β-榄香烯抗肿瘤分子机制研究进展

阙晓

β-榄香烯抗肿瘤分子机制研究进展

阙晓

β-榄香烯是由我国学者首次发现的抗肿瘤中药单体之一，因其抗癌谱广、高效、安全、价廉等突出优点在抗肿瘤研究中日益受到广泛关注。本文就β-榄香烯抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤血管生成和逆转耐药等方面的分子机制作一综述，为β-榄香烯在抗肿瘤领域中的进一步研究提供理论依据和思路。

β-榄香烯；抗肿瘤；分子机制

β-榄香烯（β-elemene）是我国学者首次从传统中药姜科植物溫郁金（Curcuma wenyujin Y.H.Chen et C.Ling）根茎中提取的有效活性单体，其化学名称为：1-甲基-1-乙烯基-2，4-二异丙基环己烷。药理学研究表明，其抗癌作用确切、毒副作用小、抗瘤谱广，通过抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤血管生成、遏制肿瘤转移、逆转肿瘤细胞耐药性，并且能够辅助其他化疗药物，提高化疗疗效等直接和间接发挥抗肿瘤作用［1～5］，具有良好的抗肿瘤应用前景。现就近年来国内外对β-榄香烯抗肿瘤的分子机制研究进展综述如下。

1　抑制肿瘤细胞增殖

β-榄香烯能够影响肿瘤细胞的生长周期从而抑制肿瘤细胞的增殖，由于不同肿瘤细胞对β-榄香烯的敏感性不同，导致实验结果与作用位点可能存在差异。在肺癌的实验研究中，顾洪丰等［6］研究发现β—榄香烯能显著抑制A549、WI38细胞的增殖、生长，继而发生凋亡，抑制肿瘤细胞微管蛋白聚合是其重要作用机制之一。在膀胱癌的实验研究中，陆新升［7］研究发现β-榄香烯抑制膀胱癌细胞增殖与促进抑癌基因 Smad4 表达的作用均呈现时间依赖性；邱伟彬［8］研究发现β-榄香烯对膀胱肿瘤的抗癌机制可能是通过下调肿瘤细胞中 Mta-1 的基因表达而抑制肿瘤细胞的增生。在甲状腺癌的实验研究中，史晓光等［9］研究发现，榄香烯对IHH-4细胞系的抑制作用是通过细胞周期阻滞并上调caspases-3的活性，降低Bcl-2的表达来实现的。

2　诱导肿瘤细胞凋亡

诱导细胞凋亡是β-榄香烯发挥抗肿瘤作用的重要机制之一，β-榄香烯的抗癌谱虽广，但对不同肿瘤细胞存在着明显的药物作用差异性，而且其对细胞凋亡的调控也可能存在着多个调控点。就现有文献资料来看，β-榄香烯诱导肿瘤细胞凋亡的机制可能与影响相关基因表达及信号转导通路有关。

2.1调节Bcl-2家族相关基因蛋白表达

Bcl-2家族成员中，抑制凋亡蛋白和促进凋亡蛋白共同存在，细胞是否发生凋亡一定程度上取决于二者存在的比例。韩莹等［10］通过Western blot法对β-榄香烯作用后的胃癌细胞SGC-7901的蛋白表达进行检测，发现人胃癌SGC-7901中促进细胞凋亡的Bax蛋白的表达上调，而抑制细胞凋亡的Bcl-2蛋白的表达下调，从而促进细胞凋亡，且这两种蛋白的表达对β-榄香烯的浓度具有一定的依赖性。Li QQ等［11］研究了β-榄香烯对人脑癌细胞株A172、CCF-STTG1和 U-87MG 的促细胞凋亡作用，通过 Annexin V 法同样提示β-榄香烯可提高早期与晚期细胞凋亡率，且在应用β-榄香烯24～72 h时最为显著，并下调Bcl-2、Bcl-X（L）表达和上调Bax的表达。

