姜黄素抗肿瘤机制的研究进展

卫佳丽，邓述恺

（1.西南医科大学，四川 泸州 646000；2.西南医科大学附属第一医院呼吸内一科，四川 泸州 646000）

姜黄素抗肿瘤机制的研究进展

卫佳丽1，邓述恺2

（1.西南医科大学，四川 泸州 646000；2.西南医科大学附属第一医院呼吸内一科，四川 泸州 646000）

姜黄素具有抗氧化、抗炎、抗凝、降血脂、抗动脉粥样硬化等主要作用，而其主要的抗癌作用现已被广泛的研究，主要从调控肿瘤细胞周期、诱导肿瘤凋亡、抑制侵袭、转移和逆转肿瘤耐药并提高肿瘤对化疗的敏感性等几方面起作用。并且其毒副作用小，安全性高，俨然成为具有治疗前景的抗癌药物。

姜黄素；肿瘤；综述

姜黄素(curcumin)具有抗氧化、抗炎、抗凝、降脂、抗动脉粥样硬化、抗风湿、抗衰老、消除自由基及抗癌等广泛的药理作用。近几年的研究认为姜黄素对多种恶性肿瘤都具有一定的抑制作用，现将近几年的姜黄素抗肿瘤的研究进展总结如下：

1 调控细胞周期

1.1 阻滞细胞于S期 蒋金等[1]发现姜黄素可以使S期的非小细胞肺癌A549细胞呈时间-剂量依赖性增加，逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)和蛋白印迹法(Western blot)显示p53和p21表达上调，增殖细胞核抗原(PCNA)和真核起始因子4E(eIF4E)表达下调。姜黄素通过减少eIF4E下调细胞内的翻译过程，使细胞增殖所需的蛋白原料处于“先天不足”。因此，姜黄素可能是通过p53/p21/PCNA/eIF4E通路作用于S期关卡点使肿瘤细胞阻滞于S期。此外，姜黄素以时间-剂量依赖性的方式将急性单核细胞性白血病SHI-1细胞阻滞于S期，其机制可能是姜黄素阻断了丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路[2]，MAPK通路参与生长因子和细胞因子的调控，在细胞增殖中起着重要的作用。Debata等[3]发现姜黄素通过恢复视网膜母细胞瘤易感因子(Rb)的活性抑制细胞周期蛋白D1(cyclinD1)，使肾癌786-O细胞阻断于S期，能减少舒尼替尼的用量以及其导致的副作用。

1.2 阻滞细胞于G2/M期 姜黄素处理后人甲状腺乳头状癌BCPAP细胞受阻于G2/M期，其细胞周期检控点激酶2(Chk2)、细胞分裂周期蛋白25同源蛋白c(Cdc25c)、细胞周期蛋白(Cdc2)、共济失调-毛细血管扩张突变蛋白(ATM)以及ATM and Rad-3相关蛋白(ATR)的磷酸化水平明显上调[4]。DNA的损伤引起ATM及ATR激酶上调导致Chk2对Cdc25c的磷酸化水平增强，进而抑制Cdc25c的活性，同时使细胞跨过G2-M期关卡点的关键蛋白Cdc2磷酸化而失去活性。因此，姜黄素可能是通过对DNA损伤/ATR/ATM/ Chk2/Cdc25c/Cdc2通路作用于肿瘤细胞通过G2晚期关卡点，阻滞肿瘤细胞进入M期。在宫颈癌细胞HeLa和结肠癌细胞HCT116中，姜黄素也能通过诱导DNA的双链结构的损伤，阻断DNA的修复通路，将细胞阻滞于G2/M期[5]。研究发现姜黄素能通过抑制s期激酶相关蛋白2(Skp2)的表达使神经胶质瘤细胞阻滞于G2/M期[6]。

2 诱导肿瘤细胞的凋亡

2.1 下调Bcl-2/Bax的比率 在细胞凋亡中，BCL-2家族调控着线粒体的完整性和半胱天冬酶(Caspase)的激活。主要分为抗凋亡蛋白(Bcl-2、Bcl-xl等)和促凋亡蛋白(Bax、Bak等)[7]。细胞中BclL-2/Bax的比率扮演着细胞凋亡的“分子开关”的作用，姜黄素能抑制结肠癌RKO细胞磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3-K/Akt)和有丝分裂原活化蛋白激酶通路(MEK/ ERK)信号通路的活化，下调Bcl-2/bax的比率，激活Caspase家族，抑制人结肠癌RKO细胞增殖并诱导其凋亡[8]。姜黄素通过下调Bcl-2/Bax的比率，改变凋亡相关蛋白的平衡，促进肿瘤细胞凋亡。在胆囊癌GBC-SD细胞中，姜黄素下调Bcl-2/Bax的比率，降低了线粒体的膜电位，激活Caspase促凋亡蛋白，促进了肿瘤细胞的凋亡[9]。另外，姜黄素联合丝裂霉素C (MMC)处理乳腺癌MCF-7细胞后，能协同降低Bcl-2/ Bax的比率诱导细胞凋亡；同时姜黄素还能降低MMC所致的副作用，提高抗癌的疗效[10]。

