中藥分子抗腫瘤

中藥分子藥理學在抗腫瘤方面的研究年級：2012級藥學院專業(yè)：藥理學姓名：卜慶驊指導教師：季宇彬中藥分子藥理學在抗腫瘤方面的研究隨著醫(yī)學分子生物學的發(fā)展，腫瘤的產(chǎn)生機理、發(fā)展轉移等規(guī)律已逐漸被人們認識。研究表明，產(chǎn)生腫瘤的直接原因是基因突變，因此，癌癥和惡性腫瘤本質上是一種基因病。基因突變與生活環(huán)境、飲食習慣、過度吸煙和病毒感染等因素都有關，因此，有些職業(yè)或某些地方的腫瘤發(fā)病率相對較高。按照其對后代的影響，引發(fā)腫瘤的基因突變又分為可遺傳型和不可遺傳型。通常情況下，引發(fā)腫瘤的基因突變是不遺傳的，即這種突變只發(fā)生在某一個體的體細胞，從而引起某一組織或器官突變，如過度的太陽光照射引發(fā)的皮膚癌和吸煙導致的肺癌等；然而，有些引發(fā)腫瘤的基因突變是可遺傳的，這類突變產(chǎn)生的腫瘤基因可在家族中傳播，在適當?shù)臈l件下會使家族中的某一個體發(fā)病，如乳腺癌和子宮癌，大約5%?10%的癌癥患者與腫瘤基因的遺傳有關。目前研究顯示中藥抗腫瘤機制主要包括如下幾個方面：調節(jié)機體免疫功能；調節(jié)腫瘤細胞生命周期；逆轉腫瘤多藥耐藥性；直接細胞毒作用曰抑制腫瘤血管的生成；抑制腫瘤細胞粘附與浸潤轉移；調節(jié)細胞信號傳導；阻斷致癌和抗突變作用等方面。研究表明，腫瘤的產(chǎn)生與兩類基因有關：一是致癌基因(oncogenes),另一類是腫瘤抑制基因(tumorsupp-ressorgenes)。目前，已發(fā)現(xiàn)有100多種與腫瘤相關的基因。腫瘤分子機制的揭示為抗腫瘤藥物的開發(fā)和腫瘤的治療提供了科學的依據(jù)。長期的醫(yī)療實踐表明，利用中藥治療惡性腫瘤，無論是在減輕臨床癥狀、提高生存質量、防止復發(fā)轉移、延長生存期，還是在與放化療配合增效減毒等方面都有很好的效果⑴。與西藥不同，由于中藥中含有多種化合物，因此，大多數(shù)中藥具有多項抗腫瘤功效。目前，有關中藥抗腫瘤機制的研究，主要還集中在細胞水平上⑵，雖然對于更深一層的分子水平研究還處于起步階段，但也取得了一定成績。深入研究中藥對腫瘤基因的調控機制，將會推動中藥研究的進一步發(fā)展，同時有助于讓世界認同中藥，為弘揚中醫(yī)藥文化奠定基礎。1中藥對致癌基因表達的抑制作用致癌基因是人體正?；蛲蛔冃纬傻模谕蛔兦氨环Q作原癌基因(proto-oncogenes)。原癌基因是控制細胞正常生長和分化的基因。原癌基因向致癌基因的轉變包括：反轉錄病毒整合、基因突變和染色體畸變等。致癌基因由于改變了細胞正常的生長和分化功能而引發(fā)癌癥，其主要有以下五種類型：生長因子異常基因、生長因子受體異常基因、信號傳導因子異?；?、轉錄因子異?；蚝统绦蛐约毎劳稣{節(jié)因子異常基因。1.1生長因子異?；蛏L因子的作用是促使細胞增殖。因生長因子基因變異可導致與其相關的蛋白過度表達，從而引起細胞過度生長而形成腫瘤。如人們熟知的sis、int-2和hst可引發(fā)胃癌、乳腺癌等多種癌癥。DongXiao⑶等在研究Commiphoramuku時發(fā)現(xiàn)，從該植物中提取的z-Guggulsterone能夠有效地抑制血管內皮生長因子(VEGF)的表達，進而引發(fā)腫瘤細胞凋亡。