甘草查爾酮A抗腫瘤作用研究進展

劉代婷 徐 巍

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院中西醫結合科,哈爾濱,150000)

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綜 述

甘草查爾酮A抗腫瘤作用研究進展

劉代婷 徐 巍

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院中西醫結合科,哈爾濱,150000)

甘草查爾酮A是從甘草根中提取出來的黃酮類化合物,具有多種藥理學活性,目前最受關注的是其抗腫瘤活性,本文將對近年來國內外關于甘草查爾酮A抗腫瘤活性及其機制的研究進展進行綜述。

甘草查爾酮A;抗腫瘤活性;細胞凋亡與增殖

甘草查爾酮A是從甘草根中提取出來一種黃酮類化合物,目前研究證實其具有廣泛的藥理學活性,包括抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗菌、抗寄生蟲及成骨活性、免疫調節、解痙攣等多種藥理活性,其中尤以抗腫瘤活性的研究最受關注[1]。為深入研究甘草查爾酮A的抗腫瘤作用機制,促進其進一步開發和利用,本文將對現有國內外研究甘草查爾酮A抗腫瘤作用的文獻進行綜述。

1 誘導腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡存在于多細胞生物的整個生命過程當中,可及時清除機體內多余和受損傷的細胞,維持組織器官的穩定性[2]。綜合目前文獻報道,甘草查爾酮A可能通過以下途徑誘導腫瘤細胞凋亡的發生。

1.1 激活線粒體凋亡途徑線 線粒體凋亡途徑是細胞凋亡的主要途徑之一,主要是由于線粒體細胞色素C通過線粒體PT孔釋放至細胞質中,發生Caspase級聯反應,從而導致細胞凋亡。在線粒體凋亡途徑中最為關鍵的控制因素為Bcl-2家族蛋白,它們主要定位于線粒體外膜,能控制PT孔的開放和閉合,其中促凋亡蛋白Bax、Bid等能促PT孔開放,促進線粒體凋亡途徑的活化;而抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-x等則促PT孔關閉,抑制線粒體凋亡途徑。最近研究表明甘草查爾酮A對Bcl-2家族蛋白表達具有顯著的調節作用,能通過調節Bcl-2家族蛋白的表達而誘導細胞凋亡。多項研究證實在胃癌、乳腺癌等腫瘤細胞中,甘草查爾酮A能上調Bax的表達,使Bcl-2的表達下調,誘導細胞凋亡[3-5];Chung等[6]報道甘草查爾酮A能誘導人卵巢癌OVCAR-3和SK-OV-3細胞中Bid，Bcl-2，Bcl-xL和survivin等抗凋亡蛋白水平下降,同時使細胞線粒體膜膜電位缺失,促進細胞色素C的釋放而激活線粒體凋亡途徑。

甘草查爾酮A除了通過調控Bcl-2家族蛋白表達誘導凋亡外,還能通過其他方式激活線粒體凋亡途徑。Yuan X等[7]研究發現在膀胱癌T24細胞中,甘草查爾酮A不僅能使線粒體膜電位去極化,線粒體受損而誘導細胞凋亡,同時還能使線粒體內活性氧(ROS)生成增加,產生氧化應激反應,激活線粒體凋亡途徑,從而誘導細胞凋亡;Ka Hwi等[8]研究發現甘草查爾酮A還能通過下調Sp1蛋白表達,繼而激活線粒體凋亡途徑,導致惡性間皮瘤細胞的凋亡。

1.2 協同TRAIL介導的細胞凋亡途徑 TRAIL是新發現的TNF超家族成員,它能與死亡受體結合誘導細胞凋亡,在死亡受體凋亡途徑中發揮著重要作用。TRAIL家族中TRAIL-R1和TRAIL-R2主要在腫瘤細胞表面表達,能激活腫瘤細胞凋亡途徑,在腫瘤細胞的凋亡中發揮著重要的作用。Ewelina等[9]研究證實前列腺癌細胞能夠抵抗TRAIL誘導的細胞凋亡,但將甘草查爾酮A作用于前列腺癌細胞后,由TRAIL介導的細胞凋亡顯著增加,說明甘草查爾酮A能加強前列腺癌細胞對TRAIL的敏感性,加強TRAIL凋亡通路的活性,促進細胞凋亡;隨后,Ewelina等[10]又在甘草查爾酮A對宮頸癌細胞Hela細胞作用的研究中發現甘草查爾酮A能使Hela細胞表面的TRAIL-R1和TRAIL-R2表達顯著上調,從而促使TRAIL介導的細胞凋亡增加;Yang等[11]研究發現甘草查爾酮A能與TRAIL協同作用,促進食管癌細胞Eca109和TE1的凋亡。Mi-Ra Park等[12]研究證實甘草查爾酮A通過活化ERK1/2和p38的磷酸化反應,從而上調TRAIL的表達,使頭頸部鱗癌細胞FaDu細胞的凋亡顯著增加。

