异硫氰酸苯乙酯抗肿瘤的研究进展

朱云涛(综述)，邹 玺，王瑞平※(审校)

(1.南京中医药大学，南京 210029； 2.江苏省中医院肿瘤科，南京 210029)

白芥子是我国传统中药，属于十字花科植物[1]，具有化痰逐饮、散结消肿的功效。现代医学研究发现，中药白芥子发挥作用主要依靠的是白芥子苷、白芥子碱、白芥子挥发油等成分[2]，异硫氰酸盐(isothiocyanates，ITCs)是从白芥子中提取，而异硫氰酸苯乙酯(phenthyl isothiocyanate，PEITC)则是以ITCs为基础，通过人工合成的方式获得的一种异硫氰酸化合物。目前研究表明，PEITC具有抑制多种肿瘤细胞生长及诱导细胞凋亡的作用[3]。该文旨在探讨PEITC在抗肿瘤方面的研究进展。

1 PEITC预防肿瘤的机制

PEITC作为人工合成的异硫氰酸化合物，其抗肿瘤机制与ITCs的抗肿瘤机制基本相同[4]，均是通过对Ⅰ相酶的抑制及对Ⅱ相酶的活性诱导来完成的。Ⅰ相酶参与外源性物质的代谢，而此类物质的代谢过程中会产生一些中间产物，这些中间产物往往具有高毒性或高致癌性，当PEITC或ITCs作用于Ⅰ相酶后，显著抑制了代谢活动中中间产物的生成，从而有效降低了高毒性或高致癌性物质诱导体内组织癌变的概率。PEITC对Ⅱ相酶活性诱导作用在整个预防肿瘤机制中起决定性作用。一般情况下，核因子E2p45-相关因子2(nuclear factor-ery-throid2 p45-related factor2，Nrf2)是以复合物的形态存在于细胞中，当PEITC作用后，促使Nrf2从复合物中脱落并与抗氧化反应元件结合，增强其对Ⅱ相酶的诱导转录。

2 PEITC抗肿瘤机制

2.1PEITC诱导肿瘤细胞凋亡的相关机制 目前的研究表明，PEITC对多种恶性程度较高的肿瘤细胞有显著的促凋亡作用[5]。PEITC的浓度为12.5 μmol/L时对胃癌803细胞有较为明显的促凋亡作用，其24 h的抑制率可达到10%～25%。蛋白质印迹法检测发现，PEITC使Bcl-2的表达下降，Bax表达升高[6]。赖亚栋等[7]认为，PEITC对肝癌SMMC-7721细胞有良好的诱导凋亡作用，在10 μmol/L水平下作用7 h，细胞的凋亡率为(6.9±2.4)%；在40 μmol/L时的凋亡率为(54.5±5.4)%。叶静娴等[8]认为，PEITC对骨髓瘤RPMI8226细胞有显著的抑制作用，其通过对RPMI8226细胞Notch信号的抑制，减少发状相关增强子基因的表达，增加抑癌磷酸酶及张力蛋白同源的基因的表达，从而发挥抑制瘤细胞增殖的作用。

2.2PEITC对细胞周期的影响 孙娜[9]研究发现，10μmol/L的PEITC作用于乳腺癌MCF-7细胞24 h，细胞出现明显的凋亡，细胞周期阻滞在G2/M期，同时可对细胞造成氧化损伤。氧化损伤是引起细胞凋亡的一个重要因素，氧化应激诱导蛋白激酶C及蛋白激酶B或核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)通路激活，进一步激活细胞核内的c-Jun氨基端激酶(c-Jun NH2-teminal Kinase，JNK)通路，从而导致DNA断裂[10]，由于细胞凋亡且周期被阻滞，加上DNA断裂使得DNA修复力明显下降，进一步诱导细胞凋亡。

2.3PEITC与胱天蛋白酶家族的关系 胱天蛋白酶(caspase)是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶，目前已经发现14种之多，caspase家族和细胞凋亡密切相关[11]，其在早期的凋亡启动及凋亡信号转导中发挥着重要作用。凋亡启动有两条通路：死亡受体通路和线粒体通路。其中caspase-8在死亡受体通路中发挥重要作用，caspsae-9在线粒体通路中发挥主要作用[12-13]。18 μmol/L的PEITC作用于胃癌803、823细胞24 h后，caspase-8、caspase-9的表达均有增高的趋势，说明PEITC通过死亡受体通路激活了caspase-8，继而激活下游的caspsae-9，发挥诱导胃癌细胞凋亡的作用；36 μmol/L的PEITC作用48h，其增高趋势更为明显，表明PEITC诱导胃癌细胞的凋亡呈现时间和浓度依赖性。