2.2 调节神经酰胺的生成和聚集 神经酰胺(ceramide)有两种途径：一种是从头合成，另一种是鞘磷脂酶对鞘磷脂的水解生成[11]。研究证明神经酰胺的生成和聚集是姜黄素诱导肿瘤细胞凋亡的关键环节之一。在细胞凋亡途径中，当外源性凋亡途径激活时，质膜上的神经酰胺促进了死亡受体的聚集，进而级联激活Caspase-8、Caspase-3；而在线粒体凋亡途径中，神经酰胺能在线粒体外膜上形成通道，使细胞色素C等小分子从线粒体释放到胞浆。胞浆中的细胞色素C引发凋亡小体生成，激活Caspase-9，继而激活细胞凋亡的“执行者”-Caspase-3。在人白血病细胞HL-60细胞中，姜黄素直接上调神经酰胺的水平，并且通过激活中性鞘磷脂酶(nSMase)、抑制鞘磷脂合酶(SMS)调节这两个鞘磷脂循环关键酶的活性，间接上调神经酰胺的水平；使神经酰胺大量的累积，促进细胞凋亡[12]。Shakor等[13]研究发现早期的神经酰胺的生成与姜黄素激活nSMase活性有关，而晚期的生成与姜黄素抑制了SMS的活性有关，同时发现姜黄素抑制SMS和葡糖神经酰胺合酶(GCS)的活性，逆转HL-60/耐长春新碱的白血病细胞(VCR)的耐药提高其敏感性。姜黄素通过活性氧(ROS)依赖的方式促进神经酰胺的生成并激活前列腺凋亡反应蛋白(Par-4)，促进神经胶质瘤细胞的自我吞噬[14]。

2.3 调控miR-215与miR-192的水平 微小RNA(miRNAs)是一类具有调控功能的非编码RNA，成熟的miRNA通过与靶基因mRNA的结合促进mRNA的降解，影响肿瘤的发生、发展和预后。其中较为重要的是miR-192和miR-215，通常在肾脏和胃肠道中显著表达，但在癌症中往往呈低表达状态[15-16]。Ye等[17]发现：姜黄素通过上调A549、H460和A427细胞中的miR-215和miR-192，促进p53的表达同时抑制XIAP (伴X染色的细胞凋亡抑制剂)的活性，促进caspase-3的活化和PARP的裂解，阻滞细胞周期并诱导细胞凋亡。Jin等[18]研究发现姜黄素上调miR-192-5p导致PI3-K/Akt信号通路抑制，诱导A549细胞凋亡，而抗miR-192-5p表达的药物能消除姜黄素的抗凋亡作用。因此，miR-192-5p和miR-215可能是姜黄素诱导凋亡的一个作用靶点。

3 抑制肿瘤的转移和侵袭

3.1 抑制PKCα依赖的MMP-9的激活 肿瘤细胞的侵袭和转移是恶性肿瘤的重要特征，而基底膜的破坏在其中扮演着一个关键的“角色”。基质金属蛋白酶-9(MMP-9)能降解基底膜的主要组成成分——Ⅳ型胶原，使基底膜破坏。在MCF-7细胞中，姜黄素通过抑制PKCα/MAPK信号通路下调NF-κB和AP-1，导致MMP-9的表达下调和活性减弱，从而抑制细胞的侵袭性[19]。此外，Fan等[20]研究发现MMP-9的活化需要NADPH氧化酶催化亚基gp91phox(Nox-2)的表达和转录激活因子-2(ATF-2)的磷酸化。姜黄素以剂量依赖的方式降低PKCα和Nox-2的表达，导致ROS的生成减少，下调ATF-2的磷酸化水平，最终减少MMP-9的产生及分泌，因此，姜黄素可能通过PKC α/Nox-2/ROS/ATF-2/MMP-9通路抑制A549细胞的侵袭和转移。

3.2衰减GLUT1/MT1-MMP/MMP2通路 恶性细胞的增殖与侵袭是一个高度耗能的过程，正常细胞的能量主要来自有氧循环，而肿瘤细胞更多的是依赖于糖酵解。肿瘤中高表达的GLUT1促进糖的转运和利用，为肿瘤的侵袭和转移提供能量；而MMP-2能降解IV型胶原，促进肿瘤的侵袭和转移。MMP-2的活化依赖于膜型基质金属蛋白酶(MT1-MMP)[21]。在喉癌Hep-2细胞中，上调的GLUT1促进MT1-MMP和MMP-2的表达。在pcDNA3.1-GLUT1转染的A549细胞，GLUT过表达使MT1-MMP和MMP-2的表达水平明显上调，而姜黄素以浓度依赖的方式减少A549细胞中的GLUT1，下调MT1-MMP和MMP-2的表达，抑制A549的侵袭和转移[22]。综上所述，姜黄素抗肿瘤侵袭和转移的机制可能涉及到减弱GLUT1/MT1-MMP/MMP2通路。

