姜黄素治疗前列腺癌的分子机制研究进展

赵正午，王侨，栾婷，马逸群，邱学德

昆明医科大学第二附属医院，昆明650101

前列腺癌是一种起源于前列腺上皮的恶性肿瘤，具有较高的发病率和病死率。针对雄激素受体（AR）的雄激素去势治疗是目前前列腺癌首选的治疗方法，初期疗效较满意，但相当一部分患者会出现生化复发并产生耐药现象，进而发展成更加复杂的去势抵抗性前列腺癌。此外，去势治疗药物会增加糖尿病、心脏病及中风的风险［1］。近年来，中药因药效温和、不良反应小的优势在肿瘤治疗领域广受关注。姜黄素是从植物姜黄中分离出来的活性成分，是抗肿瘤药物代表之一。研究证实，姜黄素能够通过多种机制阻止或延缓前列腺癌的病情进展，对去势抵抗性前列腺癌也有良好的治疗效果。现将姜黄素治疗前列腺癌的分子机制综述如下。

1 Notch信号通路

1.1 前列腺癌与Notch通路的关系 Notch受体是一组高度保守的细胞表面受体，由4个跨膜蛋白受体组成。在结构上，Notch受体细胞外区域由N端表皮生长因子（EGF）重复序列组成，由3个Lin12/Notch重复序列（LNRs）和异二聚体结构域共同构成负调节区。Notch家族参与了机体生长发育的整个生物过程，在许多组织中均有表达，参与了肿瘤细胞的增殖、迁移、凋亡等多种生物学功能，肿瘤靶向治疗及耐药性的产生也与Notch的异常激活有关［2］。

前列腺癌属于神经内分泌性肿瘤，其发生发展与雄激素的刺激有关。在雄激素敏感性前列腺癌和去势抵抗性前列腺癌中，存在与Notch相关的基因表达异常［3］。研究证实，Notch受体异常表达与前列腺癌密切相关，下调Notch受体中的Notch1蛋白和配体Jagged-1表达可显著降低前列腺癌细胞的生长和侵袭能力；通过下调Notch1表达可降低Akt、FoxM1表达，诱导肿瘤细胞凋亡［4］。FARAH等［5］将恩杂鲁胺作为雄激素受体抑制剂用于治疗晚期前列腺癌患者，但治疗一段时间后，药物疗效大幅下降；而Notch信号通路中的上下游靶标蛋白ADAM10和TACE分别被激活或过表达，提示Notch信号通路与肿瘤耐药性有关。

1.2 姜黄素对Notch通路的影响 研究显示，姜黄素在体外可以抑制前列腺癌细胞的增殖并促进其凋亡。姜黄素可下调前列腺癌细胞Notch受体家族中的Notch1和配体Jagged-1基因表达，抑制胞内段（NICD）激活量，而NICD具有将剪切后的Notch释放入胞质内激活下一步信号传导的作用；当Notch1表达量下调后，进一步影响其下游靶基因Bcl-2表达，从而促进肿瘤细胞凋亡［6］。基质金属蛋白酶（MMP）可以溶解细胞外基质和基底膜，导致恶性肿瘤侵袭和转移，而姜黄素可通过Notch1受体间接影响MT1-MMP和MMP-2表达，从而抑制前列腺癌细胞的存活和转移。对于晚期转移性前列腺癌的患者，无论是化疗还是放疗，对生理机能的损伤均不可忽视，姜黄素可通过Notch信号通路延缓肿瘤的转移，可作为转移性前列腺癌患者新的治疗选择。

