姜黃素對宮頸癌放射增敏的研究進展

張 燕范 娟* 傅少志張海燕

（1 瀘州醫學院附屬中醫院腫瘤血液病科，四川 瀘州 646000；2 瀘州醫學院附屬醫院腫瘤科，四川 瀘州 646000）

姜黃素對宮頸癌放射增敏的研究進展

張 燕1范 娟2* 傅少志2張海燕1

（1 瀘州醫學院附屬中醫院腫瘤血液病科，四川 瀘州 646000；2 瀘州醫學院附屬醫院腫瘤科，四川 瀘州 646000）

宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一，其發病率僅次于女性乳腺癌，居第二位，其病死率已躍居婦科惡性腫瘤之首。放射治療是中晚期宮頸癌的主要治療手段，但由于宮頸癌對輻射中低度敏感，想達到滿意的療效需提高宮頸癌對輻射的敏感性。近年來，姜黃素因具有提高腫瘤放射敏感性的特性而引起了國內外學者的廣泛關注。多項體外實驗證實姜黃素對宮頸癌具有抑制及放射增敏作用，本文就其對宮頸癌放射增敏機制進行了歸納總結。現將此方面的研究進展進行綜述。

姜黃素；放療增敏；宮頸癌

宮頸癌的發病率和病死率逐年增加，發病率占全球婦科惡性腫瘤第二位，其病死率已躍居婦科惡性腫瘤之首，是嚴重危害女性健康的疾病［1］。這使我們更加重視宮頸癌的治療，臨床分期＞ⅡA期或≤ⅡA期術后病理發現存在高危因素的或局部腫瘤過大的宮頸癌患者需行放射治療［2］。但由于宮頸癌對輻射中低度敏感［3］，想達到滿意的療效需提高宮頸癌對輻射的敏感性。如何進一步提高宮頸癌放射敏感性是近年來研究的熱點問題，目前關于中藥對放射增敏作用的研究也備受關注。多項實驗相繼證實了一些中藥單體能增強宮頸癌細胞的放射敏感性。姜黃素是一種從天然植物提取的中藥單體，在多種腫瘤細胞的防治上顯示出巨大的潛能，其抗腫瘤和放射增敏作用，已在諸多實驗中得到證實［4］。近來的體內研究相繼證實姜黃素能夠抑制宮頸癌細胞增殖，促進其凋亡，同時對宮頸癌細胞起放射增敏作用。學者們對其放射增敏機制進行了探索，本文就姜黃素對宮頸癌可能的放射增敏機制進行綜述。

1 姜黃素及其藥學活性

圖1 姜黃素的化學結構

姜黃素英文名叫（curcumin），分子式C21H20O6，結構式如圖1，是從姜科姜黃屬植物如姜黃、郁金、莪術等植物的根莖中提取的一種酸性酚性物質，是其發揮藥理作用最重要的活性成分［5］。因其基本沒有毒性，被世界衛生組織批準作為各類“糕點”、“飲料”、“糖果”及“酒制品”的調色劑。姜黃素是一種傳統藥、食兩用的藥材，東方國家在醫藥應用上擁有數百年的歷史，現代藥理學表明，姜黃素有極其廣泛的藥理作用，能調控各種信號轉導分子，包括炎性分子，黏附分子，轉錄因子，生長因子，趨化因子，細胞周期調節蛋白，藥物抗性的蛋白、酶、受體、DNA、RNA等，具有較強的“抗增殖”、“抗氧化”、“抗炎”等多種活性［6］。

2 姜黃素對宮頸癌的放射增敏機制

基礎試驗已經證實姜黃素能夠提高多種惡性腫瘤對放射線的敏感性。鄧懷慈等［7］證實了加入姜黃素20 μmol/L可以明顯提高Hela細胞的放射敏感性，放射增敏比分別為1.47和1.54。張莉等［8］用不同劑量的射線單獨作用與姜黃素和不同劑量的射線聯合作用，均可抑制人宮頸癌Hela細胞集落形成，并且聯合應用比射線單獨作用抑制更加顯著，由此，姜黃素對人宮頸癌Hela細胞具有放療增敏作用。張莉等［9］將姜黃素同步放射線照射在體外觀察了對宮頸癌Hela細胞增殖的影響，結果發現，選用12 Gy放射線聯合不同濃度的姜黃素可使細胞增殖抑制效果得到進一步的提高，且對細胞增殖的抑制率高于單純放射組和單純藥物組（P＜0.05），說明同步應用姜黃素可對宮頸癌細胞放療產生增效的作用。姜黃素對宮頸癌放射增敏機制可能與下列因素有關。

