藤黄酸的抗肿瘤作用机制研究进展_周兰贞-3.docx

《藤黄酸的抗肿瘤作用机制研究进展_周兰贞-3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《藤黄酸的抗肿瘤作用机制研究进展_周兰贞-3.docx（3页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、安徽医药 Anhui Medical and Pharmaceutical Journal 2QA Mar; 15(3) 269 藤黄酸的抗肿瘤作用机制研究进展 周兰贞、陈红波 2,李庆林 1 (1.安徽中医学院现代中药安徽省重点实验室，安徽合肥 230038:2.清华大学生命科学学院，北京 100084) 摘要 ：藤黄酸是从传统中药藤黄中分离得到的一种活性单体，研究表明藤黄酸具有潜在的抗肿瘤作用，能够抑制肺癌、肝癌、乳 腺癌、胃癌、黑色素瘤以及白血病等多种人类常见肿瘤。该文综述了近年来 H 内外有关藤黄酸抗癌作用及分子机制的研究进 展。 关键词 ：藤黄酸 :肿瘤：分子机制 Study pro

2、gress on anti-tumor mechanism of gambogic acid ZHOU Lan-zhen1 ,CHEN Hong4w2 ,LI Qingn1 (1. Anhui Key Laboratory of Modernized Chinese Material, Anhui University of Traditional Chinese Medicine， Hefei 230038; 2. School of Life Sciences Tsinghua University, Beijing 100084) Abstract: Gambogic acid, an

3、active component extracted from traditional Chinese medicine gamboge, has been shown to have strong an- ti-cancer effects for many types of human tumors,including lung cancer,liver cancer,breast cancer,gastric cancer,melanoma and leuke- mia. In this paper,we reviewed the experimental evidence obtain

4、ed in the past few years and attempted to summarize the anti-tumor func tions and mechanisms of gambogic acid. Key words： gambogic acid; tumor; molecular mechanism 藤黄 （ Ga oge)是藤黄科植物藤黄 （ Garcia / /) 树干经切伤后所分泌的干燥树脂 1，又名玉黄、月 黄，呈圆柱状或不规则块状物，黄棕色，质脆易碎。藤黄主要 分布于柬埔寨、泰国、越南以及我国广东省和海南省。据我国 古代医书记载，藤黄味酸涩、有毒、具有攻毒蚀

5、疮、破血散结等 功效，主治痈疽、肿毒、顽癣、恶疮、跌打损伤、创伤出血及烫 伤 24。 自 20 世纪 70 年代开始，我国学者对藤黄的抗肿瘤作用 进行了大量的研究 丁作 。 1973 年陈葆仁首先利用紫外和红 外光谱、核磁共振、元素分析等方法证实了桥环化合物藤黄酸 (gambogic acid)和别藤黄酸 （ allogambogic acid)为藤黄大量成 分中的主要抗肿瘤活性物质 5。 研究表明在 iv(静脉注射 ） 2 8 mg kg“ 剂量下，藤黄酸对多种移植瘤有明显的抑制作 用，而且其对荷瘤动物的造血功能及免疫功能无明显影响，动 物耐受良好 6。因此，近些年来国内外对藤黄酸的抗肿瘤作

6、 用及其分子机制进行了大量的研究 。本文对藤黄酸的抗肿瘤 实验研究进行综述，以益于藤黄酸抗肿瘤作用及机理的进一 步研究。 1 藤黄酸对实体瘤的作用机制 实体瘤是以形成局部包块为主要表现的肿瘤，可发生于 全身多个器官。常见的实体瘤包括肺癌、肝癌、乳腺癌、胃癌、 神经胶质瘤以及前列腺癌等。研究表明藤黄酸主要通过诱导 凋亡、阻滞细胞周期进展、抑制癌细胞转移和抑制血管生成等 途径来实现抗实体瘤生长作用。 基金项目 “十一五 ” W 家科技支撑重点项目 （ No 2009ZX09103 - 399) 作者茼介：周兰贞，女，硕士研究牛 1 通讯作者 :李庆林，男，博士，教授，研究方向：分子药理学， Ema

