岩大戟内酯B 抗肿瘤机制的研究进展

谢鑫 姜廷枢 刘文君

狼毒大戟始载于《神农本草经》,现代医学和中医学研究均发现其有抗肿瘤作用。在临床上用以治疗肿瘤已有多年历史,常用来治疗肺癌及消化系统恶性肿瘤等。前期大量研究表明,狼毒大戟中提取的多种单体化合物对多种恶性肿瘤及白血病有较好的治疗效果,且未发现长期化疗的不良反应［1,2］。狼毒大戟根部含有二萜类、三萜类、黄酮和挥发油等多种化合物,其中的二萜类化合物抗肿瘤作用研究最多。JB 是从狼毒大戟根部分离得到的二萜类化合物,分子式是C20H26O4,分子量330.42,见图1。其抗肿瘤作用及机制逐渐成为热点的研究。大量研究表明,JB 对乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等实体肿瘤及白血病具有显著的抑制作用,可用于恶性肿瘤的治疗。故通过查阅国内外相关文献,对JB 抗肿瘤的作用机制进行综述。

图1 JB 分子结构式

1 抑制肿瘤细胞增殖

周珊珊等［3］用JB 处理人卵巢癌Skov3 细胞,研究结果表明JB 可抑制Skov3 细胞的增殖。王晓丽等［4］用岩大戟内酯的4 种活性单体：岩大戟内酯A、17-羟-岩大戟内酯A、JB、17-羟-岩大戟内酯B(HJB)分别处理人脑胶质瘤U251 细胞,结果显示JB 和HJB 对U251 细胞的增殖均具有抑制作用。有研究采用人乳腺癌MCF-7 细胞建立裸鼠移植瘤模型,观察JB 对细胞生长抑制及其对PI3K/AKT/mTOR 信号通路的影响,p-PK3K、p-AKT 表达降低,mTOR 表达增高,结果表明JB 可以抑制MCF-7 细胞,并可能与抑制PI3K/AKT/mTOR 信号通路有关［5,6］。林宇等［7］研究JB 对乳腺癌MDA-MB-231 细胞的生长抑制率,证实JB 可抑制MDA-MB-231 细胞生长,并且对处理后的DA-MB-231细胞进行细胞周期分析,发现JB 抑制MDA-MB-231细胞增殖可能是通过将细胞阻滞在G1期(DNA 合成前期)。此外,JB 对乳腺癌Bcap37、肺癌细胞A549 和95D 等均具有生长抑制作用［8］。

2 激活细胞凋亡途径,促进细胞调亡

大量研究表明,JB 可以通过多种途径抑制肿瘤细胞增殖,诱导肿瘤细胞凋亡,发挥其抗肿瘤作用。

2.1 抑制线粒体途径相关信号传导通路

2.1.1 抑制PI3K/Akt 信号通路 研究表明,PI3K/AKT 在多数的肿瘤细胞中呈激活状态,该通路中的核心分子AKT 通过自身介导的磷酸化过程调节下游分子活性,对于肿瘤细胞的增殖、凋亡、存活和转移中发挥重要作用［9］。周珊珊等［3］发现,JB 处理Skov3 细胞后,KT(Ser473)及p-KT(Ser473)/KT 均降低,提示JB 可抑制KT(Ser473) 磷酸化位点的活化。p-AKT (Ser473)是AKT 蛋白的活化形式之一,其免疫组化染色,在卵巢癌及交界肿瘤组织中,呈弥漫的棕黄色或棕褐色,在正常卵巢及良性肿瘤组织中呈弱阳性。上述表达差异提示p-AKT(Ser473)在卵巢癌中过表达,可能参与卵巢癌的发生、发展［10］。JB 也可通过抑制上述信号通路诱导乳腺癌MDA-MB-231 细胞、U937(组织细胞淋巴瘤)细胞凋亡［11-13］。

2.1.2 抑制JAK2/STAT3 信号转导通路 JAK-STAT信号通路是由JAK、STAT 蛋白家族组成的信号通路。在JAK 的催化下STAT 蛋白发生磷酸化被激活,进入细胞核内与靶基因结合,调控基因转录,完成信号转导［14］。STAT3 是表皮生长因子受体下游信号通路JAK-STAT3 的关键因子,p-STAT3 可直接或间接上调Bcl-2、Bcl-XL 和cyclin D1/D2 等抑亡基因表达［15,16］。王贻兵等［17］研究JB 处理人前列腺癌细胞系PC-3 细胞后在不同时间点JAK2/STAT3 信号通路的表达；证实JB 可抑制JAK2/STAT3 活化,诱导PC-3 细胞凋亡。另有研究发现,JB 能够下调Janus 酪氨酸蛋白激酶2(JAK2)/信号转导子及转录激活因子 (STAT) 及bcl-2表达,上调Bax 表达诱导人白血病HL-60 细胞凋亡［18］。

