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白藜芦醇对女性生殖系统恶性肿瘤作用的研究进展

2015-03-22姚媛媛

大连医科大学学报 2015年4期
关键词:白藜芦醇细胞系细胞周期

张 朋,孙 媛,姚媛媛,刘 佳

(大连医科大学 生物教研室,辽宁 大连116044)

白藜芦醇(3,5,4’-三羟基二苯乙烯),是一种非黄酮类的多酚化合物,分子式为C14H12O3,相对分子质量为228.25[1]。研究表明,白藜芦醇是植物遭受感染或者损害等在应激状态下所产生的,它广泛存在于葡萄、花生、虎杖等天然植物以及酒类饮品中。大量的研究及报道显示白藜芦醇具有抗氧化以及抗衰老的功效,可以延长从低等生物酵母到高等脊椎动物等不同生物体的寿命[2]。研究表明,白藜芦醇还可以缓解甚至阻止很多疾病的发生发展,包括癌症、心血管疾病以及缺血性损伤等[3]。近年来,关于白藜芦醇抗肿瘤机制的研究已经成为国内外学者的研究热点。

女性生殖系统恶性肿瘤可以发生在女性内外生殖器官的任何一个部位[4],是当今医学界关注的难题之一,严重威胁着女性的健康,影响其生活质量。最常见的女性生殖系统恶性肿瘤包括宫颈癌,子宫内膜癌以及卵巢癌等。临床上对于女性生殖系统恶性肿瘤的治疗策略多为手术合并放化疗。近年来,国内外学者广泛研究了白藜芦醇对女性生殖系统恶性肿瘤的治疗作用及其内在机制,本文将对此作一综述。

1 白藜芦醇与宫颈癌

在中国宫颈癌的发病率占女性生殖系统恶性肿瘤 的第1 位[5]。近年来随着宫颈涂片普查工作的不断开展,宫颈癌已基本可以达到早期发现和早期治疗,临床上除了手术治疗以外,化疗是治疗难治或者复发型宫颈癌的有效手段。近年来,从中草药等天然植物中提取抗癌药物是一个研究的热点[6]。白藜芦醇作为一种新型药物,在治疗宫颈癌方面得到了国内外学者的广泛关注。

1.1 白藜芦醇对宫颈癌细胞生长的影响

Zhang P 等[7]在白藜芦醇抗宫颈癌方面的研究中发现,经白藜芦醇处理的人宫颈癌细胞系HeLa,SiHa 和C33A 均出现明显的细胞凋亡和细胞周期S期阻滞的现象,在此实验所检测的Wnt,Notch 和STAT3 这3 条信号通路中起关键作用的是STAT3信号通路。Dhandayuthapani 等[8]的研究表明,白藜芦醇处理的HeLa 细胞经流式细胞仪检测分析后,发现各实验组S 期细胞比例有所增高,而G2/M 期细胞的比例相应的有所减少,处理组的凋亡率明显高于对照组并呈剂量依赖性(P <0.01),各实验组HeLa 细胞 survivin 的表达均低于对照组,而caspase3 的表达均高于对照组,提示白藜芦醇能够明显抑制人宫颈癌HeLa 细胞的增殖并诱导其发生细胞凋亡,其机制可能与抑制survivin 的表达,上调caspase3 的表达有关。Shi YH 等[9]应用RT -PCR及Western -blot 的研究方法检测白藜芦醇处理前后宫颈癌细胞系基因表达的变化情况,结果表明白藜芦醇能够明显降低宫颈癌细胞中EGF 的mRNA及蛋白表达水平。García -Zepeda SP 等[10]对白藜芦醇抗肿瘤作用与自噬之间的关系进行了研究,结果表明白藜芦醇的抗宫颈癌机制可能与自噬作用有一定的相关性。

