和IL-1β的產(chǎn)生,除此之外,還觀察到 Aβ的沉積和STAT3的磷酸化水平下降,而采用siRNA抑制劑沉默STAT3基因或給予AG490均能逆轉(zhuǎn)2,4-雙(對羥基苯基)-2-丁烯醛對NF-kB的表達和Aβ沉積的抑制作用。提示抑制STAT3可以抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)及由炎性介質(zhì)誘導(dǎo)的Aβ沉積。
3 天然抑制劑
STAT3抑制劑包括小分子抑制劑(表1)、肽類抑制劑和siRNA靶向沉默的基因抑制劑等,其中以小分子抑制劑研究的最廣,然而,小分子抑制劑存在作用靶點單一和價格昂貴等問題。而天然藥物則具有價格低廉、多環(huán)節(jié)和多靶點效應(yīng)等特點,并已經(jīng)篩選出多種STAT3抑制劑在惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤、肺癌和乳腺癌等方面作用比較突出。目前對于STAT3天然抑制劑的研究主要集中在萜類、黃酮類及生物堿類等天然藥物單體上,現(xiàn)分述如下。
3.1 單體
3.1.1 萜類及其皂苷
3.1.1.1 人參皂苷 人參皂苷是五加科植物人參中的活性成分。具有抗癌、抗衰老和保護心肌細胞等作用。例如,Chen等[31]發(fā)現(xiàn),在食管癌Eca-109細胞和腎癌786-0細胞中,Rg3可以抑制兩種細胞生長,降低細胞中VEGF mRNA水平,抑制HIF-1α、COX-2和NF-kB蛋白的表達,抑制STAT3、ERK1/2 和JNK磷酸化,提示Rg3通過可以抑制STAT3相關(guān)信號蛋白的表達,進而降低VEGF表達,阻滯腫瘤血管生成和腫瘤生長。人參皂苷compound K(CK)是二醇型人參皂苷在人體腸道內(nèi)的主要代謝產(chǎn)物,研究發(fā)現(xiàn),在多發(fā)性骨髓瘤U266細胞中,CK可通過抑制JAK1和增加蛋白酪氨酸磷酸酶1(SHP-1)表達,抑制STAT3磷酸化,進而抑制抗凋亡相關(guān)蛋白bcl-xL、bcl-2、survivin及與細胞周期相關(guān)的cyclin E和cyclin D1的表達,從而誘導(dǎo)U266細胞凋亡[32]。Jung等[33]報道,在IFN-γ處理的BV2神經(jīng)膠質(zhì)細胞中,人參皂苷Rh1可抑制細胞中JAK1、STAT1、STAT3和ERK磷酸化,進而下調(diào)其iNOS基因表達水平,提示Rh1可以通過JAK/STAT和ERK途徑抑制細胞中iNOS表達,抑制BV2細胞生長,從而為抑制神經(jīng)炎性疾病提供一個有力的治療靶點。
3.1.1.2 雷公藤甲素和雷公藤紅素 雷公藤甲素和雷公藤紅素是植物雷公藤中重要的萜類化合物,具有抗癌、抗氧化和抗炎等作用。Wang等[34]研究發(fā)現(xiàn),在結(jié)腸炎相關(guān)的結(jié)腸癌小鼠模型中,雷公藤甲素可抑制腫瘤的生長和增加小鼠的存活率,同時可抑制結(jié)腸癌細胞的增殖和侵襲,還可通過抑制結(jié)腸癌細胞Rac1的活性,降低其STAT3的磷酸化,同時抑制細胞中cyclinD1和CDK4蛋白的表達,提示雷公藤甲素通過阻斷結(jié)腸癌小鼠中JAK/STAT信號通路相關(guān)蛋白的表達,抑制結(jié)腸癌細胞的增殖和細胞周期。Rajendran等[35]研究發(fā)現(xiàn),在肝癌C3A細胞中,雷公藤紅素通過抑制癌細胞的c-Src、JAK1和JAK2活性,抑制細胞中STAT3磷酸化,下調(diào)與細胞周期相關(guān)基因cyclin D1的表達、抗凋亡相關(guān)的基因表達(Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1和survivin)和與血管生成相關(guān)基因VEGF的表達,進而促進肝癌細胞的凋亡。
