中药在肿瘤细胞凋亡途径方面的研究进展

姜 冀 宋央央 舒琦瑾

（浙江中医药大学·杭州 310053）

细胞凋亡( apoptosis) 是指细胞在一定的生理及病理条件下，遵循自身的程序，自己结束其生命的过程，最后细胞裂解为若干凋亡小体，被其他细胞吞噬。现在很多情况下，亦称为程序性细胞死亡(Programmed Cell Death, PCD）。目前一般认为, 肿瘤的发生发展不仅是细胞增殖失控和细胞分化异常的结果, 同时也与肿瘤细胞凋亡失衡有关[1]。因此，诱导肿瘤细胞的凋亡成为了恶性肿瘤治疗中的一个潜在靶点。但由于化疗药物对肿瘤细胞选择性较差，在杀死肿瘤细胞的同时也杀死正常细胞，且其毒副作用大，因此从天然产物中寻找高效低毒的抗肿瘤药物，已成为抗肿瘤药物研究的重要组成部分。然而细胞凋亡的途径复杂，在不同环境、不同细胞或不同刺激的情况下，细胞凋亡的途径是不同的，而且细胞凋亡的信号途径具有多样性，这使得凋亡的发生及调控机制非常复杂。一般认为，细胞凋亡存在三条主要通路：线粒体通路、内质网通路和死亡受体通路，各通路间互相联系，共同调节细胞凋亡[2]。本文仅对中药在肿瘤细胞凋亡此三条通路方面的研究进展做一总结。

1 细胞凋亡途径

1.1 线粒体途径

线粒体不仅是细胞内主要的 ATP 生产中心，其在细胞凋亡的过程中也起着非常重要的作用。在凋亡信号的刺激下，线粒体膜电位会丢失，线粒体的通透性会发生变化，存在于线粒体内外膜间的细胞色素C和其他蛋白遇凋亡刺激会从线粒体内释放到细胞浆或细胞核中，引起caspase 9的活化裂解，活化的caspase 9激活了下游的caspase 3，从而导致细胞凋亡。

1.2 内质网途径

内质网是细胞内重要的细胞器，参与体内的多种细胞进程，包括维持细胞内的钙离子稳态、合成和传输蛋白质以及合成一些重要脂类等，这些进程对于维持细胞存活和发挥细胞的正常生理功能具有重要的作用[3]。细胞内Ca2+的聚集已经被证实是促凋亡的机制之一[4]，这种聚集主要来源于内质网中Ca2+的释放，相对高浓度Ca2+的可以激活胞质中的钙依赖性蛋白酶，又可以作用于线粒体，影响其通透性并导致其膜电位的改变，从而促进凋亡[5]。Bcl-2家族蛋白可调节钙离子内流，其中的Bad、Bax蛋白可促进钙离子的内流，而过度表达的Bcl-2，Bcl-XL则会阻止这一过程[6、7]。

1.3 死亡受体途径

死亡受体为一类跨膜蛋白，可以将胞外的死亡信号转入胞内，属肿瘤坏死因子受体(TNFR)基因超家族。已知的死亡受体有五种，TNFR-1(又称CD120a或p55)，Fas(CD95或Apo1)，DR3(死亡受体3，又称Apo3，WSL-1，TRAMP，LARD)，DR4和DR5(Apo2，TRAIL-R2，TRICK2，KILLER)。激活死亡受体通路的已知配体包括TNF-α，FasL和TRAIL。Fas介导凋亡先由死亡受体的活化开始，Fas被FasL或其他启动因子激活后会导致3个死亡受体分子交联形成三聚体，募集的接头蛋白(Fas-associated death domain protein，FADD)直接与胞内的DD结合，实现Fas的寡聚化。FADD又通过N末端的DED结合pro-caspase 8的DED，形成Fas-FasL-FADD-procaspase，称为死亡信号复合体DISC(deathinducing signaling complex)。DISC中的pro-caspase-8发生自身裂解转变为具有催化活性的形式，从而直接激活下游的caspase 3效应因子，发生细胞凋亡[7、8]。TNF与TNFR-1结合可激活核转录因子NF-κB和激活蛋白AP 1，诱导促炎因子和免疫调节因子的表达。在一些细胞中，TNF也可以通过与TNFR-1结合诱导细胞凋亡。在DR4或DR5介导的凋亡活动中，TRAIL黏附于DR4或DR5上导致了受体三聚化并组成了死亡诱导信号复合物(DISC)，DISC可以激活caspase8。后续的活动亦可以分为两种凋亡信号途径，在第一途径中caspase8直接激活caspase3、6、7，经外源性途径诱导凋亡；在第二途径中caspase8通过激活Bid与线粒体连接，激活内源途径诱导凋亡[9]。

1.4 三条途径间的相互联系

线粒体通路、内质网通路和死亡受体通路之间存在着密切的联系。Boehning等的实验还发现了细胞色素C可以结合在内质网表面的InsP3R 上促进钙的释放[10]。死亡受体通路激活的caspase 8通过第二途径可激活bid，活化的bid可促进bax的寡聚化，诱导线粒体中细胞色素C及其他蛋白释放，从而引起细胞凋亡。而DR5水平的上调有时也依赖于内质网应激介导的JNK和p38 MAPK的活化[11]。这三条通路最后都有caspase的激活，这说明caspase是三条通路调控的关键环节。

