黃芪多糖誘導腫瘤細胞凋亡機制的研究進展

李蓉，譚小武

(南華大學附屬第二醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，湖南 衡陽 421001)

·綜述·

黃芪多糖誘導腫瘤細胞凋亡機制的研究進展

李蓉，譚小武*

(南華大學附屬第二醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，湖南 衡陽 421001)

黃芪的臨床應用歷史悠久，是一味常用的傳統(tǒng)中藥。黃芪多糖為黃芪的主要活性成分，其抗腫瘤作用日益受到關注。黃芪多糖的藥理作用主要有抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗衰老、抗應激、抗氧化等，其中抗腫瘤作用已被大量的體外細胞實驗及動物實驗研究所證實。本文就黃芪多糖誘導腫瘤細胞發(fā)生凋亡的主要機制作一綜述，以期為臨床抗腫瘤新藥研究提供參考。

黃芪多糖；腫瘤細胞；細胞凋亡；調(diào)亡機制

細胞凋亡是生物體細胞的主動消亡過程，是細胞生物體維持機體平衡的關鍵，其過程極為復雜，涉及一系列調(diào)控因子，腫瘤的產(chǎn)生、進展及治療受多種凋亡調(diào)控蛋白的調(diào)控。

中藥毒副作用較小、藥效獨特，使其在細胞凋亡等方面的應用受到重視。中藥可從不同環(huán)節(jié)調(diào)控細胞凋亡的發(fā)生，在細胞凋亡過程中發(fā)揮作用，在臨床上得到應用。

1 黃芪多糖主要成分及主要藥理作用

黃芪多糖是黃芪主要活性成分之一，具有多種藥理作用[1]，其抗腫瘤、抗病毒、抗衰老[2]、抗輻射、降血糖[3]、抗應激、抗氧化[4]等作用已被普遍認可。黃芪多糖在抗腫瘤過程中可降低阿霉素引發(fā)的免疫耐受現(xiàn)象，從而減少抗腫瘤耐藥的產(chǎn)生[5]；黃芪多糖聯(lián)合順鉑及長春瑞濱可改善晚期非小細胞肺癌患者的中位生存期及生存質(zhì)量[6]。大量的體外細胞實驗及動物實驗研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖有較強誘導腫瘤細胞發(fā)生凋亡的作用[7-8]。本文就其誘導腫瘤細胞調(diào)亡機制作一綜述，以期為臨床研究抗腫瘤新藥提供參考。

2 黃芪多糖可誘導腫瘤細胞發(fā)生凋亡的主要機制

2.1 調(diào)節(jié)Bcl-2家族基因蛋白的表達

Bcl-2家族基因在細胞凋亡過程中起重要作用，其多表達于正常細胞活化和發(fā)育過程中，在凋亡細胞中低表達或不表達。Bax與Bcl-2共同調(diào)節(jié)細胞的凋亡，Bcl-2是最重要的凋亡抑制因子，能夠抑制細胞的凋亡；Bax則促進細胞凋亡，與Bcl-2形成異型二聚體，細胞凋亡的發(fā)生取決于二者之間的比例[9]。劉愛平等[10]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能是通過上調(diào)Bax及下調(diào)Bcl-2的表達，抑制人肺癌A549細胞增殖，從而啟動細胞的凋亡；研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可抑制凋亡相關基因Bcl-2的表達，誘導腫瘤細胞發(fā)生凋亡[11]；黃惠風等[12]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖聯(lián)合紫杉醇可能是通過上調(diào)Bax蛋白的表達，下調(diào)Bcl-2蛋白的表達，從而誘導胃癌細胞產(chǎn)生凋亡；黃芪多糖通過降低人肝癌HepG2細胞Bcl-2的表達，增加Caspase-3的活性，從而對HepG2細胞的凋亡起促進作用[13]；黃芪多糖通過下調(diào)Bcl-2的表達，上調(diào)Bax的表達，抑制人胃癌MKN45細胞的增殖，對人胃癌MKN45細胞有直接殺傷作用，從而誘導腫瘤細胞發(fā)生凋亡[14]。

2.2 調(diào)控細胞生長周期

細胞周期在腫瘤的生長調(diào)控過程中起著重要作用，因此人們希望通過改變細胞周期來阻止腫瘤細胞的無限增殖，從而抑制腫瘤的發(fā)生。細胞周期可分為4個階段：Gl期、S期、G2期和M期。黃芪多糖可阻滯S-180肉瘤細胞于G1期，使S期細胞減少，從而使細胞的生長、增殖受到明顯地抑制，促進細胞凋亡的發(fā)生[15]；黃芪多糖作用于MCF-7細胞后，細胞被阻滯于G1期，S期細胞減少，從而誘導細胞調(diào)亡[16]；馮濤等[17]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖聯(lián)合5-fu使用后，可以將細胞周期阻滯于G1期，抑制人肝癌HepG2細胞株的增殖，從而誘導細胞發(fā)生凋亡；黃芪多糖抑制MGC-803細胞增殖主要是將細胞阻滯于G1期，從而延緩細胞進程[18]。黃芪多糖可阻滯腫瘤細胞于G1期，為其在協(xié)同化療藥物抗腫瘤作用等方面的應用及實驗研究提供了依據(jù)。