3.1.1.3 葫蘆素 葫蘆素屬于四環(huán)三萜化合物,主要來源于葫蘆科植物,具有抗氧化、抗炎和抗癌等藥理作用。Chan等[36]研究發(fā)現(xiàn),葫蘆素B抑制白血病細胞K562的生長,抑制細胞中STAT3、c-Raf、MEK1/2和ERK1/2磷酸化,提示葫蘆素B通過阻斷STAT3和Raf/MEK/ERK通路,抑制白血病細胞K562細胞生長。Huang等[37]證明了葫蘆素E在膀胱癌T24細胞中,通過抑制STAT3磷酸化,增加細胞中p21和p53蛋白的表達,進而促進細胞中CDK1和CyclinB表達,從而誘導(dǎo)細胞周期G2/M阻滯,抑制膀胱癌細胞增殖。Ishdorj等[10]研究發(fā)現(xiàn),在白血病細胞系BJAB、I-83、NALM-6細胞和原代細胞CLL中,葫蘆素I可以抑制各種細胞的STAT3 727位酪氨酸磷酸化,下調(diào)細胞中STAT3活性,進而抑制其Mcl-1、Bcl-2、Bcl-xL、XIAP的表達和上調(diào)死亡受體4(DR4)的表達,從而促進細胞凋亡。同時,有研究表明,葫蘆素Q、R也能抑制STAT3活性[38-39]。這為研究STAT3在葫蘆素抗腫瘤作用機制方面的作用,提供了一定科學(xué)依據(jù)。
3.1.1.4 紫杉醇 紫杉醇是紅豆杉屬植物中分離出來的一種四環(huán)二萜化合物。目前,紫杉醇主要用于卵巢癌和乳腺癌的治療。Walker等[6]研究發(fā)現(xiàn),STAT3在乳腺癌細胞中高度表達,紫杉醇可以抑制細胞中STAT3蛋白的磷酸化,阻止細胞中STAT3與微管蛋白的結(jié)合,進而抑制乳腺癌細胞的生長。
3.1.1.5 丹參酮ⅡA和隱丹參酮 丹參酮ⅡA和隱丹參酮主要來源于唇形科植物丹參的干燥根。具有抗炎、抗癌及修復(fù)缺血再灌注損傷等藥理作用。Chao等[40]研究發(fā)現(xiàn),丹參酮ⅡA可誘導(dǎo)大鼠C6膠質(zhì)瘤細胞凋亡,它的主要機制是丹參酮ⅡA通過阻斷大鼠C6膠質(zhì)瘤細胞中STAT3的磷酸化,抑制與凋亡相關(guān)蛋白Bcl-xL 和 cyclin D1的表達,丹參酮ⅡA 通過阻斷細胞中STAT3信號通路的表達,抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的凋亡。Shin等[41]發(fā)現(xiàn),在前列腺癌細胞DU145中,隱丹參酮可以抑制細胞中STAT3的705位磷酸化,進而下調(diào)其凋亡相關(guān)蛋白cyclin D1、survivin和Bcl-xL的表達,抑制DU145細胞的生長。
3.1.1.6 小白菊內(nèi)酯 小白菊內(nèi)酯是從艾菊屬植物中提取的倍半萜化合物。具有抗菌、抗炎和抗癌的藥理作用。Carlisi等[42]研究發(fā)現(xiàn),小白菊內(nèi)酯通過抑制肝癌細胞HepG2、Hep3B和SK-Hep1細胞中JAK蛋白表達,降低STAT3磷酸化,進而增加其對TRAIL的敏感性,從而促進HepG2、Hep3B和SK-Hep1細胞的凋亡。
3.1.1.7 穿心蓮內(nèi)酯 穿心蓮內(nèi)酯為二萜類內(nèi)酯化合物,是植物穿心蓮中主要有效成分,被譽為天然抗生素藥物。Zhou等[43]指出,STAT3在阿霉素耐受細胞中包括HCT116、MDA-MB-231、HepG2和 HeLa高度表達,穿心蓮內(nèi)酯下調(diào)各種細胞中JAK1/2及STAT3磷酸化,抑制STAT3與糖蛋白130(gp130)的相互作用,抑制組成型和IL-6誘導(dǎo)的STAT3磷酸化和核定位,進而增加癌細胞對阿霉素的敏感性,促進癌細胞的凋亡。
3.1.1.8 熊果酸 熊果酸是來源于多種天然植物的一類三萜化合物,具有抗炎、抗菌和鎮(zhèn)靜等多種生物學(xué)效應(yīng)。研究表明,在多發(fā)性骨髓瘤細胞U266中,熊果酸通過抑制骨髓瘤細胞的c-Src、JAK1、JAK2和ERK1/2活性,誘導(dǎo)SHP-1蛋白表達,阻斷STAT3磷酸化,下調(diào)細胞中相關(guān)信號蛋白cyclin D1、Bcl-xL、survivin、Mcl-1和VEGF的表達,抑制細胞增殖、增加癌細胞對沙利度胺和硼替佐米的敏感性,提示熊果酸可以通過抑制多發(fā)性骨髓瘤細胞中STAT3的活性,抑制多發(fā)性骨髓瘤的發(fā)展[44]。
3.1.2 生物堿類