2 现代医学在肿瘤细胞凋亡研究中的现状

从20世纪80年代以来，凋亡一直都是肿瘤病因学、病理学研究的热点，随着对凋亡机制的深入了解，诱导肿瘤细胞凋亡成为抗肿瘤治疗的重要组成部分。在传统研究过程中，人们探讨细胞凋亡主要围绕着线粒体途径及死亡受体途径进行，近年来，人们把更多的目光放在了内质网通路途径的研究上，并取得了一定的进展。目前，已知内质网应激诱导细胞凋亡的途径有3条：(1)CHOP／GADD153基因的激活转录；(2)JNK的激活通路；(3)内质网特有的Caspase12的激活通路[12]。此外人们还发现发现凋亡抑制蛋白家族中的Survivin基因在对细胞凋亡的这三条途径都具有抑制作用，对非caspase依赖细胞凋亡的途径也有抑制作用，可以说它迄今发现的最强的细胞凋亡抑制因子。因此，降低Suvivin蛋白的表达对肿瘤细胞凋亡有着极其深刻的意义[13]。

3 中药在肿瘤细胞凋亡研究中的进展

中药治疗与现代医学一样，是通过药物与各信号通路上的靶点结合引起细胞凋亡的。在早期的研究中，人们多通过在电镜和光镜下发现细胞形态的改变及凋亡小体的出现判断中药是否能引起细胞凋亡，后来人们开始运用MTT及流式细胞仪检测中药对肿瘤细胞的增殖作用的影响及对细胞周期的影响。随着研究的深入，人们开始在凋亡机制上对肿瘤细胞进行研究，并通过PCR、Western Blot等实验方法进行论证。

（1）在线粒体途径的研究中，林宇[14]等人将岩大戟内酯B作用于人乳腺癌Bcap37细胞，发现其可显著降低线粒体膜电位，从而启动线粒体凋亡途径。

（2）在内质网通路的研究中，陈培丰[15]等人发现蛇六谷石油醚萃取物可下调人胃癌SGC-7901 细胞及小鼠H22肝癌移植瘤的Bcl- 2蛋白的表达同时上调bax蛋白、Cleaved-Caspase -9 蛋白酶的表达。候贺佳[16]等人则发现天花粉蛋白诱导卵巢癌H08910细胞凋亡与其抑制Bcl-2蛋白、激活Bax蛋白有密切关系。而五行汤和槲寄生提取物的抗肿瘤作用则与其升高肿瘤细胞内Ca2+浓度，引起细胞内钙超载的作用有着密切关系[17、18]。

（3）在死亡受体途径的研究中，威灵仙多糖和胃痞颗粒均已被证实可通过上调Fas的水平及下调Bcl-2的表达来促进肿瘤细胞的凋亡[19、20]。吴琼[21]等人则证实了健脾解毒方对裸鼠人胃癌细胞的凋亡作用与其可以促进死亡受体通路中Fas、TNF-α、TNF-β的表达有着密切关系。沈海山[22]等发现去甲斑蝥素可以通过Apo2L/TRAIL-Caspase-8和Fas/fasL-线粒体-Caspase-9 途径激活Caspase 家族，导致T24 细胞凋亡，这不仅证实了死亡受体在细胞凋亡中的作用，同时也说明caspase9可能是Fas诱导细胞凋亡的效应分子之一。

3.4 在对姜黄素的研究中，人们发现内质网中Ca2+的释放导致线粒体中Ca2+浓度的改变是促使细胞色素C释放的重要步骤[23]，这说明姜黄素对细胞凋亡的作用是多途径的。

近年来，人们的研究开始进一步深入到药物作用的信号通路或者是某一具体靶点。吴勉华[24]等人发现消癌解毒方加入脂多糖及CD284后能作用于人肝癌细胞SMMC-7721的TLRs/NF-κB信号转导通路，抑制核转录因子NF-κB的异常持续活化，促进肿瘤细胞凋亡。

4 讨论

这些研究结果向我们展示了中药在诱导肿瘤细胞凋亡方面的思路和成果，而对信号通路的研究使中国传统医学与西方医学更好的衔接在一起。我们可以看到中药对肿瘤细胞凋亡的作用是多系统、多途径、多靶点进行的，同一种中药对不同系统的肿瘤，对肿瘤细胞凋亡的各个途径，对凋亡途径的各个靶点均有疗效。因此，中药治疗已经成为恶性肿瘤治疗过程中一个不可缺少的组成部分。但是我们也必须看到目前在中药诱导肿瘤细胞凋亡研究中存在的局限性。其一、我们现有的实验一般都局限在离体实验和动物实验，临床实验相对较少。其二，研究的对象以中药某一成分或部分提取物为主，不能够全面反映某一中药本身成分的复杂性。其三、对中药复方制剂的作用机制研究无突破性的进展,绝大多数研究仍停留在电镜和光镜下，缺乏进一步实验研究的支撑。

恶性肿瘤的发生是多种机制共同作用的结果，加上患者个体的差异，其病情进展和临床表现也多有差别。中药在恶性肿瘤治疗过程中的优势就在于可以给患者提供个体化治疗，辩证施治，因此加强对中药复方制剂研究的技术力量对于恶性肿瘤的治疗有着长远的影响。

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