诱导肿瘤细胞凋亡的中药及其作用机理

李平程，赵菊梅

（延安大学医学院，1.医技系检验专业，2.药理学教研室，陕西延安716000）

诱导肿瘤细胞凋亡的中药及其作用机理

李平程1，赵菊梅2

（延安大学医学院，1.医技系检验专业，2.药理学教研室，陕西延安716000）

细胞凋亡在肿瘤发生中起着关键性的作用，诱导细胞凋亡是抗癌治疗研究的一个重要方向，已经发现许多中药能够诱导肿瘤细胞凋亡。本文主要对单味的植物类中药、动物类中药以及矿物类中药诱导肿瘤细胞凋亡的作用及机制进行了综述，亦介绍了几种中药复方的细胞凋亡诱导作用。

细胞凋亡；肿瘤；中药

细胞凋亡（apoptosis）是一种程序性的细胞死亡，涉及基因调控、信号传导等多种机制，在个体发育、维持器官组织正常结构形态功能以及衰老过程中起着重要的作用，并与肿瘤和自身免疫病等多种疾病有关。肿瘤的发生发展是细胞的增殖与凋亡失去平衡的结果，不仅与细胞的增殖过剩有关，也与细胞不能被适当地凋亡清除有密切关系。用药物诱导促使肿瘤细胞凋亡，是抗肿瘤治疗的一个很有意义和很有希望的研究领域，其研究热点之一是用中药诱导细胞凋亡。本文综述了单味的植物类中药（中草药）、动物类中药、矿物类中药和几种中药复方诱导肿瘤细胞凋亡的作用机理。

1 单味中草药诱导肿瘤细胞凋亡的机制

姜黄素（Curcumin）是从中药姜黄中提取的活性成分。国内外学者已经对姜黄素的抗肿瘤作用进行了不少研究，发现姜黄素可引起多种组织来源的肿瘤细胞的凋亡，而不引起正常细胞凋亡；其抗肿瘤机制包括：阻遏细胞周期、抑制肿瘤细胞的生长和增殖、诱导肿瘤细胞凋亡以及抑制肿瘤细胞的侵袭与转移等［1－3］。姜黄素能抑制胃癌KATO－3细胞和结肠癌HCT－116细胞的增殖、使细胞周期停滞于G2／M期，并诱导细胞凋亡，其诱导凋亡的机理包括下调cyclin O和cyclin E水平、启动Fas／FasL凋亡途径，激活caspase－8活性，以及导致多聚ADP核糖聚合酶（PARP）裂解。在非小细胞肺癌，姜黄素通过活性氧下调Bcl－2表达，并可通过泛素－蛋白酶体系统的降解作用而下调Bcl－2，引起细胞失接触导致的细胞凋亡。姜黄素能作用于4种野生型和4种p53突变型的黑色素瘤细胞，阻断NF－κB信号通路的细胞增殖，通过Fas／FasL途径诱导凋亡。黑色素瘤细胞的p53基因发生了突变，对传统的化疗药产生耐药，而姜黄素可克服其耐药性，故具有较大的潜在应用价值。

苦参碱（Matrine）是从中药苦参中提取的有效成分，可通过多种途径诱导肿瘤细胞凋亡［4－6］。苦参碱对胃癌SGC－7901细胞有明显的抑制作用，呈时间与剂量依赖性，其诱导胃癌细胞的凋亡作用与下调Bcl－2表达有关；Bcl－2为凋亡抑制基因，在线粒体凋亡途径中起调控作用，能控制线粒体中细胞色素C等凋亡因子的释放。苦参素能使HO8910细胞周期阻滞于S＋G2－M期，抑制卵巢癌细胞增殖，最终使卵巢癌细胞凋亡。苦参碱能诱导人肝癌SMMC－7721细胞凋亡，其机制与G0／G1细胞周期阻滞、下调STAT3基因和STAT5基因表达、抑制JAK－STAT信号转导通路、上调Bax蛋白水平和下调Bcl－2蛋白水平有关。苦参碱抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡的机制还可能有：抑制端粒酶催化元件hTERT－mRNA表达，使端粒酶活性下降；抑制C－mye，Bcl－2等癌基因表达并使ras、p53、Bax等抑癌基因的活性增强；使死亡受体Fas表达增强，通过FasL－Fas－FADD通路介导细胞凋亡。