3.1.2.1 靛玉紅及類似物 靛玉紅屬于雙吲哚類藥物,是中藥青黛的主要有效成分,具有極強的抑癌和抗炎作用。研究指出,靛玉紅可抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVEC)及PC-3細胞中STAT3的活性,進而抑制細胞的侵襲、微管形成和細胞存活[45]。同時,通過對靛玉紅類似物靛玉紅-3'-肟(18)進行合成得到一系列新產(chǎn)物,例如,E673、E692、E729、E805和E806,由于加入糖基和氨基而使其對STAT3的作用降低或消失,而E564、E728和E804則可以抑制乳腺癌細胞(MDA-MB-468 和 MDA-MB-435)、前列腺癌DU145細胞和轉(zhuǎn)基因細胞NIH 3T3/ v-Src中STAT3與DNA的結(jié)合,E721(23)僅能抑制MDA-MB-468細胞的STAT3與DNA結(jié)合,同時,E804還可以直接抑制MDA-MB-468細胞中的Src活性,阻斷STAT3通路,并下調(diào)STAT3下游靶基因Mcl-1和 Survivin的表達水平,進而誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡[46]。
3.1.2.2 千金藤素 千金藤素主要來源于防己科植物千金藤。Chen等[47]研究發(fā)現(xiàn),千金藤素可有效地抑制骨肉瘤SaOS2細胞生長,抑制細胞中STAT3活性以及相關(guān)靶基因Bcl-xL、c-Myc和cyclin D1的表達水平,促進骨肉瘤細胞的凋亡。
3.1.3 多酚類
3.1.3.1 姜黃素及其類似物 姜黃素是姜科、天南星科等植物中提取出的色素,具有抗炎和抗癌等作用。Yang等[48]研究發(fā)現(xiàn),姜黃素可抑制小細胞肺癌(SCLC)的STAT3磷酸化,及與增殖相關(guān)的蛋白(Survivin,Bcl-xL和Cyclin B1)和與侵襲相關(guān)的蛋白(VEGF,MMP-2,MMP-7和ICAM-1)的表達,進而阻斷SCLC細胞的增殖、遷移、侵襲和血管形成,抑制腫瘤生長。姜黃素衍生物同樣具有阻滯腫瘤細胞中STAT3活性的作用[49-53]。例如,Onimoe等[50]研究發(fā)現(xiàn),LLL12(34)和FLLL32(35)可抑制骨肉瘤細胞(U2OS、SAOS2和SJSA)侵襲和誘導(dǎo)細胞凋亡,也能抑制SJSA 和OS-33移植小鼠腫瘤的生長,其主要機制是,LLL12和FLLL32抑制細胞中STAT3磷酸化,并下調(diào)其靶基因cyclin D1、Bcl-2和Bcl-xL的表達,從而促進骨肉瘤細胞的凋亡。
3.1.3.2 和厚樸酚 和厚樸酚主要來源于木蘭科落葉喬木植物厚樸或凹葉厚樸。Rajendran等[54]證明,在肝癌細胞(HepG2、HUH-7、PLC/PRF5和Hep3B)中,和厚樸酚可以抑制細胞中c-Src、JAK1、JAK2和STAT3活性,抑制細胞中cyclin D1、Bcl-2、Bcl-xL、survivin和VEGF的表達。同時,和厚樸酚還可增加肝癌細胞對紫杉醇和阿霉素的敏感性。
3.1.3.3 白藜蘆醇及其衍生物 白藜蘆醇是葡萄、虎杖、花生和桑椹等植物中的多酚類化合物。是一種天然抗癌藥物。Li等[55]研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇可以抑制白血病細胞(Jurkat、SUP-B15和Kasumi-1)中STAT3磷酸化和Bcl-2活性及增加Bax的表達,從而誘導(dǎo)細胞凋亡。另外,白藜蘆醇的衍生物L(fēng)YR71也可通過下調(diào)乳腺癌細胞STAT3活性,抑制細胞中MMP-9表達,進而抑制細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[56]。
3.1.3.4 1,2,3,4,6-五-O-沒食子酰基-β-D-葡萄糖 沒食子1,2,3,4,6-五-O-沒食子酰基-β-D-葡萄糖(PGG)是五倍子中的一種鞣質(zhì)單體。研究表明,在前列腺癌DU145細胞,PGG通抑制STAT3的705位磷酸化,進一步阻斷下游的靶基因Bcl-xL和Mcl-1的表達,促進caspase誘導(dǎo)的細胞凋亡[57]。
