姜黃素干預肝癌細胞的研究進展

謝鵬發 劉清揚 劉瑞盈 黃慧賢 覃曉梅 黃榮師 趙飛蘭

（廣西中醫藥大學基礎醫學院 廣西南寧 530200）

一、肝癌的現狀

原發性肝癌（主要指原發于肝細胞或肝內膽管上皮細胞的惡性腫瘤，Hepatocellular carcinoma，HCC）是我國常見惡性腫瘤之一，據近年發布的資料顯示，原發性肝癌全球每年新發病例85.4萬，中國46.6萬，約占全球的55%[1]。

肝癌具有發病率高、惡性程度高、切除率低、病死率高等特點。我國肝癌患者常合并肝硬化，肝功能失代償等，這在很大程度上限制了肝癌的治療選擇，僅20%患者具備根治性肝切除的指征[2-3]。從我國目前肝癌的診治研究看，肝癌的治療選擇主要包括化療、介入治療和外科手術、肝移植等綜合性治療。早期診斷、早期采用以手術切除為主的綜合治療，成為有效提高肝癌長期治療效果的一大關鍵。早期肝癌患者可接受根治性手術，如切除術或肝移植術，預后較好，5年生存率達40%～70%。但肝癌起病隱匿，早期缺乏典型癥狀，多數患者出現臨床癥狀時已發展至中晚期，從而失去了治療的最佳時機。盡管不少患者在疾病早期便已得到有效的診斷和治療，術后仍有一定的幾率出現復發或轉移，帶來不良預后，復發率依然居高不下，手術切除后5年腫瘤復發轉移率高達40%～70%。尤其對于中晚期患者來說，預后并不樂觀。

肝癌主要死因是轉移和復發，腫瘤干細胞被視為癌癥發生、發展、轉移和復發的根源，故清除肝癌干細胞的靶向治療，成為解決肝癌轉移復發新策略。近年來，伴隨中藥抗腫瘤研究的興起，天然植物藥在癌癥治療中受到廣泛關注，在臨床應用上日益增多，并且在治療原發性肝癌方面也已經取得了很大的進展，為肝癌患者尤其是失去手術機會的肝癌患者帶來了福音。

二、姜黃素的成分和功能

姜黃素是從姜科植物中提取的一種酸性多酚類化合物，其主要來源為郁金、姜黃、莪術、石菖蒲等姜科植物。據分析，姜黃素、雙去甲氧基姜黃素和去甲氧基姜黃素這三種物質在姜黃素類化合物含量最多、最常見。姜黃素為橙黃色結晶粉末，味稍苦，不溶于水和乙醚，溶于乙醇、丙二醇，堿 、醋酸 、丙酮和氯仿等有機溶劑，在堿性時呈紅褐色，在中性、酸性時呈黃色。按OT-42方法測定，熔程179～182℃。姜黃素的化學結構為對稱結構，主鏈為不飽和脂族及芳香族基團，含有2個酚羥基、2個甲氧基、2個不飽和羰基和1個活潑的亞甲基，其分子式為 C21H2OO6[4]。

生理功能

（一）防癌抗癌作用

據臨床研究表明，姜黃素主要是通過調節細胞存活通路，以及誘導腫瘤細胞凋亡進而實現抗腫瘤作用。姜黃素聯合其他抗癌藥物可顯著抑制頭頸癌、前列腺癌、結腸癌、乳腺癌、食管癌、胃癌、肝癌、鼻咽癌 和胰腺癌等腫瘤細胞的生長，還可以用于肝功能紊亂的治療[5-6]。曹聰[7]等研究發現，姜黃素可抑制肝癌耐藥細胞HepG2/ADM的增殖，且在一定作用時間、作用濃度范圍內具有濃度、時間依賴性，并且姜黃素對耐藥細胞具有1.49的逆轉倍數。何玉嬌[8]等研究發現姜黃素能夠抑制乙二醛酶（GLO1）活性，進而導致細胞內甲基乙二醛（MG）濃度升高來抑制肝癌 HepG2細胞 的增殖。

（二）抗氧化作用

姜黃素類化合物為多酚類天然抗氧化劑，通過清除自由基和增強氧化酶活性來實現其抗氧化作用，對帶有未成對電子的活性氧（ROS）引起的疾病具有良好的防治潛力[9]，姜黃素可能通過增強胞內抗氧化酶 SOD、CAT 和 GSH-Px 的活性及上調其基因的表達來提高鼠腎上腺嗜鉻細胞瘤細胞（PC12細胞）的總抗氧化能力，降低胞內 ROS 水平，從而促進細胞的氧化還原平衡[10]。劉國安[11]等研究發現姜黃素可促進過氧化氫（H2O2）的氧化作用，顯示姜黃素具有通過促氧化作用殺死細胞的潛力。