1.2 白藜芦醇对宫颈癌细胞系蛋白质组的影响

蛋白质组的概念最早是在1995年由Marc Wilkins 提出的,蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征,包括蛋白质的表达水平,翻译后的修饰,蛋白质与蛋白质之间的相互作用等,由此获得蛋白水平上的关于疾病发生发展,细胞代谢等过程的整体而全面的认识[11]。有学者选取宫颈腺癌细胞系HeLa 作为研究对象,具体研究了白藜芦醇对HeLa 蛋白质组有何影响。在同样的条件下分别对50 μmol/L 白藜芦醇处理前后的HeLa 细胞的总蛋白进行SDS -PAGE 双向电泳并在电泳结束后用凝胶扫描仪扫描电泳处理前后的胶,从而可以分别得到正常培养组和白藜芦醇处理组的HeLa 细胞的蛋白质组图谱。对实验结果的软件分析显示,在所有胶中一共检测到了696 个点,对所检测到的点进行比较,选择表达量出现增加或者降低2 倍及2 倍以上的蛋白质作为差异蛋白。结果显示一共可以检测并统计到12 个差异蛋白而且所检测到的所有差异蛋白的表达均出现不同程度的上调现象,包括原肌球蛋白、细胞核糖核蛋白C、锌指蛋白、钙连接蛋白、微管蛋白β、热休克蛋白70、α 烯醇化酶、丙酮酸激酶、雌激素受体β、氨基甲酰磷酸合成酶、膜粘连蛋白以及核糖体蛋白。这12 种蛋白质在细胞中所起的生物学功能主要是参与细胞的分化,凋亡以及能量代谢等[12]。

1.3 白藜芦醇在宫颈癌术后放、化疗中的作用

有研究表明,在宫颈癌患者手术后如果用中药联合白藜芦醇进行治疗可以明显改善化疗患者的体力状况,提高QOL 评分,从而提升患者的生活质量[13]。研究证实,白藜芦醇可以减轻放疗对生殖系统、泌尿系统以及消化系统肿瘤患者产生的毒副反应,并可以有效减轻放疗期间患者的骨髓抑制[14]。患者在治疗期间均未发现肝、肾功能的损害,而且后期随访的结果表明肝、肾功能未见异常,血象指标逐渐恢复[15]。以上结果表明以中药联合白藜芦醇进行治疗的方法无明显毒副反应,疗效确切,安全性好,具有较好的应用前景。

2 白藜芦醇与子宫内膜癌

子宫内膜癌是女性生殖系统常见的恶性肿瘤之一,好发于围绝经期和绝经后的女性,是起源于子宫内膜腺体的恶性肿瘤,又称子宫体癌,大部分的病理类型为腺癌[16]。近年来,随着生活水平的提高以及激素替代治疗的广泛应用,子宫内膜癌的发病率在世界范围内呈现出逐年上升的趋势。目前临床上对子宫内膜癌的治疗包括手术辅助化疗或者激素治疗,但众所周知,化疗药物昂贵并很易形成耐药,最重要的是化疗药物的毒副作用常常非常严重,因此寻找高效低毒的治疗药物至关重要。

2.1 白藜芦醇对子宫内膜癌细胞凋亡的影响

子宫内膜癌的发生过程漫长并且其发病机制十分复杂,在其发生发展过程中由于信号通路的异常从而对细胞增殖及凋亡出现的异常调控可能发挥了重要的作用。针对子宫内膜腺癌细胞系的相关研究表明,当采用不同浓度的白藜芦醇和不同作用时间处理人子宫内膜癌细胞系后,可以观察到白藜芦醇对细胞的增殖有明显的抑制作用[17]。另有研究发现,白藜芦醇可引起子宫内膜癌细胞的细胞周期G0/G1期比例增加,同时S 期细胞的比例减少。白藜芦醇抑制人子宫内膜癌细胞增殖,阻滞细胞周期,诱导细胞凋亡的效应可能与上调Bax,下调bcl -2的表达有一定相关性[18]。

2.2 白藜芦醇对子宫内膜癌细胞系基因表达的影响

白藜芦醇的抗子宫内膜癌作用可以通过干扰多条信号转导通路,改变相关基因的表达状态而实现。survivin 是凋亡抑制蛋白家族中的一个新成员,它是通过效应细胞蛋白酶受体-1 的cDNA 与人类基因库杂交而分离得到。survivin 定位于17q25,编码蛋白含有142 个氨基酸,分子量为16.5 kDa。其不仅能够抑制细胞凋亡,而且能够促进细胞增殖并促使细胞发生转化[19]。Evans 等[20]分别研究了正常培养和白藜芦醇处理的子宫内膜癌细胞系中survivin的表达情况,结果表明处理后survivin 的表达明显下降。在细胞周期的调控中,G1/S 期限制点决定着细胞周期的进程,具体表现在是进入S 期完成细胞分裂还是退出细胞周期从而进入到静止期(G0期)。细胞一旦越过G1/S 期限制点,细胞周期的进行过程就具有自主性。cyclinD1 是G1/S 期的重要介质,它在多种肿瘤中处于高度表达状态。在对子宫内膜癌的研究中表明,cyclinD1 在子宫内膜癌中处于高表达水平,而经白藜芦醇处理后其表达水平显著降低[21]。Notch 信号转导通路与细胞的生长和分化有着密切的关系,此通路在胚胎发育,成熟组织的稳态以及肿瘤的发生发展中均具有十分重要的意义。Notch1 是重要的Notch 受体家族成员之一,其表达异常在调控肿瘤细胞生长,凋亡以及细胞周期等过程中发挥重要作用。有研究发现,Notch1 在增生性子宫内膜腺体中的表达情况为染色呈中等强度且基质中不表达,而在部分内皮细胞中呈低表达水平。而在子宫内膜癌组织中,Notch1 在基质中却普遍高表达,在腺体中表达较弱。并且从增生到癌的不同发展阶段,Notch1 核染色逐渐增强。白藜芦醇可以抑制子宫内膜癌细胞中Notch1 的表达水平,这可能也是白藜芦醇抗子宫内膜癌的机制之一[22]。