7、il: qin lin_lee hotmail. com i.i 诱导细胞凋亡的作用机制 肺癌是呼吸系统最常见的 恶性肿瘤，其中大约 80%为非小细胞肺癌 （ NSCLC)。研究 表明藤黄酸能够以时间和剂量依赖的方式显著的抑制非小 细胞肺癌细胞株 SPC41 的端粒酶活性，上调凋亡起始蛋白 caspase9、caspase-10 的表达水平 t7，从而抑制 SPCUl 的生 长和促进细胞的凋亡。另外， Li 等评价了藤黄酸对另一种 非小细胞肺癌细胞株 A549 的影响，藤黄酸明显抑制了 A549 细胞的增殖能力，并可能通过下调类固醇受体辅活化因子 -3 (steroid receptor co

8、activator 3， SRC3) mRNA 和蛋白的表达量 而诱导 A549 细胞产生凋亡 8。目前研究表明端粒酶的活 化与细胞癌变密切相关 ,尤其在肺癌组织和细胞系中，端粒 酶具有较高的活性和阳性率。此外，研究表明 27%的非小 细胞肺癌病人的肺癌组织高表达 SRC-3 , SRC-3 特异性的 siRNA 显著的抑制了 SRC-3 高表达肺癌细胞的恶性生长和 诱导了细胞的凋亡 9: 因此我们推断藤黄酸对肺癌细胞的 作用，可能与其降低肺癌细胞中端粒酶活性以及抑制 SRC-3 的表达有关。 我国为肝癌高发国家，现在全球每年新确诊肝癌患者近 一半在中国。 Nie 等发现，藤黄酸能够诱导活性氧

9、在肝癌细 胞系SMMC-7721 中的累积，进而使线粒体膜电位降低。线粒 体向细胞质释放细胞色素 C 和调亡诱导因子 AIF( apoptosis- inducing factor, AIF) , 激活 caspase 依赖 的调亡 通路， 促进凋 亡 1 。Yang 等的研究提供了藤黄酸选择性促进癌细胞凋亡 的另 一种合理解释。他们发现藤黄酸对 SMMC-7721 细胞的 凋亡诱导影响远高于对正常胚胎肝细胞 L02 的影响，进一步 的研究表明这种肿瘤细胞选择性可能是由于 SMMC-7721 细 胞对藤黄酸的结合能力高于 L02 细胞，而且藤黄酸在荷瘤动 物瘤体内的滞留时间高于其他组织 11。

10、 乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，发病率逐年上 270 安徽医药 Anhui Medical and Pharmaceutical Journal 2Q)A Mar; 15(3) 升 12。目前植物类抗肿瘤药在市场上占有一席之地 ,像紫杉 醇在临床上治疗乳腺癌具有良好的效果 13。 Gu 等的研究显 示藤黄酸对乳腺癌细胞凋亡诱导能力可能与 P53 蛋白介导有 关，因为随着藤黄酸的处理 ,MCF-7 细胞中的 P53 含量急剧升 高 ;p53特异性 siRNA 或抑制剂 PFT alpha 明显缓解了藤黄酸 引起的Bd4 蛋白水平的降低和细胞凋亡现象 14。 P53 是肿 瘤细胞中重要的抑癌蛋

11、白，人类很多种肿瘤的发生和发展都 与 P53 蛋白失活相关。 P53 蛋白失活的一个重要途径是人双 微体蛋白2( human double minute 2, HDM2)与之结合，并将其 降解。HDM2 已经被证明在多种肿瘤细胞中表达量升高，所 以 HDM2癌基因的发现为癌症治疗提供了新靶点。 Rong 等 研究发现藤黄酸能以时间和剂量依赖的方式抑制乳腺癌细胞 MCF-7(p53野生型 ） 的 HDM2蛋白的表达，相应的 P53蛋白 水平明显升高。然而当他们用较高浓度藤黄酸处理 P53 缺失 的 MCF-7 细胞株时发现细胞仍然经历了细胞周期阻滞和凋 亡过程。这说明藤黄酸同时诱导了 p53 依