1.2生長因子受體異?；蛏L因子受體的作用是控制生長因子的開啟或關閉，如果生長因子受體基因異常，就會導致生長因子持續(xù)處于開啟狀態(tài)，從而使細胞過度增長而形成腫瘤。如可引發(fā)皮膚癌、乳腺癌、胰腺癌、神經(jīng)瘤等的erbB、HER2/neu、fms和trk都屬于生長因子受體基因。其中，trk表達的蛋白TRK具有激酶活性，該酶可通過催化自身和底物的酪氨酸磷酸化導致細胞凋亡途徑的紊亂。降低細胞內某些TRK蛋白的活性，減少蛋白酪氨酸磷酸化以及下調酪氨酸蛋白激酶的表達，從而阻斷抗凋亡信號的傳導。楊江蘇⑷等在對豬苓多糖和茯苓多糖等抗腫瘤作用的研究中發(fā)現(xiàn)，兩種多糖對細胞的酪氨酸蛋白激酶活力均有不同程度的抑制作用，而對磷酸酪氨酸蛋白磷酸酶活力有激活作用，提示兩種多糖抗腫瘤作用機制可能與TRK水平下降有關。1.3信號傳導因子異?；蛐盘杺鲗б蜃邮锹?lián)系生長因子受體和細胞核的調控因子。如果該類基因變異，就會導致信號傳導異常、細胞過度增殖而形成腫瘤。如：屬于此類基因的abl、ras和raf等可導致白血病等多種癌癥的發(fā)生。Ras與raf-1常以復合物的形式存在，在ras/raf-1信號途徑中，ras主要是催化胞漿中的raf-1使之固定于細胞膜內側，raf-1—旦與胞膜的脂質層相互作用即可暴露出其激酶功能區(qū)，raf-1被激活后繼續(xù)激活其下游的絲裂素活化蛋白激酶激酶(MEK)和絲裂素活化蛋白激酶(MAPK)，最終通過對轉錄調節(jié)因子表達的影響而將細胞增殖信號傳遞到細胞核內。Watabd5〕認為蟾毒配基Bufalin誘導細胞凋亡可能與ras和raf-1的信號傳導途徑有關。NF-kB是一個多效的核轉錄信號因子，與多種基因的轉錄有關，腫瘤細胞中多有NF-kB的超高表達。王繼峰等［6］在研究大豆中的提取物金雀黃素的抗腫瘤作用時證明：金雀黃素的抗腫瘤作用機理與其抑制NF-kB功能有關。SrivastavaRK等［7-8］證明紫杉醇通過信號調節(jié)控制相關基因的表達而誘導細胞的凋亡。BhaumikS等吻發(fā)現(xiàn)姜黃素能促使大白鼠組織瘤細胞的細胞膜發(fā)生功能和結構變化而激活caspase途徑引起凋亡。1.4轉錄因子異?；蜣D錄因子是指基因表達調控的相關兀件和蛋白。如myc和白血病、淋巴癌、胃癌等多種癌癥都有關系。c-myc屬核蛋白基因，其蛋白在結構上可分為轉錄啟動區(qū)、非特異DNA結合區(qū)等，具有與染色體DNA結合的能力，在調節(jié)細胞生長、分化及惡性轉化中發(fā)揮作用。有研究表明：中藥白龍［10］可以調控c-myc的表達，抑制胃癌細胞的生長。另外，Kakar等［11］發(fā)現(xiàn)姜黃素可抑制c-myc等原癌基因mRNA的表達，僅10nmol姜黃素對c-mycmRNA表達的抑制率即可達到60%。由此推測：姜黃素可能是通過對c-myc基因表達的調控來抑制腫瘤的發(fā)生和發(fā)展、誘導B淋巴瘤細胞(包括AK-5細胞，WEIH-23等)凋亡的。1.5程序性細胞死亡調節(jié)因子異?；虺绦蛐约毎劳稣{節(jié)因子的作用是促使細胞死亡，如果其功能失常將導致細胞不能正常死亡而無限增殖。這類基因是目前研究比較多的，其中bcl-2為細胞凋亡的抑制基因，bax為促細胞凋亡的基因。