（三）抗炎作用

炎癥是生物體最常見的病理變化。經大量科學研究證實了姜黃素具有抗炎作用，對不同病因引起的炎癥都具有不同程度的抑制作用，且副作用小或基本沒有，研究發現，姜黃素可通過激活蛋白酪氨酸激酶2/信號轉導子與激活子3（JAK2/STAT3）信號通路抑制核轉錄因子-κB（NF-κB）的抗原提呈過程，抑制炎癥反應的擴散[12]，以及抑制炎癥介質如環氧合酶（COX-1、COX-2）、脂肪氧化酶（LOX）、腫瘤壞死因子（TNF-）、干擾素（IFN-）、誘iNOS等，從而減少炎癥細胞因子的釋放，減輕患者疼痛和不適感。

（四）其他作用

此外，經研究發現，姜黃素還具有改善老年癡呆、修復腦部損傷、調節血脂濃度、逆轉化療耐藥、抗纖維化等作用0，并且姜黃素在治療外周動脈疾病（PAD）方面的研究也有了一定的突破[18]。雖然姜黃素的功能與功效已取得了一定的研究成果，但其作用的具體分子機制尚未完全研究透徹，因此，更深入地研究姜黃素對肝癌等疾病的影響，以及進一步研究姜黃素與其他藥物的結合使用對有關疾病的預防與治療可能產生更加深遠的研究意義和影響。

三、姜黃素對肝癌細胞株的影響研究

姜黃素對肝癌的發生具有較好的抑制作用，但其作用機制尚不明確。綜合國內關于姜黃素抗肝癌的大量研究，已知姜黃素對一些肝癌細胞株的影響主要體現在以下幾個方面：

（一）抑制肝癌細胞增殖

肝癌細胞具有超強的快速增殖能力，這是導致肝癌患者治療效果差，預后效果差的重要原因。國內已有眾多學者開展了關于姜黃素抑制肝癌細胞增殖這方面的研究，取得了一些重要的發現。成簇蛋白1（TUFT1）在肝癌細胞中表達異常高，它能激活細胞TUFT1信號通路，從而促進肝癌細胞的增殖[19]。曾玉群的研究小組利用qRT-PCR及Western blot檢測姜黃素對HCCLM3細胞內TUFT1表達水平的影響，他們發現，用姜黃素處理后的HCCLM3細胞內TUFT1表達水平明顯降低，從而抑制TUFT1/AKT通路的活化，抑制肝癌細胞的增殖[20]。有研究人員已明確發現姜黃素能抑制肝癌HepG2細胞中乙二醛酶1（GLO1蛋白）的活性[21]，下調細胞周期素D1（CyclinD1）、基質金屬蛋白酶2（MMP-2）的表達，上調E-鈣黏素（E-cadherin）的蛋白的表達[22]，從而抑制肝癌HepG2細胞的增殖能力。就抑制GLO1蛋白活性而言，有學者還提出了將GLO1蛋白抑制劑作為一種有效抗腫瘤藥物的想法。

（二）誘導肝癌細胞自噬和凋亡

有研究顯示哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路能夠調節細胞自噬的產生，姜黃素能通過mTOR通路發揮抗腫瘤作用[23]，細胞自噬與凋亡之間存在相關性，自噬能夠促進細胞凋亡[24]。尹煜鵬等通過實驗發現姜黃素可能通過誘導細胞自噬從而促進肝癌細胞系Huh7細胞的凋亡，但其作用機制尚未明確，仍待進一步研究[25]。還有研究發現姜黃素能激活人肝癌SMMC-7 721細胞自噬的發生并誘導其凋亡[26]；姜黃素與索拉菲尼聯用能增強肝癌細胞系HepG-2細胞的自噬能力，誘導肝癌細胞自噬[27]；姜黃素與順鉑聯用可誘導HepG2細胞的自噬和凋亡[28]，顯著提高HepG2細胞對順鉑的敏感性，為姜黃素與化療藥物聯治療提供了一定理論和實驗基礎。