12、赖的和非依赖的细 胞凋亡 15。 1.2 诱导细胞周期阻滞 细胞周期阻滞可能是藤黄酸抑制 肿瘤的另一个重要途径。 Zhou 等观察到藤黄酸在诱导胃癌 细胞系MGO803 细胞凋亡的同时伴随着 G2/M 期细胞比例 的升高 16。Yu 等的研究表明藤黄能抑制 CKD7 激酶的转录 和蛋白活性，进而抑制 CDC2/p34 的活性和引起胃癌细胞系 BGC823 的细胞周期阻滞在 G2/M 期 w。 Chen 等研究发现 藤黄酸能够引起乳腺癌 MCF-7 细胞微管的解聚进而将细胞 阻止在 G2/M 期 18。然而，藤黄酸对细胞周期的阻滞作用看 起来是有细胞系差异性的。例如， Li 等发现藤黄酸能够通过

13、 抑制 SRC-3 和 AKT 通路将K562 白血病细胞阻止于在 GJG, 期 19。总之，藤黄酸能够在不同的细胞系中通过不同的分子 机制阻止细胞周期进展，抑制细胞增殖。但其细胞系差别性 的分子机制和原因还有待进一步的研究。 13 抑制癌细胞转移 恶性实体肿瘤除了具有原位异常增 殖的特性外，还具有向邻近部位侵袭以及向其它组织转移的 能力。而肿瘤细胞侵袭是细胞转移的重要步骤，大量的研究 已经表明金属蛋白酶 （ metalloproteinase， MMP) 4 和 MMP9 的 在恶性乳腺癌细胞中的高表达与其高侵袭和迁移能力紧密相 关 2 。 Qi等研究发现藤黄酸通过蛋白激酶 C( prote

14、in kinase C， PKC)信号通路有效地下调了 MMP-2 和 MMP9 的表达和 活性，进而抑制了乳腺癌细胞系 MDAVIB-231 体外粘附、侵袭 和迁移能力 21。 黑色素瘤是一种非常容易发生转移的恶性肿瘤，转移部 位多见肺和脑部。黑色素瘤发生远处转移后平均存活时间仅 为 6 9 个月，因此在治疗恶性黑色素瘤的过程中，杀死癌细 胞的同时控制肿瘤细胞侵袭和转移是关键。 Zha。 等研究发现 藤黄酸显著抑制了具有高迁移能力的鼠黑色素瘤细胞系 B16T10 的体外粘附能力。 体内研究表明 B16T10 向小鼠肺 部的侵袭和定位也被明显抑制了，对 B16H0 癌细胞的迁移 能力的抑制可能

15、是通过下调细胞的 a 整合素 （ integrin)表达 水平而实现的 M。 1.4 抑制实体瘤新生血管生成 目前研究表明，实体瘤的生 长和转移与肿瘤新生血管生成 （ neoangiogenesis)密切相关。 当肿瘤体积达到 2 mm3时，肿瘤的继续生长就必须依赖于肿 瘤新生血管的生成来供给营养和氧气，同时新生血管也是肿 瘤发生转移的重要途径 23。因此阻止肿瘤新生血管生成是 一个有效的实体瘤治疗战略。 Qiang 等研究发现藤黄酸能够被大鼠脑微血管内皮细胞 吸收，说明藤黄酸可能能够穿过血脑屏障成为脑部肿瘤治疗 的潜在药物。 CD31 免疫组化分析表明藤黄酸显著抑制了大 鼠 C6胶质细胞移植

