隱丹參酮抑制腫瘤細(xì)胞增殖的分子機(jī)制

鄧毅文，曾 瑜，李 娟，尹湘湘，羅晶婧,2，何迎春,2

(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410208；2.中醫(yī)藥防治眼耳鼻咽喉疾病湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410208)

中草藥是中醫(yī)治療和預(yù)防疾病的重要藥物，近些年發(fā)現(xiàn)一些中草藥中存在對(duì)腫瘤具有獨(dú)特治療作用的成分。隱丹參酮(Cryptotanshinone, CPT)是一種從丹參酮(從中藥丹參中提取的具有抑菌作用的脂溶性菲醌化合物)中分離得到的單體物質(zhì)，具有抗氧化、抗衰老和抑菌等作用，且對(duì)治療冠心病、心絞痛、心肌損害有一定療效。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)CPT對(duì)消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、造血系統(tǒng)等系統(tǒng)的腫瘤細(xì)胞具有抑制增殖及誘導(dǎo)凋亡的作用，其作用機(jī)制涉及到多個(gè)信號(hào)通路。

1 CPT抑制腫瘤細(xì)胞增殖的分子機(jī)制

1.1 CPT抑制消化系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞增殖的分子機(jī)制消化系統(tǒng)腫瘤對(duì)人體的危害性非常嚴(yán)峻，隨著生活質(zhì)量的提高，人民飲食及生活習(xí)慣的改變，消化系統(tǒng)惡性腫瘤患者逐年增加，對(duì)CPT作用于消化系統(tǒng)惡性腫瘤的研究大多集中于胃癌、肝癌及腸癌。在加入CPT作用后，肝癌HepG2細(xì)胞表現(xiàn)出絲/蘇氨酸蛋白激酶磷酸化的增強(qiáng)，此時(shí)HepG2細(xì)胞表現(xiàn)出明顯的增殖受抑，且與雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物2(mTORC2)活性相關(guān)，CPT對(duì)HepG2細(xì)胞的增殖抑制作用與絲/蘇氨酸蛋白激酶的抑制程度成正相關(guān)[1]。在其他相關(guān)研究中，發(fā)現(xiàn)CPT還可通過(guò)影響mTORC2的活性進(jìn)而激活A(yù)kt，增強(qiáng)其對(duì)肝癌HepG2細(xì)胞增殖抑制效應(yīng)[2]，對(duì)于HepG2細(xì)胞的抑制作用，相關(guān)學(xué)者表示也可能通過(guò)減小腫瘤細(xì)胞中B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(Bcl-2)/Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)比值，激活Caspase-3效應(yīng)因子，發(fā)揮誘導(dǎo)凋亡的作用[3]；此外，CPT也可以通過(guò)AMP依賴的蛋白激酶誘導(dǎo)LKB1、TSC2和p53等腫瘤抑制因子的產(chǎn)生，引起細(xì)胞周期阻滯及細(xì)胞凋亡，其中LKB1也可通過(guò)抑制mTORC1達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的作用[4]。CPT還可誘導(dǎo)肝癌H22細(xì)胞周期中S期縮短，G2/M周期阻滯，提高腫瘤細(xì)胞對(duì)放射線作用的敏感性，抑制肝癌細(xì)胞的增殖[5]。

在對(duì)胃癌細(xì)胞的作用上，CPT可通過(guò)誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞阻滯于G2/M期，增加p-P38和磷酸化c-Jun氨基末端激酶(p-JNK)的表達(dá)，減少磷酸化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(p-STAT3)和磷酸化細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(p-ERK)的產(chǎn)生，同時(shí)伴隨活性氧(ROS)積累，導(dǎo)致細(xì)胞增殖受限及細(xì)胞凋亡[6]。

膽管癌細(xì)胞中，CPT可通過(guò)抑制JAK2/STAT3和磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)/AKT/NF-κB信號(hào)通路，改變Bcl-2/Bax家族的表達(dá)方式，對(duì)膽管癌HCCC-9810和RBE細(xì)胞呈現(xiàn)生長(zhǎng)抑制、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、S期阻滯的作用特點(diǎn)[7]。

P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)是一種保護(hù)蛋白，在細(xì)胞抵御外界不良環(huán)境中發(fā)揮重要作用。CPT可以逆轉(zhuǎn)P-gp介導(dǎo)的結(jié)腸癌細(xì)胞多藥耐藥，增強(qiáng)藥物的抗腫瘤作用，機(jī)制可能是CPT降低P-gpRNA和相關(guān)蛋白的表達(dá)，進(jìn)而降低P-gp腺苷三磷酸酶的活性[8]。CPT還可通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞自噬性死亡及p53非依賴性毒性而抑制過(guò)表達(dá)多藥耐藥P-gp基因的結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)，這與其激活ROS-p38 MAPK-NF-κB信號(hào)通路有關(guān)[9-10]。