2.4PEITC抑制肿瘤细胞迁移、侵袭 关于ITCs类药物抑制肿瘤细胞迁移及侵袭的研究较少，人SK-Hep1细胞划痕实验发现，5 μmol/L的PEITC作用12 h后能显著抑制该细胞的迁移；48 h后，该抑制作用更强，且此种作用呈时间和浓度相关性[14]。研究还发现，基质金属蛋白酶(matrix metallopro teinase,MMP)2、MMP-9以及血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表达降低、RECK(reversion-inducing-cyste-ine-rich proteinwith kazalmotifs)的表达上升，充分说明PEITC对肿瘤细胞具有较好的抑制黏附、迁移和侵袭的作用。

2.5抑制环加氧酶2和NF-κB的活性 目前普遍认为，抑制环加氧酶2(cycloxygenase-2，COX-2)与细胞凋亡密切相关，其参与了肿瘤血管生成及代谢。正常组织中，COX-2的表达水平较低，在各种细胞因子、促癌因子的作用下其表达水平明显升高。肿瘤细胞或肿瘤组织中，COX-2的过表达可促进肿瘤血管的生成、抑制肿瘤细胞凋亡。NF-κB作为一种调节炎症和细胞增殖的核转录因子[15]在动物细胞中广泛存在，参与调控肿瘤不同阶段的细胞因子，促进肿瘤血管生成、诱导抗肿瘤细胞凋亡。研究发现，COX-2的5′端有两个NF-κB的结合位点，通过抑制该结合位点蛋白的表达，可降低NF-κB的活性、减少COX-2的表达[16]。研究表明，不同浓度的PEITC作用于胃癌803、823细胞，爬片12 h后能够显著下调NF-κB蛋白的表达[17]。

3 ITCs的其他作用

ITCs类化合物除了具有良好的抗肿瘤作用外，还有抗菌、抗血小板聚集及抗氧化等作用。研究发现，ITCs类对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌等有良好的抗菌作用。对仓储害虫的活动性也有很好的抑制作用。吴华等[18]发现，0.1 μg/mL的ITCs即对害虫表现出强烈的熏蒸活性。ITCs为0.128 g/mL时，对痢疾杆菌的抑制作用显著。

4 小 结

近年来，人们在对肿瘤的态度已不单纯满足于治疗，预防的地位越来越高[19]。目前，人们的焦点已从单纯抗肿瘤转移到预防、治疗及对抗中了。PEITC是ITCs类化合物中作用比较强、且同时具有预防和抗肿瘤双重作用的药物，其通过抑制色素细胞P450酶等预防肿瘤，并降解这些酶在代谢中产生的具有毒性或致癌性的物质，同时诱导细胞分化，通过抑制COX-2和NF-κB的活性，显著促进细胞凋亡和抑制细胞增殖，引起细胞周期阻滞。细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡[20]。国内一些研究表明，PEITC对骨髓瘤细胞、乳腺癌细胞、肝癌细胞等具有良好的抑制增殖和诱导凋亡的作用[21]。PEITC的抗肿瘤作用主要体现在诱导肿瘤细胞凋亡方面，这种作用是通过多方面共同完成的，例如通过抑制NF-κB的活性减少COX-2的生成，而COX-2的生成减少势必造成前列腺素合成的减少[22]，故而抑制了炎性介质的释放；又如，在DNA甲基化中，PEITC能抑制癌细胞增殖，并诱导其分化和凋亡。在PEITC与紫杉醇的协同试验中，其将乳腺癌细胞的细胞周期阻滞于G2/M期，并增加了Bax、caspase蛋白的表达、减少Bcl-2的表达[23]，同时PEITC能有效地抑制肿瘤细胞的迁移，黏附及转移，减少MMPs家族的表达。

PEITC是一种良好的具有预防及抗肿瘤作用的药物，尽管目前尚未在临床使用，但很多研究都充分认可了其诱导细胞凋亡、抑制黏附、迁移及侵袭的作用，这为将来PEITC的开发应用提供了基础。

[1] 冯宝民,余正江,李帆,等.白芥子化学成分的研究[J].大连大学学报,2004,25(6):43-44.

