劉妙華,周步高,欒思宇,劉馥春,劉端勇,趙海梅
(1.江西中醫(yī)藥大學(xué),江西南昌 330004;2.江西中醫(yī)藥大學(xué)科研處,江西南昌 330004;3.江西中醫(yī)藥大學(xué)科技學(xué)院,江西南昌 330004;4.江西中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院,江西南昌 330004)
片仔癀為我國傳統(tǒng)名貴中成藥之一,主要由牛黃、天然麝香、三七、蛇膽等名貴藥材煉制而成,具有清熱解毒、涼血化瘀、消腫止痛的功效[1]?,F(xiàn)代藥理研究證實(shí),片仔癀有著抗腫瘤、保肝護(hù)肝、抑制肝再生、解熱抗炎、腦保護(hù)、促進(jìn)乙醇代謝等作用,臨床上肝癌、結(jié)腸癌、食道癌、肝炎等疾病均可用其來治療[2]。
近年來,調(diào)控腫瘤細(xì)胞凋亡與增殖的途徑在各種癌癥發(fā)病及其治療中的作用是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。細(xì)胞凋亡[3]是機(jī)體為穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境所進(jìn)行的主動(dòng)消亡過程,可通過細(xì)胞線粒體、細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、死亡受體等通路介導(dǎo)的機(jī)制發(fā)生凋亡,其中前兩者屬于內(nèi)源性凋亡通路,而后者屬于外源性凋亡通路。它有助于維持機(jī)體內(nèi)細(xì)胞數(shù)量動(dòng)態(tài)平衡,保證器官組織生長發(fā)育、免疫系統(tǒng)、新陳代謝、非正常細(xì)胞清除的正常運(yùn)營,對生理性胚胎發(fā)育、免疫細(xì)胞分化、自身免疫系統(tǒng)維持、腫瘤發(fā)生、神經(jīng)系統(tǒng)損傷等具有重要意義[4];細(xì)胞增殖也是生物體中的重要生命特征之一,主要以細(xì)胞分裂的方式源源不斷地產(chǎn)生新細(xì)胞,以替換體內(nèi)衰老或死亡的細(xì)胞;并且其與增殖之間的相互作用是生物體內(nèi)細(xì)胞正常新陳代謝、維持機(jī)體細(xì)胞數(shù)量動(dòng)態(tài)平衡的重要機(jī)制[5],當(dāng)這種動(dòng)態(tài)平衡被打破、調(diào)控基因異常表達(dá)時(shí),會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡被抑制,細(xì)胞無限增殖分化,從而產(chǎn)生腫瘤細(xì)胞,故誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡或抑制腫瘤細(xì)胞增殖是相關(guān)治療的重要途徑[6]。本文就片仔癀調(diào)控腫瘤細(xì)胞凋亡與增殖的途徑作一綜述,以期為該方的保護(hù)和進(jìn)一步開發(fā)提供依據(jù)。
1.1 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡是一種自主的有序性死亡,由基因控制為穩(wěn)定機(jī)體內(nèi)環(huán)境而進(jìn)行的生物學(xué)現(xiàn)象。陳炳藝[7]觀察Hoechst 33342 染色后的MG63/ADM 細(xì)胞發(fā)現(xiàn),片仔癀干預(yù)后細(xì)胞核相繼呈現(xiàn)胞核聚縮、月牙狀改變、典型凋亡小體的現(xiàn)象,提示該方可使MG63/ADM 細(xì)胞凋亡加速。在片仔癀調(diào)控人卵巢癌OVCAR-3 細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)[8]中,流式細(xì)胞術(shù)檢測結(jié)果顯示對照組中OVCAR-3 細(xì)胞早期凋亡率為0,而經(jīng)過250、500、1 000 μg/mL 片仔癀處理24 h后,其凋亡率分別6.6%、30.9%、43.2%,呈現(xiàn)明顯的劑量依賴性,也提示了該方可促進(jìn)OVCAR-3 細(xì)胞凋亡。