復方中藥紫龍金［12］可以通過下調bcl-2基因表達，抑制前列腺癌細胞(LNCaP)增殖，使G0/G1期阻滯，誘導凋亡,來發(fā)揮抗腫瘤作用。在研究黃苓中的黃酮類成分對人胰腺癌細胞影響時發(fā)現(xiàn)，其能夠降低bcl-2的表達、增加Bax的表達誘導腫瘤細胞凋亡；其中的黃苓素還可以通過同樣的作用機制誘導人乳腺癌細胞凋亡［13］。馬玲娣等［14］研究證實，苦參堿在體內、體外對小鼠H22肝癌細胞都表現(xiàn)出一定的誘導凋亡作用，增強腫瘤細胞內Bax蛋白的表達水平，抑制bcl-2蛋白的表達，證明苦參堿具有抗癌作用。2中藥對腫瘤抑制基因的調控腫瘤抑制基因能減緩細胞的分裂，修復突變的DNA和促使細胞正常死亡。和原癌基因一樣，腫瘤抑制基因突變也會引起癌癥的產(chǎn)生。腫瘤抑制基因分為三類：控制細胞分裂的基因、修復DNA的基因和促細胞凋亡的基因。一些針對腫瘤基因的抗癌藥物相繼被研制出來，例如，利用單克隆抗體技術生產(chǎn)出的Her2ceptin已經(jīng)獲得FDA的認證，該藥能夠抑制HER2/neu的表達，目前已經(jīng)用于乳腺癌和其他癌癥等的臨床治療并取得了良好的療效。2.1控制細胞分裂的基因一些腫瘤抑制基因能夠協(xié)助控制細胞的生長和繁殖。Rb是最先被發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，其編碼的蛋白質為pRb，以其磷酸化和去磷酸化的形式?jīng)Q定轉錄因子E2F的活性，從而控制細胞的生長和分化，在細胞周期調控中處于中心環(huán)節(jié)。Rb基因的突變或缺失，可導致細胞過度增殖而形成腫瘤，如果該基因突變，可以引發(fā)幼兒眼癌等多種癌癥。徐波等［⑸用RT-PCR的方法對Rb基因mRNA表達量的變化進行檢測，結果顯示，人肝癌細胞經(jīng)癌痛克處理后，細胞內RbmRNA表達增加，且隨著癌痛克作用時間的延長RbmRNA表達量呈逐漸增加趨勢。Ahmadi］報道茶葉的主要有效成分茶多酚中，沒食子兒茶精鹽能明顯促進pl6、p18相關蛋白的表達，導致細胞周期阻滯。劉軍等［I7］研究發(fā)現(xiàn)，復方中藥白龍片能顯著增加人胃癌細胞p16、pRb的表達，使胃癌細胞周期發(fā)生阻滯，從而抑制癌細胞的增殖。2.2修復DNA的基因這類基因具有校讀功能，能夠校正DNA在復制中產(chǎn)生的錯誤。該基因能夠在細胞DNA受到損傷時停止細胞的分裂，并對損傷的DNA進行修復。如果該類基因失常，會使產(chǎn)生致癌基因的頻率增高。例如，與錯配修復有關的基因MSH1、MLH2、MSH6等突變可引發(fā)結腸癌(HNPCC)。劉秀芳等［18］證明：中藥單體成分中，冬凌草甲素、茶多酚、穿心蓮內酯和黃苓苷對Lovo細胞(hMSH2缺失的錯配修復缺陷型直腸癌細胞)有明顯的抑制作用。2.3促細胞凋亡的基因如果細胞的DNA損傷程度較大，促細胞凋亡的基因就會表達，并促使損傷細胞死亡。腫瘤抑制基因p53、p38等就屬于促細胞凋亡的基因。如果這類基因異常，會導致腦瘤、肺癌、乳腺癌等腫瘤的發(fā)生。通過小鼠肝癌的試驗顯示，丹參酮能夠抑制小鼠肝癌生長、延長生存期，其治療肝癌的機制與抑制TGFB1、上調p38的表達從而抑制肝癌細胞增殖、誘導細胞凋亡有關［19］。