没食子儿茶素没食子酸酯对肿瘤细胞相关信号通路的作用

周 芳综述,周 红审校

0 引 言

EGCG属黄烷醇类,主要存在于茶属植物中,绿茶中含量最高。1929年日本学者首先从茶叶中提取和分离出 EGCG。1983年奥田拓男等研究发现EGCG具有很强的抗癌活性。以后许多研究表明EGCG在多种肿瘤细胞上表现出较高的抗肿瘤活性。EGCG具有抑制肿瘤细胞的侵袭和转移、诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期等作用。近年来发现EGCG的抗肿瘤作用与肿瘤细胞相关信号通路密切相关。

1 EGCG对肿瘤细胞凋亡相关信号通路的作用

诱导肿瘤细胞凋亡是治疗肿瘤的重要策略之一。据报道 EGCG可诱导表皮癌、大肠癌、前列腺癌、鼻咽癌、乳腺癌等肿瘤细胞[1]凋亡,而细胞凋亡是基因控制下的细胞自我消亡的过程,因而 EGCG的诱导肿瘤细胞凋亡作用是多个基因及多条信号通路作用的结果。

1.1 EGCG与丝分裂原激活蛋白(mitogen activated protein,MAP)激酶和激活蛋白 1(active protein-1,AP-1) 细胞内最重要的激酶链系统是丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路,其中研究较充分的是细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)、c-Jun氨基末端激酶/应激活化蛋白激酶(c-Jun N-terminal protein kinase/stress-activated protein kinase,JNK/SAPK)和p383条通路。近年MAPK作为肿瘤预防和治疗的靶点分子日益受到关注。ERK、JNK和 p38通路的活化可导致多种基因表达的改变,这些基因对细胞的增殖、迁移和凋亡起重要作用。EGCG可抑制过氧化氢(H2O2)诱导的 ERK、JNK/SAPK和 p38的磷酸化。Choi[2]研究发现ERK信号通路对 EGCG与钒酸盐共同作用诱导的 U937细胞凋亡起重要作用。Chen等[3]发现 EGCG可损伤结肠癌细胞株 HT229细胞线粒体,同时介导 JNK诱导的该细胞凋亡,推测可能是EGCG的作用激活细胞内 JNK信号通路,导致线粒体膜通透性改变,使细胞色素 C从线粒体内释放,活化caspase-9和 caspase-3,使 DNA断裂形成片段,细胞核凝缩。Saeki等[4]对人白血病 U937和 OCI-AML1a细胞研究发现 EGCG可作用于 JNK和 p38信号传导通路,通过活化 caspase-3、caspase-9及 MKK3/6、MKK4、ASK1、JNK1等诱导肿瘤细胞凋亡。 AP-1由Jun和 Fos家族成员组成的二聚体复合物,AP-1的活化可促进肿瘤生长与恶化。研究发现 EGCG通过抑制 MAPK和AP-1的活化控制 MMP的表达抑制胃癌细胞的侵袭作用[5]。

1.2 EGCG与 NF-кB途径 Ahmad等[6]报道EGCG诱导 A431细胞凋亡与 NF-кB的低水平表达有关,EGCG还可抑制 TNF-α和脂多糖 (lipopolysaccharide,LPS)介导的 NF-кB的激活。EGCG还可影响 NF-кB的抑制蛋白 (inhibitorкBα,IкBα)降解。Gupta等[7]进一步研究发现,EGCG通过NF-кB途径诱导细胞凋亡与 caspase有关,可通过调节caspase蛋白的活性,诱导 NF-кB/P65亚基酶解,破坏其结构域,失去反式激活的功能,诱导细胞凋亡。EGCG可通过抑制细胞内钙离子水平和抑制ERK 1/2、及 NF-кB的活性,减少 TNF-α、 IL-6和 IL-8的产生,调节肥大细胞介导的过敏性炎症反应[8]。EGCG还可显著抑制 IL-1受体相关激酶(IL-1R-associated kinase,IRAK)的降解,影响其下游如 IκB激酶(IκB kinase,IKK)、IкBα的降解和 NF-кB的活性。这种抑制作用与 IL-8基因表达的抑制有关[9]。Hofmann[10]等报道,EGCG在浓度为 80μg/ml时可诱导血管平滑肌细胞凋亡,而低浓度的 EGCG可通过激活 p53和 NF-кB细胞信号途径诱导细胞凋亡,从而抑制该细胞增殖。EGCG还可通过 NF-кB途径抑制细胞破骨分化[11]。

1.3 EGCG与 P53途径 肿瘤抑制基因 p53在调节细胞周期、凋亡、基因完整性及针对各种遗传毒性应激的 DNA修复中起着主要作用。现已发现,多种人类肿瘤细胞中的 p53功能受损或突变。绿茶多酚 EGCG可通过 p53诱导细胞凋亡或使细胞周期停滞而特异性地调节肿瘤细胞生长。p53及其 2个靶蛋白 P21和 Bax在 EGCG诱导细胞凋亡中起重要作用[12]。前列腺癌细胞 LNCaP的研究表明[13],EGCG通过稳定 P53蛋白使 P53表达上调,使其下游蛋白 P21WAF1和 Bax活性增强,改变Bax/Bcl-2比例,促使肿瘤细胞凋亡。Bcl-2家族成员的变化触发 caspase家族成员的级联反应,最导致细胞凋亡。EGCG可有效地增强人肺癌细胞A549中 caspase3/7的活性,从而诱导其依赖 p53的细胞凋亡,降低肿瘤细胞的存活力[14]。Roy等[15]发现,EGCG可诱导人非雌激素依赖性乳腺癌细胞细胞的凋亡,同时增强 P53蛋白的表达及其 15位丝氨酸磷酸化水平,降低 Bcl-2蛋白的表达,增加Bax蛋白的表达,提高 Bax/Bcl-2比值,而促进细胞色素 C从线粒体释放到细胞质中,增强 Apaf-1表达,激活 capsase-3,切割多聚二磷酸腺苷-核糖聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerase,PARP],使人非雌激素依赖性乳腺癌细胞凋亡。