2.3 白藜芦醇在子宫内膜癌放、化疗中的作用

临床上,放疗是对老年患者以及有严重内科合并症不能耐受手术治疗的子宫内膜癌患者的一种重要的治疗方法。子宫内膜癌对放射线的敏感性相对于宫颈癌来说效果较差,因此常常采用同步放化疗的方法来提高放射线对子宫内膜癌细胞的抑制作用[23]。目前临床上治疗晚期子宫内膜癌的一线化疗方案为紫杉醇+铂类联合化疗[24],晚期子宫内膜癌患者大多年老并且体弱,如果一线化疗失败,患者对化疗药物的耐受性就会大大下降,治疗也就会变得非常困难,因此临床上急需一种低毒且有效的化疗药物,而白藜芦醇正具有高效低毒的特点。有研究表明,白藜芦醇应用于子宫内膜癌的同步放化疗已初步证实具有良好疗效,它对各种进展期的人子宫内膜癌均有缓解作用,在人子宫内膜癌的有效率最高可达80%[25]。应用白藜芦醇治疗子宫内膜癌,具有很好的耐受性并且具有较好的近期疗效,因此值得开展下一步的临床研究以证实其应用价值。

3 白藜芦醇与卵巢癌

卵巢癌是一种常见的女性生殖系统恶性肿瘤,发病率仅次于子宫颈癌和子宫内膜癌而列居第3位,但卵巢癌的致死率却占各类女性生殖系统恶性肿瘤的首位[26]。卵巢癌起病比较隐匿,患者就诊时多数已经发展为中、晚期,故治愈率较低,加之容易产生化疗耐药等原因,因此卵巢癌的死亡率极高[27]。综上所述,临床上迫切需要寻找一些新的治疗方法,以延缓复发并提高卵巢癌患者的生存率。近年来,大量的研究证实白藜芦醇具有抗卵巢癌增殖以及转移的功能,其机制涉及了多个环节。

3.1 白藜芦醇对卵巢癌细胞增殖的影响

有研究表明白藜芦醇可以明显抑制人卵巢癌细胞系A2780 的体外增殖,并且这种作用具有一定的剂量和时间依赖性。此项研究是通过MTT 法检测了白藜芦醇对人卵巢癌细胞系A2780 的作用特点,研究结果表明各浓度白藜芦醇作用于细胞72 h 后,A2780 细胞生长抑制率与正常培养组比较均达到80%以上[28]。还有实验应用了TUNEL 的实验方法,研究结果也进一步证实了白藜芦醇能够诱导人卵巢癌细胞系A2780 发生凋亡现象。不同剂量的白藜芦醇处理细胞分别12、24、48、72 h 后,细胞凋亡率随着时间的延长而出现明显增加的现象,以上结果都证实了诱导细胞凋亡是白藜芦醇杀伤人卵巢癌细胞的重要机制之一[29]。针对卵巢癌细胞系COC1 的研究结果表明经白藜芦醇处理的COC1 细胞出现明显的核固缩现象,胞浆内可观察到凋亡小体的形成,琼脂糖凝胶电泳结果呈现出细胞凋亡所特有的DNA 梯状条带,并且细胞的凋亡率与药物浓度和作用时间呈正相关[30]。