3.1.3.5 (-)-表沒食子兒茶素沒食子酸酯 (-)-表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)是從綠茶中提取出來的一種多酚類化合物,具有抗癌、抗炎、降脂等藥理作用。Lin等[58]研究發(fā)現(xiàn),在頭頸鱗癌細胞SAS和Cal-27中給予EGCG,STAT3磷酸化水平降低及其靶基因bcl-2、VEGF、mcl-1和 cyclin D1表達受到抑制,同時,EGCG還可抑制IL-6誘導(dǎo)的JAK1/2的磷酸化,由此說明,EGCG通過阻斷頭頸鱗癌細胞中JAK/STAT3等信號蛋白的表達,發(fā)揮抑制頭頸鱗癌細胞的作用。
3.1.4 黃酮類
3.1.4.1 水飛薊賓 水飛薊素是從菊科植物水飛薊中提取出來的一種黃酮木脂類化合物。水飛薊賓是水飛薊素的主要活性成分,具有較強的抗癌和抗炎作用。例如,Agarwal等[59]發(fā)現(xiàn)在前列腺癌DU145細胞中,水飛薊賓抑制細胞中STAT3磷酸化和STAT3與DNA結(jié)合,增強細胞中caspase和PARP活性,誘導(dǎo)細胞凋亡。
3.1.4.2 Flavopiridol Flavopiridol(46)最初是從印度植物rohitukin中的提取分離出來的一種黃酮類單體,是首個進入臨床試驗的細胞周期蛋白依賴激酶(CDKs)抑制劑。研究表明,在人非小肺癌細胞A549中,F(xiàn)lavopiridol可以抑制STAT3轉(zhuǎn)錄活性,下調(diào)細胞中Mcl-1的表達,誘導(dǎo)細胞的凋亡[60]。
3.1.4.3 薯蕷皂素 薯蕷皂苷(47)主要來源于盾葉薯蕷,穿龍薯蕷,黃山藥和紫黃姜等植物。Li等[61]研究發(fā)現(xiàn),在肝癌C3A 和HepG2細胞中,薯蕷皂苷可以通過抑制細胞中c-Src、JAK1和JAK2活性及誘導(dǎo)PTP2表達,抑制其STAT3活性,下調(diào)肺癌細胞中cyclin D1、Bcl-2、Bcl-xL、survivin和VEGF的表達,同時可增加肺癌細胞對紫杉醇和阿霉素的敏感性,從而抑制細胞增殖和誘導(dǎo)細胞凋亡。
3.2 中藥復(fù)方制劑
3.2.1 安心顆粒 安心顆粒主要由人參、桂枝、瓜萎殼、水蛭、茯苓等組成,具有治療心衰和冠心病心絞痛等作用。在大鼠心衰模型中發(fā)現(xiàn),安心顆粒也可降低大鼠心肌組織中STAT3的表達,抑制心肌重塑,改善心力衰竭[62]。
3.2.2 加味四逆散 加味四逆散由柴胡、枳殼、白芍、甘草、姜黃、桃仁、丹參、黃芪組成。王禮鳳等研究表明,加味四逆散可降低肝星狀細胞HSC-T的JAK2和STAT3蛋白表達,提示加味四逆散可能是通過JAK2/STAT3通路蛋白的調(diào)控抑制肝纖維化[63]。
3.2.3 涼膈散 涼膈散由大黃、薄荷、芒硝、黃芩、甘草、連翹、梔子組成。在LPS誘導(dǎo)的大鼠急性肺損傷模型中,涼膈散降低了肺組織STAT3的表達水平,從而減輕肺組織損傷,其機制可能是通過抑制 STAT3 誘導(dǎo)的促炎因子的表達和促進抗炎因子的生成,而使機體促炎、抗炎趨于平衡[64]。
3.2.4 腎康丸 腎康丸由黃芪、金櫻子、水蛭、益母草等組成。姜斌等研究發(fā)現(xiàn),在大鼠2型糖尿病(DM)模型中,腎康丸降低血清IL-6 水平,減少了IL-6誘導(dǎo)的p-STAT3的表達,提示腎康丸保護2型DM腎臟可能是通過抑制STAT3信號通路實現(xiàn)[65]。
4 展望
綜上所述,STAT3在癌癥、心臟疾病和炎癥等的發(fā)生、發(fā)展機制的研究已經(jīng)相當(dāng)廣泛,以其作為一種治療靶點,篩選各種抑制劑,已成為目前新藥研究的一個熱點方向。盡管一些天然藥物已被發(fā)現(xiàn),并在上述疾病的研究中取得了一定的進展,但僅限于一些已知的單體和復(fù)方抑制劑,大量新的單體藥物和復(fù)方制劑還需更廣泛的研究,加之,許多復(fù)方制劑作用機制復(fù)雜,有關(guān)調(diào)控STAT3的機制尚需闡明,為此,有關(guān)STAT3天然抑制劑的開發(fā)和利用,仍需進行更深入、更廣泛、更細致的研究來實現(xiàn)。
[參考文獻]
[1] Takeda K,Akira S.STAT family of transcription factors in cytokine-mediated biological responses[J].Cytokine Growth Factor Rev,2000,11(3):199-207.