[2] 冯敢生,李欣,郑传胜,等.中药白芨提取物抑制肿瘤血管生成机制的实验研究[J].中华医学杂志,2003,83(5):63-67.

[3] 李泽友,沈文涛,周鹏.异硫氰酸苄酯的防癌抗癌作用与生物合成研究进展[J].医学综述,2009,15(17):2598-2599.

[4] 姚婕,高宁.受体作用蛋白在异硫氰酸苯乙酯诱导人急性白血病细胞凋亡中的作用[J].第三军医大学学报,2010,32(4):349-352.

[5] 尹小斌,王伟,李奇为,等.异硫氰酸苯乙酯诱导胆管癌细胞凋亡和细胞周期阻滞的实验研究[J].中国现代普通外科进展,2013,16(7):505-508.

[6] 洪秀理,张泽川,赵江宁,等.异硫氰酸苯已酯抑制骨髓瘤细胞Notch信号表达的研究[J].中国实验血液学杂志,2011,19(4):940-943.

[7] 赖亚栋,马旭东,黄轶群,等.异硫氰酸苯己酯调控肝癌细胞株SMMC-7721组蛋白乙酰化及诱导细胞凋亡[J].中华肿瘤杂志,2010,32(11):804-807.

[8] 叶静娴,鹿全意.异硫氰酸苯己酯对骨髓瘤细胞增殖抑制机制的体外研究[J].中国临床药理学杂志,2012,28(3):186-189.

[9] 孙娜.异硫氰酸苯乙酯对人乳腺癌MCF-7细胞凋亡作用及机制研究[J].西北药学杂志,2013,28(3):284-287.

[10] 蒋少红,马旭东,黄轶群,等.异硫氰酸苯己酯诱导Molt-4细胞p15基因去甲基化及机制研究[J].药学学报,2009,44(4):350-354.

[11] 冯新,孙志熙.Fas、Caspase-3与细胞凋亡[J].中国水电医学,2003,12(3):185-191.

[12] 徐志红,陆国平,邹琛,等.同型半胱氨酸诱导内皮细胞凋亡caspase3途径作用的机制[J].上海交通大学学报：医学版,2007,27(1):67-71.

[13] 龙慧,李景和.TGF-β与Caspase在肿瘤细胞凋亡中的作用[J].现代生物医学进展,2009,9(13):2576-2578.

[14] Yang MD,Lai KC,Lai TY,etal.Phenethyl isothiocyanate inhibits migration and invasion of human gastric cancer AGS cells throughSuppressing MAPK and NF-κB Signal Pathways[J].Anticancer Res,2010,30(6):2135-2144.

[15] 邢丽华,刘红,苗丽君,等.NF-κB和COX-2在肺癌组织中的表达及其意义[J].河南医学研究,2008,17(1):10-12.

[16] 林志国.VEGF、COX-2和NF-κB在非小细胞肺癌中的表达及其意义[J].齐齐哈尔医学院学报,2010,31(11):1695-1697.

[17] 吴华,冯俊涛,何军,等.辣根素的生物活性研究进展[J].中国生物防治学报,2013,29(2):301-306.

[18] 吴圣曦.白芥子挥发油抗肿瘤作用初步研究[D].福州：福建师范大学,2010.

[19] 王庆生.肿瘤主要危险因素的预防控制策略[J].中国肿瘤,2011,20(1):10-13.

[20] 吴兰芳,杨爱珍,刘和,等.线粒体调控细胞凋亡的研究进展[J].中国农学通报,2010,26(8):63-68.

[21] 郑旭.环氧化酶2(COX-2)与胃癌关系的研究进展[J].西南军医,2012,14(3):493-496.

[22] 王航,张泽川,洪秀理,等.异硫氰酸苯已酯诱导骨髓瘤U266细胞P16基因去甲基化[J].福建医药杂志,2012,34(2):49-51.

[23] 仓顺东.异硫氰酸苯乙酯与紫杉醇协同抗乳腺癌细胞的作用及其机制的研究[D].郑州：郑州大学,2010.