柴胡皂苷D抗肿瘤作用机制研究进展.pdf
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1、山 西 中 医2021 年 2 月第 37 卷第 2 期SHANXI J OF TCM Feb. 2021Vol.37No.257柴胡皂苷 D 抗肿瘤作用机制研究进展程海霞段清珍摘要: 柴胡皂苷D为传统中药柴胡的主要生物活性成分, 具有抗炎、 抗肿瘤、 保护肝脏、 调节免疫等作用, 通过查阅近8年来国内外关于柴胡皂苷D抗肿瘤作用机制研究的相关文献, 分别对阻滞细胞周期、 抑制细胞增殖、 诱导肿瘤细胞凋亡、 抑制肿瘤细胞侵袭和迁移、 调控肿瘤细胞自噬及逆转肿瘤细胞多药耐药等作用进行阐述, 以期为临床应用柴胡皂苷D治疗肿瘤提供确切的文献依据。关键词: 柴胡皂苷D; 抗肿瘤; 作用机制; 综述中图分
2、类号: R273文献标识码: A文章编号: 1000-7156 (2021) 02-0057-04作者简介: 程海霞, 女, 硕士, 主治医师, 天津市滨海新区中医医院 (天津300451) ; 段清珍, 单位同第一作者。柴胡为伞形科植物柴胡 (Bupleurum chinense DC) 或狭叶柴胡 (Bupleurum scorzonerifolium Willd) 的干燥根, 随着现代医学技术的发展, 多项研究均显示柴胡皂苷D具有较好的抗肿瘤作用, 现对柴胡皂苷D抗肿瘤作用机制的研究进展作一综述, 以期为该药的临床应用提供参考。1阻滞细胞周期、 抑制肿瘤细胞增殖细胞增殖是细胞生命活动的重
3、要特征, 肿瘤细胞不同于正常细胞的重要特征之一就是细胞的无限增殖, 因此抑制这种无限增殖是治疗恶性肿瘤的关键。细胞周期与细胞增殖密切相关。其中, 细胞周期调节蛋白 (Cyclin) 、 细胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK) 以及原癌基因c-myc、 抑癌基因p53、 增殖细胞核抗原 (PCNA) 等对细胞周期的调控至关重要。细胞试验表明, 柴胡皂苷D能够有效抑制多种肿瘤细胞的增殖, 且抑制作用均呈现出一定的剂量或时间依赖性。刘志华等1对柴胡皂苷D抑制宫颈癌Hela细胞增殖的研究结果表明, 超过10mol/L柴胡皂苷D诱导Hela细胞48 h后, 细胞的增殖被显著抑制, 并且呈剂量相关性; 柴胡皂
4、苷D能够降低周期素Cyclin D1和Cyclin E, 进而影响细胞周期, 将Hela细胞阻滞在细胞周期G1期。杨春艳等2通过MTT法检测柴胡皂苷D对人骨肉瘤143B细胞增殖的影响,观察到低浓度的柴胡皂苷D可明显抑制骨肉瘤143B细胞的生长, 活性较强并呈剂量依赖性。吴勤祥等3研究柴胡皂苷D对人肝癌HepG2细胞系增殖和裸鼠肝癌形成的影响, 与对照组相比, 柴胡皂苷D组HepG2细胞Ki67表达明显减弱,cleaved caspase-3的表达明显增强, 柴胡皂苷D组裸鼠肿瘤体积明显小于对照组 (P0.05) , 柴胡皂苷D可提高实验小鼠存活率, 表明柴胡皂苷D可抑制人肝癌HepG2细胞系增
5、殖及裸鼠肝癌形成。杨坤荣等4通过MTT试验表明柴胡皂苷D能够显著抑制结直肠癌肿瘤细胞SW480的增殖, 而对正常结直肠细胞FHC的增殖无明显影响; 且柴胡皂苷D在mRNA水平下调了G2-M周期调控因子CCNA1、 CNA2、 CCNB1和CCNB2的表达, 在蛋白水平, CCNA2、 CCNB1和p34/cdc2明显被下调, p-H3S10上调, p21WAF1/CIP1被明显上调, 结果表明柴胡皂苷D可以通过上调p21WAF1/CIP1的表达诱导G2-M周期阻滞来抑制结直肠肿瘤细胞SW480的增殖。党锋等5对柴胡皂苷D抑制人结直肠癌细胞SW480增殖的分子机制进行了研究, 检测柴胡皂苷D对S