2 微小RNA（miRNA）

2.1 前列腺癌与mi RNA miRNA是一类长度约为22个核苷酸非编码内源性RNA，可以抑制mRNA翻译或诱导mRNA降解，调节转录后的基因表达，在机体的生理病理过程中发挥重要作用。miRNA功能障碍会干扰致癌或抑癌基因表达，影响其生物学功能，进而影响肿瘤的生长和转移［7］。在前列腺癌中，不同的miRNA分子前列腺癌的作用也不同，既有抑癌型也有促癌型。例如mi R-96表达上调可导致前列腺癌的骨转移；miR-21与肿瘤的滋养血管生成有关；miR-212属于肿瘤抑制因子，其表达下调可促进肿瘤的发展［8］。在前列腺癌中，Gleason评分是评估前列腺癌病情严重程度的重要指标之一，miR-4289和miR-451被发现分别与Gleason的高评分与低评分具有相关性［9］。现在，通过检测前列腺癌患者尿液中的miRNA种类及含量，不仅可以作为诊断的标志物，也可作为制定个性化治疗方案和评估预后的重要指标［10］。相较于常用的PSA而言，一方面，收集患者尿液检测miRNA比血液检测PSA创伤更小；另一方面，若患者经历了直肠指检或患有前列腺炎会影响PSA的准确度，miRNA则更加稳定。

2.2 姜黄素对miRNA的影响

2.2.1 miR-34a miR-34a是一种重要的肿瘤抑制因子，其表达失调可影响肿瘤细胞的存活及治疗效果。ZHU等［11］报道，姜黄素可上调miR-34a表达，从而抑制前列腺癌细胞系22RV1、PC-3、DU145的增殖；进一步研究其作用机制，发现姜黄素是通过上调前列腺癌细胞中miR-34a表达，来抑制β-catenin、c-myc蛋白活化，其下游的细胞周期相关基因cyclin D1、PCNA表达随之下降，细胞增殖受到抑制。这表明姜黄素能够通过调控miR-34a触发细胞周期停滞，从而达到抑制肿瘤的作用。

2.2.2 mi R-143 miR-143有较为显著的抗肿瘤活性，是具有代表性的肿瘤抑制因子。CAO等［12］研究发现，姜黄素能够通过上调miR-143表达抑制前列腺癌细胞增殖和迁移；随着姜黄素干预时间的延长，miR-143表达量随之增加，随后miR-143进一步下调PGK1表达。PGK1是有氧糖酵解途径中的必需酶，与癌症进展和耐药性显著相关，姜黄素下调PGK1表达后破坏了肿瘤的糖酵解，从而发挥抑制前列腺癌的作用。有氧糖酵解过程促进了肿瘤细胞的分裂，但同时也为肿瘤的治疗提供了途径。姜黄素通过上调mi R-143表达抑制肿瘤细胞的糖酵解过程，造成肿瘤细胞缺氧和代谢紊乱，为抑制前列腺的发生发展提供了理论基础。

2.2.3 miR-145 miR-145是恶性肿瘤的调节分子，具有抑制肿瘤的作用。通过上调miR-145在肿瘤中的表达，可以激活其下游相关分子，延缓肿瘤进展。LIU等［13］报道，人前列腺癌干细胞经姜黄素处理后，细胞中miR-145呈过表达，从而下调lncRNAROR和Oct4表达。lncRNA-ROR是一类非编码RNA重编程调节剂，与肿瘤的淋巴结转移、血管浸润等显著相关，使癌症的预后较差［14］；Oct4是一种干细胞因子，可引起肿瘤耐药和较差的临床预后［15］。姜黄素可通过上调miR-145抑制lncRNAROR和Oct4表达，从而发挥抑制前列腺癌增殖和侵袭的作用。去势抵抗性前列腺癌因对抗雄治疗耐药，患者预后差，姜黄素可通过上调miR-145在肿瘤细胞中的表达，抑制肿瘤细胞转移并降低其耐药性，具有改善患者临床预后的潜力。

