海参多糖抗肿瘤作用机制的研究进展

金情 滕瑶 胡晓群 张存海

海参隶属于棘皮动物门、海参纲，广义的海参包括海参纲所有的种类。海参纲包括6个目、24个科，分别为楯手目、枝手目、指手目、竽参目、平足目和无足目。海参属、刺参属和白尼参属海参是最为常见的参种。我国可食用海参有20余种，隶属于3个目、4个科，主要有海参科、刺身科、瓜参科和芋参科[1]。海参中含有三萜皂苷、多糖、脂类、蛋白及多肽、凝集素、神经肽等多种生物活性物质[1-2]，所以海参既是营养丰富的食品，又有着广泛的药用价值。海参体壁主要含2大类活性多糖，是其重要的活性成分，一类是海参糖胺聚糖（holothurian glycosaminoglycan，HG），即酸性粘多糖，是相对分子质量为4万～5万的分支杂多糖，由D-N-乙酰氨基半乳糖、D-葡萄糖醛酸和L-岩藻糖组成；另一类为海参岩藻多糖（holothurian fucan，HF），是相对分子质量为 8 万～10万的直链多糖，由L-岩藻糖构成。HG和HF同属于海参硫酸软骨素，虽然两者的糖基组成不同，但糖链上的部分羟基都发生了硫酸酯化，且硫酸酯基的含量都很高[3-6]。HF主要从巴西海参、梅花参、格皮氏海参和挪威红参中提取，HG主要从刺参、马氏海参及梅花参中提取[1]。海参多糖的生物学活性包括抗肿瘤、抗凝血与抗血栓形成、抗病毒、抑制新生血管生成、抗纤维化、降糖及降压、免疫调节等[2-3，5，7-9]，而海参多糖之间硫酸化程度、相对分子量、显微结构及残基数量的不同决定了其生物活性的多样性。本文对海参多糖的抗肿瘤作用及其相关机制作一综述。

1 海参多糖对细胞周期和凋亡的影响

肿瘤的发生、发展与细胞周期调控机制密切相关；细胞周期可以分为间期与分裂期两个阶段，包括G1、S、G2和M期。G1期为主要“限制点”，细胞能否通过G1期进入S期决定了细胞能否进行增殖[10-12]。细胞凋亡是指细胞在一系列内源性基因的调控下发生自然或生理性死亡的过程[13]。凋亡相关基因Bax和B淋巴细胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）同为 Bcl-2家族成员，Bcl-2的高表达或Bax的低表达都可以使致癌基因的活性增强；因此，Bax/Bcl-2的比率可调节细胞凋亡信号的启动[13]。凋亡抑制基因Survivin能够调节肿瘤细胞的分裂，促进其增生和抑制其凋亡，是凋亡抑制蛋白家族成员。含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）属半胱氨酸蛋白酶家族，常常以无活性酶原的形式存在，在细胞凋亡过程中发挥重要作用[14]。

有研究报道海参硫酸软骨素（low-molecular-weight fucosylated chondroitin sulfate，LFCS）能够抑制 Lewis肺癌小鼠肿瘤的生长与转移并呈现剂量依赖性。LFCS通过上调p53/p21的表达诱导细胞周期阻滞，并通过激活Lewis肺癌细胞中Caspase-3的活性诱导细胞凋亡[15]。孙希宝等[16]研究发现刺参酸性粘多糖（stichopus japonicus acid mucopolysaccharide，SJAMP）可能通过上调 Survivin蛋白及下调Bax蛋白的表达而抑制人肝癌细胞HepG2的生长。薛魁金等[17]报道SJAMP能够促进SWl990细胞凋亡，并将细胞周期阻滞在G0/G1期而抑制其生长增殖。

2 海参多糖阻碍肿瘤细胞核酸的合成

早在1993年，就有海参多糖抑制DNA合成的报道，有学者通过3H-TdR参入试验表明乳腺癌及S180患鼠肿瘤细胞DNA的合成可被SJAMP明显抑制，从而达到抑制肿瘤生长的目的;另一方面，SJAMP可明显促进荷瘤小鼠正常肝细胞DNA的合成，能促进正常肝细胞的增殖[17]。因此，SJAMP可以选择性的作用于正常细胞及肿瘤细胞。

3 海参多糖对肿瘤细胞增殖和分化的影响

增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）是肿瘤细胞增殖的一个重要标志，其变化过程和DNA的合成过程一致[18]。p21是一种肿瘤抑制蛋白，可以抑制肿瘤细胞与PCNA结合。

Song等[19]发现SJAMP可以将肝癌HepG2细胞及人宫颈癌Hela细胞阻滞在G1期，并能降低两者PCNA的表达情况，抑制细胞的增殖，发挥抗肿瘤的活性，但人张氏肝细胞中PCNA的表达情况无明显变化；且PCNA的表达量和细胞周期的变化保持一致，所以SJAMP抑制HepG2细胞的增殖是通过影响细胞周期实现的；故推测SJAMP抑制HepG2细胞生长增殖的抗肿瘤机制可能与影响其DNA的合成有关。Song等[19]实验表明SJAMP具有明显的抗肿瘤作用，能降低乙基亚硝胺（diethylnitrosamine，DEN）诱导的肝癌病灶数量、缩小最大癌结节的体积；其机制可能与SJAMP降低PCNA、升高p21的表达有关。

4 海参多糖抑制新生血管

肿瘤的生长、侵袭及转移均和新生血管的形成有关。缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factor，HIF-1α）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）均大量表达于多数人体肿瘤，对肿瘤细胞的血管形成、分裂、增殖生长及凋亡都有重要影响；肿瘤的侵袭和转移都与细胞外基质中的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）有关[15，20]。