[2] Hirano T,Ishihara K,Hibi M.Roles of STAT3 in mediating the cell growth,differentiation and survival signals relayed through the IL-6 family of cytokine receptors[J].Oncogene,2000,19(21):2548-2556.
[3] Kubo M,Hanada T,Yoshimura A.Suppressors of cytokine signaling and immunity[J]. Nat Immunol,2003,4(12):1169-1176.
[4] Shuai K,Liu B.Regulation of gene-activation pathways by PIAS proteins in the immune system[J].Nature Rev Immunol,2005,5(8):593-605.
[5] Ke Shuai,Bin Liu.Regulation of JAK-STAT signalling in the immune system[J].Nat Rev Immunol,2003,3(11):900-911.
[6] Microtubule-targeted chemotherapeutic agents inhibit signal transducer and activator of transcription 3(STAT3)Signaling[J].Mol Pharmacol, 2010,78(5):903-908.
[7] Lin L,Amin R,Gallicano GI,et al.The STAT3 inhibitor NSC 74859 is effective in hepatocellular cancers with disrupted TGF-beta signaling[J].Oncogene,2009,28(7):961-972.
[8] Chen Huang,Guang Yang,Tao Jiang,et al.Effects of IL-6 and AG490 on regulation of Stat3 signaling pathway and invasion of human pancreatic cancer cells in vitro[J].J Exp Clin Cancer Res,2010,29(1):51-58.
[9] Du W,Hong J,Wang YC,et al.Inhibition of JAK2/STAT3 signalling induces colorectal cancer cell apoptosis via mitochondrial pathway[J].J Cell Mol Med,2012,16(8):1878-1888.
[10] Ganchimeg Ishdorj,James B.Johnston,Spencer B.Gibson inhibition ofconstitutive activation of STAT3 by curcurbitacin-I(JSI-124)sensitized human B-Leukemia cells to Apoptosis[J].Mol Cancer Ther,2010,9(12):3302-3314.
[11] Riebe C,Pries R,Schroeder KN,et al.Phosphorylation of STAT3 in head and neck cancer requires p38 MAPKinase,whereas phosphorylation of STAT1 occurs via a different signaling pathway[J].Anticancer Res,2011,31(11):3819-3825.
[12] Zhou J,Wulfkuhle J,Zhang H,et al.Activation of the PTEN/mTOR/STAT3 pathway in breast cancer stem-like cells is required for viability and maintenance[J].Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(41):16158-16163.
[13] Montagner M, Enzo E,F(xiàn)orcato M, et al.SHARP1 suppresses breast cancer metastasis by promoting degradation of hypoxia-inducible factors[J].Nature,2012,487(7407):380-384.
[14] Matsushita H,Vesely MD,Koboldt DC, et al. Cancer exome analysis reveals a T-cell-dependent mechanism of cancer immun-oediting[J].Nature,2012,482(7385):400-404.
[15] Ommoleila Molavil,Zengshuan Mal,Samar Hamdy,et al.Synergistic antitumor effects of CpG oligodeoxynucleotide and STAT3 inhibitory agent JSI-124 in a mouse melanoma tumor model[J].Immunology and Cell Biology,2008,86(6):506-514.
[16] 歐陽越,張景紅.心肌缺血再灌注損傷的分子修復(fù)機制及其抑制劑的研究進展[J].中國醫(yī)藥科學(xué),2012,2(1):30-32.
