芹菜素抗腫瘤作用及機制研究進展

李衛林

臺州恩澤醫療中心（集團）臺州醫院，浙江臨海 317000

芹菜素（Apigenin）是一種天然存在于多種蔬菜、水果、茶葉和豆類中的黃酮類化合物[1]。近年通過大量的研究發現它具有抗腫瘤、抗突變、抗氧化、抗病毒、抗炎、鎮靜等多方面的作用，其中其抗腫瘤作用較為顯著，其抗腫瘤作用的主要機制有抑制腫瘤細胞的增殖、誘導腫瘤細胞的凋亡、干擾腫瘤細胞的信號傳導、抑制腫瘤血管的生成，侵襲和轉移、抗氧化等。現就芹菜素在抗腫瘤方面的作用機制研究進展綜述如下：

1 調控細胞周期運行、抑制腫瘤細胞增殖

細胞周期素（cyclin）就像是細胞周期調控的“變速器”，而周期素依賴激酶（CDK）就像是細胞周期調控的發動機，只有當他們結合為cyclin/CDK復合物，才能調控細胞周期。因cyclin/CDK復合物可作用于不同底物從而引發細胞周期時相的改變，啟動DNA的合成，運行細胞的分裂，進一步推進細胞周期的運行。研究表明，芹菜素通過抑制細胞周周期素、CDK及CDK抑制因子（CDKI）等物質的活性使得腫瘤細胞阻滯于G2/M、G0～G1期等，因此細胞周期無法正常運行，細胞的增殖受到抑制，進而腫瘤細胞生長受到抑制[2]。

1.1 乳腺癌

Choi等[3]研究表明，芹菜素可以通過降低cyclin A、cyclin B及CDK1蛋白的表達，抑制CDK1激酶的活性使乳腺癌細胞（SK-BR-3）發生G2/M期阻滯。劉博文等[4]研究發現，芹菜素處理乳腺癌細胞（T47D）后，cyclin B1蛋白的含量表達減少，而G2/M期細胞所占的比例增加，同樣說明了芹菜素可以將細胞周期阻滯在G2/M期從而抑制腫瘤細胞增殖。

1.2 前列腺癌

芹菜素也可以抑制前列腺癌細胞的生長，Kobayashi等[5]發現芹菜素可通過p53依賴途徑誘導p21表達，抑制CDK1活性，將細胞周期阻滯在G2/M期，而Gupta等[6]發現以不同濃度的芹菜素處理細胞后可以劑量依賴性的阻滯細胞于G0～G1期，抑制了S期、G2～M期細胞的生長，減少了CDK2、4、6及cyclin D1、D2、E的表達，從而抑制前列腺癌細胞的生長（CA-HPV-10）。另外Shukla等[7]報道芹菜素可以抑制前列腺癌細胞（DU145）的增殖，其作用機制是使其細胞周期阻滯在G1期。

1.3 卵巢癌

杜俊瑤等[8]也證實芹菜素可通過使人卵巢癌細胞（CAOV3）細胞周期停滯在G2/M期，從而誘導細胞的凋亡、抑制其增殖。

1.4 宮頸癌

Zheng等[9]發現芹菜素可通過上調p21/WAF1蛋白的表達使人宮頸癌細胞周期阻滯在G1期從而抑制癌細胞的生長。

1.5 結腸癌

Wang等[10]研究發現，芹菜素可以通過抑制G2期到M期的重要酶類-p34（Cdc2）的活性，使細胞周期阻滯在G2/M期，降低p34的表達，并減少cyclin B1的積聚，從而抑制3種結腸癌細胞（SW480，HT-29，Caco-2）的生長。

1.6 胰腺癌

芹菜素可通過下調細胞周期素cyclin A、B的表達，減少cdc2、cdc25的磷酸化誘導胰腺癌細胞G2/M期阻滯[11]。

1.7 黑色素瘤

Casagrande等[12]研究發現芹菜素可以抑制黑色素瘤細胞的生長，其機制可能是通過抑制CDK1使黑色素瘤細胞（OCM-1）發生G2/M期阻滯。

2 誘導腫瘤細胞的凋亡

細胞凋亡是一種有序的自主性死亡方式，它涉及多種基因的激活、表達和調控等過程。腫瘤細胞凋亡受抑制會增加惡性細胞的潛能及數量，最終會導致腫瘤的發生。

2.1 乳腺癌

Choi等[13]研究發現，芹菜素可通過釋放細胞色素c（Cyt c），激活caspase-3等線粒體凋亡途徑，促進人乳腺癌細胞（MDA-MB-453）凋亡從而抑制細胞生長。

