黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡分子机制研究进展

来源:用户上传      作者: 周 晨,谢宛玉

　　[摘要] 黄酮类化合物是多酚化合物的一种,广泛存在于自然界中许多药用植物的根、叶、皮和果实以及水果和蔬菜中,多以苷类形式存在,一部分以游离形式存在。目前,黄酮类化合物泛指2个苯环(A与B)通过3个碳原子相互连结而成的一系列化合物。对黄酮类化合物的药理作用研究由来已久,大量研究发现,黄酮类化合物具有抗感染、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗心血管疾病、免疫调节等作用。其中黄酮类化合物的抗肿瘤作用一直被人们广泛关注。国内外大量研究证明,黄酮类化合物抗肿瘤作用机制有:抑制细胞增殖,诱导细胞凋亡和干预细胞信号转导途径中的蛋白激酶等。本文就近几年该类化合物在诱导肿瘤细胞凋亡研究中取得的进展作一综述。
　　[关键词] 黄酮类化合物;细胞凋亡;研究
　　[中图分类号] R961[文献标识码]A [文章编号]1673-7210(2010)04(a)-018-02
　　
　　细胞凋亡(apoptosis)是近年来生命科学中的一个研究热点,诱导肿瘤细胞凋亡有望成为肿瘤治疗过程中的一个新靶点。细胞凋亡是一个重要的生命现象,不仅出现在生理状态下,更与许多重要疾病相关联。它具备一系列典型的生化和形态学特征,是个体发育过程中基因调控下的细胞自杀活动,是多细胞有机体为调控机体发育、维护内环境稳定,由基因编码的细胞主动死亡过程。随着分子生物学技术的发展,研究者从20世纪80年代开始从基因水平研究细胞凋亡的原因。根据目前的研究结果,细胞凋亡主要受bcl-2、p53、c-myc、ras基因以及胱冬(蛋白)酶、蛋白激酶C、转谷氨酰氨酶等酶的调控。
　　1 黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡的途径
　　1.1 Bcl-2途径
　　细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。bcl-2为凋亡抑制基因,根据功能和结构可将bcl-2基因家族分为两类,一类是抗凋亡基因,如bcl-2、bcl-xl、bcl-w、mcl-1;另一类是促进凋亡基因,如bax、bak、bad、bid、bimbcl-2的表达与细胞的增殖、分化及凋亡有密切关系,bcl-2能使细胞生存期延长和抵抗凋亡,而抑制其表达,可以有效地提高细胞凋亡水平。据报道,用人卵巢癌HO-8901PM细胞接种的裸鼠卵巢癌动物模型作为实验对象,经流式细胞术检测发现,50 mg/kg金雀异黄素能抑制卵巢癌HO-8901PM细胞,抑制瘤细胞的增殖/诱导凋亡和阻断细胞周期及凋亡蛋白而发挥体内抗肿瘤效应。Ma等研究发现,千层纸素(oroxylin A)可上调人肝癌细胞HepG2中bax/bcl-22的表达比例,诱导凋亡发生。牛文忠等研究芒柄花素(formononetin)对人结肠癌细胞HCT2116的作用,结果显示,芒柄花素可激活Caspase-3,下调Bcl-2和Bcl-xl蛋白的表达,从而诱导细胞凋亡;同时可上调非甾体抗感染药物激活基因(non-steroidal anti-inflammatory drug-activated gene,NAG-1)的表达。
　　1.2 P53途径
　　P53是一种分子量为53 kD、能与SV40大T抗原结合的蛋白。1979年,Linzer等在DNA病毒SV40转染的哺乳动物细胞中发现并命名p53基因为肿瘤抑制基因,包括野生型和突变型。野生型P53对细胞生长具有负调节作用,阻滞细胞周期、抑制细胞增殖和促进细胞凋亡;突变型P53可导致细胞转化和过度增殖,产生肿瘤。有学者报道芹菜黄素(apigenin)能上调人前列腺癌LNCaP细胞的WAF1/p21,并具有P53依赖性,诱导癌细胞凋亡。有学者报道金雀异黄素能诱导大肠癌HCT2116细胞的抑癌基因――非甾体抗感染药活化基因(NAG21)和P53、P21的表达,并通过先诱导p53基因来调节NAG21的表达,而在大肠癌HCT215细胞(p53基因缺如)中NAG21不能被诱导表达,提示金雀异黄素通过调节p53基因而诱导肿瘤细胞凋亡。
　　1.3 黄酮类化合物对胱冬酶家族的影响