2.2 诱导死亡受体介导的外部凋亡途径 细胞凋亡主要途径之一是死亡受体途径,当受到外界刺激使死亡受体的表达失衡时,即可诱导细胞发生凋亡［19］。周珊珊等［3］分析JB 处理后Skov3 细胞中Bax、Caspase-3蛋白和Bcl-2 蛋白水平,Bax、Caspase-3 表达增高,Bcl-2 表达降低,指出JB 可激活Skov3 细胞的死亡受体途径发挥其抗肿瘤作用。

2.3 启动细胞凋亡的内部线粒体途径 当细胞受到其内部凋亡刺激因子作用时,可激活线粒体凋亡途径,使细胞凋亡。相关研究表明［4］,JB 除了抑制U251 细胞的增殖,还能引起细胞毒性和早期凋亡率升高；研究检测Bax、Bcl-2、cleaved-caspase-3 蛋白表达,表明JB 能够促进线粒体介导的细胞凋亡途径诱导U251 细胞凋亡［20］。有研究发现JB 使Bcap37 细胞凋亡率增加伴细胞内游离钙及caspase-3 增高,因此认为JB 通过启动Bcap37 细胞内的内源性线粒体凋亡途径诱导其凋亡［8］。

2.4 B 粒酶信号途径介导的细胞凋亡 细胞毒性淋巴细胞可通过细胞表面表达的Fas L 可结合靶细胞表面的Fas,激活靶细胞的外部凋亡途径。Fas 与Fas L 结合,诱导人神经鞘磷脂酶(SMase)的活化,将鞘磷脂(SM)分解生成神经酰胺(CM),CM 激活第二信使途径,使胞内Ca2+浓度升高最终诱导凋亡［21,22］。白雪等［23］在JB诱导耐阿霉素白血病细胞株HL-60/ADR 细胞凋亡中的作用发现,随着JB 作用时间的延长,Fas/Fas L 表达、caspase-8 及caspase-3 活性均增加,HL-60/ADR 细胞凋亡率增加,发挥抗白血病作用。

3 阻滞细胞周期,诱导细胞凋亡

细胞周期顺利进行和完成的基础是一系列调节因子的相互作用。许惠玉等［6］用JB 处理MCF-7 细胞,分析细胞周期、检测凋亡情况；结果表明JB 将MCF-7 细胞阻滞在S 期,影响其向G2/M 期转化,使细胞凋亡率增加。此外,也有研究表明,JB 通过上述途径诱导人乳腺癌细胞MDA-MB-435S 细胞凋亡［24］。

4 细胞自噬

自噬是一种细胞程序性死亡方式,已被证实其与细胞凋亡共同调控细胞死亡,二者相互关联,互为调控［25］。自噬标志物LC3,在细胞中存在LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ两种剪切形式,LC3-Ⅱ/Ⅰ反映了自噬水平的高低［26,27］。抑癌基因Beclin 1 的表达强度与自噬活性密切,大量研究证实,Beclin 1 在抑制肿瘤发生、发展,诱导细胞死亡中有重要作用［28,29］。王佳贺等［30］研究JB 不同时间点处理人白血病细胞系HL-60 细胞,发现随着JB 浓度及作用时间的增加Beclin-1、LC3-Ⅱ表达均升高,LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ增大,表明LC3-Ⅱ和Beclin-1参与JB 诱导HL-60 细胞的自噬性死亡过程。

5 讨论

近年来,JB 抗肿瘤作用的研究成为热点,结合以往大量研究数据,证实JB 有较好的抗肿瘤作用。针对其抗肿瘤作用机制,结合先前国内外研究发现,JB 通过抑制细胞增殖,激活细胞凋亡途径诱导细胞凋亡,阻滞细胞周期诱导凋亡,启动细胞自噬途径,抑制肿瘤组织周围血管新生等多种途径发挥其抗肿瘤作用。上述过程涉及多种细胞因子、癌基因、抑癌基因等,构成一个复杂庞大的调控网络,共同调控肿瘤细胞的增殖、分化及死亡等。部分研究通过检测细胞数及凋亡率等证实JB 对肿瘤细胞具有抑制增值,诱导凋亡等作用,但具体机制尚不明确。JB 还能够抑制多种白血病细胞增殖,促进白血病细胞凋亡。透射电镜观察发现岩大戟内酯B 能够明显促进乳腺癌MDA-MB-435S 细胞核固缩,空泡变性,染色体凝集、边集,并可见凋亡小体,诱导细胞发生凋亡［31］。因此,对JB 抗肿瘤作用机制展开深入研究,将具有非常重要的意义及广泛的应用前景。