16、瘤的新生血管生成和瘤体的生长，暗示 藤黄酸除了具有直接的抑制肿瘤细胞生长和促凋亡作用外， 还具有抑制实体瘤新生血管生成的潜能 24。进一步研究表 明藤黄酸能够显著抑制 VEGF 诱导的人脐静脉血管内皮细胞 (human umbilical vein endothelial cell， HUVEC)的增殖、迁移 和小管形成 （ tube formation)能力，而且其对 HUVEC 的生长抑 制能力甚至高于前列腺癌 PC3 细胞本身。体内基质胶栓试验 (matrigel plug)和肿瘤移植实验进一步表明了藤黄酸是一个 有效的抗肿瘤新生血管生成药物。其抗血管生成能力可能是 通过抑制血管内皮生长

17、因子受体 vascular endothelial growth factor receptorf,VEGFR4),以及其下游激酶 cnyc、 聚焦粘附 激酶、 AKT、 ERK 和 P38 的激活而发挥的 25。 2 藤黄酸对白血病细胞的作用机制 白血病属于恶性肿瘤中的非实体瘤。其发生发展与细胞 周期调控有关 26，这一点与实体瘤相同。而与实体瘤能形成 局部肿块不同， A 血病的肿瘤细胞散在于血液和骨髓中，因此 针对A 血病的治疗方案也与实体瘤不同，例如抑制实体瘤新 生血管生成和细胞迁移的治疗方案不适用于治疗白血病。因 此开发能直接抑制和杀伤白血病细胞的药物是白血病药物研 发的重点。例如砒霜

18、用于治疗急性早幼粒细胞性白血病已取 得较好疗效 27。Zhai 等研究发现藤黄酸能直接与抗凋亡蛋 白 Bd-2 家族的六种蛋白 （ Bd-XL， Bd-2， Bd-W， Bd 召 ， BfH 和 Md4)的 BH3 多肽结合位点结合，进而促进了人急性粒细 胞白血病 HL60 细胞和 Junket 细胞的凋亡。而一些与抗凋亡 Bcl-2 蛋白家族弱结合或无结合能力的藤黄酸类似物对细胞 的凋亡诱导能力明显下降或完全失 *了凋亡诱导能力，这进 一步证明藤黄酸诱导的白血病细胞凋亡作用是由于其直接与 Bcl-2 结合，进而抑制了 Bd-2蛋白抗凋亡功能而引起的。但 是与线粒体凋亡途径的上游激活子星形孢菌

19、素 （ staurospo- rine)相比，高剂量的藤黄酸仍然诱导了 bax-/bak-/il 胚胎成 纤维细胞的凋亡，而星形孢菌素没有表现出明显地凋亡诱导 作用，这说明藤黄酸的凋亡诱导能力只是部分依赖于 Bd-2 途径 i。 藤黄酸诱导的白血病细胞凋亡作用还涉及到 NF4B (nuclear factor kB)途径。目前已经知逍很多淋巴癌的发生都 与 NF4B 基因缺陷和活性增高有关，因此 NF4B 是淋巴癌治 疗的一个重要靶点。 Pandey等研究发现藤黄酸显著增强了 肿瘤坏死因子 （ tumor necrosis factor， TNF)和化疗试剂诱导的 KBM-5 白血病细胞的凋亡

20、作用，并抑制了 NF4B 的下游调控 蛋白 1矗卩 1，就 ?2,8(;14,8(;1-1丁 11人 1!办 (;11 1和 （ ;以 7(；的 表达。而且他们还发现淋巴癌细胞膜蛋白转铁蛋白受体 (transferrin receptor)能与藤黄酸相互结合，进而促进藤黄酸 在淋巴癌细胞中的选择性累积。当转铁蛋白受体被用 siRNA 安徽医药 Anhui Medical and Pharmaceutical Journal 2QA Mar; 15(3) 271 技术干涉掉后，藤黄酸对 NF4B 的抑制作用和凋亡诱导能力 大大下降 29。 3 小结 总之，近 20 年来对藤黄酸的研究表明，藤黄酸