　　细胞凋亡的途径主要有2条,一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶Caspase,一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活Caspase。这些活化的Caspase可将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。Caspase即天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(cysteinyl aspartate specific protease),曾经被归为ICE/ced23家族,属于半胱氨酸蛋白酶,具有严格的底物特异性,能够促进细胞凋亡和辅助促炎症功能,是一类在细胞凋亡中起关键作用的蛋白酶家族。而Caspase-3更是在凋亡的信息传递中居于核心地位。张强等用200 mg/kg金雀异黄素腹腔注射到用DEN诱导、苯巴比妥促进的肝癌小鼠中,通过免疫组化检测细胞增殖标志物PCNA和Caspase-3,琼脂糖凝胶电泳和TUNEL法检测DNA片段,结果发现,经处理后PCNA表达呈现下调,Caspase-3表达呈现上调,说明金雀异黄素能通过抑制增殖和诱导凋亡而对肝细胞癌发挥抗肿瘤效应。魏思忱等研究认为三羟基异黄酮(genistein)可通过下调survivin蛋白和增强Caspase-3表达而引起SMMC-7721细胞凋亡。Farhana等观察到槲皮素处理的人急性粒细胞白血病细胞株HL-60的凋亡与Caspase-3的级联效应相关,通过免疫蛋白印迹法检测不同浓度的槲皮素孵育12 h的HL-60细胞发现:随着槲皮素浓度的提高,MCL-1基因编码的蛋白表达减少,Caspase-3活性片段及其底物PARP、D4-GDI裂解片断增多,提示槲皮素诱导HL-60细胞的凋亡与下调MCL-1基因的表达、促进CytC释放及激活Caspase-3有关。
　　1.4 黄酮类化合物对NF-κB信号传导通路的作用
　　NF-κB属于Rel家族,由2种主要蛋白P50和P65组成,是从B细胞核提取物中发现的一种核蛋白因子,它能与免疫球蛋白κ链基因的增强子κB序列特异性结合:核蛋白因子NF-κB与细胞凋亡有密切关系,其激活能够阻断细胞死亡通路,通过诱导Bcl-2表达而抑制细胞凋亡。研究发现,ADFMChR通过活化PPARκ、抑制NF-κB和Bcl-2的表达及上调Bax诱导CoC1细胞凋亡。研究发现,金雀异黄素能够诱导凋亡和抑制细胞生长,部分原因是通过下调AKT和NF-κB途径(两者均为促细胞生长途径,抑制细胞凋亡)实现的。Gel转移法显示,通过AKT cDNA转染的乳腺癌MDA-MB-231细胞中NF-κB DNA被诱导,说明NF-κB和AKT存在信号的耦联交叉。进一步研究发现,金雀异黄素能抑制EGF和通过AKT通路使NF-κB失活,致使MDA-MB-231细胞凋亡。体外实验发现,25～100 mmol/L金雀异黄素作用于卵巢癌HO-8901PM细胞24 h,Western Blot检测到处理组细胞核转录因子NF-κB(65)和VEGF蛋白表达显著下调,流式细胞术发现细胞被阻断在G1期,台盼兰方法检测细胞增殖受到抑制,说明金雀异黄素对卵巢癌细胞有抗肿瘤作用。芹菜素可以通过抑制NF-κB抑制因子激酶活性,减少NF-κB抑制因子的降解,从而降低NF-κB的活性,芹菜素通过下调NF-κB促使肿瘤细胞凋亡。有学者采用NF-κB信号通路基因芯片(96个相关基因)检测老年大鼠脾淋巴细胞NF-κB相关信号的差异表达,结果发现,EF能够激活老年大鼠NIK/IKK/IκB/Rel/NF-κB信号途径,NF-κB能诱导抗凋亡基因,如上调细胞凋亡抑制蛋白(CLAP),直接抑制Caspases-3、-7、-9的活性,从而阻止细胞的凋亡。夏世金等研究发现,NF-κB通过抑制淋巴细胞凋亡而参与老年大鼠的免疫衰老调控过程,EF可能通过提高NF-κB的活性和诱导P65高表达来抑制淋巴细胞凋亡,从而延缓免疫衰老进程。

　　2 结论
　　从分子水平来讲,肿瘤的发生是一系列信号分子之间相互作用的结果。从基因突变修复失败到子代细胞分裂增殖失控直至肿瘤的发生、侵袭和转移,这一系列生物事件均伴有多种信号分子、信号途径之间的相互促进或相互抑制。随着对黄酮类药物抗肿瘤作用机制研究的深入,将不断出现一些新的研究热点和值得注意的新动向。一旦基础性研究获得突破,就将转化成为一系列创新药物发现的源泉和契机。我国中草药资源丰富,如果加深该领域的研究,早日开发出低毒高效的抗肿瘤新药,将具有十分广阔的市场前景。
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　　(收稿日期:2009-11-16)

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