芹菜素对机体免疫功能调节作用的研究进展

高国际，龙 玲，张海霞

（1.西北民族大学生物医学研究中心生物工程与技术国家民委重点实验室，甘肃 兰州 730030；2.西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州 730030）

随着社会的发展，越来越多疾病的致病病因被发现，医学水平的巨大进步极大地提高了对疾病的治愈能力。尽管如此，人们仍旧“谈癌色变”，这是由于癌症仍然是致死率最高的疾病之一，目前已知能够有效治疗癌症的药物少之又少，且大部分都相当昂贵，所以寻找新的经济实用的癌症治疗药物迫在眉睫。

芹菜素（APG，4,5,7-三羟基黄酮）是一种生物活性植物类黄酮，属于黄酮类化合物[1]。APG的结构于1900年首次被报道，并于1939年人工合成[2]。大约在20世纪60年代，当发现APG可以抑制嗜碱性粒细胞释放组胺，并在肺部显示支气管扩张效应时，APG首次引起了科学家的关注[1]。关于APG抗癌活性的研究早在1980年就有报道[1]，此后，许多研究人员较为深入地探究了APG在细胞培养和动物模型中的抗癌作用。

近年来，人们认识到APG具有广泛的药理活性，如抗氧化、抗炎、抗抑郁、抗突变、抗癌、抗病毒、抗细菌、抗血栓、心脏保护、保肝、免疫等[3]。大量研究表明，这种黄酮能够延缓或阻止多种类型的恶性肿瘤细胞增殖，如胰腺、结直肠、肝、血、肺、宫颈、前列腺、乳腺、甲状腺、皮肤、头颈部等的肿瘤[4]。据报道，APG可以通过靶向多种途径发挥抗肿瘤作用。此外，APG衍生物也具有抗癌活性[5]。对APG在预防和治疗不同类型癌症中的潜力进行了综述，旨在为寻找新的抗癌药物提供理论依据。

1 APG结构及分布

天然生物活性APG主要以苷元、糖苷和甲基化衍生物的形式存在。APG的基本碳骨架是一个黄烷核，由15个碳原子组成，其排列在2个芳环上（称为环A和B），并通过3碳桥（杂环C）连接，形成二苯基丙烷结构（C6-C3-C6）[6]。

在植物学上，APG属于伞形科植物[7]。其来源丰富，在洋甘菊、欧芹、芹菜、金橘等许多水果和蔬菜中均含有，其中欧芹中含量最丰富，高达45 035 μg/g，其次是洋甘菊（干花）为3 000~5 000 μg/g，芹菜籽为786.5 μg/g，蔓萍为622μg/g，芹菜为240.2 μg/g[8]。

2 APG诱导细胞程序性死亡的潜能

众所周知，黄酮类代谢偶联物的抗癌活性与母体化合物基本上不同，这些衍生物的结构及用于试验细胞模型系统起着重要的作用[9]。例如，在HL60人白血病细胞中加入完全甲基化芹菜素后，在50 μmol/L浓度下诱导的细胞死亡率仅为10%，而同一剂量的未甲基化芹菜素诱导的细胞死亡率约为80%；这种差异是由于甲基芹菜素激活Caspase-3和诱导切割PARP（poly ADP-ribose polymerase）的能力有限[9]。然而，4'-甲基芹菜素或刺五加素和亲本芹菜素均可抑制RAW264.7巨噬细胞表面TRAIL-R1死亡受体的表达[9]。

细胞凋亡是一种固有的防御癌症发生的过程[10]，而APG可以通过诱导细胞凋亡而发挥抗肿瘤活性[11]。对韩国乳腺癌患者进行的研究中，建议使用APG联合5-氟尿嘧啶，通过下调ERB2表达和AKT信号通路从而抑制肿瘤生长并诱导细胞凋亡[12]。研究表明，转录因子NF-κB和丝氨酸（Ser）/苏氨酸（Thr）激酶AKT通过增强癌细胞的存活能力和抑制细胞的凋亡过程而在肿瘤增殖中起作用[13]。抗凋亡蛋白（Bcl-2）和促凋亡蛋白（Bax）的比例决定了肿瘤细胞的凋亡过程，以此为依据，潘德特等人[14]对患有前列腺癌患者进行连续8周APG给药，剂量为20~50 μg/d，结果显示APG可有效提高Bax/Bcl-2的比例，从而使得前列腺癌细胞凋亡。此外，通过下调NF-κB/p65的组成性表达，诱导人前列腺癌细胞（LNCaP）的凋亡，显示其具有前列腺癌预防剂的潜力。另有研究表明，APG通过显著降低细胞活力和诱导凋亡来实现抗前列腺癌（PC-3和DU145细胞）的作用[14]。