2.1 誘導宮頸癌細胞凋亡，提高放療敏感性：細胞凋亡現象一經發現立刻引起放射生物學家的重視，這是因為放療是惡性腫瘤最重要的治療手段之一。張莉等［8-9］進一步檢測了姜黃素聯合放療對宮頸癌細胞凋亡影響，結果發現，聯合應用后細胞調亡更為顯著。鄧懷慈等［7］發現姜黃素可以明顯提高宮頸癌Hela細胞的放射敏感性，機制可能與其誘導腫瘤細胞凋亡有關。結果顯示經空白組和姜黃素組處理宮頸癌細胞后，流式細胞儀分析凋亡區陽性細胞分別為1.23%和90.70% ，提示姜黃素具有誘導Hela細胞凋亡的作用。多項實驗研究表明姜黃素可誘導宮頸癌細胞調亡，其發生機制可能與下列因素相關：

2.1.1 細胞色素C與細胞調亡：細胞凋亡是由一系列復雜機制調節，目前已知的凋亡途徑有3條，其中以線粒體介導的細胞調亡途徑為主。在各種促凋亡因素下，線粒體膜的通透性發生改變，繼而胞質中出現細胞色素C，與胞質中成分作用激活caspases級聯反應，從而誘導細胞調亡。細胞色素C的釋放是調亡發生的關鍵事件，也是線粒體參與調亡的主要方式。黃謨婉等［10］用不同濃度的姜黃素作用24 h后，宮頸癌Hela細胞的cytochromeC、caspase-9的表達水平均呈不同程度增強，XIAP蛋白表達水平不同程度的降低，呈濃度依賴性（P＜0.05）；結果顯示姜黃素誘導人宮頸癌Hela細胞凋亡的機制可能與上調cytochrome C、caspase-9蛋白的表達及下調XIAP蛋白的表達有關。細胞調亡通路分為膜受體和線粒體受體介導信號通路。膜受體（如FasL）介導，經一系列的反應激活caspase-8，再激活caspase-3等導致細胞調亡。王倩等［11］研究發現，姜黃素可誘導Hela細胞發生凋亡，并隨著藥物濃度升高細胞凋亡率增加；同時可顯著提高凋亡蛋白酶caspase-8和caspase-3的表達率，提示姜黃素誘導人宮頸癌Hela細胞發生凋亡的作用可能通過caspase依賴性的細胞凋亡途徑實現，其中凋亡蛋白酶caspase-8和caspase-3發揮了重要作用。JNK通路一直被認為與調節細胞凋亡有關，它通過在線粒體水平激活內源性細胞凋亡途徑的促凋亡蛋白并且誘導細胞色素C釋放，然后啟動caspase級聯反應引起細胞凋亡［12］。Gan等［13］發現宮頸癌Hela細胞經姜黃素處理24 h后MKK4和MKK7活性上調，使絲裂原活化蛋白激酶應激通路JNK激活，因此姜黃素放射增敏機制與JNK應激通路激活有關。