3.2 白藜芦醇对卵巢癌细胞周期的作用

细胞周期调控异常导致的肿瘤细胞持续增殖以及凋亡减少是卵巢癌浸润和转移的基础。针对卵巢癌细胞系COC1 的研究结果表明,白藜芦醇可以使COC1 细胞出现细胞周期S 期阻滞,流式细胞仪检测结果可见明显的S 期细胞增多现象[31]。也有研究表明,白藜芦醇可以使一些卵巢癌细胞系的细胞周期阻滞在G1期[32]。由此可知,白藜芦醇通过阻滞卵巢癌细胞周期,干扰了肿瘤细胞的持续增殖从而实现杀死肿瘤细胞的作用。

3.3 白藜芦醇调节卵巢癌细胞之间的黏附能力

肿瘤细胞转移的首要步骤就是癌细胞与癌细胞之间的黏附能力下降,因此一些癌细胞就会从原发组织中分离脱落,进而与血管内皮细胞以及细胞外基质发生黏附作用,这是癌细胞发生侵袭和转移的基础。针对人高转移卵巢癌细胞系的研究表明,白藜芦醇作用于人高转移卵巢癌细胞6 h 后对细胞的体外趋化运动有明显的抑制作用,但对于此细胞侵袭人工基底膜的能力并无影响[33]。还有研究表明,白藜芦醇可以通过抑制caspase3 的活性抑制卵巢癌细胞的侵袭和转移[34]。

综上所述,目前尽管国内外学者在白藜芦醇抗女性生殖系统恶性肿瘤方面的研究已经取得一定的进展,但针对其具体作用机制的研究还不是十分深入。由于白藜芦醇可以对多种女性生殖系统恶性肿瘤起到抑制生长促进凋亡的作用,再加上其无毒副作用的优势,因此有望成为新一代的抗肿瘤药物。

[1] Schrauwen P,Timmers S. Can resveratrol help to maintain metabolic health?[J]. Proc Nutr Soc,2014,73(2):271 -277.

[2] Sales JM,Resurreccion AV. Resveratrol in peanuts[J].Crit Rev Food Sci Nutr,2014,54(6):734 -770.

[3] Kma L. Synergistic effect of resveratrol and radiotherapy in control of cancers[J]. Asian Pac J Cancer Prev,2013,14(11):6197 -6208.

[4] 谢幸,苟文丽. 妇产科学[M]. 北京:人民卫生出版社,2013:310 -313.

[5] Picconi MA. Human papillomavirus detection in cervical cancer prevention[J]. Medicina,2013,73(6):585 -596.

[6] Peirson L,Fitzpatrick-Lewis D,Ciliska D,et al. Screening for cervical cancer:a systematic review and meta -analysis[J]. Syst Rev,2013,2:35.

[7] Zhang P,Li H,Yang B,et al. Biological significance and therapeutic implication of resveratrol - inhibited Wnt,Notch and STAT3 signaling in cervical cancer cells[J].Genes Cancer,2014,5(5 -6):154 -164.

[8] Dhandayuthapani S,Marimuthu P,H rmann V,et al. Induction of apoptosis in HeLa cells via caspase activation by resveratrol and genistein[J]. J Med Food,2013,16(2):139 -146.

[9] Shi YH,Tuokan T,Lin C,et al. Aquaporin 8 involvement in human cervical cancer SiHa migration via the EGFR -Erk1/2 pathway[J]. Asian Pac J Cancer Prev,2014,15(15):6391 -6395.

[10] García-Zepeda SP,García -Villa E,Díaz -Chávez J,et al. Resveratrol induces cell death in cervical cancer cells through apoptosis and autophagy[J]. Eur J Cancer Prev,2013,22(6):577 -584.

[11] Carnielli CM,Winck FV,Paes Leme AF. Functional annotation and biological interpretation of proteomics data[J]. Biochim Biophys Acta,2015,1854(1):46 -54.

[12] Dhandayuthapani S,Marimuthu P,H rmann V,et al. Induction of apoptosis in HeLa cells via caspase activation by resveratrol and genistein[J]. J Med Food,2013,16(2):139 -146.

[13] Suba EJ,Raab SS. Lessons learned from successful papanicolaou cytology cervical cancer prevention in the socialist republic of Vietnam[J]. Diagn Cytopathol,2012,40(4):355 -366.

[14] Lynne Gaffikin,John A McGrath,Marc Arbyn,et al.Visual inspection with acetic acid as a cervical cancer test:accuracy validated using latent class analysis[J].BMC Med Res Methodol,2007,7:36.

[15] Kim YS,Sull JW,Sung HJ. Suppressing effect of resveratrol on the migration and invasion of human metastatic lung and cervical cancer cells[J]. Mol Biol Rep,2012,39(9):8709 -8716.

