張 楊,萬(wàn) 朋

(1.吉林市中心醫(yī)院心血管診治中心，吉林 吉林 132011；2.吉林醫(yī)藥學(xué)院生理學(xué)教研室，吉林 吉林 132013)

·綜 述·

黃芩素的抗腫瘤研究進(jìn)展

Advancesofbaicaleinonanti-tumoreffects

張 楊1,萬(wàn) 朋2

(1.吉林市中心醫(yī)院心血管診治中心，吉林 吉林 132011；2.吉林醫(yī)藥學(xué)院生理學(xué)教研室，吉林 吉林 132013)

黃芩素具有廣泛的抗腫瘤活性，藥理研究證實(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)花生四烯酸系統(tǒng)的代謝，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制新生血管生成，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化，清除活性氧自由，預(yù)防腫瘤發(fā)生等作用途徑發(fā)揮抗腫瘤作用。通過(guò)對(duì)黃芩素抗腫瘤作用及其機(jī)制的文獻(xiàn)總結(jié)，文章就黃芩素以上幾方面的抗腫瘤作用的研究進(jìn)展作一綜述。

黃芩素；抗腫瘤；研究進(jìn)展

黃芩素(baicalein，BAI)是黃芩的干燥根中提取的有效成分之一，也是其發(fā)揮藥理作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，異名黃芩黃素，其單體的化學(xué)名為6，7-三羥基黃酮。近年來(lái)人們研究發(fā)現(xiàn)，黃芩素不僅有抗炎、抗病毒、抗菌、抗氧化、抗過(guò)敏等藥理作用[1]，還對(duì)肺癌、乳腺癌、胃癌、結(jié)腸癌、前列腺癌等多種腫瘤細(xì)胞具有廣泛的預(yù)防和治療作用[2-3]。其中，黃芩素抗腫瘤作用一直是國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)對(duì)其抗腫瘤研究現(xiàn)狀及其可能的作用機(jī)制作一綜述。

1 花生四烯酸代謝途徑

花生四烯酸(araehidonic acid，AA)是一種條件必需脂肪酸，是多種生物活性物質(zhì)的前體，目前知道至少有3類酶參與AA的代謝，AA代謝主要途徑有：環(huán)氧化酶(Cyclooxygenase，COX)途徑、脂氧化酶(Lipoxygenase，LOX)途徑和細(xì)胞色素P450氧酶途徑，形成有生物活性的二十碳衍生物(Eieosanoids)[4-5]。游離的AA在COX的作用下形成前列腺素(Prostaglandin,PG)、前列環(huán)素(Prostacyclin，PGl2)和血栓烷素(Prostacyclin，TXA2)等。AA經(jīng)LOX代謝生成羥基二十碳四烯酸(hydroxyeicosatetraenoic acid，HETE)、白三烯(Leukotriene，LT)及脂氧素(Lipoxin，LX)。細(xì)胞色素P450單氧化酶(Cyt P450)也分解AA，生成多種環(huán)氧化物(epoxides)及其代謝產(chǎn)物HETEs等[4]。

COX是催化花生四烯酸產(chǎn)生前列腺素族(PGs)的關(guān)鍵限速酶，有COX-1和COX-2兩種同工酶。COX-1在正常組織和細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，參與維持其正常的生理功能，故為結(jié)構(gòu)型基因；而COX-2在靜息時(shí)不表達(dá)，但受到各種誘導(dǎo)因子刺激時(shí)表達(dá)上調(diào)、迅速合成，故為誘導(dǎo)型基因，是炎癥過(guò)程中的一個(gè)重要的誘導(dǎo)酶[6]。研究表明，COX-2抑制劑抗腫瘤機(jī)制是通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制COX-2和不可逆的乙?；种颇[瘤的發(fā)生和發(fā)展[6-7]。Yoshimura等[8]對(duì)正常膀胱組織、膀胱癌組織、慢性膀胱炎、人膀胱癌細(xì)胞、癌組織及人腎癌細(xì)胞系(Caki-1、A498、RC-1)的12-LOX的mRNA表達(dá)量進(jìn)行了相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)在正常膀胱和腎組織中的12-LOX蛋白表達(dá)量很微弱，而在癌組織中明顯高表達(dá)，并在人膀胱癌細(xì)胞及腎癌細(xì)胞中也均有較高水平表達(dá)的12-LOX mRNA。血小板型12-LOX的代謝產(chǎn)物12-HETE有促進(jìn)有絲分裂、刺激細(xì)胞增殖、促進(jìn)腫瘤新血管的生成的結(jié)果，而B(niǎo)AI則可抑制腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡及抗腫瘤侵襲。

單體黃芩素經(jīng)多年的研究證實(shí)為12-LOX抑制劑。姚等[9]研究黃芩素作用于食管癌EC109細(xì)胞株后，發(fā)現(xiàn)黃芩素的可特異性降低12-LOX的表達(dá)，抑制HETEs的產(chǎn)生，進(jìn)而劑量依賴性的促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡。

