中藥調節腫瘤細胞內質網應激性凋亡

劉　偉，李瑞琴，黃　瑋

(河南中醫藥大學基礎醫學院，河南 鄭州 450006)

內質網是細胞中重要的細胞器之一，主要負責蛋白質的合成、轉運、信號轉導和鈣離子調節等功能，參與新生成蛋白多肽的折疊修飾并保證新生成蛋白多肽折疊的正確、順利進行。多種生理或病理條件下，如當細胞處于持續的化學刺激、氧化應激、鈣離子或者能量代謝失衡時，細胞內環境穩態將被破壞，內質網功能發生紊亂，主要表現為二硫鍵不能形成，引起蛋白質的錯誤折疊及蛋白質在內質網腔內積聚，即內質網應激(endoplasmic reticulum stress，ERS)[1]。內質網應激可以分為兩個階段，早期的非折疊蛋白反應及晚期的誘導凋亡。即適當的內質網應激通過觸發非折疊蛋白反應，從而使受損的細胞存活，相反，持續的內質網應激則會引起細胞凋亡[2]。

1　內質網應激性凋亡通路

當細胞內環境紊亂時，引起內質網功能紊亂，為避免細胞凋亡，內質網激活并發生未折疊蛋白反應(unfolded protein response,UPR)。ERS早期UPR會減少未折疊蛋白的產生和促進錯誤折疊蛋白的分解，從而促使細胞存活。真核細胞細胞膜上存在三種應激蛋白，即:PERK/PEK(PEK like ER kinase)、IRE1/ERN1(inositol requring 1)和ATF6(activating transcription factor 6)。PERK、IRE1和ATF6是內質網跨膜蛋白，非應激狀態下，三者的N-端與內質網分子伴侶GRP78(glucose-regulated protein of 78 kDa)/Bip(heavy chain-binding protein)結合形成二聚體，無活性，而在ERS時，大量未折疊蛋白在內質網腔內積聚，GRP78/Bip與未折疊蛋白的親和力高于跨膜蛋白，三者與GRP78解離而被激活，啟動UPR，UPR保護細胞促使存活；當發生持續且嚴重的ERS，超過了細胞的非折疊蛋白反應處理能力時，內質網應激途徑凋亡信號則被全面激活，發生細胞凋亡。內質網凋亡信號的激活可由內質網應激相關起始分子PERK、IRE-1和ATF6介導，并與Caspase-12、CHOP、JNK上調有關[3-6]；內質網應激誘導細胞凋亡主要通過三條通路：①Caspase-12途徑(在人類中則是Caspase-4)；②CHOP/GADD153途徑；③JNK途徑[7]。Caspase-12、CHOP、JNK表達的增高均能誘導細胞發生凋亡[8-10]。

2　中藥調節腫瘤細胞內質網應激性凋亡

細胞凋亡是一種程序性細胞死亡，它是在一系列基因的控制下進行的。 Kerr等[11]最先提出了凋亡這一概念，它廣泛涉及基因的激活、表達以及調控等方面。對于抗腫瘤作用機制，國內外學者做了大量的研究，但是大多數都局限于目前已知的兩條經典凋亡途徑：受體活化(外源性途徑)和線粒體途徑(內源性途徑)[12]。近年來一些研究發現，內質網應激(ERS)途徑可能是誘導細胞凋亡的一個新途徑。越來越多的研究表明，部分中藥可通過誘導腫瘤細胞的內質網應激來發揮抗腫瘤作用。

2.1調節肺癌細胞凋亡Zhu等[13]研究發現,甘草中活性成分甘草次酸可通過上調未折疊蛋白、Bip、PERK和ERP72，引發未折疊蛋白反應(UPR)，從而將人非小細胞肺癌細胞A549和人大細胞肺癌細胞NCI-H460細胞周期阻滯在G0/G1期，抑制其增殖。Fang等[14]用吳茱萸堿作用于人小細胞肺癌細胞NCI-H446和NCI-H1688，發現吳茱萸堿可將細胞阻滯于G2/M期，抑制其增殖，并上調Caspase-12和細胞色素C蛋白的表達，通過線粒體途徑和內質網應激途徑誘導小細胞肺癌細胞凋亡，為臨床提供一種新型有效的小細胞肺癌抗腫瘤候選藥物。另外，莪術提取物莪術呋喃二烯能上調內質網途徑特有蛋白BIP和CHOP的表達，通過內質網應激途徑，誘導A549、NIH-H1299、95-D 3種非小細胞肺癌細胞凋亡，且呈濃度依賴性的抑制肺癌細胞增殖[15]。Zhao等[16]發現小白菊提取物小白菊內酯可上調內質網應激中p-eIF2α、ATF4和DDIT3(DNA-damage inducible transcript3)蛋白的表達，通過內質網應激信號轉導通路誘導人非小細胞肺癌細胞凋亡。