21、具有显著 的抗肿瘤活性，在有效剂量范围内对肿瘤细胞选择抑制性高， 并且对正常动物造血系统和免疫功能没有明显影响，毒副作 用小，这些优点都是目前其他肿瘤化疗药物所不具备的。另 外，癌细胞与正常细胞相比，多种基因的表达和信号途径都已 经改变，所以往往单靶点药物对癌症的疗效不理想，目前大量 的研究已经表明藤黄酸是一种多靶点的抗肿瘤药物，能够通 过抑制细胞的增殖，引起细胞周期阻滞，促进细胞凋亡，抑制 肿瘤新生血管生成，阻断肿瘤的侵袭和转移等途径达到抗肿 瘤的目的。但是，其对不同肿瘤的选择性杀伤作用剂量和分 子机制并不完全相同。这样在将来的临床应用上，就要针对 不同的肿瘤制定相应的治疗剂量，并按肿瘤类型

22、根据已知的 分子机制尝试与不同的药物组成联合治疗方案。总之，随着 对藤黄酸抗癌研究的深人，将使人们对藤黄酸的作用机制更 加明确，为藤黄酸的临床用药提供科学依据和指导。 参考文献： 1 南京医学院 .药材学 M.北京 :人民卫生出版社， I960:1161. 2 李时珍 .本草纲目 M. 2 册 .北京 :人民 卫生出版社， 1977:1344. 3 赵学敏 .本草纲目拾遗 M.北京 :人民卫生出版社， 1957: 204. 4 王鸣，冯煦，赵友谊，等 .中药藤黄的研究与利用 J.中国 野生植物资源， 2 3(22) : 1 _4. 5 李念光，尤启冬，黄雪峰 .藤黄酸构效关系的研究 J.中国天

23、然 药物杂志 ， 2008 ,6( 1): 37-42. 6 郭青龙，赵丽，吴照球，等 .藤黄酸对实验性动物造血功能及 免疫功能的影响 J.中国天然药物 ,2003,1(4) : 229 -32. T张洪明，朱晓莉 .陈保安 .藤黄酸诱导 SPC -A4 肺腺癌细胞凋 亡机制的探讨 J.实用临床医药杂志， 2009， 13( 2) : 44 -7. 8 Li R, Chen Y, Shu WX, et al. Effects of Gambogic Acid on Regula- tion of Steroid Receptor Coactivator4 in Lung Adenocarcin

24、oma A549 Cells j. Chin J Cancer Res,2009 ,21 ( 1) : 68 -73. 9 Cai D, Shames DS, Raso MG, et al. Steroid Receptor Coactivator Expression in Lung Cancer and Its Role in the Regulation of Cancer Cell Survival and Proliferation j. Cancer Res,2010,70( 16) : 6477 -85. 10 Nie FF,Zhang XN,Qi Q,et al. Reacti

25、ve oxygen species accumula- tion contributes to gambogic acidnduced apoptosis in human hepa- toma SMMC7721 cells j. Toxicology ,2009( 260) : 60 -7. 11 Yang Y， Yang L, You QD， et al. Differential apoptotic induction of gambogic acid,a novel anticancer natural product,on hepatoma cells and normal hepa

26、tocytes j. Cancer Lett,2007 ,256( 2) : 259 -66. 12 刘法文，刘曙正，全培良，等 .1984 2004 年河南省女性乳腺癌 死亡率分析 J.中国肿瘤， 2004,13(5) =292 -4. 13 伍长娟，陈礼明，唐丽琴，等 .紫杉醇每周方案治疗转移性乳腺 癌临床研究进展 J.安徽医药， 2009,13(4) : 354 -9. 14 Clin Oncol,2009,135( 12) ： 1777 -82. 15 Rong JJ,Hu R,Qi Q,et al. Gambogic acid down-regulates MDM2 oncogene

27、 and induces p21 Wafl / CIP1 expression independent of p53 J. Cancer Lett,2009 ,284( 1) : 102 - 12. 16 Zhao L, Guo QL, You QD， et al. Gambogic Acid Induces Apoptosis and Regulates Expressions of Bax and Bcl-2 Protein in Human Gastric Carcinoma MGC-803 Cells j. Biol Pharm Bull,2004,27( 7): 998 -1003.