1.2 CPT抑制呼吸系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞增殖的分子機(jī)制在呼吸系統(tǒng)方面，研究主要集中在CPT對(duì)肺癌的影響，而對(duì)鼻、咽喉、氣管及支氣管的影響還未見(jiàn)報(bào)道。無(wú)論是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，還是細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)CPT均能夠阻滯細(xì)胞周期，有效抑制腫瘤細(xì)胞增殖[11]。在對(duì)肺癌A549細(xì)胞的作用研究中，可明顯觀察到CPT抑制肺癌A549細(xì)胞的增殖與細(xì)胞內(nèi)ROS的形成有關(guān)，且其濃度越高，抑制作用越明顯[12]。根據(jù)CPT可使肺癌A549細(xì)胞周期阻滯的特點(diǎn)，進(jìn)一步研究又證實(shí)，藥物對(duì)其增殖抑制作用主要表現(xiàn)在：藥物可使細(xì)胞周期阻滯于G1期，使G1期細(xì)胞比例上升，S期細(xì)胞比例下降，G1/S明顯增大[13]。CPT與順鉑聯(lián)合應(yīng)用可增加肺癌A549細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感度，加速細(xì)胞死亡，其作用效果比單純順鉑治療具有明顯的優(yōu)越性[14]。此外，在非小細(xì)胞肺癌NCI-H1975細(xì)胞中，CPT聯(lián)合順鉑也可抑制該細(xì)胞的增殖和誘導(dǎo)凋亡，聯(lián)合使用效果也比兩藥單獨(dú)使用時(shí)明顯，其機(jī)制主要是與抑制JAK2/STAT3磷酸化，并下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2和Survivin的表達(dá)，提高Casepase-3和Casepase-9的活性有關(guān)，通過(guò)此機(jī)制產(chǎn)生抗增殖和促凋亡作用[15]。同時(shí)，CPT的抗腫瘤活性還與CD4+T細(xì)胞毒性增強(qiáng)有關(guān)，其毒性作用主要是通過(guò)激活JAK2/STAT4通路而實(shí)現(xiàn)的[16]。

1.3 CPT抑制生殖系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞增殖的分子機(jī)制CPT對(duì)生殖系統(tǒng)腫瘤如卵巢癌、乳腺癌、宮頸癌和前列腺癌細(xì)胞增殖的抑制作用比較顯著。

CPT可激活caspase級(jí)聯(lián)，誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞凋亡；同時(shí)，CPT可提高順鉑對(duì)A2780卵巢癌細(xì)胞的敏感性，增強(qiáng)其抗腫瘤作用[17]。腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞能夠促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞的條件培養(yǎng)基可以減弱卵巢癌A2780和ES2細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性，并保護(hù)其免受順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。當(dāng)卵巢癌細(xì)胞暴露于腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞的條件培養(yǎng)基時(shí)，Bcl-2和Survivin以及其上游因子p-STAT3的表達(dá)水平顯著增加，而CPT可通過(guò)抑制STAT3信號(hào)通路，減少細(xì)胞中Bcl-2蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞凋亡[18]。

在乳腺癌MCF-7細(xì)胞中，CPT可在一定程度上通過(guò)與細(xì)胞中雌激素受體α結(jié)合，抑制mTOR信號(hào)通路的傳導(dǎo)，影響乳腺癌MCF-7細(xì)胞的增殖及細(xì)胞周期；而CPT對(duì)乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用不顯著，可能與該類細(xì)胞中無(wú)雌激素受體α表達(dá)相關(guān)[19-20]。CPT還可通過(guò)提高JAK2和STAT4的磷酸化作用及誘導(dǎo)細(xì)胞毒性CD4+T細(xì)胞分泌穿孔素來(lái)抑制乳腺腫瘤的生長(zhǎng)[21]。

在男性生殖系統(tǒng)腫瘤中，CPT能抑制前列腺癌細(xì)胞增殖和促進(jìn)其凋亡，其作用可能與下調(diào)異黏蛋白MTDH基因和蛋白表達(dá),抑制其下游PI3K/AKT信號(hào)通路關(guān)鍵蛋白p-AKT mRNA的生成和蛋白表達(dá)，減少抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)有關(guān)[22]。