[17] Lydia Lacerda,Sarin Somers,Lionel H.Opie,et al.Ischaemic postconditioning protects against reperfusion injury via the SAFE pathway[J].Cardiovascular Research,2009,84(2):201-208.
[18] Yikui Tian,Wenjuan Zhang,Dachuan Xia,et al.Postconditioning inhibits myocardial apoptosis during prolonged reperfusion via a JAK2-STAT3-Bcl-2 pathway[J]. J Biomed Sci,2011,18(1):53-60.
[19] Young-Jung Lee,Dong-Young Choi,Im Seup Choi,et al.Inhibitory effect of a tyrosine-fructose maillard reaction product,2,4-bis(p –hydroxyphenyl)-2-butenal on amyloid-b generation and inflammatory reactions via inhibition of NF-kB and STAT3 activation in cultured astrocytes and microglial BV-2 cells[J].Journal of Neuroinflammation,2011,8(1):132-146.
[20] Anna Scuto,Pavel Krejci,Leslie Popplewell,et al.The novel JAK inhibitor AZD1480 blocks STAT3 and FGFR3 signaling,resulting in suppression of human myeloma cell growth and survival[J].Leukemia,2011,25(3):538-550.
[21] Maoyin Pang,Li Ma,Rujun Gong,et al.A novel STAT3 inhibitor,S3I-201,attenuates renal interstitial fibroblast activation and interstitial fibrosis in obstructive nephropathy[J].Kidney Int,2010,78(3):257-268.
[22] A Iwamaru,S Szymanski,E Iwado,et al.A novel inhibitor of the STAT3 pathway induces apoptosis in malignant glioma cells both in vitro and in vivo[J].Oncogene,2007,26:2435-2444.
[23] KA Monaghan,T Khong,CJ Burns,et al.The novel JAK inhibitor CYT387 suppresses multiple signalling pathways,prevents proliferation and induces apoptosis in phenotypically diverse myeloma cells[J].Leukemia,2011,25:1891-1899.
[24] Ken Miyoshi,Mikiro Takaishi,Kimiko Nakajima,et al.Stat3 as a therapeutic target for the treatment of psoriasis:A clinical feasibility study with STA-21,a Stat3 inhibitor[J].Journal of Investigative Dermatology,2011,131:108-117.
[25] Erik A.Nelson,Sarah R.Walker,Alicia Kepich,et al.Nifuroxazide inhibits survival of multiple myeloma cells by directly inhibiting STAT3[J].Blood,2008,112(13):5095-5102.
[26] Hui Song,Renxiao Wang,Shaomeng Wang,et al.A low-molecular-weight compound discovered through virtual database screening inhibits Stat3 function in breast cancer cells[J].PNAS,2005,102(13):4700-4705.
[27] Horiguchi A,Asano T,Kuroda K,et al.STAT3 inhibitor WP1066 as a novel therapeutic agent for renal cell carcinoma[J].British Journal of Cancer,2010,102(11):1592-1599.
[28] Amit M-Vazina, Shishodia S,Harris D,et al.Atiprimod blocks STAT3 phosphoryla- tion and induces apoptosis in multiple myeloma cells[J].British Journal of Cancer,2005,93(1):70-80.
[29] Loredana Santo,Teru Hideshima,Diana Cirstea,et al.Antimyeloma activity of a multitargeted kinase inhibitor,AT9283,via potent aurora kinase and STAT3 inhibition either alone or in combination with lenalidomide[J].Clin Cancer Res,2011,17(10):3259-3271.
[30] Tania Diaz,Alfons Navarro,Gerardo Ferrer,et al.Lestaurtinib inhibition of the JAK/STAT signaling pathway in hodgkin lymphoma inhibits proliferation and induces apoptosis[J].PLoS One,2011,6(4):e18856.
[31] Qing-Jiang Chen,Ming-Zhi Zhang,Le-Xin Wang.Gensenoside Rg3 Inhibits Hypoxia- induced VEGF expression in human cancer cells[J].Cell Physiol Biochem,2010,26(6):849-858.
[32] Sora Park,Hyo-Jung Lee,Soo-Jin Jeong,et al.Inhibition of JAK1/STAT3 signaling mediates compound K-induced apoptosis in human multiple myeloma U266 cells[J].Food and Chemical Toxicology,2011,49 (6):1367-1372.
[33] Ji-Sun Jung,Dong-Hyun Kim,Hee-Sun Kim.Ginsenoside Rh1 suppresses inducible nitric oxide synthase gene expression in IFN-γ-stimulated microglia via modulation of JAK/STAT and ERK signaling pathways[J].Biochem Biophys Res Commun,2010,397(2):323-328.
