半枝莲化学成分对肿瘤细胞信号传导通路的影响

(1. 右江民族医学院2016级临床医学，广西 百色 533000；2. 右江民族医学院基础医学院，广西 百色 533000)

半枝莲为常用中草药，根、茎、叶入药[1-2]，相关学者从半枝莲中分离出芹菜素、木犀草素、大黄素甲醚，并表明其具有抗肿瘤作用[3-4]。半枝莲对肿瘤的抑制机制包括以下三种途径：①作用于核因子-κB[5](nuclear factor-kappa B，NF-κB)、上皮间质转化[6-7](epithelial-mesenchymal transition，EMT)及细胞因子蛋白家族[8](cytokine，CK)；②下调B淋巴细胞瘤-2基因[9-10](B-cell lymphoma-2，Bcl-2)，竞争线粒体靶点；③线粒体损伤机制。半枝莲有可能通过信号传导通路来达到治疗肿瘤的目的，本文对半枝莲化学成分(芹菜素、木犀草素、大黄素甲醚)影响的肿瘤信号传导通路进行综述，为临床治疗肿瘤提供理论依据。

1 芹菜素对肿瘤细胞NF-κB、EMT、CK及MAPK信号通路蛋白的影响

芹菜素[11]是半枝莲的一种化学成分，其抗炎、抗氧化和抗癌的特性与EMT、NF-κB、CK及MAPK蛋白信号通路相关，但相关的机制并未阐明。在过去的研究中发现[6-7]，EMT的生物标志物主要有波形蛋白、N-钙粘蛋白等，波形蛋白与微管、肌动蛋白丝一起形成细胞骨架、N-钙粘蛋白则与肿瘤细胞的侵袭性、耐药性相关。相关研究[12-15]发现，低浓度、高浓度芹菜素治疗肝癌异种移植裸鼠具有不同的效果，低浓度芹菜素可使细胞伪足收缩、微丝结构改变及波形蛋白表达降低；高浓度的芹菜素可使β-肌动蛋白凝集，下调N-钙粘蛋白的表达。

研究表明[15]，肿瘤细胞中Snail因子表达上调，提示肿瘤预后不良，Snail为EMT促表达因子，通过敲除EMT的Snail基因后发现，NF-κB对EMT的调控减弱，表明NF-κB调控EMT的靶点可能与Snail相关；用芹菜素处理异种移植小鼠[6]并通过双荧光素酶检测Bel-7402和PLC/PRF/5细胞发现，芹菜素的靶向基因为Snail，芹菜素可同时下调Snail、NF-κB蛋白水平，表明芹菜素降低肿瘤细胞侵袭性、耐药性的力度与NF-κB调控EMT的Snail基因有关。

酪氨酸蛋白激酶的亚系CK2蛋白家族，已被证实可调控多种细胞信号传导过程，并可调控人类肿瘤细胞的增殖分化等[9]。芹菜素作为CK2抑制剂会使肿瘤细胞发生内质网应激反应，诱导肿瘤细胞发生凋亡，而下调CK2β的活性，促进肿瘤细胞的衰老。动物实验还发现[16]：适当增加动物体内的CK2浓度，可增加细胞发生癌变的概率，蛋白印迹分析结果表明肝癌细胞系中高表达CK2蛋白，且明显高于正常肝细胞。有关学者[17]研究认为，CK2蛋白具有致癌作用，其致癌作用与Bax相关，使Bcl-2基因表达上调，Bak/Bax复合物的结合减少，线粒体自噬过程受到抑制，使得肿瘤细胞得以生存。

此外，芹菜素抑制MAPK信号传导通路的表达[18]可能与灭活炎性细胞因子相关：如慢性肝炎的发生会使机体产生大量的炎性细胞因子，这些炎性细胞因子在一定程度上通过磷酸化可以激活MAPK通路，MAPK的亚族ERK、JNK、p38在体内通过抑制转录因子的活性进而调节炎性细胞因子的表达；当MAPK通路受到抑制时，相应的炎性细胞因子反应性降低，这在一定程度上降低慢性炎症的发生。而MAPK与多种人类肿瘤的发生发展密切相关，在乳腺癌、食管癌、肺癌等肿瘤中持续激活表达，抑制p38信号还可抑制肝癌的发生[19]，MAPK这一信号通路在肿瘤发生过程中也尤为重要，芹菜素有可能通过抑制MAPK信号传导通路，进而抑制肿瘤的发生。

综上所述，芹菜素影响肿瘤信号传导的机制可能为：①芹菜素为CK2抑制剂，通过抑制CK2蛋白家族的表达，进而调控细胞的凋亡；②CK2过高表达可延缓细胞衰老，为细胞癌变提供可能，芹菜素可降低CK2的表达，使细胞恢复衰老；③芹菜素抑制CK2蛋白家族的表达后，间接使胞内Bcl-2基因下调，加强Bak/Bax复合物的结合，促进线粒体自噬的过程；④芹菜素可抑制促炎因子的释放，减少信号通路MAPK的表达。