2.3 上調(diào)Caspases蛋白

天冬氨酸特異性的半朧氨酸蛋白水解酶(Caspase)是一組可選擇性切割某些蛋白質(zhì)的酶，是可以誘導細胞發(fā)生凋亡的蛋白酶，其誘導細胞凋亡的途徑主要有內(nèi)源性途徑和外源性途徑。內(nèi)源性途徑(線粒體途徑)在細胞凋亡過程中處于凋亡調(diào)控的中心位置，發(fā)揮關鍵性作用。凋亡細胞蛋白激酶活因子能與cyt-c相結(jié)合，各種凋亡信號刺激細胞損傷，引發(fā)線粒體內(nèi)凋亡分子Caspases的聯(lián)鎖反應，從而導致細胞凋亡的發(fā)生[19]。外源性途徑能使Caspase-8活化，激活Caspase-3，與特定的凋亡底物相結(jié)合，從而誘發(fā)細胞凋亡的發(fā)生。外源性和內(nèi)源性凋亡途徑均是通過活化Caspase-3和Caspase-7的方式，與特定的凋亡底物結(jié)合，從而使細胞發(fā)生凋亡。馮濤等[17]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可提高人肝癌HepG2細胞中Bax的表達，降低抑凋亡蛋白Bcl-2的表達，激活HepG2細胞內(nèi)的凋亡系統(tǒng)，促進Caspase-9、Caspase-3的表達，抑制人肝癌HepG2的生長，從而誘導細胞發(fā)生凋亡。

2.4 抑制核因子-κB活化

核因子-κB(NF-κB)在未受刺激時能與特異性抑制蛋白形成無活性的復合體，從而存在細胞漿中。受到刺激后，NF-κB發(fā)生磷酸化，降解進入細胞核中，從而引起靶基因的表達。NF-κB在正常細胞一般不表達，多表達于腫瘤細胞中，其與腫瘤的關系被廣泛研究。NF-κB的表達與腫瘤的發(fā)生、進展及耐藥等作用密切相關，活化的NF-κB可抑制腫瘤細胞發(fā)生凋亡。吳朝妍等[20]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能是通過下調(diào)人肺腺癌A549細胞NF-κBp65的表達，抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，抑制人肺腺癌A549細胞的增殖，從而促進腫瘤細胞發(fā)生凋亡。

2.5 抑制Survivin表達

凋亡相關蛋白(Survivin)是一個新發(fā)現(xiàn)的凋亡蛋白抑制蛋白(AIP)的家族成員，其廣泛表達于惡性腫瘤組織中，能夠調(diào)節(jié)細胞增殖和抑制細胞凋亡。抑制Survivin的表達可以預防和逆轉(zhuǎn)腫瘤的發(fā)生。Survivin可通過有絲分裂的微管結(jié)合，直接抑制Caspase的活性，使Caspase不能水解微管結(jié)構(gòu)蛋白，而通過內(nèi)源性和外源性凋亡途徑共同抑制Caspase-7和Caspase-3的活性，從而阻止凋亡的發(fā)生。Survivin基因也可以通過與Caspase-9相結(jié)合，阻斷Caspase-9依賴的凋亡信號傳導，從而誘導細胞發(fā)生調(diào)亡[21]。體外細胞實驗研究發(fā)現(xiàn)，由黃芪多糖組成的中藥復方金安粉可能是通過上調(diào)Caspase-3的表達，并下調(diào)凋亡相關蛋白Survivin的表達，從而促進人肺腺癌細胞A549發(fā)生凋亡。

2.6 抑制MAPK信號通路

細胞信號轉(zhuǎn)導通路出現(xiàn)異常，可導致腫瘤的發(fā)生，使惡性腫瘤無限生長并快速增殖。細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERKI/2)是細胞內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導途徑，屬于有絲分裂原激活蛋白激酶(MAPK)家族的一員。ERKI/2在真核細胞中常見，ERK1/2MAPK是細胞惡性轉(zhuǎn)化過程中的關鍵步驟。ERK1/2的表達異常在腫瘤的產(chǎn)生進展及細胞的惡性轉(zhuǎn)化等過程中起著重要的作用。研究[22]發(fā)現(xiàn)，在肺癌細胞中ERK1/2MAPK信號通路被明顯激活，ERK1/2在非小細胞肺癌患者中高表達，其磷酸化增加。通過抑制ERK1/2磷酸化能夠抑制細胞增殖，誘導細胞產(chǎn)生凋亡，從而達到抗腫瘤的作用。王宏艷等[23]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能通過抑制ERK1/2信號通路，下調(diào)ERK1/2蛋白的表達量，抑制其磷酸化，誘導肝癌HepG2細胞發(fā)生凋亡。