在肿瘤细胞中，APG显著诱导DR5的表达及其与外源性可溶性重组人TRAIL的结合，而在正常人外周血单个核细胞中则无该诱导过程[15]。研究表明，当神经母细胞瘤细胞（SK-N-DZ，SHSY5Y和IMR32细胞）用膳食APG和Bcl-2抑制剂HA14-12.5处理时，可以激活细胞凋亡途径[16]。APG还可诱导乳腺癌细胞（T47D和MDA-MB-231）的凋亡和自噬水平的增加，自噬可保护癌细胞免受APG诱导的凋亡作用，因此APG和自噬抑制剂（3-MA）联合治疗有助于抑制肿瘤的发生和发展[17]。另有研究表明，用APG处理的HepG2细胞通过H2O2依赖性途径诱导前列癌细胞（ND）的凋亡，从而降低谷胱甘肽（GSH）的过氧化氢酶活性和细胞内mRNA的表达，这可能与细胞抗氧化酶通过中和ROS而诱导肿瘤细胞活性有关，从而诱导细胞凋亡。因此，抗氧化剂作用的减少可使癌细胞对化疗和放疗敏感[18]。

此外，在人白血病细胞（U937）和异种移植物模型的研究中发现，APG的凋亡作用可能是通过AKT失活介导的，并伴随着MCL-1，JNK的激活，以及Bcl-2与CYT下调，线粒体的释放[19]。研究发现，通过使用小鼠巨噬细胞（ANA-1）的研究，表明不同浓度的APG通过增加细胞内Ros值和抑制Bcl-2表达来调节细胞的凋亡过程[20]。因此，APG可以刺激外源性和内源性相关信号通路的分子，使Survivin分子失活，具有新型抗癌药物的潜力。

3 APG诱导的细胞周期阻滞

抗肿瘤药物/分子诱导细胞周期阻滞是抑制癌症的有效机制。已知APG调节细胞周期过程中的多个靶点，通过调节多个细胞周期组分可以引起细胞周期阻滞[21]。

Zheng P W等人[21]通过上调p53和p21肿瘤抑制蛋白，发现37~74 μmol/L浓度的APG在G1期宫颈癌（HeLa）细胞周期阻滞中发挥促进作用。已知肿瘤抑制因子可以通过阻断CDK1细胞周期蛋白D/E复合物来控制细胞周期，而癌细胞则破坏这种抑制机制，从而继续活跃的分裂[22]，在针对口腔鳞癌细胞（SCC-25）、人结肠癌细胞系（HT-29和SW620）和人骨肉瘤细胞系（MG-63）的研究中发现，APG可以通过下调细胞周期蛋白，上调p21/WAF1和CDK1的表达，从而将肿瘤细胞周期阻滞在G0/G1和G2/M点[23]。另有研究发现，人前列腺癌细胞（LNCaP）和PC-3细胞的APG处理以剂量和时间依赖方式降低了总Rb蛋白及其磷酸化，增加了ERK1/2和JNK1/2的磷酸化，导致EKK-1磷酸化和c-fos表达降低，从而导致G0/G1期阻滞[24]。

此外，APG还降低了细胞周期蛋白D1表达及p38和PI3K/Akt的磷酸化，从而调节信号转导过程[24]。在人类前列腺癌（CAHPV-10）细胞中，与正常人角质形成细胞相比，APG处理后呈现剂量依赖性G2/M细胞周期阻滞和细胞存活率降低，从而认为APG具有预防性植物化学物质的作用[25]。另有研究发现，浓度为22.8 μmol/L的APG通过阻滞G2/M细胞周期而抑制雌激素敏感性乳腺癌细胞MDA-MB-231的生长。相类似的情况，APG通过降低G2/M转移所需的Cdc2和CDC 25的细胞周期蛋白A，B和其磷酸化形式，导致胰腺癌细胞系（ASPC-1，CD18，MIPACA2和S2-013）的G2/M期细胞周期阻滞[26]。利用小鼠大肠癌模型（APCMI+小鼠）进行的体内试验证实，APG通过调节NAG-1，p53促凋亡蛋白和p21细胞周期抑制因子，从而对细胞周期具有阻滞作用[27]。诸多研究结果表明，APG可以调节致癌和肿瘤的抑制机制，从而用于治疗或预防人类癌症。

4 APG的抗转移性效应

APG的抗转移涉及癌细胞从原发部位到邻近组织的迁移，随后通过循环系统向远处部位迁移。转移是一个重要的肿瘤标志，并与癌症相关的死亡显著相关。这是一个复杂的过程，涉及激活多个活性酶和细胞外基质（ECM）重塑所需的其他蛋白质，以促进癌细胞迁移。因此，这些蛋白质分子可能是抗癌的靶点，可用于治疗癌症，增加患者的总体存活率。几十年来，包括APG在内的各种天然化合物都显示出较好的抗转移作用[28]。