2.1.2 Bcl-2與細胞調亡：線粒體釋放細胞色素C，受Bcl-2家族調控。Bcl-2家族是細胞凋亡通路中最為重要的一組信號分子，根據其功能可以分為抗凋亡蛋白如Bcl-2、Bcl-xl等和促凋亡蛋白如Bax、Bak等［14］。Bcl-2、Bcl-x與VDAC結合（VDAC是細胞色素C釋放的通道），通道關閉；而Bax、Bak能加速VDAC開放，誘導細胞色素C從線粒體膜間隙釋放至胞質，活化caspase-9啟動凋亡級聯反應，誘導細胞凋亡。幾乎所有的腫瘤均高表達Bcl-2。Bcl-2和Bcl-xl能促凋亡蛋白Bax和Bak結合，從而阻止后者的活化，使細胞得以存活［14］。王菁鵬等［15］研究結果顯示經姜黃素處理后的宮頸癌Hela細胞Bax蛋白的表達漸增，而Bcl-2蛋白表達無明顯改變，從而導致Bcl-2/Bax比值下降，這可能是姜黃素誘導Hela細胞發生凋亡的機制。這與Singh M等［16］的研究報道一致。張莉等［8］通過Western blot法檢測Bcl-2、Bax蛋白含量變化，與對照組相比，藥物組、放射組Hela細胞中Bcl-2蛋白含量減少，Bax蛋白含量增加（P＜0.05），藥放組細胞與其他三組相比這種變化更加顯著（P＜0.05），這一重要結果證實bcl-2/bax的比率降低是姜黃素對宮頸癌細胞放療敏感效應的可能機制之一。

2.1.3 ROS和鈣離子與細胞調亡：ROS的生成增加和鈣離子內流增加也促進細胞色素C的釋放，從而導致細胞損傷，誘導細胞凋亡。正常細胞中活性氧的含量要低于腫瘤細胞，ROS（活性氧）包括過氧化氫（H2O2）、羥自由基（OH?）、超氧陰離子（O2?-）［17］。持續高含量的ROS會破壞氧化應激平衡，從而會誘導腫瘤細胞凋亡。劉莉等［18］研究發現加入姜黃素后的宮頸癌Hela細胞內活性氧（ROS）總量增加了2倍，鈣離子（Ca2+）濃度增加了65.34%，線粒體膜電位下降到15%。細胞內活性氧水平升高，引起氧化應激水平紊亂，細胞膜電位去極化，啟動鈣離子內流以及內質網釋放鈣離子，使得細胞內鈣離子濃度增加。同時，線粒體通透性轉換孔開放，引起線粒體膜電位下降，最終導致腫瘤細胞不可逆凋亡。Gan等［13］發現宮頸癌Hela細胞經姜黃素處理4 h后，細胞內活性氧增加，因此姜黃素放射增敏機制與細胞內活性氧水平升高有關。

2.1.4 P53與細胞凋亡：正常的P53基因（又稱野生型P53）在調節細胞正常生長過程中起著重要的作用，可明顯抑制細胞的轉化生長，一旦正常的P53基因發生改變如（丟失或突變）則稱為突變型P53，可誘發多種癌變［14］。P53基因是通過調節bcl-2和bax基因的表達來影響細胞調亡的，研究表明，P53基因是bax基因的直接轉錄活化因子。P53蛋白的積累和活動引起細胞調亡。姜智慧等［19］分別取姜黃素濃度為0、10、20、30、40 μmol/L作用于宮頸癌Hela細胞24 h后測其中p53mRNA的含量，結果顯示隨著濃度的增加p53mRNA的含量逐漸增加；姜黃素可抑制Hela細胞增殖，抑制作用呈劑量依賴性，其機制可能是通過增加p53基因的表達而實現。余俚瑤等［20］在觀察姜黃素對Hela細胞增殖影響中發現，姜黃素可明顯抑制Hela細胞的增殖，并呈濃度依賴性，同時能促進Hela細胞P53的mRNA的表達。只有野生型的P53基因才有誘導細胞凋亡的作用，反之突變型的P53基因則抑制細胞凋亡［21］。張莉等［8］通過蛋白免疫印跡法（Western-blot）檢測P53基因，發現各處理組Hela細胞中均有P53蛋白的表達，與空白對照組比較，放射線及姜黃素均能增加P53蛋白的表達（P＜0.05），藥放組將射線與姜黃素聯合應用后比單獨應用的作用更顯著（P＜0.01）。證實姜黃素對人宮頸癌Hela細胞的放療增敏作用可能與誘導細胞凋亡、上調P53蛋白有關。