2.2調節肝癌細胞凋亡Wang等[17]研究表明，中藥黃芩中有效活性成分之一黃芩素可通過內質網應激誘導肝癌細胞SMMC-7721和Bel-7402 凋亡和保護性自噬，可能通過下調促生存Bcl-2家族、升高細胞內鈣離子濃度、激活JNK，內質網應激中CHOP蛋白的表達在促進肝癌細胞凋亡中發揮了主要作用，eIF2α和IRE1α起保護作用。Yu等[18]發現黃芩苷可通過激活內質網(ER)應激中的ATF6信號通路，使GRP78、CHOP、p50-ATF6和Caspase12的表達水平升高，從而誘導肝癌細胞凋亡。蟾酥提取物蟾毒靈能明顯促進人HepG-2和Huh7兩種肝癌細胞凋亡，在用蟾毒靈處理具有沉默IRE1表達的細胞和沉默CHOP表達的細胞發現，IRE1途徑促進凋亡，而CHOP途徑沒有，表明蟾毒靈誘導肝癌細胞凋亡的機制是通過IRE1-JNK途徑誘導了內質網應激反應[19]。Huang等[20]研究發現，中藥都咸子中有效成分漆樹酸是內質網應激的有效誘導劑，可通過激活CHOP和ATF4途徑誘導肝癌HepG2細胞和骨髓瘤U266細胞凋亡，且隨著時間和劑量的增加，內質網信號下游分子GRP78/BiP、磷酸化的eIF2α、ATF4和CHOP在HepG2和U266細胞系中表達增加。另外有研究發現海藻的乙醇提取物可誘導肝癌SK-Hep1細胞內質網應激，其凋亡機制與上調ATF6α、CHOP和TRAF2的表達有關，還可通過增加促凋亡蛋白、凋亡誘導因子和細胞色素C的表達誘導癌細胞凋亡[21]。

2.3調節卵巢癌細胞凋亡槲皮素(Qu)是自然界中最常見的黃酮類化合物，存在于許多水果和蔬菜，Yang等[22]用槲皮素聯合順鉑作用于卵巢癌細胞發現。槲皮素可明顯增強順鉑對卵巢癌細胞的抑制活性，降低順鉑的使用劑量，且同時保護腎臟免受損傷，槲皮素的增效減毒作用是通過激活卵巢癌細胞的內質網應激實現的，槲皮素能激活內質網應激中的所有三個途徑，每種途徑的抑制劑可顯著減弱槲皮素的增效作用。此外，槲皮素特別抑制信號轉導活化轉錄因子-3(signal trans-ducer and activator of transcription 3，STAT3)磷酸化，導致STAT3下游的BCL-2基因的下調，阻斷ERS恢復磷酸化STAT3以及BCL-2表達的蛋白質水平，可消除槲皮素的化學致敏效力。

2.4調節乳腺癌細胞凋亡白斂素是藤茶中的主要活性成分，能產生一系列生物學效應，Zhou等[23]研究了其在人類乳腺癌細胞株的抗癌活性，并探討了這一行動的基本機制。發現白斂素可劑量依賴性地引起活性氧(ROS)在乳腺癌細胞的產生，同時激活內質網應激，上調CHOP的表達，誘導乳腺癌細胞凋亡，ROS清除劑NAC或基因敲除ATF6可下調CHOP的表達，明顯抑制降低白斂素對乳腺癌細胞的生長抑制和誘導凋亡。

2.5調節前列腺癌細胞凋亡Li等[24]在研究中用山竹果提取物(MFE)處理兩個人前列腺癌細胞系：22Rv1和LNCaP，以及從兩個進行根治性前列腺切除術的患者獲得的前列腺上皮細胞(PrEC)，發現MFE能夠選擇性地促進前列腺癌細胞中的ER應激，增加ER應激蛋白CHOP、PERK、Caspase-4、Bip等的表達誘導癌細胞凋亡，同時可保留非致瘤性前列腺上皮細胞。

2.6調節惡性膠質瘤細胞凋亡研究發現，蟾蜍靈可誘導ER應激介導的惡性膠質瘤細胞凋亡，上調CHOP的表達，使用siCHOP RNA降低CHOP的下調可減弱蟾毒靈的誘導凋亡作用；同時蟾蜍靈可上調GRP78的表達，引起細胞自噬，蟾蜍靈抑制神經膠質瘤細胞生長，并通過內質網應激誘導細胞凋亡和自噬之間的相互作用，從而為將蟾毒靈發展成用于治療馬氏膠質瘤的候選藥物提供分子基礎[25]。

2.7調節膀胱癌細胞凋亡鞣花酸是廣泛存在于各種軟果、堅果等植物組織中的一種天然多酚組分，有研究發現，鞣花酸可通過內質網應激和線粒體依賴性信號通路，促進ROS和Ca2+產生，上調促進p21，p53及Caspase-9和Caspase-3等蛋白的表達，誘導TSGH8301人膀胱癌細胞凋亡和DNA損傷[26]。

3　小　　結

腫瘤是目前世界衛生事業仍然無法攻克的難題，中醫藥對腫瘤的治療已獲得廣泛認可。其具體作用機制在體外實驗中研究較多，但具體作用于人體內時是否產生積極作用有待進一步研究，理論與臨床的良好結合才是研究者所追尋的最終目標。

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