大黃素抗肝癌作用機制的研究進展

舒遵華，王慧林，劉揚揚，楊 明，王珊珊，來慶娟，熊 壯*

（1.長春中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，長春 130021；2.長春中醫(yī)藥大學，長春 130117）

大黃素是蓼科植物大黃、砂仁等中草藥的有效成分之一，現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)大黃素具有抗炎、抗菌、抗腫瘤、抗氧化、輕度瀉下、保肝等多種生物學活性[1-3]。多項體內(nèi)外研究均已證實，大黃素治療肝癌效果顯著，且作用于細胞的途徑多樣，現(xiàn)對大黃素抗肝癌治療的研究現(xiàn)狀綜述如下。

1 抑制肝癌細胞增殖

大黃素能抑制肝癌細胞增殖。李凱明等[4]對肝癌HepG2 細胞進行動物體內(nèi)外研究，通過流式細胞術(shù)結(jié)合羥基熒光素二醋酸鹽琥珀酰亞胺脂標記發(fā)現(xiàn)，經(jīng)大黃素-8-O-β-D-葡萄糖苷體（EG）作用后的第2 代HepG2 細胞，熒光強度比第1 代明顯減弱，證明了EG 能夠抑制HepG2 細胞分裂。王昕雯等[5]用大黃素體外作用肝癌SMMC7721 細胞發(fā)現(xiàn)癌細胞活力及生長狀態(tài)與大黃素作用時間呈負相關(guān)，通過流式細胞儀測得大黃素作用后的癌細胞主要處于細胞間期，即G0/G1 期，控制細胞進入分裂期可能是大黃素抑制細胞增殖的主要手段。

2 促進肝癌細胞凋亡

2.1 改變線粒體膜通透性促進凋亡 內(nèi)源性活性氧（reactive oxygen species,ROS）產(chǎn)生和代謝的主要場所是線粒體，一般情況下處于動態(tài)平衡狀態(tài)，當ROS 產(chǎn)生過量時，反過來就會作用于線粒體，使線粒體受損，尤其是線粒體DNA[6]，導致線粒體膜電位下降，細胞通透性改變，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)受到破壞，細胞發(fā)生凋亡。熊思敏等[7]體外細胞實驗觀察到大黃素能夠促使肝癌HepG2細胞凋亡，其主要機制是線粒體膜通透性改變。

2.2 多途徑串話促進凋亡 線粒體細胞色素（Cyt C）是線粒體電子傳遞鏈的重要組成部分，位于線粒體內(nèi)膜，當線粒體遭到破壞時，Cyt C 流入細胞漿，參與胞漿內(nèi)的某些非正常反應(yīng)，最終誘導細胞凋亡。線粒體凋亡蛋白（Smac）同樣位于線粒體內(nèi)膜，其主要作用是在凋亡啟動后，促進凋亡反應(yīng)的力度和強度，使細胞順利凋亡。楊阿莉等[8]利用肝癌SMMC-7721 細胞進行體外研究，證實大黃素通過促進Cyt C 和Smac mRNA 的表達，誘導細胞凋亡，同時還發(fā)現(xiàn)大黃素誘導細胞凋亡也可能是通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、死亡受體及線粒體[9]等串話途徑實現(xiàn)，一般情況下，凋亡刺激信號通過激活三種通路中的一種來完成細胞的凋亡，但在某些特定條件下，這三種通路可通過相互聯(lián)系而同時啟動，此時即是串話，在這個過程中線粒體是信號傳導分子的靶點，Cyt C 和Smac 則是實現(xiàn)細胞凋亡的重要元素。

2.3 促使凋亡誘導因子、核酸內(nèi)切酶G 表達促進凋亡 凋亡誘導因子（apoptosis inducing factor,AIF）具有促凋亡性質(zhì)，結(jié)合于線粒體膜間隙，含有包括細胞核和線粒體在內(nèi)的定位信號序列。核酸內(nèi)切酶G（endonuclease,EndoG）是一種線粒體核酸酶，與AIF一樣，也存在于線粒體膜間隙[10]，當線粒體通透性改變時，這兩種物質(zhì)流入細胞質(zhì)，再轉(zhuǎn)移到細胞核，切割細胞核染色質(zhì)，使DNA 片段化，最終導致細胞凋亡。李密等[10]發(fā)現(xiàn)大黃素誘導肝癌細胞發(fā)生凋亡的主要機制是促使AIF、EndoG的表達，啟動非Caspase依賴途徑。

2.4 通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激促進凋亡 研究證實大黃素通過啟動Caspase 依賴途徑來發(fā)揮促凋亡作用[11]，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是指內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)蛋白的錯誤折疊與未折疊蛋白聚集以及鈣離子平衡失調(diào)等，可激活細胞內(nèi)多條信號通路，最終引起細胞適應(yīng)、損傷和凋亡等[12]，目前認為引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的情況復雜多樣，當應(yīng)激過強時，細胞的保護機制與外邪無法相抗衡，就會引起細胞的損害，造成細胞凋亡。