2.7 影響端粒酶活性

端粒酶是一種由蛋白和核糖核酸(RNA)組成的核糖核蛋白，其以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成基因，從而延長端粒長度，使細胞具有無限增殖的能力。端粒酶是細胞無限增殖和惡性腫瘤的一個重要標志，在腫瘤細胞中高表達，在正常細胞中低表達或不表達。其對維持惡性腫瘤細胞的增殖起重要作用，因此抑制端粒酶的活性可能達到抑制腫瘤生長的作用。目前發(fā)現(xiàn)端粒酶與腫瘤的產(chǎn)生及進展密切相關，抑制端粒酶的活性是中藥抗腫瘤作用的重要機理，可成為治療腫瘤的一個新思路。姚金鳳等[24]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能是通過降低端粒酶的活性，從而誘導人早幼白血病HL-60細胞發(fā)生凋亡。

2.8 升高細胞內(nèi)Ca2+濃度

細胞信號轉(zhuǎn)導通路受細胞內(nèi)Ca2+濃度變化影響，Ca2+濃度升高可誘導細胞凋亡等過程發(fā)生，促進細胞發(fā)生調(diào)亡。研究發(fā)現(xiàn)，細胞內(nèi)游離Ca2+作為第二信使在細胞內(nèi)信號傳遞系統(tǒng)及細胞凋亡過程中發(fā)揮重要作用。當?shù)谝恍盘柕拇碳姸冗_到或超過閾值時，可影響細胞膜相關的受體，使膜通道發(fā)生異構(gòu)，使細胞內(nèi)Ca2+的濃度升高，從而促進細胞凋亡的發(fā)生。黃芪多糖可以通過Ca2+的信使作用，影響細胞的信號轉(zhuǎn)導，激活基因的調(diào)控表達、底物蛋白質(zhì)磷酸化、轉(zhuǎn)錄因子的活化等一系列功能活動，從而誘發(fā)細胞的凋亡。羅利瓊等[25]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可能通過提高細胞內(nèi)鈣離子濃度，影響鼠S-180肉瘤細胞增殖，誘導細胞凋亡。

3 展望

空氣污染等因素對人類的健康造成極大的危害，腫瘤已經(jīng)成為嚴重威脅人類健康的疾病，抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展受到人們的重視，研究者希望發(fā)現(xiàn)新型藥物，能夠抑制腫瘤的進展。黃芪多糖作為傳統(tǒng)中藥黃芪的主要成分，在腫瘤的治療中具有巨大潛力。筆者將黃芪多糖誘導腫瘤細胞發(fā)生凋亡的主要機制作簡要概述，發(fā)現(xiàn)對其抑制腫瘤細胞調(diào)亡作用的研究已經(jīng)有很多，但其減輕腫瘤細胞耐藥，抑制腫瘤細胞增殖，抑制腫瘤血管生成等作用還需要深入研究。筆者期望隨著黃芪多糖防癌、抗癌機制不斷明確，黃芪多糖能夠成為腫瘤臨床治療中的新型藥物。

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AdvancesinStudiesonTumorCellApoptosisMechanismInducedbyAstragalusPolysaccharide

LIRong，TANXiaowu*

(DepartmentofRespiratoryMedicine，theSecondAffiliatedHospitalofUniversityofSouthChina，HengyangHunan，421001，China)

Astragali Radix is a commonly used traditional Chinese medicine，and its clinical application has quite a long history.Astragaluspolysaccharide as the main active ingredient of Astragali Radix is attracted increasingly attention.Astragaluspolysaccharide shows anti-viral，anti-tumor，anti-aging effects，anti-radiation，anti-stress and anti-oxidation，anti-tumor effects，which have been confirmed by numerous animal experiments andinvitrostudies.In this paper，the studies on tumor cell apotosis mechanism induced byAstragaluspolysaccharide were briefly overviewed to provide a basis for clinical research of new anti-tumor drugs.

Astragaluspolysaccharide；tumor cells；apoptosis；apoptotic mechanism

10.13313/j.issn.1673-4890.2015.6.024

2015-01-09)

*

譚小武，副主任醫(yī)師，碩士導師，研究方向：肺癌診斷與防治；E-mail：tanxiaowu1970@163.com