葛根素抗腫瘤機制的研究現狀

趙靜靜 張康 鄧晰文 霍棟杰

【關鍵詞】 葛根素;腫瘤;機制

中圖分類號：R73?? 文獻標志碼：A?? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2022.04.014

惡性腫瘤嚴重危害人類的生命與健康，而且發生率和死亡率逐漸上升。因此，惡性腫瘤治療的發展是非常重要的。天然產物因其低毒性和高成功率而被廣泛應用于惡性腫瘤的治療[1]。經證實獲得活性化合物的藥用植物含有天然產物[2]。葛根素是干燥野葛根的提取物，屬于異黃酮類化合物，具有保護心肌細胞、降血壓、抗氧化以及減輕炎癥反應等作用[3～5]，其在多種疾病中有良好的治療作用。此外，葛根素還具有抗腫瘤作用。筆者總結葛根素潛在參與抗腫瘤活性的機制，為葛根素作為新型抗癌劑的發展用于未來的癌癥治療和化學預防提供參考。

1 抑制腫瘤細胞周期

腫瘤是一類細胞周期相關性疾病，細胞通過各種細胞周期蛋白與其細胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）的相互作用在不同的檢查點受到調節，形成活性復合物。每個檢查點的過程在進入細胞周期的下一階段之前準確完成[6]。在對細胞周期進行調控時，需要利用到Cyclin-CDK-CDI網絡調控，其中CDK抑制因子（cyclin-dependent kinase inhibitor，CKI）主要有p21、p16以及p27，CKI對細胞周期起負調控作用，當細胞發生異常增殖時，其直接與CDK或CDK-Cyclin復合體結合，抑制CDK的活性，使細胞周期處于停滯狀態，從而避免腫瘤發生[7]。越來越多的研究發現，葛根素抗腫瘤作用主要是通過阻滯細胞周期于G0/G1期、G1/S期、G2/M期，抑制Gyclin、CDK蛋白表達，促進p21、p16和p27蛋白表達實現的[8]。YANG等[9]研究發現，利用流式細胞術測定細胞周期，葛根素能顯著降低人視網膜母細胞瘤RB細胞S期細胞的比例，同時伴隨G0/G1期和G2期細胞增多。楊智勇等[10]研究發現，與5-氟尿嘧啶干預組相比，40 mg/L葛根素組干預腎透明細胞癌786-O細胞能夠降低其增殖率和細胞克隆數目，提高G0/G1期細胞百分比并降低S期細胞百分比，提高細胞凋亡率，上調細胞周期和細胞凋亡相關蛋白第10號染色體缺失的磷酸酶（phosphate and tension homology deleted on chromsome ten，PTEN）、激活型半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cleaved caspase-3）和p27的表達水平。JIANG等[11]研究結果表明葛根素可抑制膀胱癌T24和EJ細胞的活力，阻斷G0/G1期細胞周期，誘導T24和EJ細胞凋亡。

2 影響線粒體調控途徑

線粒體依賴性細胞凋亡是誘導細胞凋亡的重要途徑，干擾該途徑可抑制細胞凋亡。B淋巴細胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）家族包含大約20種蛋白質，它們具有促進或抑制細胞凋亡作用[12]。Bcl-2家族蛋白是細胞凋亡的重要調節因子，它們在促進凋亡刺激時彼此相互作用決定是否發生線粒體外膜（mitochondrial outer membrane，MOM）透化，然后從外膜空間釋放因子，如細胞色素c，以形成凋亡體，從而導致激活半胱天冬酶殺死細胞[13]。半胱氨酸蛋白酶（caspases）是細胞凋亡的關鍵驅動因子，在細胞凋亡的內源性途徑中，細胞死亡信號誘導線粒體釋放細胞色素c激活caspase-9，然后激活caspase-3和caspase-7，促進腫瘤細胞的凋亡[14]。CHEN等[15]研究發現，葛根素6″-O-木糖苷（puerarin 6″-O-xyloside，POS）能誘導人肺癌A549細胞凋亡，對A549細胞具有明顯的細胞毒性，POS處理后顯著上調了A549細胞中caspase-3、caspase-7、caspase-9和Bcl-2-Associated X蛋白（Bax）的水平，而使Bcl-2下調。胡亞麗等[16]在研究葛根素對人肝癌HepG2細胞的實驗中，發現葛根素組和葛根素聯合順鉑組干預細胞后，Bax、Bax/Bcl-2和激活型caspase-3蛋白表達均高于空白對照組，空白對照組Bcl-2蛋白表達最高。另一項研究證明葛根素引起的肝癌SMMC-7721細胞增殖抑制和凋亡刺激是通過線粒體依賴性途徑介導的，誘導細胞凋亡與caspase-3、caspase-8和caspase-9表達增強有關[17]。