3.3 下调Rho GTP酶家族 Rho GTP酶家族主要参与细胞与基质粘附和细胞骨架重组以及细胞形态改变的调控，促进细胞侵袭转移。多种恶性肿瘤中Rho GTP酶家族呈高表达状态，其中RhoA、Rac1和Cdc42是该家族中关键的成员。徐炜等[23]的研究结果发现姜黄素以剂量依赖的方式抑制RhoA、Rac1和Cdc42蛋白的转录和表达，同时改变A549细胞内的微丝结构和分布，降低细胞动力，抑制细胞的侵袭和转移。Chen等[24]的研究中，姜黄素通过抑制肺癌801D细胞中Rac1的表达，下调Rac1介导的MMP-2和MMP-9的表达和抑制肌动蛋白的聚合与细胞骨架的重排以及抑制表皮生长因子(EGF)和转化生长因子(TGF-β1)而降低801D细胞的侵袭和转移。

4 逆转细胞的多重耐药，提高放化疗的敏感性

4.1 抑制p-gp的表达和活性 p-糖蛋白(p-gp)类似一个“药物泵”，它将已进入细胞内的药物泵到细胞外，导致细胞内的有效浓度降低，从而使得细胞耐药，而这个过程是一个耗能的过程，需要消耗细胞产生的ATP，主要来源于线粒体的作用。姜黄素能抑制肿瘤细胞的P-gp的表达，并且降低线粒体的膜电位，使P-gp的功能缺失，增加细胞对药物的敏感性[25]。在长春新碱耐药的结肠癌细胞HCT-8/VCR中,也证实了姜黄素能抑制p-gp的表达，从而提高结肠癌细胞对长春新碱、顺铂和5-氟尿嘧啶的敏感性[26]。在原位单程结肠灌注实验中，经过姜黄素预处理的结肠癌小鼠对伊立替康的渗透性更高，伊立替康的生物利用度更高，Western blot检测出结肠癌的P-gp的表达明显减少，由此可知姜黄素抑制了结肠癌细胞的P-gp的表达，减弱药物泵出的能力，提高伊立替康的抗癌疗效[27]。

4.2 抑制FA/BRCA通路 DNA交联后能阻止DNA复制，一些化疗药物的主要机制就是引起DNA的交联，如顺铂等，而DNA交联损伤修复通路FA/ BRCA(fanconi anemia/BRCA)的激活能导致肿瘤对这类药物的耐药。姜黄素通过抑制FA/BRCA通路激活过程中的关键事件(FANCD2)单泛素化逆转肿瘤耐药。Chen等[28]的实验中发现A549/DDP细胞(顺铂耐药肺癌细胞)较DDP敏感细胞的FANCD2单泛素化明显增强，而姜黄素作用于A549/DDP细胞后，FANCD2的单泛素化程度以剂量依赖的方式减少，肺癌A549细胞的耐药性得到逆转。在多发性骨髓瘤MOLP-2细胞系中，姜黄素能下调FANCD2单泛素化的表达，增加细胞内的美法仑的浓度，提高美法仑阻滞细胞周期的能力，逆转耐药[29]。

4.3 促进缺氧诱导因子(HIF-1)的退化 HIF-1由HIF1-α和HIF-1β组成，而HIF-1α是决定其活性的结构，在常氧的条件下，HIF-1α能迅速退化，而低氧条件下，HIF-1α大量累积导致多种与细胞生长、新陈代谢、血管生成等有关的转录因子的激活。研究证实低氧诱导的HIF-1α导致肿瘤细胞对放疗和化疗耐药[30]。Ye等[31]研究发现A549/DDP细胞中HIF-α过度表达，敲除HIF-α后能提高DDP敏感性，而DDP敏感细胞转染HIF-α后对DDP耐药。姜黄素能通过抑制HIF-1α的表达及其活性逆转肿瘤细胞的耐药性。在以纳米材料为载体的实验中，姜黄素能明显抑制HIF-1α的表达，降低HIF-1α的mRNA和蛋白质的水平，逆转多柔比星耐药，提高其抗癌疗效[32]。

5 展望

姜黄素因其广泛的药理作用，在中国的传统医学中被广泛应用；而在现代医学中，姜黄素俨然成为研究的热点。因其诱导细胞凋亡、抑制肿瘤增殖、侵袭转移的抗癌作用和逆转耐药性，且毒副作用小、安全性高，因此姜黄素是一种具有前景的抗癌药物，但其抗癌作用的更具体的机制需进一步研究。

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R979.1

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1003—6350（2016）17—2828—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.17.025

2015-12-04)

邓述恺。E-mail：dsk lan@163.com