2 EGCG对肿瘤细胞侵袭、转移相关信号通路的作用

肿瘤转移是恶性肿瘤的基本特征,是肿瘤患者致死的主要原因。研究表明 EGCG可抑制某些肿瘤细胞的侵袭和转移,如慢性 B淋巴细胞白血病患者的 B细胞[16]。其抑制肿瘤细胞侵袭和转移的作用涉及多种信号分子及信号通路,不同肿瘤细胞涉及的信号途径也不相同,有待进一步研究。

2.1 EGCG与尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂(urokinase plasminogen activator,uPA) uPA与细胞外基质、基底膜的降解和再生密切相关。uPA可促进肿瘤细胞的血管生成,催化纤维蛋白溶酶原活化成为纤维蛋白溶酶,然后促进某些蛋白水解酶的释放,包括纤维连接蛋白、纤维蛋白、层粘连蛋白等。有研究报道[17]EGCG可抑制 uPA的活性,利用分子模型发现 UPA可能与 EGCG结合,尿激酶封闭尿激酶催化三联体的组氨酸丝氨酸残基。EGCG可降低口腔癌细胞 MMP-2、MMP-9和 uPA的表达,从而抑制肿瘤细胞侵袭和转移[18]。有研究显示生理浓度的EGCG可抑制肝细胞生长因子(hepatocyte grow th factor,HGF)诱导的 MMP-9和 uPA的活性,抑制其下游丝苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinase,AKT)和 ERK通路,从而抑制舌咽癌细胞的侵袭和转移[19]。

2.2 EGCG与表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR) EGFR本身具有酪氨酸激酶活性,是表皮生长因子受体(human epidermal growth factor receptor,HER)家族成员之一。该家族包括HER1(erbB1,EGFR)、HER2(erbB2,NEU)、HER3(erbB3)及 HER4(erbB4)。EGFR与表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)组合后,可诱导 4个EGFR分子之间形成同源或异源二聚体,从而启动细胞核内的有关基因,调节细胞分裂、分化和增殖,其介导的信号转导与肿瘤细胞运动、侵袭能力密切相关。EGFR在许多肿瘤细胞中过度表达或突变,且 EGFR高表达往往与肿瘤高侵袭性呈正相关[20]。EGCG可抑制结肠癌细胞的EGFR和 HER2的活性,从而引起下游信号通路的改变[21]。在结肠癌 HT-29细胞中,EGCG可抑制 EGFR与 EGF的结合,从而抑制 EGFR的活性和二聚体形成,影响肿瘤细胞的侵袭和转移[22]。

2.3 EGCG与胰岛素样生长因子 1(Insulin-like growth factor1,IGF-1) 研究发现 EGCG还能抑制IGF-1介导的信号传导途径。在多数细胞中 IGF-1是强有力的有丝分裂原,可通过一系列信号通路促进细胞增殖,抵抗凋亡[23]。IGF-1可与胰岛素样生长因子 1型受体(IGF-1R)结合,促进细胞增殖,增强肿瘤细胞的转移性。IGF-1R在多种肿瘤细胞系中过量表达,。在肿瘤发生的早期促进细胞的增殖和恶性转化;在已恶性化的肿瘤细胞中,IGF-1R具有维持其生长、促进转移的作用。EGCG可通过抑制 IGF-1R下游信号而防止乳腺癌及宫颈癌细胞表型的表达,破坏 IGF-IR过量表达诱导的锚依附式细胞过度生长[24]。

3 展 望

综上所述,EGCG是茶叶的主要成分之一,具有较广泛的抗肿瘤作用,其作用涉及多种基因及多条信号传导通路。EGCG对肿瘤细胞信号通路的作用使其成为新的肿瘤防治关注点。在不同的肿瘤细胞中,EGCG表现不同的效应,涉及的基因及信号传导通路也不相同。在同一种细胞中又可影响多条信号传导通路。EGCG的作用机制复杂,尚未了解清楚。作者已证实蛋白酶激活受体 2(p rotease activated receptor 2,PAR2)在高度转移的肿瘤细胞 SW620表面大量表达,组织因子(tissue factor,TF)在肿瘤细胞的侵袭和转移中的作用通过 PAR2途径。TF与凝血因子Ⅶ(factorⅦ,FⅦ)结合后,使 FⅦ构象发生改变,再通过活化的 PAR-2引起信号转导,促进细胞增殖和迁移[25-26]。EGCG对与肿瘤细胞增殖和迁移密切相关的 PAR-2及下游信号通路的影响,对肿瘤细胞的形态和细胞骨架的影响,对与肿瘤细胞凋亡、侵袭和转移等相关信号途径的影响等都有待进一步研究。

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