[34] Zhipeng Wang,Haifeng Jin,Ruodan Xu,et al.Triptolide downregulates rac1 and the JAK/STAT3 pathway and inhibits colitis-related colon cancer progression[J].Exp Mol Med,2009,41(10):717-727.
[35] Peramaiyan Rajendran,F(xiàn)eng Li,Muthu K.Shanmugam,et al.Celastrol suppresses growth and induces apoptosis of human hepatocellular carcinoma through the modulation of STAT3/JAK2 signaling cascade in vitro and in vivo[J].Cancer Prev Res,2012,5(4):631-643.
[36] Kin Tak Chan,Kwan Li,Shiu Lam Liu,et al.Cucurbitacin B inhibits STAT3 and the Raf/MEK/ERK pathway in leukemia cell line K562[J].Cancer Letters,2010,289 (1):46-52.
[37] Wen-Wen Huang,Jai-Sing Yang,Meng-Wei Lin,et al.Cucurbitacin E induces G2/M phase arrest through STAT3/p53/p21 signaling and provokes apoptosis via Fas/CD95 and mitochondria-Dependent pathways in human bladder cancer T24 Cells[J].Evid Based Complement Alternat Med,2012,2012:952762.
[38] Jiazhi Sun,Michelle A Blaskovich,Richard Jove,et al.Cucurbitacin Q:a selective STAT3 activation inhibitor with potent antitumor activity[J].Oncogene,2005,24(20):3236-3245.
[39] Jose? M.Escandell,M.Carmen Recio,Salvador Ma?n?ez,et al.Cucurbitacin R reduces the inflammation and bone damage associated with adjuvant arthritis in lewis rats by suppression of tumor necrosis factor-αin T lymphocytes and macrophages[J].J Pharmacol Exp Ther, 2007,320(2):581-590.
[40] Chao Tang,Hong-li Xue,Hai-bo Huang,et al.Tanshinone IIA inhibits constitutive STAT3 activation,suppresses proliferation,and induces apoptosis in rat C6 glioma cells[J].Neuroscience Letters,2010,470(2):126-129.
[41] Dae-Seop Shin,Hye-Nan Kim,Ki Deok Shin,et al.Cryptotanshinone inhibits constitutive signal transducer and activator of transcription 3 function through blocking the dimerization in DU145 prostate cancer cells[J].Cancer Res,2009,69(1):193-202.
[42] Carlisi D,D'Anneo A,Angileri L,et al.Parthenolide sensitizes hepatocellular carcinoma cells to TRAIL by inducing the expression of death receptors through inhibition of STAT3 activation[J].J Cell Physiol, 2011,226(6):1632-1641.
[43] Jing Zhou,Choon-Nam Ong,Gang-Min Hur,et al.Inhibition of the JAK-STAT3 pathway by andrographolide enhances chemosensitivity of cancer cells to doxorubicin[J]. Biochemical Pharmacology,2010,79(9):1242-1250.
[44] Ashutosh K.Pathak,Manisha Bhutani,Asha S.Nair,et al.Ursolic acid inhibits STAT3 activation pathway leading to suppression of proliferation and chemosensitization of human multiple myeloma cells[J].Mol Cancer Res,2007,5(9):943-955.
[45] Xiaoli Zhang,Yajuan Song,Yuanyuan Wu,et al.Indirubin inhibits tumor growth by antitumor angiogenesis via blocking VEGFR2-mediated JAK/STAT3 signaling in endothelial cell[J].Int J Cancer,2011,129(10):2502-2511.
[46] Sangkil Nam,Ralf Buettner,James Turkson,et al.Indirubin derivatives inhibit stat3 signaling and induce apoptosis in human cancer cells[J].PNAS,2005,102(17):5998-6003.
[47] Chen Zan,Huang Chen,Yang Yan-ling,et al.Inhibition of the STAT3 signaling pathway is involved in the antitumor activity of cepharanthine in SaOS2 cells[J]. Acta Pharmacologica Sinica,2012,33(1):101-108.
[48] Suksanti Prakobwong,Subash C.Gupta,Ji Hye Kim,et al.Curcumin suppresses proliferation and induces apoptosis in human biliary cancer cells through modulation of multiple cell signaling pathways[J].Carcinogenesis,2011,32(9):1372-1380.
[49] Lauren Friedman,Li Lin,Sarah Ball,et al.Curcumin analogues exhibit enhanced growth suppressive activity in human pancreatic cancer cells[J].Anticancer Drugs,2009,20(6):444-449.