1.2 抑制腫瘤細(xì)胞增殖 細(xì)胞增殖是機(jī)體生長、發(fā)育、繁殖以及遺傳過程中不可或缺的一部分。在片仔癀對大腸癌細(xì)胞HT-29、HCT-8/5-FU 和HCT-8 細(xì)胞生長的研究中,MTT 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該方能明顯地抑制HT-29、HCT-8/5-FU、HCT-8 細(xì)胞增殖,并具有明顯的劑量依賴性[9-10];HCT-8/5-FU 細(xì)胞數(shù)明顯減少,體積也有不同程度的縮小,甚至發(fā)生懸浮、脫落而死亡的現(xiàn)象,均與藥物劑量呈正相關(guān),進(jìn)一步證實(shí)了該方對人結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖有抑制作用。
2.1 激活線粒體凋亡途徑 線粒體在作為細(xì)胞呼吸鏈和氧化磷酸化核心的同時(shí),更是扮演著脊椎動(dòng)物細(xì)胞凋亡中樞調(diào)控者的角色。在線粒體膜內(nèi)外Bcl-2 家族成員的相互介導(dǎo)下,可導(dǎo)致線粒體膜通透性發(fā)生變化,跨膜電位下降,細(xì)胞色素C 和其他蛋白從線粒體膜內(nèi)向外釋放,最終激活線粒體凋亡途徑[11]。張燕等[12]在片仔癀影響骨肉瘤U2OS細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),細(xì)胞線粒體膜電位可被不同劑量片仔癀降低,并與其劑量呈正相關(guān),降低率分別為10.07%、19.57%、24.90%,并隨著其劑量升高凋亡率明顯上升,表明該方可呈劑量依賴性地下調(diào)線粒體膜電位,從而介導(dǎo)骨肉瘤U2OS 細(xì)胞凋亡。
2.2 抑制STAT3 途徑 STAT3 信號(hào)被激活后,可轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA 的反應(yīng)原件聯(lián)合,參與細(xì)胞的生長、分化、增殖、凋亡等一系列生理過程[13],但其持續(xù)性激活可促進(jìn)細(xì)胞增殖,加速惡性轉(zhuǎn)化,抑制細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致腫瘤發(fā)生發(fā)展,而且Bcl-2、Bcl-xl 等抗凋亡基因的表達(dá)會(huì)隨著STAT3 信號(hào)的激活被促進(jìn),進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡。研究表明,片仔癀可呈劑量依賴性地降低p-STAT3、Bcl-2 表達(dá),從而達(dá)到抑制舌鱗癌Tca8113 細(xì)胞增殖的作用[14],可能是通過抑制STAT3 通路來實(shí)現(xiàn)。
2.3 抑制PI3K/Akt 通路 PI3K/Akt 信號(hào)通路在調(diào)控細(xì)胞生長增殖、阻礙細(xì)胞凋亡的過程中承擔(dān)著重要作用,并且在多種腫瘤中異常表達(dá)[15]。Akt 作為PI3K 信號(hào)通路中的關(guān)鍵因子,其磷酸化水平提高可導(dǎo)致其下游蛋白分子(如Bad、caspase-9、NF-κB、mTOR 等)發(fā)生一系列變化,引起細(xì)胞增殖、分化、凋亡效應(yīng)[16],同時(shí)抑癌基因類脂磷酸酶PTEN 可使Akt 的磷酸化被阻斷,使PI3K/Akt 信號(hào)通路失活,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[17]。陳炳藝等[18]報(bào)道,片仔癀處理48 h 后可明顯上調(diào)PTEN 在人骨肉瘤耐藥細(xì)胞MG63/ADM中的表達(dá),并下調(diào)p-Akt 表達(dá),表明該方可通過影響PTEN、p-Akt 表達(dá)來調(diào)控PI3K/AKT 信號(hào)通路,從而達(dá)到抑制MG63/ADM 細(xì)胞增殖、促進(jìn)凋亡的效果;林海英等[19]也證實(shí)了片仔癀干預(yù)后可使PI3K、p85α、Akt 蛋白磷酸化被抑制,導(dǎo)致PI3K/Akt 信號(hào)失活,最終誘導(dǎo)骨肉瘤U2OS 細(xì)胞凋亡。