[16] Westin SN,Broaddus RR. Personalized therapy in endometrial cancer:Challenges and opportunities[J]. Cancer Biol Ther,2012,13(1):1 -13.

[17] Dann JM,Sykes PH,Mason DR,et al. Regulation of vascular endothelial growth factor in endometrial tumour cells by resveratrol and EGCG[J]. Gynecol Oncol,2009,113(3):374 -378.

[18] Bhat KP,Pezzuto JM. Resveratrol exhibits cytostatic and antiestrogenic properties with human endometrial adenocarcinoma (Ishikawa)cells[J]. Cancer Res,2001,61(16):6137 -6144.

[19] Cheung CH,Huang CC,Tsai FY,et al. Survivin-biology and potential as a therapeutic target in oncology[J].Onco Targets Ther,2013,6:1453 -1462.

[20] Evans JJ,Chitcholtan K,Dann JM,et al. Adrenomedullin interacts with VEGF in endometrial cancer and has varied modulation in tumours of different grades[J]. Gynecol Oncol,2012,25(1):214 -219.

[21] Sexton E,Van Themsche C,LeBlanc K,et al. Resveratrol interferes with AKT activity and triggers apoptosis in human uterine cancer cells[J]. Mol Cancer,2006,5:45.

[22] Sarkar FH,Li Y,Wang Z,et al. Cellular signaling perturbation by natural products[J]. Cell Signal,2009,21(11):1541 -1547.

[23] Eftekhar M,Pourmasumi S,Karimi-Zarchi M. Preservation of ovarian function during chemotherapy and radiotherapy in young women with malignancies[J]. Iran J Reprod Med,2014,12(6):377 -382.

[24] Shiozaki T,Tabata T,Yamada T,et al. Does positive peritoneal cytology not affect the prognosis for stage I uterine endometrial cancer?:the remaining controversy and review of the literature[J]. Int J Gynecol Cancer,2014,24(3):549 -555.

[25] Bhat KP,Pezzuto JM. Resveratrol exhibits cytostatic and antiestrogenic properties with human endometrial adenocarcinoma (Ishikawa)cells[J]. Cancer Res,2001,61(16):6137 -6144.

[26] Sbastien Baribeau,Parvesh Chaudhry,Sophie Parent,et al. Resveratrol inhibits cisplatin - induced epithelial -to- mesenchymal transition in ovarian cancer cell lines[J]. PLoS One,2014,9(1):e86987.

[27] Ding S,Li L,Yu C. Systematic evaluation of bevacizumab in recurrent ovarian cancer treatment[J]. J BUON,2014,19(4):965 -972.

[28] Piotrowska H,Myszkowski K,Ziółkowska A,et al. Resveratrol analogue 3,4,4',5 -tetramethoxystilbene inhibits growth,arrests cell cycle and induces apoptosis in ovarian SKOV -3 and A -2780 cancer cells[J]. Toxicol Appl Pharmacol,2012,263(1):53 -60.

[29] Nessa MU,Beale P,Chan C,et al. Combinations of resveratrol,cisplatin and oxaliplatin applied to human ovarian cancer cells[J]. Anticancer Res,2012,32(1):53 -59.

[30] Hoekstra A,Rodriguez GC. Chemoprevention of ovarian cancer[J]. Cancer Treat Res,2009,149:3 -34.

[31] Tyagi A,Singh RP,Agarwal C,et al. Resveratrol causes Cdc2 -tyr15 phosphorylation via ATM/ATR -Chk1/2 -Cdc25C pathway as a central mechanism for S phase arrest in human ovariancarcinoma Ovcar -3 cells[J]. Carcinogenesis,2005,26 (11):1978 -1987.

[32] Kang NH,Hwang KA,Kim TH,et al. Induced growth of BG-1 ovarian cancer cells by 17β -estradiol or various endocrine disrupting chemicals was reversed by resveratrol via downregulation of cell cycle progression[J]. Mol Med Rep,2012,6(1):151 -156.

[33] Mikuła-Pietrasik J,Sosińska P,Ksiąz·ek K,et al. Resveratrol inhibits ovarian cancer cell adhesion to peritoneal mesothelium in vitro by modulating the production of α5β1 integrins and hyaluronic acid[J]. Gynecol Oncol,2014,134 (3):624 -630.

[34] Marimuthu P,Kaur K,Kandalam U,et al. Treatment of ovarian cancer cells with nutlin-3 and resveratrol combination leads to apoptosis via caspase activation[J]. J Med Food,2011,4(1 -2):46 -52.

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