1.3 啟動內質網凋亡途徑 內質網(Endoplasmic Reticulum,ER)是真核細胞中蛋白質翻譯合成和細胞內鈣離子的儲存場所,對細胞應激反應起調節作用。近年來研究發現一旦發生過度內質網應激后會啟動細胞凋亡程序,這條新近發現的細胞凋亡通路稱為內質網凋亡途徑。A-Young等[13]研究發現甘草查爾酮A能誘導肝癌細胞HepG2細胞中內質網應激相關蛋白CHOP表達、PLCγ1發生磷酸化反應以及胞質中Ca2+和活性氧(ROS)的堆積而發生過度的內質網應激反應,從而啟動內質網凋亡途徑導致HepG2細胞凋亡。Yuan X等[7]甘草查爾酮A可能通過上調GRP78和CHOP的表達水平、激活Caspase-12而啟動內質網凋亡途徑,誘導膀胱癌T24細胞凋亡。

1.4 其他促腫瘤細胞凋亡機制 除了上述凋亡途徑外,甘草查爾酮A還能對其他凋亡相關因子產生影響而誘導腫瘤細胞的凋亡。Jae-Sung等[14]將甘草查爾酮A作用于人口腔癌KB細胞后發現細胞內FasL表達顯著增加,FasL信號通路中的下游蛋白Caspase-3和Caspase-8的表達也相應地增加,KB細胞凋亡率顯著增加;MAPK信號通路也是參與細胞凋亡的重要通路,Hao等[15]研究發現甘草查爾酮A可能通過激活胃癌BGC-823細胞內ERK、JNK、p38蛋白,活化MAPK信號通路而誘導BGC-823細胞凋亡。

2 抑制腫瘤細胞增殖

腫瘤細胞的主要生物學特點是能給自己提供充足的生長信號,具有無限的增殖能力[16],所以抑制腫瘤細胞增殖對于腫瘤的治療具有重要意義。大量研究顯示甘草查爾酮A能抑制多種腫瘤細胞的增殖,其抑制腫瘤細胞增殖可能與阻滯腫瘤細胞周期和調節細胞增殖相關信號通路有關。

2.1 阻滯腫瘤細胞周期 腫瘤細胞的惡性增殖與細胞周期的運轉之間存在著密切的聯系,阻遏細胞周期能有效遏制腫瘤細胞增殖。細胞周期的調節由多種細胞內外因素控制,其中細胞周期蛋白家族(cyclin)和周期蛋白依賴激酶家族(Cdk)發揮著至關重要作用。Yao等[17]報道甘草查爾酮A不僅能誘導結腸癌細胞HCT116凋亡,還能通過上調P53和P21蛋白的表達,下調c-Jun活性而使細胞周期阻滯在G1期;Fu等[18]發現甘草查爾酮A能抑制前列腺癌PC-3細胞中cyclin B1、cdc2、CDKs4、CDKs6表達,使cyclinE的表達增加,將細胞周期阻滯在G2/M期;其次甘草查爾酮A還能降低PC-3細胞中過磷酸化Rb蛋白水平,其與轉錄因子E2F結合后可以促進細胞增殖,過磷酸化Rb蛋白水平下降直接抑制了PC-3細胞的增殖;Zeng等報道[19]甘草查爾酮A能將口腔鱗癌細胞SCC-25細胞周期阻滯在G2/M期,顯著抑制細胞增殖。

2.2 下調PI3K/AKT信號通路活性 PI3K/AKT信號通路在細胞增殖中發揮著重要的作用。Hao等[15]的研究表明甘草查爾酮A使胃癌細胞BGC-823中PI3K、AKT活性降低,阻礙PI3K/AKT通路信號傳導,抑制BGC-823細胞的增殖。

3 抑制腫瘤細胞轉移和侵襲

侵襲與轉移是惡性腫瘤的主要生物學特征,是指原發部位的腫瘤細胞脫離原發病灶,侵襲、轉移至周圍組織或遠處靶器官,持續增殖而形成轉移灶的過程。腫瘤侵襲與轉移過程十分復雜,主要受細胞外基質(ECM)降解、細胞黏附分子、腫瘤血管形成及腫瘤微環境等多重因素影響[20]。目前已有體內、外實驗證實甘草查爾酮A能抑制腫瘤細胞侵襲和轉移。Kim等[21]通過小鼠結腸腺癌CT26細胞肝轉移模型及體外證實,甘草查爾酮A能顯著抑制結腸腺癌CT26細胞肝轉移。