2.2 調節細胞周期，提高宮頸癌放射敏感性：腫瘤細胞對于放療的反應性，與其在細胞周期中所處的時相相關。G2后期和M期的放射敏感性最高，G1/S邊界細胞次之，而S期尤其是晚S期敏感性最低，G1期有一定的抗拒性。調節腫瘤G1/S期細胞進入并停留在G2/M期，是增強腫瘤放射敏感性的一個重要途徑［4］。基礎研究證明G2+M期是腫瘤放療最敏感時相，而S期是最不敏感時相。鄧懷慈等［7］研究發現經姜黃素20 μM、40 μM處理宮頸癌Hela細胞24 h后，與對照組相比，G0/1期細胞比例降低，G2+M期細胞比例增高，姜黃素可以明顯提高宮頸癌Hela細胞的放射敏感性，機制可能與其引起瘤細胞周期阻滯有關。張莉等［8-9］研究發現姜黃素對人宮頸癌Hela細胞有放療增敏作用，機制可能與阻滯細胞周期于G2/M期有關。

2.3 增強對腫瘤細胞DNA的損傷及抑制乏氧細胞傷的修復，提高放射敏感性：谷胱甘肽（GSH）是修復損傷DNA所必須的巰基化合物，與腫瘤放射敏感性之間呈負相關。在正常狀況下大部分以還原型存在。細胞內的GSH在放射損傷過程中有兩種作用，一是直接清除由電離輻射引起的自由基；二是通過調節氧的含量或通過其他親電子性的增敏物質，使細胞靶分子上的電荷發生轉移。Gan等［13］觀察姜黃素對宮頸癌Hela細胞放療的影響實驗中發現，細胞內GSH含量下降，因此姜黃素放射增敏機制與細胞內GSH含量下降有關。

3 結語與展望

宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一，其發病率僅次于女性乳腺癌［22］。放射治療是中晚期宮頸癌的主要治療手段，但由于宮頸癌對輻射中低度敏感，在接受放療的患者中有30%～40%的患者治療失敗，想達到滿意的療效需提高宮頸癌對輻射的敏感性。因姜黃素是一種天然的植物成分，目前尚無報告顯示其對人體有明顯的毒性，被聯合國世界衛生組織食品藥品管理局批準為天然的食品添加劑，并且姜黃素有價格低廉，取材方便等優點，在宮頸癌的治療上具有巨大的潛能。隨著眾多姜黃素納米制劑的使用，姜黃素的水溶性和生物利用度明顯提高，為提高姜黃素的臨床治療效果打下了基礎，這就為開發新型放射增敏藥奠定了良好基礎，具有良好的應用前景，因此有必要進一步深入廣泛地研究，姜黃素的納米制劑有望成為一種新型、高效、低毒的放射增敏藥，以更好地為廣大患者服務！

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Research Advance of Radiotherapy Sensitization Effect of Curcumin on Cervical Cancinoma

ZHANG Yan1， FAN Juan2， FU Shao-zhi2， ZHANG Hai-yan1
（1 Department of Cancer Blood， Affiliated Hospital of Traditional Chinese Medicine of Luzhou Medical College， Luzhou 646000， China； 2 Departmen of Oncology， the Affiliated Hospital of Luzhou Medical College， Luzhou 646000， China）

Cervical cancinoma is one of the most common gynecologic malignant tumors， the incidence ranks the second， after female breast cancer. The mortality rate has leapt to the first in gynecological malignant tumor. Radiotherapy is the main treatment for advanced cervical cancinoma，however， satisfactory curative effect is not easy to be achieved because of the low sensitivity of cervical cancer to radiation. It is necessary to improve the sensitivity of cervical carcinoma on radiation. In recent years， curcumin gained wide attention of scholars of the world， due to the radiosensitizing effect of curcumin on tumors. A number of in vitro experiments confirm curcumin has sensitizing effect of inhibition and radiotherapy on cervical carcinoma. The possible mechanism of radiosensitization of curcumin on cervical cancinoma is summarized in this paper. We will make a review on the research progress in this aspect.

Curcumin； Radiotherapy sensitization； Cervical cancinoma

R737.33

A

1671-8194（2015）13-0048-03

E-mail： 34894649@qq.com