2.4 抑制Notch 通路 Notch 信號(hào)通路屬于跨膜受體信號(hào)通路家族,具有高度保守性,對細(xì)胞增殖、分化、凋亡所發(fā)揮的關(guān)鍵調(diào)控作用主要是通過介導(dǎo)細(xì)胞間相互作用實(shí)現(xiàn)的,它主要由Notch 受體、配體、調(diào)節(jié)因子、相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子等組成[20],其配體與受體相結(jié)合后被激活,可引起Notch 蛋白裂解,并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核,與轉(zhuǎn)錄因子RPB-Jκ 結(jié)合形成復(fù)合物,從而激活其下游靶基因Hes、Hey、Herp 等轉(zhuǎn)錄與表達(dá),最終引起細(xì)胞分化、增殖、凋亡等過程[21]。研究表明,片仔癀能顯著抑制大腸癌干細(xì)胞中Notch1 和Hes1 的表達(dá),并隨其劑量增加而細(xì)胞增殖率下降,提示該方可能是通過調(diào)控Notch 通路來抑制大腸癌干細(xì)胞的增殖,促進(jìn)大腸癌干細(xì)胞的凋亡及分化[22]。
2.5 抑制Wnt/β-catenin 通路 Wnt/β-catenin 通路是一條高度保守的信號(hào)通路,與細(xì)胞增殖分化和機(jī)體平衡密切相關(guān)[23],亦是調(diào)控大腸癌干細(xì)胞生長的主要通路之一[24],大腸癌干細(xì)胞增殖及致瘤都與其相關(guān)。其中,β-catenin 是該通路發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵蛋白,有研究發(fā)現(xiàn)Lgr-5 是大
腸癌干細(xì)胞的重要標(biāo)記蛋白,也是維持其致瘤性的關(guān)鍵因子[25]。魏麗慧[26]報(bào)道,片仔癀干預(yù)后的大腸癌干細(xì)胞密度減少,活力及成瘤能力均下降,與對照組相比β-catenin、Lgr-5 的mRNA 及蛋白表達(dá)明顯降低,表明該方可通過抑制Wnt/β-catenin 通路來達(dá)到抑制大腸癌干細(xì)胞增殖的效果。
3.1 Caspase 家族 Caspase 家族是引起細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵調(diào)控蛋白酶之一,被相關(guān)信號(hào)通路激活后能使Caspase 隨之進(jìn)入級聯(lián)反應(yīng),降解細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì),引發(fā)細(xì)胞凋亡行為。研究表明,隨著片仔癀劑量的逐漸增加,骨肉瘤MG63 細(xì)胞中caspase-3、caspase-9 表達(dá)均明顯提升,提示該方能通過調(diào)控caspase-3、caspase-9 表達(dá)來誘導(dǎo)骨肉瘤MG63 細(xì)胞凋亡[27]。Lin 等[28]也證實(shí)了片仔癀能呈劑量依賴性地激活caspase-3 的表達(dá),刺激細(xì)胞凋亡的分子級聯(lián)效應(yīng),誘導(dǎo)人類結(jié)腸癌HT-29 細(xì)胞株死亡。
3.2 Bcl-2 家族 Bcl-2 家族能調(diào)控線粒體中細(xì)胞色素C 等凋亡基因的釋放,是線粒體參與的凋亡途徑中的關(guān)鍵效應(yīng)因子,可通過多種途徑來介導(dǎo)細(xì)胞凋亡,如線粒體、細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平、氧化自由基(ROS)、Bcl-2/Bax 等。實(shí)驗(yàn)表明,骨肉瘤MG63 細(xì)胞經(jīng)片仔癀處理后,Bcl-2 蛋白表達(dá)呈明顯的下降趨勢,而Bax 表達(dá)明顯升高,并且隨著其劑量增加Bax/Bcl-2 也逐漸上升[27],提示該方可通過調(diào)控Bcl-2、Bax 表達(dá)來促進(jìn)MG63 細(xì)胞凋亡,進(jìn)而發(fā)揮抗腫瘤作用。