28、 17 Yu J,Guo QL,You QD,et al. Gambogic acidnduced G2/M phase cell-cycle arrest via disturbing CDK7 nediated phosphorylation of CDC2/p34 in human gastric carcinoma BGC-823 cells j. Carcinogenesis ,2007,28 ( 3) :632 -8. 18 Chen J,Gu HY,Lu N,et al. Microtubule depolymerization and phosphorylation of c-

29、Jun N-terminal kinase, and p38 were involved in gambogic acid induced cell cycle arrest and apoptosis in human breast carcinoma MCF-7 cells j. Life Sci,2008( 83) : 103 -9. 19 Li R,Chen Y,Zeng LL,et al. Gambogic acid induces G0/G1 arrest and apoptosis involving inhibition of SRC and inactivation of A

30、kt pathway in K562 leukemia cells j. Toxicology,2009,262( 2) : 98 -105. 20 李洪涛，宁连胜，张斌 .乳腺癌组织中 MMP4、 MMP4 表达及 预后意义 J.河北北方学院学报 :医学版， 2006， 23( 5) : 4 - 8. 21 Qi Q,Gu HY,Yang Y,et al. Involvement of matrix metalloproteinase 2 and 9 in gambogic acid induced suppression of MDAVIB-435 human breast carcino

31、ma cell lung metastasis j. J Mol Med,2008,86 (12) : 1367 -77. 22 Zhao J, Qi Q, Yang Y, et al. Inhibition of alpha( 4) integrin mediated adhesion was involved in the reduction of B16-F10 melanoma cells lung colonization in C57BL/6 mice treated with gambogic acid j. Eur J Pharmacol,2008( 589) : 127 -3

32、1. 23 Nesbit M. Abrogation of tumor vasculature using gene therapy j . Cancer and Metastasis Reviews ,2000( 19) : 45 -9. 24 Qiang L,Yang Y, You QD,et al. Inhibition of glioblastoma growth and angiogenesis by gambogic acid: An in vitro and in vivo study j. Biochem phaimacol ,2008 ,75( 5) : 1083 -92.

33、25 Yi TF,Yi ZF,Cho SG,et al. Gambogic Acid Inhibits Angiogenesis and Prostate Tumor Growth by Suppressing Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2 Signaling j. Cancer Res,2008,68( 6): 1843 -50. 26 Zhai DY,Jin CF,Shiau CW,et al. Gambogic acid is an antagonist of antiapoptotic Bcl-2 family protei

34、ns J . Mol Cancer Ther, 2008， 7 (6) ： 1639 -46. 27 阮晶晶，陈飞虎 .细胞周期调控与白血病 J.安徽医药， 2009, 13(9) ： 1113 -6. 28 丁江华 .三氧化二砷治疗急性早幼粒细胞性白血病的新认识 0 .安徽医药， 2006,10(2): 146 -7. 29 Pandey MK, Sung B, Ahn KS, et al. Gambogic acid, a novel ligand for transferrin receptor, potentiates TNF-induced apoptosis through modulation of the nuclear factorcappaB signaling pathway J . Blood,2007,110( 10) :3517 -25. Gu HY, Rao SY, Zhao J, et al. Gambogic acid reduced bcl-2 expression via p53 in human breast MCF-7 cancer cells j. J Cancer Res (收稿日期 :2010 -10 - 09)