3 c-Jun N末端激酶（JNK）通路

3.1 前列腺癌与JNK通路的关系 JNK是促分裂源活化蛋白酶的一个亚家族，由JNK1、JNK2、JNK3三种蛋白组成。在受到细胞因子、病原体、生长因子、氧化应激等的刺激后，JNK被激活，发挥调节细胞生物学功能的作用，包括细胞增殖、分化和凋亡等，与多种肿瘤的进展有关，可作为癌症治疗的潜在靶标。JNK是标准的级联信号通路，其上游的MAP3K负责接收各种信号输入，中层的激酶MAP2K严格依赖于上层激酶的激活，下游的激酶MAPK可以对底物进行磷酸化从而进行细胞功能的调节［16］。JNK信号通路已被证实在多种肿瘤中发挥重要作用。通过Oncomine数据库发现，JNK家族中的JNK1和JNK2在前列腺癌组织中呈高表达。AR在前列腺癌的发生发展中起至关重要的作用，JNK通路可以通过多途径调节AR，例如通过蛋白磷酸酶2A-JNK-启动子特异性蛋白1通路抑制AR转录。研究显示，JNK信号通路的活化促进了前列腺癌细胞的转移和侵袭，并有助于前列腺癌细胞DNA的修复［17］；而抑制JNK信号通路则会导致前列腺癌细胞的线粒体膜电位异常，促进细胞死亡和自噬功能的增强［18］。

3.2 姜黄素对JNK通路的影响 JNK通路的激活及与其他信号通路的相互作用导致了肿瘤的进展，可作为治疗前列腺癌重要的靶标。LI等［19］报道，姜黄素通过调控JNK信号通路抑制p65的表达从而抑制癌症相关蛋白黏蛋白1（MUC1）的表达，最终达到抑制肿瘤的作用。ZHAO等［20］采用姜黄素对前列腺癌细胞系进行干预，发现单独使用姜黄素可以通过JNK信号途径抑制肿瘤增殖，当与传统药物比卡鲁胺联合应用时可获得更加显著的效果。另有研究发现，姜黄素可以通过JNK信号途径抑制前列腺癌细胞的增殖和侵袭能力。目前针对JNK信号通路研制靶向药物是治疗前列腺癌的新方向，姜黄素作为天然植物的提取物，在规模化制备和毒副作用方面有其独特的优势，可作为研制JNK抑制剂靶向药的补充。

4 铁螯合

4.1 前列腺癌与铁螯合的关系 铁是细胞存活的必需物质，是支持细胞生长和维持细胞功能的微量元素，对于调节肿瘤微环境、维持基因组稳定性和控制表观遗传学方面起重要作用。机体通过对铁的储存和回收进行铁循环，维持铁含量的相对稳定，当铁过量时，会产生细胞毒性，诱导产生自由基、脂质过氧化、DNA和蛋白质的破坏，从而导致癌变。肿瘤细胞的代谢相较于正常细胞需要更高的动力，而铁改变细胞外基质，增加了肿瘤细胞的迁移和增殖能力［21］。研究显示，前列腺癌患者血清中铁含量明显高于良性前列腺增生患者及正常人［22］。在前列腺癌模型中发现，转铁蛋白受体基因是癌基因MYC的下游靶标之一，转铁蛋白受体的表达水平可做为前列腺癌变的风险指标［23］。通过铁螯合剂或模仿内源性调节机制来减少细胞内铁储存量，为治疗前列腺癌提供了新的途径。许多合成或天然存在的螯合剂对铁具有亲和力，并且可以特异性结合铁形成复合物，减少铁含量，延缓癌症进展［24］。