2.2 宮頸癌

Zheng等[9]發現芹菜素可誘導與凋亡有關的p53、cas pase-3、Fas/Apo-1表達，并降低了凋亡抑制因子Bcl-2蛋白的表達，從而導致細胞凋亡發生。

2.3 肝癌

Khan等[14]發現芹菜素可以通過增加腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、干擾素-γ（IFN-γ）的表達及激活 caspase 途徑中caspase-3、caspase-7、caspase-9 及 caspase-10 的釋放，進而誘導肝癌細胞進入程序性死亡。

2.4 胃癌

胡太平等[15]發現20-80 μg/mL的芹菜素作用于人胃癌BGC823細胞48 h能呈劑量依賴性的促進凋亡促進因子（Bax蛋白）的表達，抑制凋亡抑制因子Bcl-2蛋白的產生，使得Bax/Bcl-2的比值上升，并通過降低線粒體跨膜電位，促進Cyt c的釋放，增加caspase-9活性及其下游的級聯反應，最終誘導人胃癌細胞的凋亡。

2.5 白血病

Vargo等[16]研究發現芹菜素進入細胞后集中于線粒體內，通過激活caspase-9、caspase-3及蛋白激酶Cδ（PKCδ）誘導細胞凋亡。

2.6 肺癌

Lu等[17]研究發現芹菜素可以誘導Bax/Bcl-2觸發的線粒體凋亡途徑，促進Cyt c、核酸內切酶G及凋亡誘導因子的釋放，激活caspase-9、caspase-3，從而誘導肺癌細胞的凋亡。

2.7 神經母細胞瘤

Das等[18]研究發現芹菜素通過激活鈣蛋白酶，并使細胞內游離的鈣離子增加、Bax/Bcl-2的比例升高，促進Cyt c的釋放及激活caspase-9和caspase-3，最終誘導神經母細胞瘤細胞（SH-SY5Y）的凋亡。

3 干擾腫瘤細胞的信號傳導

人體細胞之間的信號傳導保證著生命活動的正常運行，它可以協調不同細胞的行為、代謝及功能，同時也被認為是細胞從正常轉化到癌變的過程中能被癌基因或腫瘤抑制基因所控制的一種細胞內或細胞外信號傳遞過程。

3.1 TNF-α信號傳導通路

Shukla等[19]研究發現芹菜素可阻滯前列腺癌PC-3細胞的TNF-α信號傳導，通過下調細胞核內的核轉錄因子-κB（NF-κB）反應基因 NF-κB/p65 和 NF-κB/p50 的核轉錄從而抑制NF-κB的活化誘導腫瘤細胞的凋亡。腫瘤壞死因子家族新成員-凋亡素2配體/腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（Apo2L/TRAIL）可以選擇性的誘導腫瘤細胞發生凋亡，Oishi等[20]發現芹菜素通過結合腺嘌呤核苷酸轉移酶2（ANT2）蛋白上調后轉錄水平死亡受體5（DR5）的表達從而誘導前列腺癌細胞LNCAP/DU145的Apo2L/TRAIL凋亡的發生。

3.2 β-catenin信號傳導通路

Shukla等[21]又發現芹菜素可通過抑制β-catenin信號通路途徑，上調TRAMP鼠背外側前列腺組織的E-cadherin蛋白的表達，并降低核內β-catenin蛋白的表達及其下游因子c-Myc和cyclin D1蛋白的表達而產生抑制前列腺癌作用。

3.3 胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）信號傳導通路

Shukla等[22]研究發現芹菜素可通過上調IGF結合蛋白-3（insulin-like growth factor binding protein-3，IGFBP-3）的表達，同時IGF-I的表達，抑制22RV1前列腺癌裸鼠移植瘤的生長，并誘導腫瘤細胞的凋亡。另外，又通過灌胃芹菜素于前列腺癌裸鼠移植瘤，發現芹菜素可IGF-Ⅰ受體（IGF-IR）的自身磷酸化及抑制AKT的磷酸化，從而進一步抑制了GSK-3β磷酸化及cyclin D1的表達，升高p27/kip1的表達而產生抑制移植瘤的生長及誘導細胞凋亡作用[23]。

3.4 絲裂原活化蛋白（MAP）激酶（MAPK）信號傳導通路

MAPK屬于絲/蘇氨酸蛋白激酶類，包括MAPK的激酶（MEK）、MEK 的激酶（MEKK）、ERK1/2 及 p38 絲裂原活化蛋白激酶等。Vargo等[16]研究發現芹菜素可以通過降低ERK中MAPK的磷酸化和內皮生長因子受體（EGFR）酪氨酸的磷酸化，從而抑制胸腺癌細胞的生長。