张珣等[20]通过Lewis肺癌小鼠模型，证实了HF在体内呈剂量依赖性抑制肿瘤的生长和自发性转移。其机制可能为HF在缺氧条件下抑制了HIF-1α和VEGF的表达，从而抑制了肿瘤新生血管的生成。Liu等[15]的研究同样发现HG可以抑制VEGF、增加金属蛋白酶组织抑制因子的表达，并能显著降低MMPs的水平。Zhang等[21]在B16F10细胞和小鼠肿瘤模型中发现，玉足海参多糖（HS）可以显著降低MMP-2、MMP-9和VEGF的表达，从而抑制B16F10细胞的侵袭能力及原发性肿瘤的转移能力。

5 海参多糖对荷瘤机体的免疫调节作用

肿瘤的发生、发展与机体的免疫情况紧密相关，肿瘤细胞能够通过多种非特异性的机制影响机体的免疫功能[8，19，22]。如NK细胞在肿瘤细胞免疫监视方面发挥重要作用，能够在没有任何过敏原刺激和依赖主要组织相容性复合体识别的情况下迅速识别并杀伤多种肿瘤细胞。CD4+T细胞能够调节CD8+T细胞的增殖与分化，从而在抗肿瘤免疫方面发挥重要作用。TNF-α作为一种有效的多效性促炎症细胞因子，影响所有细胞的生长、分化和存活；有证据表明升高TNF-α水平有利于肿瘤的增殖[19]。

Song等[19]研究发现，DEN诱导的肝癌大鼠模型中，与对照组相比，低剂量的SJAMP即可增加血清中IL-2水平，降低TNF-α水平；高剂量的SJAMP可以增强NK细胞的杀伤作用，使CD3+、CD4+和CD8+细胞水平显著升高，且CD4+和CD8+细胞的比例也趋于正常化。SJAMP能够抑制H22肝癌荷瘤小鼠肿瘤的增殖生长，其机制为SJAMP促进H22荷瘤小鼠胸腺和脾脏组织的生长，提高胸腺与脾指数，可有效预防荷瘤小鼠免疫器官的功能减退及萎缩，提高机体的免疫功能；SJAMP能促进细胞因子的分泌，激活腹腔内巨噬细胞和其表面受体，增加荷瘤小鼠脾巨噬细胞的吞噬功能；促进脾淋巴细胞的增殖，增加其对机体的免疫调节能力和对肿瘤细胞的杀伤能力；减少肿瘤对体内NK细胞的损伤，提高NK细胞的活性及杀伤能力；降低肿瘤细胞对IL-2的损伤，刺激机体分泌重组人干扰素β，促进细胞凋亡。因此，SJAMP主要通过促进巨噬细胞及免疫细胞的增殖分化及生长发育，调节细胞因子的分泌，增强机体的免疫功能，发挥抗肿瘤的作用[23]。

6 HG的抗凝作用与抗肿瘤机制

HG和肝素同属于糖胺聚糖家族，两者的生物学活性相仿，其原因可能为两者理化性质相似，且活性部位中都含有带负电荷的硫酸基。临床及实验研究均表明肝素具有良好的抗肿瘤活性，而HG与肝素的生物学活性非常相近，故推测其抗肿瘤的机制是通过抗凝来实现的，主要作用于和肝素类似的靶点。具体机制为HG抑制了肝素辅助因子Ⅱ、直接抗凝血酶Ⅲ、凝血酶裂解因子Ⅷ的轻链等来发挥抗凝作用；通过抑制整合素的表达来抑制纤维蛋白间的聚合，进一步抑制了纤维蛋白凝块的形成；促进组织因子途径抑制物的释放而阻滞了凝血级联的激活；抑制血小板的功能、正常生理活性、选择素的表达；促进内皮细胞血管的再生，抑制血管平滑肌细胞的增殖[24]。Pomin等[7]研究表明HG在体内外均可明显抑制小鼠黑素瘤B16F10细胞的转移能力，其机制为HG可抑制活性因子Xa的产生而影响纤维蛋白的形成，不影响尿激酶与纤溶酶原激活物抑制剂-1的表达，这是和纤溶密切相关的两个主要因素。此外，HG作用后可以降低组织因子（tissue factor，TF）的转录和蛋白表达情况。启动子缺失、位点突变和功能实验已证实该核转录因子NF-κB结合区域是HG抑制TF表达结合的主要部位。HG可明显抑制B16F10细胞的NF-κB从胞质中发生核易位，但无法抑制NF-κB的表达和磷酸化，这可能就是抑制TF转录的机制。肝素通过降低P-选择素和L-选择素发挥抗肿瘤活性，而HG也能抑制sialyl Lewis和LS180肿瘤细胞与P-选择素和L-选择素结合，故其和肝素有着相同的抗肿瘤机制[7]。

7 海参多糖抗肿瘤作用的应用前景

目前所用的很多化疗药在杀伤肿瘤细胞的同时，也能破坏人体正常的细胞，毒副反应大，很容易造成用药机体的损害；因此，开发与研制天然的抗肿瘤药物就显得尤为重要。海参多糖已被证实有着良好的抗肿瘤活性，且无毒副反应，今后必将广泛应用于临床肿瘤的治疗；但其对肿瘤起抑制作用的是海参多糖本身，还是其代谢产物，目前还不甚明了；有关分子生物学方面的调控机制有许多也是未知的，因此还需要进一步的深入研究。