2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

目前的研究表明，細(xì)胞死亡方式主要有三種類型：凋亡(Apoptosis)、自噬(Autophagy)和壞死(Necrosis)。凋亡和自噬是遺傳調(diào)控、進(jìn)化保守、決定細(xì)胞命運(yùn)的生物學(xué)過(guò)程，凋亡是程序性細(xì)胞死亡(Programmed Cell Death，PCD)I型，而自噬則是程序性細(xì)胞死亡II型[10]。細(xì)胞凋亡主要包括內(nèi)源性的線粒體通路和外源性的死亡受體通路。研究表明，黃芩素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡主要是通過(guò)內(nèi)源性的線粒體通路起作用，調(diào)節(jié)Ca2+、抑制NF-B、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞增殖周期停滯、降低線粒體膜電位、上調(diào)Bax、下調(diào)Bcl-2以及上調(diào)抑癌基因p53的表達(dá)等[11-12]。

2.1通過(guò)上調(diào)Bax及下調(diào)Bcl-2凋亡基因

細(xì)胞凋亡是在許多相關(guān)基因的調(diào)控下進(jìn)行的，如促凋亡基因、抑制凋亡基因和凋亡過(guò)程中表達(dá)的基因[12]。Bcl-2是至今為止研究最深入、最廣泛的凋亡調(diào)控基因之一，其基因表達(dá)產(chǎn)物是一種細(xì)胞內(nèi)膜蛋白，通過(guò)抵抗多種形式的細(xì)胞死亡，延長(zhǎng)細(xì)胞壽命，使細(xì)胞數(shù)目累積增多而促進(jìn)腫瘤的形成。Bax蛋白廣泛分布于人體的多細(xì)胞和組織中，其作用與Bcl-2相反，能促進(jìn)細(xì)胞凋亡，而B(niǎo)ax蛋白在多數(shù)腫瘤組織及細(xì)胞系中表達(dá)下降，在腫瘤的形成過(guò)程中，Bax大量激活或表達(dá)，通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤形成[13]。黃芩素誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡可能與影響上述基因蛋白的表達(dá)有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)黃芩素作用于人胰腺癌細(xì)胞后，隨著黃芩素濃度增加，其細(xì)胞增殖抑瘤率的提高，凋亡現(xiàn)象逐漸明顯，并可呈現(xiàn)時(shí)間-劑量依賴性的上調(diào)Bax蛋白的表達(dá)、下調(diào)Bcl-2蛋白的表達(dá)[14-15]。

2.2停滯細(xì)胞增殖周期

細(xì)胞周期調(diào)控細(xì)胞增殖，與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的分子主要有：細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(Cyclin Dependent Kinase，CDK)和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(Cyclin Dependent Kinase Inhibitor，CDKI)等三大類。其中CDKs是調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的核心，Cyclins正調(diào)節(jié)CDKs，CKIs則負(fù)調(diào)節(jié)CDKs，三者在細(xì)胞周期中相互協(xié)調(diào)并與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，共同構(gòu)成了細(xì)胞周期調(diào)控的分子基礎(chǔ)。惡性腫瘤的特征之一即是細(xì)胞周期調(diào)節(jié)失控，引起細(xì)胞分化的缺乏和細(xì)胞生長(zhǎng)的失常，導(dǎo)致細(xì)胞無(wú)限增殖。

研究表明，黃芩素處理細(xì)胞可使細(xì)胞停滯于細(xì)胞周期的不同階段。Leung等[16]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩素處理呈劑量依賴性顯著抑制人非小細(xì)胞性肺癌H460細(xì)胞增殖,CDK1和Cyclin B1蛋白的表達(dá)也明顯降低，細(xì)胞停滯于S期。Lee等[17]研究也證明了黃芩素呈劑量依賴性抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。人肺鱗癌CH27細(xì)胞生長(zhǎng)用50 μmol/L黃芩素培養(yǎng)24 h發(fā)現(xiàn)，S期細(xì)胞數(shù)量顯著增加，Cyclin B1、Cyclin Dl 和CDK4水平明顯降低，這與黃芩素處理使細(xì)胞停滯于S期相關(guān)。

2.3p53基因

抗癌基因p53因編碼一種分子質(zhì)量為53 000 的蛋白質(zhì)而得名。野生型P53蛋白能發(fā)現(xiàn)損傷的DNA并進(jìn)行修復(fù)，因此被稱為人類基因組的“守護(hù)者”。如果P53蛋白修復(fù)損傷DNA失敗則將啟動(dòng)凋亡等程序性細(xì)胞死亡，防止細(xì)胞因基因改變引發(fā)癌變。當(dāng)DNA受到損傷時(shí)P53蛋白急劇增加，抑制細(xì)胞周期進(jìn)一步運(yùn)轉(zhuǎn)[16]。一旦p53基因突變P53蛋白失活，細(xì)胞分裂失去節(jié)制發(fā)生癌變。人類癌癥中約有一半是p53基因突變失活引起的。在黃芩素誘導(dǎo)人非小細(xì)胞性肺癌H460細(xì)胞和人舌癌SCC-4細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究中，均發(fā)現(xiàn)同時(shí)伴隨有突變型P53蛋白表達(dá)上調(diào)[17]。

