苦參堿抗腫瘤信號轉導通路研究進展

陳旭陽　周開霞　李江濱　何冬梅

【摘 要】苦參堿是豆科植物苦參等中草藥的活性成分，具有多種藥理作用。近年來國內外對苦參堿藥理作用機制的研究較多，重點關注其抗腫瘤的作用機制。苦參堿可以抑制腫瘤的生長增殖，誘導細胞分化與凋亡。而細胞信號通路影響著腫瘤的發生發展。本文就苦參堿抗腫瘤的信號通路進行總結。

【關鍵詞】苦參堿；抗腫瘤；信號轉導通路；研究進展

苦參堿（Matrine，分子式C15H24N2O）是豆科植物苦參、苦豆子、廣豆根等中草藥的活性成分，是一種生物堿。它具有抗炎、抗病毒、免疫抑制、中樞抑制、抗腫瘤等多種藥理作用[1]。近年來，關于苦參堿抗腫瘤機制的研究成為人們關注的重心。研究表明，苦參堿通過抑制細胞增殖、促進細胞凋亡、調控細胞周期以及下調端粒酶活性等途徑來發揮效應[2-3]。隨著對苦參堿研究的深入，人們開始研究苦參堿抑制腫瘤的信號轉導通路。本文對苦參堿的信號通路進行闡述，為臨床分子靶向治療和進一步開發提供理論依據。

1 酪氨酸激酶-轉錄因子（JAK-STAT）信號轉導通路

JAK-STAT信號通路由細胞因子刺激引起，由酪氨酸激酶相關受體、酪氨酸激酶以及轉錄因子組成。受體不具有激酶的活性，但胞內段具有JAK的結合位點。受體與配體結合，通過與之相結合的JAK的活化，使靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化，從而將信號傳遞至胞內。

馬玲娣[4]等在用苦參堿對慢性髓性白血病K562細胞影響的研究中發現，苦參堿處理后細胞中JAK2、STAT3蛋白磷酸化受抑，提示K562細胞增殖受抑與JAK-STAT3介導的信號通路抑制有關，而IL-6表達抑制可能是苦參堿調控該通路活性的始動機制。殷飛[5]等研究顯示苦參堿可下調SMMC-7721細胞STAT3、STAT5 mRNA表達水平，影響上述因子蛋白激酶的活化，說明苦參堿可能在JAK-STAT通路中抑制腫瘤增殖。張培[6]等通過western blot法，用苦參堿作用宮頸癌SiHa細胞的JAK1、JAK2和STAT3通路，發現以上三種蛋白表達水平下降，說明宮頸癌細胞增殖抑制與該信號轉導通路抑制有關。

2 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號轉導通路

MAPK為一種絲/蘇蛋白激酶，在所有真核細胞的轉導通路中，其信號轉導通路對調節細胞增殖和凋亡、調控基因表達和細胞質功能活動起到關鍵作用。MAPK鏈由3類蛋白激酶MAP3K-MAP2K-MAPK組成，依次磷酸化將上游信號傳遞至下游應答分子。而MAPK通路的異常激活，可使一部分腫瘤細胞的惡性轉化。MAPK有4個主要亞族：ERK、JNK、p38MAPK和ERK5。其中，ERK1/2信號轉導通路調控細胞生長和分化，JNK和p38 MAPK信號轉導通路在炎癥與細胞凋亡等應激反應中發揮重要作用。

2.1 MAPK-ERK信號通路

MAPK-ERK信號通路是哺乳動物中研究最早、最深入，也是最重要的一條通路。它將細胞信號從表面受體轉導至細胞核，參與多種生物學效應。在苦參堿抗腫瘤研究中，阮夢然[7]等發現苦參堿作用于人橫紋肌肉瘤RD細胞后不僅ERK mRNA含量減少，且抑制了ERK1/2蛋白激酶的活化，表明苦參堿可能在MAPK-ERK信號通路中發揮抑癌作用。殷飛[5]等研究顯示苦參堿抑制了肝癌SMMC-7721細胞ERK mRNA表達，進而抑制ERK蛋白表達，與抑制ERK蛋白的磷酸化有關。MAPK可促進血管內皮細胞增殖和新血管生成。新血管生成后可為腫瘤提供更多的營養，加速腫瘤的生長，促進癌細胞的擴散。盧進昌[8]等經研究認為血管生成因子刺激的內皮細胞后激活MAPK∕ERK 信號通路，促進了血管內皮細胞的增殖。苦參堿作用于人臍靜脈內皮細胞時，明顯抑制細胞增殖及 ERK 磷酸化，提示苦參堿通過抑制 MAPK∕ERK 信號通路中的信號分子 ERK 的磷酸化，從而抑制腫瘤環境下內皮細胞的增殖過程。

2.2 p38 MAPK信號通路

p38 MAPK信號通路中，細胞外信號結合細胞受體，使MAPKKK、MAPKK、MAPK先后磷酸化，最后活化p38 MAPK。活化的p38 MAPK可誘導p38 MAPK基因轉錄，參與細胞的增殖、凋亡。大部分研究表明p38 MAPK信號轉導通路與細胞凋亡關系密切。Liu[9]等發現苦參堿能夠通過該信號通路誘導人伯基特淋巴瘤細胞的凋亡。此外，Ren[10]等報道苦參堿可以通過 p38信號抑制結腸癌細胞的增殖。