3.3 p53 蛋白家族 p53 蛋白家族在預(yù)防癌癥方面起著重要作用,能在細(xì)胞有絲分裂G 期監(jiān)視DNA 完整性,是一種抑癌基因,若監(jiān)測到有損傷,則促使細(xì)胞自我修復(fù);但若損傷過大,則不能完全復(fù)原DNA,p53 會(huì)誘導(dǎo)其凋亡。有研究發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)大腸癌患者組織和細(xì)胞中PNO1 基因的表達(dá)往往會(huì)有顯著性的升高,且實(shí)驗(yàn)表明通過片仔癀處理可使PNO1沉默并激活P53 通路,導(dǎo)致P53 及其下游P21 表達(dá)明顯上調(diào)[29],進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,達(dá)到抑制腫瘤生長的目的。
3.4 Ki-67、HGF mRNA Ki-67 是細(xì)胞增殖的標(biāo)志物,它除了在細(xì)胞靜止期G0期不表達(dá)外,在細(xì)胞分裂的G1、S、G2、M 期中均有表達(dá)[30-31]。在片仔癀預(yù)處理后的70%肝切除小鼠中發(fā)現(xiàn),肝組織中Ki-67、肝細(xì)胞生長因子(HGF)mRNA 表達(dá)明顯下降,表明該方能抑制殘余肝組織細(xì)胞的增殖[32];莊群川等[9]在片仔癀干預(yù)后的移植瘤組織中發(fā)現(xiàn),Ki-67 蛋白表達(dá)明顯下降,表明該方可通過下調(diào)Ki-67蛋白水平來抑制腫瘤細(xì)胞增殖。
片仔癀可通過激活線粒體凋亡途徑、抑制STAT3 通路、PI3K/Akt 通路、Notch 通路、Wnt/β-catenin 通路等多種途徑及相關(guān)靶基因與蛋白來影響腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲等過程,而這些信號(hào)調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡引起的功能與狀態(tài)紊亂在自身免疫性疾病、癌癥等發(fā)生過程發(fā)揮了重要角色,可為該方治療包括腫瘤在內(nèi)的其他疾病、拓展其臨床主治范圍提供了參考依據(jù)。另外,這幾條通路存在多個(gè)關(guān)聯(lián)點(diǎn)[33-38],并最終都能起到調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡的作用(圖1),但它們之間具體是如何關(guān)聯(lián)起來發(fā)揮調(diào)控作用尚不明確,這也是今后課題組研究方向。
圖1 片仔癀調(diào)控腫瘤細(xì)胞凋亡與增殖相關(guān)信號(hào)通路的關(guān)聯(lián)圖
目前,關(guān)于片仔癀調(diào)控細(xì)胞凋亡與增殖方面的研究尚停留在以腫瘤為主的信號(hào)通路干預(yù)方面,而對該方調(diào)控的明確靶點(diǎn)和相關(guān)基因、腫瘤和炎癥微環(huán)境、與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)的細(xì)胞自噬和焦亡、調(diào)控細(xì)胞凋亡與增殖的有效組分和部位等方面的研究還不夠深入,也不夠明確,而且是否具有更加適宜的劑型也是目前困擾相關(guān)新藥研發(fā)的關(guān)鍵性問題。因此,加快片仔癀在其他疾病細(xì)胞凋亡與增殖方面中的藥理學(xué)研究、有效組分和部位的篩選挖掘、劑型改造等對保護(hù)和開發(fā)該方具有深遠(yuǎn)而現(xiàn)實(shí)的意義。