通過多條信號通路誘導肝癌細胞的凋亡。研究發現姜黃素誘導人肝癌細胞凋亡是通過多條信號通路實現的，且隨著姜黃素濃度的升高其作用效果越明顯[29]。已知aspase-12位于內質網腔內，是內質網應激反應（endoplasmic reticulum stress，ERS）誘導細胞凋亡的中心環節；CHOP為一種細胞應激相關蛋白，在細胞增殖和分化中發揮重要作用。而aspase-12和CHOP的高表達可直接誘導細胞凋亡。就此，徐新明[30]等的研究發現姜黃素可以通過內質網應激信號通路促進肝癌細胞的凋亡。研究表明，姜黃素可通過抑制Notch1信號通路降低肝癌細胞的增殖，誘導細胞的凋亡，降低炎性因子的表達[31]。此外，有研究人員發現姜黃素能夠通過上調活性氧（ROS）水平，進而通過激活ROS-ASKIJNK信號通路增效ABT-737抑制劑誘導HEPG2細胞凋亡[32]。可知姜黃素促進肝癌細胞凋亡的信號通路尚待更多研究。

（三）抑制肝癌細胞轉移與侵襲

現已有眾多體內外實驗發現，姜黃素可以通過DNA、mRNA、蛋白質這些不同的作用靶點抑制癌細胞的轉移能力，有效預防腫瘤發生。一些學者已對姜黃素對人肝癌細胞侵襲轉移的影響及其相關機制進行了研究，崔琦等人發現姜黃素能通過上調E-cadherin和下調CyclinD1、MMP-2蛋白表達來抑肝癌HepG2細胞轉移，并有濃度依賴性[32]。江敏華所在團隊的實驗顯示高濃度的姜黃素在體外能顯著抑制SMMC7721細胞的侵襲轉移[33]，進一步提示用高濃度姜黃素處理過的肝癌細胞不具有轉移潛力。目前，有關姜黃素抑制肝癌細胞的具體機制尚不明確，還待進一步研究。

（四）逆轉肝癌細胞的耐藥性

肝癌細胞對常規的化療藥物有很強的耐受性，敏感性差，因此，逆轉腫瘤多藥耐藥和尋求新的有效藥物是臨床治療的迫切需要。研究表明，姜黃素可以逆轉其對阿霉素的耐藥性，而這可能與姜黃素抑制p38絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）的磷酸化有關。劉學飛等發現姜黃素聯合阿霉素可以增加藥物的使用量，提高PLC/PRF/5細胞的藥物敏感性，促進腫瘤細胞的凋亡。研究發現，姜黃素可以顯著逆轉Bel7402/ADR的耐藥性，其耐藥逆轉機制可能與抑制PI3K/Akt信號通路活化，降低細胞對阿霉素的耐受性有關。這提示姜黃素能通過p38MAPK/PI3K/Akt等途徑降低肝癌細胞耐藥性，提高其對化療藥物的敏感性。

（五）抑制腫瘤血管生成和轉移生長

血管生成是腫瘤生長和轉移的重要基礎，因而抑制肝癌細胞的血管生成和轉移生長可作為治療肝癌的方法之一，其主要是通過下調生成血管的基因表達。其中環氧合酶2（COX-2）是血管生成的啟動子，阻滯其啟動可以有效控制腫瘤的生長及轉移。研究顯示姜黃素能夠通過PI3K/AKT/m TOR途徑抑制人肝癌細胞BEL-7402中Cox-2的表達，從而抑制腫瘤血管新生，達到抑制肝癌細胞的生長的作用，而抑制COX-2的表達，血管內皮生長因子（VEGF）和缺氧誘導因子1α（HIF-1α）的表達也隨之降低，具有極佳的協同效果。可知姜黃素可以抑制腫瘤血管的生成，具有良好的抗腫瘤效果。

四、展望

近年多項研究表明，姜黃素對于肝炎、肝癌、肝硬化和纖維化、藥物或有毒物質所致肝損傷以及酒精性肝臟疾病均顯示出良好的應用前景。姜黃素作為中藥姜黃的主要活性成分，在我國傳統醫學中用于治療黃疸、潰瘍、關節炎等疾病由來已久，姜黃素具有抗腫瘤作用，已被列為第三代化學預防藥。隨著對細胞凋亡作用的深入研究，中醫藥通過凋亡治療肝癌的特點逐漸被證實。姜黃素是一種天然抗氧化劑和抗炎劑，其分子量小、結構簡單，是臨床常用的中草藥。目前很多項目對多種藥物遞送途徑以改善姜黃素的生物利用度進行了研究。如能探究出中藥成分通過調控凋亡作用于肝癌各個發展階段的機制，那就可以利用中醫藥單體達到預防肝癌的效果，同時又可發揮靶向治療作用。這為以后的科學研究留下了很大的發展空間。