1.4 CPT對(duì)造血系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞增殖的分子作用在造血系統(tǒng)腫瘤中，CPT同樣發(fā)揮了較好的抗腫瘤作用。伊馬替尼是傳統(tǒng)的用于治療慢性骨髓性白血病(CML)的藥物，但目前有多種白血病細(xì)胞株對(duì)其產(chǎn)生了耐藥。研究[23]發(fā)現(xiàn)，CML細(xì)胞K562及其耐藥株K562-R在經(jīng)過(guò)CPT處理后，能夠增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)伊馬替尼的敏感性，體現(xiàn)出藥物對(duì)細(xì)胞的增殖抑制和凋亡誘導(dǎo)作用，同時(shí)細(xì)胞中多種凋亡蛋白及其降解產(chǎn)物表達(dá)水平明顯增強(qiáng),但CPT對(duì)CML細(xì)胞中P-gp表達(dá)無(wú)影響。此外，CPT可通過(guò)使蛋白Bax/Bcl-2的比例增加，線粒體膜電位的降低，來(lái)發(fā)揮對(duì)K562細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)作用[24]。CPT還可通過(guò)抑制STAT5的磷酸化而使細(xì)胞活力下降，阻斷IL-6介導(dǎo)的STAT3激活[25]。同時(shí)，NF-κB作為潛在的轉(zhuǎn)錄因子，也參與了CPT與白血病細(xì)胞株的相互作用，CPT可能是通過(guò)抑制NF-κB的活性或由JAK/STAT3/5和SHP1/2信號(hào)通路介導(dǎo)來(lái)發(fā)揮其抗腫瘤活性[26-27]。

1.5 CPT抑制其他系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞增殖的分子機(jī)制CPT是惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤C6的抗增殖劑[28]，通過(guò)抑制STAT3蛋白Tyr705處的磷酸化，抑制STAT3核轉(zhuǎn)位，從而產(chǎn)生抗增殖作用。進(jìn)一步研究還證實(shí)，當(dāng)STAT3通路的調(diào)節(jié)蛋白Cyclin D1和Survivin下調(diào)后，細(xì)胞周期明顯阻滯在G1/G0期[29]。

CPT同樣可通過(guò)抑制腎癌細(xì)胞中STAT3 Tyr705的磷酸化、阻止核移位、降低p-AKT、HGF、CyclinD1、EKK2、C-myc、Bcl-2的表達(dá)，提高細(xì)胞中Cleaved Caspase-3的表達(dá)量，削弱腎癌細(xì)胞的增殖能力[30]。CPT還可通過(guò)增加腎癌干細(xì)胞中Cleaved Caspase-3的表達(dá)，減少Ki-67的表達(dá)，增加腎癌干細(xì)胞死亡率[31]。

2 結(jié)語(yǔ)及展望

CPT是從丹參中提取的天然化合物，具有多種藥理活性。依上所述，CPT主要通過(guò)調(diào)控JAK2/STAT3、PI3K/AKT/NF-κB、ROS-p38 MAPK-NF-κB、SHP1/2等信號(hào)通路，一方面影響細(xì)胞周期相關(guān)蛋白表達(dá)，導(dǎo)致消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期阻滯，另一方面下調(diào)Survivin蛋白和增加Bax/Bcl-2的比例，提高Caspase-3，Caspase-9等凋亡蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)自噬，達(dá)到抑制細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。

本文所述僅是CPT抑制部分腫瘤細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)凋亡的作用及部分作用機(jī)制。CPT針對(duì)其他器官系統(tǒng)腫瘤，比如內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等，以及呼吸、生殖系統(tǒng)中CPT還未涉及的方面，是否同樣具有抑制增殖和誘導(dǎo)凋亡的效應(yīng)及可能機(jī)制尚未有深入研究報(bào)道。有研究[17]表明CPT可通過(guò)下調(diào)MMP-2和MMP-9的表達(dá)來(lái)抑制卵巢癌細(xì)胞遷移，針對(duì)其他腫瘤細(xì)胞遷移和浸潤(rùn)的影響尚待進(jìn)一步研究。此外，CPT的藥理學(xué)活性還體現(xiàn)在抗新血管生成及調(diào)控活性氧水平上，但其具體機(jī)制還尚未闡明，需要結(jié)合更多的動(dòng)物及細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行更多更深層次的研究，我們希望通過(guò)全面了解CPT的作用機(jī)制，進(jìn)而發(fā)掘CPT對(duì)腫瘤細(xì)胞作用的更多方面，為推動(dòng)其開(kāi)發(fā)成新藥奠定基礎(chǔ)，使廣大腫瘤患者受益。