2 木犀草素对肿瘤Bcl、Notch信号通路蛋白的影响

木犀草素主要从半枝莲提取[20]，现代药理学研究表明其抗炎症、癌症的作用与Bcl、Notch信号通路蛋白相关。蛋白印迹结果[16-17]提示木犀草素影响肿瘤细胞的凋亡与线粒体凋亡途径中的Bax、Bcl-2蛋白相关[21]，木犀草素能下调Bcl-2的表达并抑制Bak/Bax免疫复合物的形成，导致线粒体膜通透性随之发生改变，引起ROS的堆积，上调caspase凋亡蛋白家族的表达，最终使肿瘤细胞发生凋亡和自噬，其机制为：①线粒体膜表面有一种重要的膜蛋白-Bax蛋白[22]，Bax蛋白可上调线粒体膜的通透性引起ROS堆积；②木犀草素抑制Bcl-2蛋白家族的表达，使得在竞争Bax结合位点时Bak表现出优势，抑制Bak/Bax免疫复合物的形成，线粒体功能受损，导致胞内ROS堆积；③Bcl-2与Bax结合速率下降，caspase蛋白家族的表达显现出优势。木犀草素通过以上三种途径使线粒体供能障碍，无法为肿瘤细胞供应能量，致使越来越多的肿瘤细胞相继发生凋亡，肿瘤细胞陷入“凋亡-ROS蓄积-DNA损伤-凋亡”的恶性循环，阻止肿瘤细胞的增殖。

Song S等[23]用不同浓度的木犀草素培养Hs-746T和MKN28GC细胞发现：EMT的生物标志物E-钙粘蛋白表达增加，其他标志物如波形蛋白、N-钙粘蛋白表达呈现剂量依赖性减少；此外[24-26]，Notch1降低了Hs-746T和MKN28 GC细胞的靶基因后，E-钙粘蛋白表达增加，波形蛋白、N-钙粘蛋白表达降低，这表明木犀草素抑制癌细胞进展的潜在靶点可能为Notch通路，并且与逆转EMT相关，这一结论与Notch通路调控肝癌发展一致。

由此得出木犀草素抗炎症、癌症作用主要体现在两方面：①下调线粒体凋亡途径中的Bax、Bcl-2蛋白，导致线粒体供能损伤；②通过抑制Notch的表达，并逆转EMT，使得细胞骨架发生改变，降低肿瘤细胞侵袭力。

3 大黄素甲醚通过下调Bcl-2蛋白表达，调控肿瘤细胞凋亡信号通路

大黄素甲醚为半枝莲化学成分之一，具有广泛的药理价值[27]，研究表明大黄素甲醚能延缓肿瘤发生的过程，主要与以下途径相关：①下调Bcl-2蛋白的表达，抑制肝星状细胞(HSC)的活化，延缓肝纤维化过程；②改变线粒体膜通透性，促进线粒体损伤。

大黄素甲醚诱导癌细胞凋亡途径与Bcl-2蛋白家族相关[28-30]，这种相关性为直接降低Bcl-2表达，Bcl-2与Bax结合速率降低，caspase蛋白家族的表达显现出优势，这与木犀草素导致的线粒体损伤部分相似；再者，线粒体损伤过程可致Bax增加，Bax可间接调控caspase蛋白家族，进而诱导线粒体自噬，激活下游级联caspase反应，使肿瘤细胞发生凋亡，这一过程或与大黄素甲醚通过Bcl-2途径改变线粒体外膜通透性导致肿瘤细胞发生凋亡相关。

4 结语

综上所述，半枝莲化学成分抑制肿瘤发生发展的机制可能与以下途径相关：①其化学成分芹菜素作为酪氨酸蛋白激酶CK2抑制剂，抑制底物磷酸化导致肿瘤细胞摄取能量障碍，导致肿瘤细胞增殖、转移发生障碍；②芹菜素降低NF-κB、EMT上游基因，调控肿瘤细胞凋亡；③大黄素甲醚可下调Bcl-2蛋白表达，激活caspase蛋白家族；④木犀草素抑癌作用主要与ROS聚集、损害线粒体功能有关，表现为促进凋亡因子的释放，诱导线粒体自噬；⑤与Bak竞争线粒体膜Bax蛋白靶点，并且抑制Notch的表达、逆转EMT，破坏肿瘤细胞骨架，降低肿瘤细胞侵袭力；⑥芹菜素可抑制促炎因子的释放，减少信号通路MAPK的表达。总之，半枝莲化学成分可影响NF-κB、EMT、 CK、MAPK、Bcl及Notch蛋白家族，进而影响肿瘤的发展。由于肿瘤病因和发病机制的多样性，半枝莲治疗肿瘤的具体靶点仍未确定，研究半枝莲对肿瘤信号传导通路的影响，有利于指导临床使用半枝莲进行肿瘤的治疗。