冬凌草甲素（Oridonin）是从冬凌草中提取出来的一种活性成分。冬凌草是我国民间用于治疗肿瘤和炎症的一种草药。冬凌草甲素抗癌作用的分子机制包括阻滞细胞周期、下调端粒酶的表达与活性、抑制细胞膜钠泵活性、诱导肿瘤细胞凋亡、逆转肿瘤细胞多药耐药等［7－9］。冬凌草甲素可经多种途径的促进肿瘤细胞凋亡。冬凌草甲素能降低MCF－7癌细胞系中磷酸化的Rb和E2F水平、抑制MCF－10A癌细胞系中cyclin B1和cdc2蛋白的表达，使MCF－7和MCF－10A细胞周期停滞于G1／S期和S－G2／M期，从而抑制MCF－7和MCF－10A癌细胞系的生长。冬凌草甲素能诱导A375－S2细胞凋亡，其机制是通过调节线粒体凋亡途径导致caspase－9的激活。在人组织细胞淋巴瘤细胞U937，冬凌草甲素可以通过Fas／FasL／FADD信号途径以及激活胞外信号调节激酶（ERK）信号通路而启动细胞凋亡。此外，冬凌草甲素可诱导肝癌细胞BEL－7402发生细胞凋亡，其机制与Bcl－2蛋白表达降低和Bax蛋白表达上调相关。

紫杉醇（Taxol）是从红豆杉科乔木植物紫杉的树皮中提取的一种抗癌药，临床上已用于治疔卵巢癌和乳腺癌。对食管癌、肺癌、大肠癌、前列腺癌、头颈部癌、黑色素瘤、淋巴瘤、脑瘤也有一定疗效。紫杉醇的抗癌机制起初发现是促进微管装配和稳定已聚合的微管、影响微管蛋白的聚合与解聚动态平衡、干扰了纺锤丝的形成、阻断了细胞的正常分裂、使细胞分裂停止于有丝分裂期，后来发现还与诱导细胞凋亡有关；已报道紫杉醇可诱导食管癌细胞、绒癌细胞和乳癌细胞和成骨肉瘤细胞等多种癌细胞的凋亡［10－12］。在治疗乳腺癌时发现，低浓度的紫杉醇可稳定纺锤体、使细胞分裂周期停止在有丝分裂中期、从而抑制细胞分裂并引起乳腺癌细胞凋亡；而高浓度的紫杉醇则可引起微管蛋白大量集聚、阻止细胞进入S期、从而抑制细胞分裂并引起细胞凋亡。用紫杉醇处理骨肉瘤U20S细胞系后发现，紫杉醇有明显的细胞生长抑制作用、使细胞阻滞于G2／M期，并诱导细胞凋亡，且呈时间与剂量依赖性。紫杉醇能使SaOS－2骨肉瘤细胞周期阻滞于G2期、BCL－2蛋白磷酸化、PARP蛋白分解、caspase－3被激活、最终诱导其凋亡。用caspase－3抑制剂能阻断紫杉醇诱导的SaOS－2细胞凋亡。此外还发现SaOS－2细胞中CD95L的表达量为原来的三倍，这表明紫杉醇还可能通过CD95／CD95L系统诱导SaOS－2的细胞周期阻滞与细胞凋亡。

2 动物类中药诱导肿瘤细胞凋亡的机制

斑蝥素（cantharidin）是存在于斑蝥和其他多种昆虫中的一种化合物，具有较好的抗癌作用，但由于其较大的毒副作用而限制了其临床应用。近年来已经人工合成了毒副作用小的斑蝥素衍生物［13－16］，如去甲斑蝥素、斑蝥酸钠、羟基斑蝥胺和甲基斑蝥胺等。利用去甲斑蝥素处理人乳腺癌细胞系MCF－7后，凋亡抑制基因Bcl－2的表达呈时间依赖性降低，凋亡细胞百分比亦随着药物作用时间的延长而逐渐增加。去甲斑蝥素可引起人胃癌BGC－823细胞系发生M期细胞周期阻滞及细胞凋亡。去甲斑蝥素诱导BGC－823细胞凋亡的机制可能包括：通过抑制线粒体ATP合酶的活性而抑制BGC－823细胞生长；促进线粒体热休克蛋白CH60及p53的表达并激活caspase－3；引发内质网张力，通过抑制ERK的活性而促进细胞凋亡。斑蝥酸钠对肝癌细胞有明显的凋亡诱导作用，凋亡率可达40%，其机制可能是通过下调Survivin基因的表达和激活caspase－3而实现的。

蟾毒灵（bufalin）是中药蟾酥的有效药理成分之一，由蟾蜍的皮肤和耳后腺提取分离，蟾毒灵也是中药复方制剂华蟾素注射液的有效成分之一。蟾毒灵对多种人类肿瘤细胞有抑制生长和诱导凋亡的作用［17－19］。蟾毒灵能显著地抑制U－20S和U－20S／MTX300人骨肉瘤细胞的生长并能诱导细胞凋亡；其抑制骨肉瘤细胞生长的机制是将细胞周期阻滞在G2／M期，而诱导骨肉瘤细胞凋亡的机制主要与影响凋亡相关蛋白p53、Bcl－2、Bax和caspase－3的表达有关。蟾毒灵能抑制人肝癌细胞株HepG2的增殖并诱导细胞凋亡，其作用呈时间依赖性和剂量依赖性。蟾毒灵能下调cyclin B1的表达，使MPF失去活性，而导致HepG2细胞周期阻滞于G2／M期。蟾毒灵还能够下调Bcl－2 mRNA和Bcl－2蛋白水平、上调BaxmRNA和Bcl－2蛋白水平，从而诱导HepG2细胞凋亡。蟾毒灵引起的细胞周期阻滞与细胞凋亡还可能与其活化JNK及MAPK信号通路和抑制AKT信号通路有关。