4.2 姜黄素对铁螯合的影响 姜黄素是具有铁螯合作用的天然植物成分，广泛用于因铁过量而导致的疾病研究中，在前列腺癌中也可通过铁螯合延缓疾病的进程。YANG等［25］研究发现，姜黄素可通过铁螯合诱导去势抵抗性前列腺癌细胞凋亡和保护性自噬，采用姜黄素干预前列腺癌细胞可促进细胞凋亡，而当加入柠檬酸铁胺（FAC）后，姜黄素与FAC以1∶1结合，形成姜黄素—铁络合物，前列腺癌细胞的凋亡和自噬被逆转。进一步研究发现，姜黄素干预后的前列腺癌细胞内转铁蛋白受体1（TfR1）和铁调节蛋白1（IRP1）的表达出现不同程度的升高，而TfR1和IRP1的表达水平可以间接反映细胞内铁含量；当加入FAC后，姜黄素所诱导升高的TfR1和IRP1表达被下调，阻断了姜黄素所引起的细胞内铁含量的下降，进而减弱了姜黄素抑制肿瘤的作用。目前已有一部分铁螯合剂（例如Deferasirox）在临床试验中获得成功，但化学药品类铁螯合剂不良反应较为明显；姜黄素可作为铁螯合剂的补充选项，其较低的药理毒性是作为铁螯合剂治疗前列腺癌的优势之一，而且随着姜黄素衍生物的研发，铁螯合的效率也在不断升高。

5 其他

5.1 姜黄素作为光敏剂抑制前列腺癌 光动力疗法（PDT）是通过光化学和光生物反应破坏肿瘤组织或细胞的结构，破坏肿瘤滋养血管并激活免疫应答反应，从而抑制肿瘤生长。PDT治疗癌症的有效性主要基于光敏剂，根据光谱分析，较低浓度的姜黄素即可产生较强的细胞毒性，是有效的光敏剂［26］。研究发现，在光动力疗法实验中，姜黄素作为光敏剂对前列腺癌细胞产生了明显的细胞毒性。在暗条件下，以姜黄素作为光敏剂的PDT处理前列腺癌细胞，与姜黄素直接干预前列腺癌细胞进行对比，发现PDT处理的细胞存活率显著降低，细胞内活性氧含量明显升高［27］。这证明姜黄素作为光敏剂有助于治疗前列腺癌。

5.2 姜黄素增强溶瘤病毒抑制前列腺癌的效果 溶瘤病毒疗法是一种新型的免疫疗法，通过天然或基因修饰的病毒选择性复制并杀死恶性细胞。由于肿瘤细胞的抗病毒机制存在缺陷，因而容易受到病毒感染，导致肿瘤细胞死亡并刺激集体的免疫反应［28］。水疱性口水炎病毒（VSV）是一种人畜共患病毒，具有诱导细胞凋亡的功能，在前列腺癌模型中具有明显的肿瘤抑制效果［29］。研究显示，姜黄素能够增强促进VSV治疗前列腺癌的效果，当姜黄素与VSV联合应用于前列腺癌细胞时，细胞的凋亡程度增加，抗凋亡蛋白Bcl-xl的表达出现了下调，同时姜黄素抑制了STAT1的磷酸化，而STAT1与干扰素（IFN）抗病毒效率有关，这就导致了VSV能够感染更多的肿瘤细胞［30-31］。这说明姜黄素可以通过细胞的免疫应答和细胞固有的凋亡途径促进VSV的溶瘤作用。病毒在细胞内可以快速复制，选择合适的病毒进行基因方面的设计，使其靶向感染前列腺肿瘤细胞而不损伤正常细胞。病毒对细胞的作用除直接损伤外，还可刺激肿瘤组织内免疫细胞数量的增加和功能的提升达到治疗效果，而姜黄素与溶瘤病毒的配合使用增强了溶瘤病毒对前列腺癌细胞抑制效果，有望成为新的治疗方向。

中草药由多种活性成分组成，能够通过多种途径抑制肿瘤的发生与发展，可作为肿瘤微环境的调节剂。姜黄素作为其中的代表，在不同肿瘤中都具有可靠的疗效，姜黄素通过不同的调控路径构成调控网络，为前列腺癌的治疗提供了更多的可能。相较于雄激素去势治疗药物或者化疗药，姜黄素有更低的不良反应和更好的耐受性。姜黄素单独作为治疗药物或作为佐剂协助其他治疗方法治疗前列腺癌，可使更多患者受益。