4 抑制腫瘤血管生成、侵襲和轉移

腫瘤細胞可以分泌多種促血管生成因子促進新血管的形成，血管生成對腫瘤的生長有著重要的作用，大量毛細血管的形成不僅可以促使腫瘤細胞從血液中獲取營養物質供應自身迅速生長，還可以促使腫瘤細胞隨著血流擴散轉移，從而為腫瘤侵襲和轉移至體內其他器官、組織提供良好的機會。因此通過抑制腫瘤新血管的生成，切斷腫瘤營養物質的供應，阻滯腫瘤細胞擴散，不但可以抑制腫瘤細胞的迅速生長并能減少腫瘤浸潤、轉移的機會。

已知血管內皮生長因子（VEGF）和低氧誘導因子-1α（HIF-1α）是促血管生成因子。①肺癌：Liu等[24]研究發現芹菜素干預肺癌細胞A549后，肺癌細胞的增殖受到抑制，而且細胞中HIF-1α的表達降低，而VEGF的轉錄激活也受到抑制，另外，芹菜素的體內實驗也提示芹菜素可以抑制抑制瘤的生長，且瘤體組織中的HIF-1α與VEGF的表達均減少。②前列腺癌、卵巢癌：Fang等[25]及Mirzoeva等[26]研究發現芹菜素可以通過誘導p53基因的表達和激活PI3K/Akt信號通路，抑制HIF-1α的釋放，降低前列腺癌和卵巢癌細胞中VEGF基因的轉錄，從而減少了腫瘤細胞的轉移。③乳腺癌：Lee等[27]研究發現，芹菜素通過干擾PI3/K信號通路、減弱整合素β4的功能及降低肝細胞生長因子（HGF）的產生，從而阻滯乳腺癌細胞MDA-MB-231的侵襲性生長、轉移。

5 抗氧化作用

活性氧的損傷作用及抗氧化功能不全與腫瘤的發生密不可分。活性氧可以對DNA產生損傷，損傷后的DNA未修復或未能正確修復將會引起細胞發生突變，如果突變發生于某些重要的基因（抑癌或原癌基因）則會形成腫瘤。一氧化氮（NO）可以和自由基反應生成有高損傷活性的氧化腈，另外，NO本身也是一種自由基，高水平的NO也能夠引起DNA的損傷和基因的突變。

5.1 芹菜素是一種很強的金屬離子螯合劑

過渡金屬銅和鐵均是許多自由基產生過程的 “催化劑”，銅離子及亞鐵離子均能介導脂質的過氧化，如果鐵缺乏，脂質過氧化損傷會加重，而銅超氧化物酶的活性中心結構，具有催化超氧陰離子成為氧與過氧化氫的能力，可以避免超氧陰離子損傷細胞。Topcu等[28]研究發現芹菜素可以螯合亞鐵離子，并降低了脂質過氧化引起的損傷，而Baltrusaityte等[29]研究結果顯示，芹菜素不僅可以與鐵離子螯合，而且還可以與銅離子螯合。

5.2 芹菜素可以直接清除自由基

眾多自由基種類中危害最強的包括羥自由基、超氧陰離子和脂質過氧化物等。Topcu等[28]研究發現芹菜素可以清除脂質過氧化物和超氧陰離子，而Baltrusaityte等[29]研究發現芹菜素可以清除脂質過氧化和自由基正離子。

5.3 芹菜素可以抑制NO的生成

有研究證明芹菜素可以抑制巨噬細胞的誘導型一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的轉錄激活，減少巨噬細胞表達iNOS蛋白質，下調iNOS mRNA的表達，最終抑制NO的生成。

5.4 芹菜素可以減少DNA的氧化損傷

芹菜素對自由基引起的DNA氧化性損傷有顯著抑制作用。Kanazawa等[30]通過體外培養細胞，比較不同黃酮類物質對肝癌細胞（HepG2）細胞核內DNA氧化損傷的保護作用，結果發現槲皮素和蘆丁對細胞核內DNA氧化損傷的保護作用均弱于芹菜素。

綜上所述，尋找高效、低毒的天然抗腫瘤藥物已成為當今腫瘤治療研究的主要方向。芹菜素因其天然、來源豐富、毒副作用小等特點廣受關注，其在抗腫瘤作用方面的研究更是深入到了一個全新的水平。雖然芹菜素在抗腫瘤作用主要機制上的研究已經做了大量的工作了，但其對腫瘤的作用研究尚處于體外試驗和動物模型階段，對于芹菜素是否能夠進入與人類腫瘤密切相關的臨床應用及對人體應用的安全性、副作用等還有待于進一步研究。

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