2.2上调caspases蛋白酶活性

Caspase（天冬氨酸特异性的半胧氨酸蛋白水解酶）是一组能够选择性切割某些蛋白质，造成细胞凋亡的蛋白酶，其中Caspase-3最为关键。关文明等［12］在研究β-榄香烯对胃癌细胞系SGC-7901凋亡作用时发现，β-榄香烯能明显上调SGC-7901细胞的Caspase酶活性，且这种变化出现在Survivin mRNA和蛋白水平下降之后，各个剂量组β-榄香烯作用12 h后，Caspase酶活性并不明显上升；作用24h后，Caspase酶活性才开始增加，作用72 h非常显著，这种作用呈时间与浓度依赖性。Lei T等［13］研究榄香烯在体内与体外对于喉癌的影响时发现，β-榄香烯在体外对喉癌细胞的抑制作用具有浓度与时间依赖性，β-榄香烯单药对细胞凋亡早期作用明显，而当其与顺铂联用时对细胞凋亡的作用更广泛；应用榄香烯12 h后肿瘤细胞中 Caspase-3 的浓度达到峰值，eIF4E、VEGF、bFGF mRNA 与蛋白表达均显著降低 ，提示β-榄香烯能通过上调Caspase-3水平、抑制 eIF、下调VEGF 和 bFGF 达到抑制肿瘤细胞增殖而促使其凋亡的目的。

2.3抑制凋亡相关蛋白Survivin的表达

Survivin是近年来发现的凋亡抑制蛋白（inhibitors of apoptosis protein，IAP）家族的成员，可通过与活性Caspase3、Caspase7、Caspase9结合抑制多种刺激诱导的凋亡，并被认为是肿瘤治疗的一个新靶点［14～16］。詹运洪等［17］在研究β-榄香烯对肾细胞癌786-0细胞的抗肿瘤作用及机制时发现，β-榄香烯可裂解PARP，并下调抑制凋亡蛋白Bcl-2及Survivin的表达。Zhang H 和 Chen X 等［18-19］也相继报道，β-榄香烯在胶质瘤细胞和膀胱癌细胞中可通过下调 Survivin基因表达而降低细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡。此外，佟恩娟［20］等研究发现β-榄香烯联合照射可以增加乏氧 A549 细胞和 H520 细胞的凋亡，提示榄香烯可能通过作用于 mTOR、HIF-1α 和 Survivin 而促进乏氧肺癌细胞凋亡。

2.4调节肿瘤细胞信号通路

细胞内信号传导通路对于药物的抗肿瘤作用具有重要影响，一些抗肿瘤药物可通过改变信号传导通路的活性抑制细胞增殖诱导凋亡，但关于β-榄香烯对细胞内信号传导通路的影响目前研究较少。目前研究表明β-榄香烯可通过调节ERK、AKT、Wnt信号通路诱导细胞凋亡，但对于信号通路中具体信号分子的调控机制缺乏相应的研究。姚轶群等［21］研究发现β-榄香烯可抑制大鼠胶质瘤细胞内ERK通路的活性。张晔等［22］研究发现β-榄香烯可抑制胃癌细胞BGC823细胞AKT信号通路的活化。此外，成夏炫［23］研究发现β-榄香烯能通过抑制Wnt信号通路及c-myc、Survivin基因的转录，促进人脑胶质瘤U251细胞的凋亡。

3　抑制肿瘤血管生成

抑制肿瘤血管已成为当今肿瘤治疗的新靶点，近年来已有多种药物用于抑制肿瘤血管生成，且此类药物不产生耐药性，是治疗肿瘤的理想药物。研究显示，β-榄香烯亦能通过抑制肿瘤血管生成来发挥抗肿瘤作用。孟晓［24］研究发现β-榄香烯可阻断内皮祖细胞（EPC）分化过程中Notch信号通路，从而抑制EPC参与肿瘤血管的生成。宋颖等［25］研究表明β-榄香烯可降低EPC VEGF及VEGFR-2 mRNA的表达水平，从而减少EPCs的动员，进一步抑制EPC参与肿瘤血管的形成。此外，曹丽萍等［26］研究发现β-榄香烯可通过抑制胃癌细胞SGC7901 COX-2基因，进而抑制其下游产物PGE2的表达及使VEGF表达下调，从而发挥抗肿瘤作用。

4　逆转肿瘤多药耐药

多药耐药（MDR）基因是导致许多肿瘤的化学治疗失败的原因之一，其编码的P-糖蛋白（P-gp）和多药耐药相关蛋白（MRP）通过ATP提供能量，将化学治疗的药物由细胞内泵出细胞外，使其抗肿瘤细胞作用减弱或消失而表现为耐药性［27］。因此，P-gp和MRP可作为化学治疗的敏感指标之一。β-榄香烯不仅对MDR1基因高表达的耐药细胞株有较强的抑制作用，而且即使长期作用也未诱导MDRlmRNA的高表达及P-gp的大量产生。而常用的化疗药物在较短时间内就可诱发细胞的耐药性，使MDRlmRNA的表达和P-gp的翻译都达到较高水平［28］。结果表明β-榄香烯与其他化疗药物相比具有抗耐药性。