另外，魏小龍等［20］檢測地黃多糖對p53基因表達的影響時發(fā)現(xiàn)，地黃多糖能使肺癌組織內p53基因表達明顯增加。3中藥對拓撲異構酶的作用拓撲異構酶在DNA復制、轉錄重組，以及形成正確的染色體結構、染色體分離、濃縮中都發(fā)揮著重要作用。真核細胞DNA的拓撲結構受兩類關鍵酶一拓撲異構酶I和拓撲異構酶II的調節(jié)。干擾拓撲異構酶也是抗腫瘤藥物發(fā)揮作用的重要途徑之一。如傳統(tǒng)中藥喜樹樹皮中的生物堿及其衍生物能夠特異性地抑制DNA拓撲異構酶I，使細胞周期停滯于G2期或生成S期的細胞凋亡；螺旋藻提取物的成份能完全抑制拓撲異構酶I介導的負超螺旋解旋反應；鬼臼毒素類藥物能干擾拓撲異構酶II，抑制DNA重新組合且在DNA內引起蛋白斷裂，使染色體畸變和細胞死亡；中藥蟾酥成分中的蟾毒配基之一，Bufalin有顯著抗癌效果，進一步研究表明，Bufalin為拓撲異構酶II的抑制劑，主要作用于細胞周期的S期。此外，靈芝、半邊旗等均對DNA拓撲異構酶有抑制作用而在臨床上表現(xiàn)出抗腫瘤效果［21］。4中藥對端粒酶的作用端粒酶是修復染色體端粒的酶，該酶為逆轉錄酶，通過自帶的RNA為模板來修補DNA復制的末端缺陷。當端粒酶過度表達時，會使細胞無限增殖而導致癌癥。目前，對端粒酶的抑制作用也是研究中藥抗腫瘤機制的熱點之一。陳澤雄等［22］用莪術、半枝蓮、柴胡、黃苓、黨參、法半夏、大棗、甘草組成的復方中藥對人的腸癌細胞進行處理，結果表明：細胞株被處理2天后，端粒酶的活性有明顯的下降。5基因芯片在抗腫瘤中藥篩選中的應用尋找有效的抗癌藥物與治療方法，徹底攻克癌癥，一直是醫(yī)學界努力的目標。高通量篩選、組合化學、基因工程等先進技術的發(fā)明和應用加速了抗腫瘤藥物的開發(fā)進程，抗腫瘤藥物正從傳統(tǒng)的細胞毒性藥物向多環(huán)節(jié)作用機制的新型藥物發(fā)展。近年來，中草藥無論是在抑制或殺傷腫瘤細胞方面，還是在腫瘤的病后調理、改善癥狀與體征、減輕放化療不良反應方面均發(fā)揮了重要作用。利用現(xiàn)代科學技術揭示其作用機制是抗腫瘤中草藥開發(fā)領域的重要研究熱點。基因芯片(ge2nechip)是將大量靶基因(或基因片段)用點樣儀有序地、高密度地點在玻璃、硅等載體上制作而成。將待測樣品用熒光染料標記制成探針后與芯片雜交，雜交信號用激光掃描儀檢測，計算機軟件分析檢測結果?；蛐酒且环N潛在的研究藥物機制的有力工具。托婭等［23］利用基因芯片對試驗中草藥進行檢測結果顯示:一檢測組中158條基因在經(jīng)中草藥刺激后表達量明顯上升，44條明顯下降；另一檢測組中有30條基因在經(jīng)中草藥刺激后表達量明顯上升，7條基因表達量明顯下降。表明可以利用基因芯片技術從基因水平對中藥的作用機制進行闡釋，為新藥的開發(fā)提供理論依據(jù)。ThomasEfferth等［24］利用基因芯片方法篩選抗腫瘤的中藥成分，通過對9706個候補基因的檢測，證明在使君子和鼠尾草屬中含有抗腫瘤的化學成分?？傊瑢χ兴幙鼓[瘤分子機制的研究，將有助于中藥的開發(fā)和推廣，特別是基因芯片等技術的應用能夠加快中藥研究的現(xiàn)代化，為中藥走向世界提供可靠的理論依據(jù)。參考文獻［1］ 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