3 其他信號轉導通路

3.1 Wnt/β-catenin信號轉導通路

Nusse等用小鼠乳頭瘤病毒誘導小鼠乳腺癌中發現Wnt基因。目前已發現19種人類Wnt基因。Wnt信號轉導通路主要有3條分支：（1）經典通路：Wnt/β-catenin信號轉導通路，由β-catenin/T細胞因子（TCF）調節Wnt靶基因的表達。（2）planar細胞極性（PCP）通路，主要調節細胞骨架的重排、細胞形態的改變和運動，建立細胞極性。（3）Wnt/Ca2+通路，調節細胞黏附和活力。

在正常成熟細胞中，Wnt信號轉導通路處于關閉狀態，主要在胚胎發育階段被激活。因此，癌基因、抑癌基因或者Wnt信號轉導分子（如β-catenin）的突變引起的不當激活與腫瘤的發生發展有關。大量研究證明，多種腫瘤細胞中存在β-catenin基因的突變。β-catenin蛋白在絲氨酸∕蘇氨酸富集區，該位點磷酸化導致此蛋白的降解。而突變使該蛋白穩定，激活Wnt/β-catenin信號轉導通路，引起腫瘤[11]。Guo[12]等在苦參堿作用人肝癌細胞HepG3B 細胞系研究中發現，細胞的增殖受到抑制，促進凋亡，細胞周期受調控顯著，提示苦參堿可能通過Wnt/β-catenin信號轉導通路來抑制肝癌細胞生長增殖。

3.2 PI3K/AKT信號轉導通路

磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K），由一個調節亞基（p85）和一個催化亞基（p110）組成，具有蛋白激酶活性和脂類激酶活性，是細胞內重要的信號轉導物質。當配體與膜受體結合后，受體激活p85亞基，招集p110，進而催化膜內表面的PIP2生成PI3P。PI3P作為第二信使，進一步激活AKT和PDK1。AKT是一種絲氨酸∕蘇氨酸蛋白激酶，是PI3K重要的下游分子。PI3K/AKT信號轉導通路可調節細胞的分裂、分化和凋亡。PI3K通過激活AKT，抑制促凋亡蛋白Bad的激活，增強轉錄因子NF-kB活性，上調拮抗蛋白Bcl-2的表達，促進細胞存活[2]。在惡性腫瘤中，該信號轉導通路的異常激活導致腫瘤細胞惡性增殖和血管形成。

研究表明，苦參堿抑制骨髓瘤細胞、培養的人結腸癌細胞、乳腺癌細胞增殖，誘導凋亡，伴AKT的磷酸化水平下調；神經膠質瘤、人肝癌及肺癌等細胞經苦參堿下調AKT的磷酸化水平而凋亡[13]。在視網膜母細胞瘤細胞中，陳瑤[14]等發現苦參堿可使PI3Kp85α亞基、p-AKT/AKT減少。以上表明苦參堿可能通過抑制該信號通路發揮細胞的增殖、促凋亡的作用。

3.3 哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號轉導通路

mTOR是一類絲/蘇氨酸激酶。mTOR蛋白的C末端具有激酶活性。它是細胞生長和增殖的關鍵調節分子，可接收生長因子、營養、能量等多種信號，并通過PI3K/AKT或Ras/ERK信號通路來實現對細胞生長、細胞周期等多種生理功能的調控作用，而對mTOR信號通路的抑制可使細胞停滯于G1期而激發細胞凋亡。任志儉[15]（下轉第29頁）（上接第27頁）等研究認為苦參堿干預人肝癌 HepG2細胞后，mTOR與苦參堿濃度的增加呈正相關，而磷酸化的mTOR蛋白與之呈負相關，提示苦參堿可抑制mTOR 蛋白的磷酸化。且用 Western blot 技術檢測自噬現象發生必要基因 Bechn mRNA 及標志性分子 LC3，表明苦參堿作用的肝癌細胞 HepG2可能經mTOR 信號轉導通路誘發其發生自噬。

綜上，對于不同的腫瘤細胞，苦參堿可通過不同的信號轉導通路發揮抑制腫瘤的效應。在JAK-STAT通路中，苦參堿使慢性髓性白血病K562細胞、SMMC-7721細胞、宮頸癌SiHa細胞增殖受抑。苦參堿經MAPK-ERK信號通路抑制人橫紋肌肉瘤RD細胞、肝癌SMMC-7721細胞，抑制內皮細胞增殖，誘導人伯基特淋巴瘤細胞的凋亡；通過 p38MAPK信號抑制結腸癌細胞的增殖。苦參堿可能通過Wnt/β-catenin信號轉導通路來抑制肝癌細胞生長增殖。苦參堿經下調AKT的磷酸化水平，抑制PI3K/AKT信號通路而使多種細胞增殖受抑，促凋亡。苦參堿作用的肝癌細胞 HepG2可能經mTOR 信號轉導通路誘發其發生自噬現象。

隨著對苦參堿抗腫瘤作用研究的深入，人們逐漸關注其分子藥理機制。大量研究僅通過實驗結果來說明苦參堿抗腫瘤作用與某些機制有相關性，而對于苦參堿通過哪些轉導通路發揮生物學效應、如何通過信號轉導通路，具體的分子機制構架仍不明確。未來借助分子生物學的發展，積極運用基因芯片和蛋白質組學方法，推進分子機制的研究，為臨床治療方法開發新天地。

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[責任編輯：朱麗娜]