此外，目前研究表明低毒剂量的β-榄香烯可增强阿霉素、奥沙利铂、紫杉醇等对肿瘤细胞的杀伤作用。张晔等［29］研究表明，低毒剂量β-榄香烯可明显增强奥沙利铂对人胃癌细胞的细胞毒作用，其机制可能与降低 GST-π蛋白的表达有关。张晔等［30-31］还研究了β-榄香烯逆转胃癌细胞株阿霉素耐药性的作用，其机制与增加细胞内阿霉素的蓄积，诱导PARP裂解，降低P-gp表达及上调泛素连接酶C-cbl和cbl-b的表达有关。张晔等［32］研究发现β-榄香烯和紫杉醇联合用药后细胞凋亡率显著提高，可能通过下调Bcl-2与 Bax的比值诱导PARP 裂解，进而抑制胃癌细胞增殖和诱导细胞凋亡。

5　影响端粒酶活性

端粒酶的激活与恶性肿瘤发生、发展密切相关。研究表明，端粒酶催化亚基（hTERT）编码基因mRNA水平与端粒酶活性一致，是端粒酶成分中的活性部分；hTERT基因的激活与端粒酶的激活密切相关，其转录调节受多种因素影响，特别是c-myc基因表达产物能够调节hTERT转录［33-34］。俞雯雯等［35］研究发现β-榄香烯可通过抑制c-myc、hTERT基因mRNA和蛋白的表达及上调MicroRNA诱导人脑胶质瘤U251细胞凋亡。范钰等［36］研究发现，β-榄香烯可抑制胃癌细胞SGC-7901端粒酶活性，可能与其下调c-myc基因表达有关，但较高浓度（0.02mg/ml）的β-榄香烯处理胃癌细胞12h后，c-myc基因表达已经下降，此时端粒酶活性被抑制的表现却并不明显，提示肿瘤细胞中尚有其它重要的转录因子共同参与对端粒酶活性的调控。因此有必要对端粒酶的作用机制进行深入研究。

6　问题与展望

综上所述，β-榄香烯抗肿瘤作用的机制主要是抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制肿瘤血管生成、逆转多药耐药等，体现了其广谱有效的特点。目前虽然对β-榄香烯抗肿瘤的分子机制有了一定认识，但还存在一些不足之处。首先，由于不同的实验细胞株及实验动物对药物敏感性不一致，以及不是在完全相同的实验条件下进行研究，可能导致不同肿瘤细胞凋亡和增殖及侵袭分子机制的相关基因和蛋白表达的研究结果并不完全一致。其次，β-榄香烯信号转导通路、逆转耐药及对端粒酶的影响还处于初步研究阶段，其作用机制尚不明确。此外，目前对β-榄香烯的抗癌作用研究大多数还停留在细胞试验和动物实验阶段，临床研究结果较少。

鉴于上述的不足之处，笔者建议可在今后的研究中，在进行β-榄香烯体内外抗肿瘤作用实验研究同时，加强对信号转导通路和抗肿瘤作用靶点的深入研究。其次，基于端粒酶抑制剂可能达到治疗肿瘤和逆转多药耐药的双重目的，抗端粒酶治疗可能成为今后从分子水平上治疗肿瘤的一种新手段，建议可加强β-榄香烯逆转肿瘤多药耐药和调节端粒酶的研究，从而发现β-榄香烯新的作用靶点。

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（责任编辑：陈思敏）

Research progress on the anti-tumor molecular mechanism of β-elemene

QUE Xiao
( School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, Sichuan)

β-elemene is one of domestic drug extracted from Chinese Medicine. Due to the advantages of broad anti-cancer spectrum，effectiveness，safety，and low-cost，β-elemene has received widespread attention. This paper addresses research progress on its anti-tumor molecular mechanism of inhibiting cell proliferation，inducing cell apoptosis，inhibiting the angiogenesis and reversing drug resistance which provides theoretical foundation and new ideas for the research of application of β-elemene in antitumor fi eld.

β-elemene；anti-tumor；molecular mechanism

R 285.5

A

1674-926X（2015）06-020-04

成都中医药大学药学院，四川 成都 611137

阙晓，成都中医药大学2012级中药学专业学生Tel:18782474893

2015-03-24