研究表明基質金屬蛋白酶(MMPs)和尿激酶型纖溶酶原激活因子(uPA)等對細胞外基質均具有廣泛的降解作用,能促進細胞侵襲和轉移。NF-κB、Akt等信號通路能調節MMPs、TIMPs、細胞黏附分子及uPA等蛋白的表達,因而在細胞的侵襲和轉移中起著重要的作用。Shen等[22]研究發現甘草查爾酮A能抑制口腔癌細胞SCC-25中NF-κB的活性,使MMP-2、N-鈣黏素水平降低,TIMP-2、E-鈣黏素水平升高,從而抑制SCC-25的侵襲與轉移。Tsai等[23]發現甘草查爾酮A能通過下調MKK4、JNK蛋白的活性,阻礙MKK4/JNK信號通路,抑制uPA活性,最終達到抑制肝癌細胞SK-Hep-1和HA22T/VGH的遷移和侵襲結果。Huang等[24]的研究表明甘草查爾酮A可能通過使Akt信號通路失活,MMP1和MMP3的表達下調而抑制肺癌細胞A549和H460的轉移和侵襲。

4 抑制腫瘤血管生成

腫瘤血管可以為腫瘤細胞提供生長、侵襲與轉移所必需的氧氣、營養成分及腫瘤生長因子等,在腫瘤的發生、發展中發揮著重要作用。VEGFR-2是轉導VEGF血管新生信號的關鍵受體,含有多個酪氨酸磷酸化位點,參與調控VEGF通路的細胞增殖、細胞存活、遷移和血管形成[25]。Kim等[26]的體內、外實驗表明甘草查爾酮A能抑制新生血管生成,可能與其抑制血管生成因子IL-6、IL-8的釋放及VEGFR-2信號通路有關;Jin-Hee等[27]研究發現甘草查爾酮A可能通過抑制血小板源性生長因子(PDGF)介導的ERK1/2信號通路和Rb蛋白磷酸化過程而抑制血管平滑肌細胞的增殖。

5 其他抗腫瘤機制

甘草查爾酮A還能誘導腫瘤細胞自噬,促進腫瘤細胞死亡。Yo等[28]研究發現用甘草查爾酮A處理人前列腺癌細胞LNCaP后,出現一系列細胞自噬的形態學表現,與此同時還發現甘草查爾酮A能使Bcl-2的表達下調,對mTOR信號通路產生抑制作用;甘草查爾酮A還能與抗腫瘤藥物協同作用,Kim等[29]發現甘草查爾酮A還能顯著增強格爾德霉素對人卵巢癌細胞的促凋亡作用,可能與其激活Caspase-8/Bid依賴性信號通路和線粒體凋亡通路有關。

6 討論

腫瘤細胞的無限增殖、侵襲與轉移是惡性腫瘤最顯著的生物學特征之一,腫瘤微環境又被認為是腫瘤增殖、侵襲遷移、黏附、及新生血管形成的重要原因。當前研究表明運用中醫藥對腫瘤微環境進行調控,抑制腫瘤進展與惡化,延長腫瘤患者生存時間,提高患者生活質量。甘草查爾酮A是從常用中藥甘草中提取出來的具有多重藥理活性的黃酮類化合物,近年來研究證實它能通過調節相關蛋白表達及信號通路而誘導腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞增殖、抑制腫瘤侵襲和轉移以及腫瘤血管的生成等多種機制而發揮抗腫瘤作用。腫瘤的發生發展是一個極其復雜的過程,目前關于甘草查爾酮A抗腫瘤機制的研究仍有許多不明確的部分,需要進行更多的實驗研究為闡明其抗腫瘤機制提供實驗依據,為研發甘草查爾酮A作為高效低毒的抗腫瘤藥物提供進一步的理論基礎。

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(2016-01-26收稿 責任編輯：王明)

Research Progress of Anti-tumor effects of Licochalcone A

Liu Daiting,Xu Wei

(DepartmentofintegratedtraditionalChineseandWesternmedicine，FirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity，Harbin150000,China)

Licochalcone A(LCA) is a flavonoid extracted from licorice root and has a variety of pharmacological activity.Recently,more attention has been focused on the application of LCA in cancer chemopreventive therapy.This article summarized the antitumor activity of LCA and its mechanism combining with domestic and foreign literatures.

Licochalcone A; Antitumor activity; Cell proliferation and apoptosis

哈爾濱領軍人才科研基金項目(編號:2011RFXYS079)

R273;R285.6

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2016.10.069