2.5 誘導自噬促進凋亡 在應(yīng)對內(nèi)外環(huán)境的變化時，細胞會啟動自我保護機制，比如自噬等。自噬是細胞通過自身溶酶體來實現(xiàn)自我消化的過程。黨中峰等[13]的另一項研究發(fā)現(xiàn)，通過大黃素作用的肝癌HepG2細胞，自身產(chǎn)生了大量的自噬泡，進一步的研究證實，大黃素通過提高自噬標記蛋白LC3-II 的表達誘導細胞產(chǎn)生自噬現(xiàn)象，這也進一步提高了大黃素的促凋亡作用。

2.6 調(diào)控經(jīng)典信號通路促進凋亡 P13K 是一種胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶，AKT 是信號蛋白，兩者被激活后能調(diào)節(jié)肝癌細胞的增殖、分化和凋亡等。倪華等[14]證實大黃素呈時間和濃度相關(guān)性的表現(xiàn)出對肝癌Hep3b 細胞的抑制和促凋亡作用，PI3K/AKT 信號轉(zhuǎn)導通路受到大黃素調(diào)控是發(fā)生這種現(xiàn)象的主要機制。王昕雯等[5]體外實驗發(fā)現(xiàn)大黃素能促使肝癌SMMC7721 細胞凋亡，用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction,RT-PCR）試驗檢測到Bax 基因表達增加，Bcl-2 基因表達降低，認為上調(diào)Bax 基因，下調(diào)Bcl-2 基因是大黃素作用于SMMC-7721 的主要機制。Bal 家族對于細胞的凋亡發(fā)揮著重要作用，一方面Bax 等能促進細胞死亡發(fā)生，另一方面Bal-2 等又能抑制細胞的凋亡[15-16]。

3 抑制肝癌細胞遷移及侵襲能力

3.1 抑制細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化能抑制肝癌細胞的遷移與侵襲 高俊霞等[17]用大黃素體外作用于肝癌HepG2細胞，通過相關(guān)實驗測得一定范圍內(nèi)細胞的遷移和侵襲能力隨著大黃素濃度的增加逐漸減弱。肝癌細胞遷移、侵襲主要依賴上皮—間質(zhì)（Epithelial-mesenchymal transition,EMT）轉(zhuǎn)化，E-cadherin 是位于上皮細胞膜外的跨膜糖蛋白，與胞漿中的某些物質(zhì)形成復合體后，一端與細胞膜相連，另一端則與肌動蛋白細胞骨架相連，這種結(jié)構(gòu)增加了細胞間的黏附性，減弱了細胞的遷移與侵襲能力。

3.2 抑制基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）的表達能抑制細胞的遷移和侵襲 徐賢綢等[18]在實驗?zāi)Ｐ椭杏^察到大黃素作用于胰腺癌肝轉(zhuǎn)移細胞時，抑制了肝癌細胞的遷移和侵襲，基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）和基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）的表達受到抑制可能是大黃素作用的主要機制。基質(zhì)金屬蛋白酶MMPs 是由癌細胞產(chǎn)生的，目的是通過降解細胞外基質(zhì)達到細胞向深處浸潤和轉(zhuǎn)移的效果，因此通過測定這兩種蛋白的含量能夠判斷細胞遷移和侵襲的能力及程度。

4 抑制腫瘤微環(huán)境中新生血管的生成

惡性腫瘤組織在分裂增殖過程中需要大量的氧及營養(yǎng)物質(zhì)來供給能量，當分裂過快時，局部就會出現(xiàn)氧匱乏，新生血管形成的一個重要條件就是缺氧，細胞適應(yīng)缺氧條件的一個關(guān)鍵因素就是缺氧誘導因子-1（hypoxia inducible factor-1,HIF-1α）的生成，因此HIF-1α 的高表達能夠誘導新生血管形成[19-21]。高俊霞等[22]證實了大黃素可能通過抑制HIF-1α mRNA 的表達，從而降低VEGF mRNA 的表達來抑制HepG2 細胞新生血管的形成，其機制即為上述缺氧誘導機制。

5 小結(jié)

大黃素治療肝癌效果顯著且作用途徑多樣，如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及死亡受體等信號傳導途徑。多條通路對肝癌細胞增殖的抑制，細胞凋亡數(shù)量的增加、細胞遷移及侵襲能力的減弱以及新生血管生成的減少等都有很好的作用。目前，對于肝癌腫瘤微環(huán)境，大黃素是否起作用研究較少，有待進一步深入探究。另一個方面，大黃素與化學藥物聯(lián)合應(yīng)用的相關(guān)文獻表明，化學藥物與大黃素聯(lián)用后，能夠明顯抑制細胞增殖，促進細胞凋亡，將是未來治療模式之一，但具體作用機制尚未探明。綜上，大黃素的相關(guān)研究仍停留在細胞和動物實驗水平，全面而深入的研究大黃素抗肝癌作用機制，并評估其安全性，為臨床驗證做好基礎(chǔ)將可能是未來趨勢。