Kim B R等人[29]研究发现，波形蛋白与APG诱导的细胞凋亡密切相关，并作为人肝癌细胞（HUH-7）迁移和血管生成的主要调节因子；尿激酶型纤溶酶原激活剂（uPA）等蛋白水解酶在肿瘤微环境中具有ECM重塑活性，在许多恶性肿瘤中被广泛应用，因此针对uPA/uPAR的各种治疗策略被探索用于癌症预防和治疗[30]。另有试验表明，浓度为22.8 μmol/L的APG对胚胎干细胞（ES）有抑制作用，由于尿激酶（uPA）的部分减少和佛波醇、肉豆蔻酸诱导的MMP-9酶分泌的完全抑制，导致了TRAGN敏感的乳腺癌细胞系（MDA-MB-231）的迁移和侵袭[31]。针对人宫颈癌细胞（CASKI）的研究表明，APG通过抑制p38-MAPK信号通路来抑制MMP-9表达[32]，从而抑制癌细胞的侵袭和迁移。

使用小鼠黑色素瘤（B16F10细胞）肺癌转移小鼠研究中表明，APG不仅对STAT3磷酸化具有明显的抑制作用，而且抑制其核转运和转录活性[33]。此外，在人黑色素瘤APG治疗后，细胞迁移和侵袭相关基因的表达也降低[33]。下调SNAI1和NF-κB（癌转移生物标志物）可抑制人肝癌细胞中EMT标记，增加细胞黏附，调节肌动蛋白聚合，从而抑制肿瘤侵袭[34]。

现有数据表明，天然存在的APG可以有效针对癌细胞的迁移和侵袭，降低PLC细胞异种移植物的肿瘤生长，提高存活率。因此，APG等黄酮类化合物可作为一种有前途的抗癌化合物。

5 APG对抗癌药物的增效作用

APG可以通过与各种化疗药物联合使用，在治疗不同类型的肿瘤中对化疗药物起增效作用[35]。事实上，在人胰腺癌细胞系MIPAPAC-2和ASPC-1中，吉西他滨和APG的联合治疗可以下调NF-κB活性，抑制AKT，因此与单一剂量药物相比有更强的生长抑制反应[36]。此外，相同的组合可以抑制MIPAPAC-2异种移植模型体内的肿瘤生长[36]。

抗代谢药物5-氟尿嘧啶（5-FU）广泛用于治疗结直肠癌和乳腺癌等多种癌症，但由于耐药性的发展，其疗效受到限制[37]。在人乳腺癌细胞过度表达的乳腺癌细胞系中，5-FU联合APG通过抑制ERB2表达和AKT信号串联（CasACDE），协同诱导肿瘤细胞凋亡，降低肿瘤细胞对5-FU的耐药性[38]。APG还可以通过增加ROS的产生和线粒体凋亡途径的激活，增强5-FU对肝癌细胞的杀伤作用，抑制肿瘤异种移植物的生长[12]。同样，在小鼠实体埃利希癌中，APG和5-FU联合作用比单独药物的使用发挥更大的细胞毒作用[39]。

近年来的临床研究发现，紫杉醇在某些癌细胞中有耐药性的发展，从而产生非反应性[40]。在人宫颈癌HeLa细胞中，APG通过抑制SOD活性，从而增强紫杉醇的细胞毒性[41]；Chan L P等人[42]研究表明，APG可上调肿瘤坏死因子受体（TNF-R）和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体受体（TRAIL-R）信号通路，并与5-FU或顺铂显示协同作用。用这种植物化学剂协同治疗不同恶性细胞，通过促进顺铂诱导的细胞凋亡，从而促进顺铂的毒理作用[43]。

此外，联合应用APG和另一种天然黄酮——白杨素协同抑制了人肝癌细胞和乳腺癌细胞的抗凋亡能力，降低了细胞活力[44]。与APG联合治疗后，姜黄素的抗癌活性也得到了提高[45]。尽管在临床设置中有许多标准化的细胞毒性或靶向性的机制，但是由于肿瘤细胞对它们的敏感性较低，它们的功效暂时并未被发现。上述试验数据证明了肿瘤细胞在APG存在下对治疗的敏感性增强，显示出其作为化疗增敏剂的潜力。

6 结语

APG具有广泛的药理学活性，可用于预防和治疗人类癌症、心血管疾病和神经退行性疾病。通过在细胞、分子和基因水平上的研究表明，这种生物活性黄酮类化合物，可以调节癌细胞中的各种信号通路。然而，需要利用复杂的纳米技术和QSAR方法进行进一步的研究来探索APG的多种生物功能，用纳米颗粒靶向传递APG可能会提高其对癌症治疗的潜力。

随着代谢组学、蛋白组学和基因组学等现代研究技术的发展，有利于促进APG黄酮类化合物在后期研究中的进一步开展。在我国，中西医结合治疗疑难杂症是未来的发展方向，全面扩大中医药的应用将会为临床医疗提供新的思路。