3 矿物类中药诱导肿瘤细胞凋亡的机制

三氧化二砷（As2O3）俗名称砒霜或信石，是某几种矿物的处理过程所产生的高毒性副产品，具有诱导细胞凋亡的作用［20，21］。As2O3诱导细胞凋亡的机制包括活化开放线粒体膜通透性转运孔，影响caspase依赖性凋亡通路，影响细胞内氧化还原状态的酶类，活化MAPK信号通路，抑制端粒酶逆转录酶基因的表达及端粒酶活性，作用于凋亡调控基因和／或蛋白的表达，后者包括抑制Bcl－2基因表达、抑制NF－κB和影响PI3K－AKP凋亡抑制信号等。As2O3可诱导人肝癌细胞系HepG2、Bel－7402和SMMC－7721发生细胞凋亡，凋亡率受浓度影响，波动在9.74%－77.41%之间，而细胞生长抑制率则稳定在40%－80%之间。As2O3对急件早幼粒细胞白血病细胞HL－60有诱导分化、下凋Bcl－2基因的表达、促进细胞凋亡的作用；对慢性粒细胞性白血病细胞K562有抑制增殖和诱导凋亡的作用。此外，As2O3还可诱导胃癌MGC－803、食管癌EC 8712、结肠癌Lovo LS174细胞和宫颈癌HEC1－A细胞的凋亡。

4 中药复方诱导肿瘤细胞凋亡的机制

“小柴胡汤”具有诱导不同组织来源的癌细胞凋亡的作用。用小柴胡汤的水溶性成分柴胡皂苷、黄芩皂苷、人参皂苷、甘草甜素和小柴胡汤的全部水溶性成分，分别处理肝癌细胞系和胆管癌细胞系的结果显示，各水溶性成分单独使用时，上述两种癌细胞系的凋亡发生率很低，而小柴胡汤的全部水溶性成分作用时细胞凋亡率明显上升，并有浓度依赖性。［15］。“四君子汤”有抑制裸鼠人胃癌移植瘤的作用，其抑瘤作用可能与诱导细胞凋亡有关。诱导肿瘤细胞凋亡可能是健脾药物抗癌作用的机制之一。用健脾理气方中药给实验兔灌服后制备血清，检测该血清对体外培养的人肝癌细胞系SMMC－7721凋亡的影响，并测定该血清对端粒酶活性的影响。结果发现，健脾理气中药能上调肿瘤细胞Bax基因表达、诱导细胞凋亡并抑制肿瘤细胞端粒酶活性。健脾益胃方亦能增强Fas和FasL蛋白表达，增强Bax蛋白表达并升高Bax／Bcl－2比值，从而诱导肿瘤细胞凋亡［16，17］。“半夏泻心汤”含药血清对人胃癌细胞系BGC－823有诱导细胞凋亡的作用，辛开苦降的配方形式可能通过促进Bax蛋白表达和抑制Bcl－2蛋白表达而经内源性途径诱导肿瘤细胞凋亡［22－25］。

5 结语

细胞生长生长过剩、失去分化和凋亡受阻是恶性肿瘤形成的主要原因。诱导细胞凋亡是肿瘤治疗的一条有效途径，而许多中药能够诱导肿瘤细胞的凋亡。中药治疗肿瘤因有毒副作用小等优点而倍受青睐。中药诱导肿瘤细胞凋亡的作用机理包括阻滞细胞增殖周期抑制细胞生长、作用于细胞信号通路、调控凋亡促进蛋白和凋亡抑制蛋白的表达、影响癌基因和抑癌基因的表达、调节端粒酶的表达与活性，和激活caspase级联反应等多个方面［26］。

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Traditional Chinesemedicines that induce cancer cell apoptosis and themechanism s of their action

LIPing－cheng1，ZHAO Ju－me2

（College of Medicine，Yanan University，Yanan，716000，China）

Apoptosis plays a critical part in tumorigenesis.Induction of cancer cell apoptosis has been a major direction in anticancer research.Many traditional Chinesemedicines have been found to induce cancer cellapoptosis.This paper reviews some traditional Chinesemedicines that can induce tumor cell apoptosis and themechanisms of their action.

Apoptosis；Tumor；Traditional chinesemedicine

R28 R73，R93

A

1672－2639（2011）01－0010－03

2010－09－13；责任编辑 王景鸿］

赵菊梅