[50] Chieko,Hiroyuki YamakoshiA,Atsuko Sato,et al.Novel Curcumin Analogs,GO-Y030 and GO-Y078,are multitargeted agents with enhanced abilities for multiple myeloma [J].Anticancer Res,2011,31(11):3719-3726.
[51] Grace Onimoe,Aiguo Liu ,Li Li,et al.Small molecules,LLL12 and FLLL32 inhibit STAT3 and exhibit potent growth suppressive activity in osteosarcoma cells and tumor growth in vivo[J].Invest New Drugs,201,30(3):916-926.
[52] Matthew A.Bill,Courtney Nicholas,Thomas A Mace,et al.Structurally modified curcumin analogs inhibit STAT3 phosphorylation and promote apoptosis of human renal cell carcinoma and melanoma cell lines[J].PLoS ONE,2012,7(8):e40724.
[53] Brent J.Tierney,Georgia A.McCann,David E.Cohn,et al.HO-3867,a STAT3 inhibitor induces apoptosis by inactivation of STAT3 activity in BRCA1-mutated ovarian cancer cells[J].Cancer Biology&Therapy,2012,13(9):766-775.
[54] Peramalyan Rajendran,F(xiàn)eng Li,Muthu K.Shanmugam,et al. Honokiol inhibits signal transducer and activator of transcription-3 signaling,proliferation,and survival of hepatocellular carcinoma cells via the protein tyrosine phosphatase SHP-1[J].J Cell Physiol,2012,227(5):2184-2195.
[55] Tan Li,Wei Wang,Hong Chen,et al.Evaluation of anti-leukemia effect of resveratrol by modulating SATA3 signaling[J].International immunopharmacology,2010,10(1):18-25.
[56] Ja Eun Kim,Hong Sook Kim,Yong-Jae Shin,et al.LYR71,a derivative of trimeric resveratrol,inhibits tumorigenesis by blocking STAT3-mediated matrix metallopro- teinase 9 expression[J].Exp Mol Med,2008,40(5):514-522.
[57] Hongbo Hu,Hyo-Jeong Lee,Cheng Jiang,et al.Penta-1,2,3,4,6-O-galloyl-β-d-glucose induces p53 and inhibits STAT3 in prostate cancer cells in vitro and suppresses prostate xenogograft tumor growth in vivo[J].Mol Cancer Ther,2008,7(9):2681-2691.
[58] Hui-Yi Lin,Shin-Chen Hou,Shi-Chen Chen,et al.(?)-Epigallocatechin gallate induces Fas/CD95-Mediated apoptosis through inhibiting constitutive and IL-6- Induced JAK/STAT3 signaling in head and neck squamous cell carcinoma cells[J].J Agric Food Chem,2012,60(10):2480-2489.
[59] Chapla Agarwal,Alpna Tyagi,Manjinder Kaur,et al.Silibinin inhibits constitutive activation of Stat3,and causes caspase activation and apoptotic death of human prostate carcinoma DU145 cells[J].Carcinogenesis,2007,28(7):1463-1470.
[60] Yean Kit Lee,Crescent R.Isham,Scott H.Kaufman,et al.Flavopiridol disrupts STAT3/DNA interactions,attenuates STAT3-directed transcription,and combines with the Jak kinase inhibitor AG490 to achieve cytotoxic synergy[J].Mol Cancer Ther, 2006,5(1):138-148.
[61] Feng Li,Prasana Priscilla Fernandez,Peramaiyan Rajendran,et al.Diosgenin,a steroidal saponin,inhibits STAT3 signaling pathway leading to suppression of proliferation and chemosensitization of human hepatocellular carcinoma cells [J].Cancer Letters,2010,292(2):197-207.
[62] 方顯明,劉神州,吳功恩,等.安心顆粒對心力衰竭大鼠JAK-STAT3信號通路的影響[J].新中醫(yī),2011,43(7):126-129.
[63] 王禮鳳,孫守才,李長秦,等.加味四逆散對大鼠肝星狀細胞株HSC-T6 JAK2-STAT3信號通路的影響[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志,2011,20(16):1964-1965.
[64] 劉建新,胡孔友,余林中,等.涼膈散對內(nèi)毒素致大鼠急性肺損傷信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子3表達的影響[J].中藥藥理與臨床,2009,25(6):1-3.
[65] 姜斌,楊愛成,王曉娟,等.腎康丸對糖尿病大鼠的治療作用及其機制研究[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志,2010,23(3):284-287.
(收稿日期:2013-02-20)