3 影響腫瘤細胞凋亡信號途徑

3.1 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）信號通路

MAPKs是一類蘇氨酸或絲氨酸的蛋白激酶，是細胞能量的關鍵傳感器，可被細胞因子、神經遞質、細胞應激和激素等胞外刺激激活。MAPKs可以調節多種細胞程序，包括細胞外信號調節蛋白激酶（extracellular-signal regulated kinase，ERK）、p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38MAPK）和c-Jun氨基末端激酶末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）[18]。JNK和p38MAPK的激活會促使細胞凋亡，而ERK1/2的激活會抑制細胞凋亡。HU等[19]研究發現，葛根素能顯著抑制非小細胞肺癌細胞系（NCI-H441細胞和NCI-H460細胞）的生長，通過蛋白質印跡分析，葛根素通過PI3K/AKT和ERK途徑誘導細胞凋亡。ZHANG等[20]研究發現，葛根素處理肝癌SMMC7721細胞后，可通過p38MAPK和ERK1的激活誘導肝癌SMMC7721細胞凋亡，另外，MAPK蛋白的表達和磷酸化水平均顯著增加。

3.2 磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（pmtein kinase B，AKT）信號通路

PI3K是一種胞內磷脂酰肌醇激酶，在生理條件下，PI3K至少可以通過三種途徑被激活，包括配體與受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）的結合、可溶性生長因子與RTK結合以及G蛋白偶聯受體（G protein-coupled receptor，GPCR）激活RAS后RAS與p110中的Ras蛋白結合區（Ras-binding domain，RBD）結合，從而激活下游AKT信號分子，啟動PI3K/AKT通路[21]。LI等[22]觀察葛根素6″-O-木糖苷在肝癌SMMC-7721細胞和HepG2細胞中的作用，發現葛根素6″-O-木糖苷作用于HepG2細胞時，線粒體膜電位降低，p-PI3K、p-AKT和磷酸化雷帕霉素靶蛋白（phospho-mammalian target of rapamycin，p-mTOR）的表達降低，表明葛根素6″-O-木糖苷通過抑制PI3K/AKT/mTOR來降低HepG2細胞的活力和抑制增殖，并促進細胞凋亡。JIA等[23]研究發現，葛根素能顯著降低HPV陽性的人宮頸癌HeLa細胞的增殖，并可以通過抑制HeLa細胞中PI3K、AKT和TOR的表達，誘導HPV陽性的HeLa細胞凋亡。HUANG等[24]探討了葛根素對SW1353人軟骨肉瘤細胞的抗腫瘤作用，結果顯示PI3K抑制劑LY294002消除了AKT磷酸化的降低，表明PI3K/Akt信號通路參與介導葛根素的抗癌作用。

3.3 核因子κB（NF-κB）信號通路

NF-κB是一種轉錄因子復合物，由網狀內皮增生癌基因細胞同源物家族的五個成員組成[25]。當DNA受損時，NF-κB被激活，觸發趨化因子及其相關的激活受體，包括C-X-C趨化因子受體4（C-X-C chemokine receptor 4，CXCR4）和CC趨化因子受體7（CC chemokine receptor 7，CCR7），它們在癌細胞向靶器官的遷移中起重要作用[26～27]。另外，這些基因在抗細胞凋亡中也起關鍵作用。LIU等[28]研究發現，葛根素作用于膀胱癌BC細胞時，葛根素組下調了NF-κB信號通路主要因子的表達，而miR-16沉默則減輕了這些主要因子下調，另外，葛根素通過miR-16的上調使NF-κB信號通路失活。葛根素能顯著抑制脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導的乳腺癌MCF-7細胞和MDA-MB-231細胞的遷移、侵襲和黏附，還通過抑制p65和NF-κB抑制蛋白-α（inhibitor of nuclear factor kappa-B inhibitor-α，IκBα）的磷酸化消除了LPS誘導的乳腺癌細胞中的NF-κB活化[29]。

4 抑制炎癥

炎癥通常與癌癥的進展和發展有關，巨噬細胞在不同類型的炎癥性疾病和癌癥進展中發揮重要作用[30]。M1和M2巨噬細胞是炎癥的標志物，其中M1巨噬細胞通過活性氧和氮中間體與腫瘤發生密切相關，而M2巨噬細胞可促進腫瘤進展[31]。葛根素通過上調M1標志物（如iNOS+、分化簇197和CD40+）和降低M2標志物（包括CD163+、精氨酸酶1和CD206+）來抑制非小細胞肺癌異種移植模型中的腫瘤體積及其生長[32]。因此，葛根素可通過抑制炎癥抗腫瘤。

5 結語

葛根素可通過多種途徑抗腫瘤，具有潛在的抗腫瘤活性。現有研究表明，葛根素是細胞凋亡的良好誘導劑，可能成為治療多種腫瘤的藥物并且取得良好的效果。但目前葛根素抗腫瘤的機制還處于研究階段，還需進行大量臨床前和臨床研究，以確定各種類型腫瘤的葛根素的具體劑量，并建立特定的途徑或基因。此外，應進行葛根素的廣泛配方開發，以提高口服生物利用度和獲得該分子的巨大治療益處。從而更進一步地了解葛根素在治療各種腫瘤疾病中的療效，為臨床醫師制定腫瘤患者的治療方案提供重要參考。

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（收稿日期：2021-11-06 修回日期：2021-12-06）

（編輯：梁明佩）