2.4抑制NF-κB

核因子-κB(Nuclear Factor κB，NF-κB)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族，包括5個(gè)亞單位：Rel(cRel)、p65(RelA，NF-κB3)、RelB和p50(NF-κB1)、p52(NF-κB2)，翻譯后形成七種蛋白。作為早期轉(zhuǎn)錄因子，NF-κB的激活不需要新翻譯出的蛋白進(jìn)行調(diào)控。因此，可以在第一時(shí)間對(duì)有害細(xì)胞的刺激做出反應(yīng)。大多數(shù)的細(xì)菌可以結(jié)合細(xì)胞膜表面的受體(例如Toll Like Receptors，TLRs)，從而激發(fā)NF-κB信號(hào)通路改變基因的表達(dá)。NF-κB激活過(guò)程受基因調(diào)控，正常細(xì)胞受到恰當(dāng)刺激信號(hào)時(shí)可誘導(dǎo)激活NF-κB，上調(diào)靶基因轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄結(jié)束后NF-κB立即被轉(zhuǎn)為無(wú)活性狀態(tài)。Nakamura等[18]的研究表明,U266、AMO1、NOP-2和ILKM2等人黑色素瘤細(xì)胞用黃芩素處理，可通過(guò)抑制IJB-A磷酸化和降解、降低NF-κB和IL-6的釋放、降低XIAP基因表達(dá)、誘導(dǎo)釋放細(xì)胞色素C(cyt C)和活化激活caspase 9和3，從而誘導(dǎo)凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。

3 抗新生血管生成

腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移是依賴于體內(nèi)新生血管，誘導(dǎo)血管生成能力是腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的必要條件之一，內(nèi)皮細(xì)胞的增殖分化以及其調(diào)節(jié)機(jī)制都對(duì)血管生成過(guò)程有調(diào)節(jié)作用[19]。腫瘤誘導(dǎo)血管生成的步驟主要有：1)體積小于2 mm的無(wú)血管的緩慢生長(zhǎng)期；2)釋放血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)與白介素6(interleukin-6，IL-6)等因子，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)改變、基底膜和周圍的細(xì)胞外基質(zhì)降解；3)內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖，并形成和改建血管。血管生成是腫瘤過(guò)度生長(zhǎng)的一個(gè)主要原因，細(xì)胞外基質(zhì)支架被基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix Metalloproteinase，MMPs)降解才能使血管侵入瘤體，瘤體在毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)分化時(shí)短暫地高表達(dá)MMPs，抑制MMPs可防止實(shí)體瘤血管新生。Tong等[20]的研究結(jié)果顯示，黃芩素通過(guò)降低細(xì)胞內(nèi)ROS水平顯著抑制前列腺癌DU-145瘤體的血管生成。

4 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化

惡性腫瘤最顯著的生物學(xué)特性是無(wú)限制增殖和不良分化，這在形態(tài)和功能方面與未分化的胚胎細(xì)胞非常相似，提示細(xì)胞的異常分化與腫瘤的發(fā)生相關(guān)。對(duì)誘導(dǎo)分化劑的機(jī)制及應(yīng)用研究不斷深入，腫瘤干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化治療是腫瘤化療的新的領(lǐng)域。Zhang等[21]研究，黃芩素劑量依賴性地抑制人急性早幼粒白血病細(xì)胞。

5 清除活性氧自由，預(yù)防腫瘤發(fā)生

體內(nèi)活性氧自由基具有一定的功能，如參與免疫及信號(hào)傳導(dǎo)路徑。但過(guò)多的活性氧自由基會(huì)損壞人體正常細(xì)胞和組織。Lee等[22]研究表明，局部用黃芩素處理可顯著減少肉豆蔻酸佛波酯(Phorbol 12-Myristate 13-Acetate，PMA)誘導(dǎo)的皮膚癌發(fā)生，也可明顯抑制佛波酯(Tetradecanoylphorbol 13-acetate，TPA)誘導(dǎo)的耳皮膚炎癥反應(yīng)。用不同劑量黃芩素預(yù)處理小鼠皮膚，可抑制TPA誘導(dǎo)的H2O2和髓過(guò)氧化物酶的生成，證明黃芩素有抗氧化、清除自由基的作用。

6 展 望

黃芩素是一種多效的天然活性物質(zhì)，作為中藥黃芩中的活性成分具有廣泛的生物活性。因此，從黃酮類成分中篩選抗腫瘤的活性成分是國(guó)內(nèi)外中藥研究的熱點(diǎn)。目前，尚未廣泛開(kāi)展黃芩素抗腫瘤作用的臨床試驗(yàn)，有必要進(jìn)一步進(jìn)行黃芩素抗腫瘤作用機(jī)制的研究，為黃芩素在臨床抗腫瘤的應(yīng)用提供更加確鑿的證據(jù)。

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2013-08-22)

1673-2995(2013)06-0457-04

張 楊(1981-)，男(漢族)，主治醫(yī)師，碩士.