6、W480细胞腺苷酸活化蛋白激酶 (AMPK) 信号通路的影响, 观察到经柴胡皂苷D处理后, SW480细胞p-AMPK和p-ACC的表达均增高,siRNA敲低AMPK后柴胡皂苷D对p-AMPK和p-ACC的上调作用被抑制, 柴胡皂苷D抑制细胞的增殖, 但AMPK被敲低后柴胡皂苷D对SW480细胞的增殖抑制作用被抑制,表明柴胡皂苷D通过激活AMPK信号通路从而抑制人结直肠癌细胞SW480的增殖。罗燕等6研究表明柴胡皂苷D对乳腺癌MDA-MB-231细胞的增殖抑制率随着柴胡皂苷D的浓度增加而升高, 呈剂量正相关, 同一柴胡皂苷D浓度时,抑制率随着时间的延长而升高, 呈时间正相关; 与空白组比较,
7、低浓度柴胡皂苷D (6.25mol/L) 及高浓度柴胡皂苷D (12.50mol/L) G1期细胞数减少, G2期细胞数增加, 低、 高浓度柴胡皂苷D组cyclin A1、 cyclin A2、 cyclin B1、 cyclin B2蛋白及mRNA相对表达量降低 (P0.05, P0.01) , 结果表明柴胡皂苷D可抑制MDA-MB-231细胞生长, 将MDA-MB-231细胞阻滞在G2期, 且其阻滞细胞周期的机制可能与其降低细胞周期相关因子cyclin A1、 cyclin A2、 cyclin B1、 cyclin B2蛋白及mRNA的表达相关。 2诱导肿瘤细胞凋亡 细胞凋亡是机体为了维
8、持内环境的稳定, 由一系列相关基因调控的细胞自主有序死亡过程, 在肿瘤的发生发展中起着重要作用。肿瘤细胞的凋亡基因有多种, 主要包括Caspase家族、 Bcl-2家族、 p53家族以及c-myc等, 这些基因被激活后, 通过启动凋亡相关程序来合成细胞凋亡所需的相关物质诱导细胞凋亡7。通过利用药物改变肿瘤细胞或其生存环境, 在体内诱导肿瘤细胞凋亡, 从而控制肿瘤细胞增殖是绝大多数抗肿瘤药物最主要的作用机制。柴胡皂苷D可以通过多种途径调节凋亡相关基因的表达, 从而调控肿瘤细胞凋亡。李妍等8研究结果显示, 810mol/L柴胡皂苷D预处理的人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞TUNEL方药纵横58山
9、西 中 医2021 年 2 月第 37 卷第 2 期SHANXI J OF TCM Feb. 2021Vol.37No.2染色后凋亡指数明显升高, 吖啶橙 (AO) /溴化乙啶 (EB) 染色后可见明显的阳性细胞, 柴胡皂苷D可引起SH-SY5Y细胞凋亡, 其机制可能与影响线粒体膜电位有关。庄怡富等9研究结果显示, 25、 50mol/L浓度的柴胡皂苷D可抑制p-IB和p-p65表达, 下调p-Erk和p-p38表达, 进而抑制NF-B/MAPK信号转导通路激活, 促进下游凋亡相关蛋白Bax和cleaved caspase-3表达, 减小Bcl-2/Bax比值, 促进骨肉瘤Saos-2细胞凋亡
10、。赵炜等10通过Western blotting法检测结果显示, 柴胡皂苷D可降低乳腺癌MCF-7细胞Calnexin、Calreticulin表达, 影响MCF-7细胞Calnexin/Calreticulin循环,增加错误折叠蛋白在内质网中堆积程度, 引起MCF-7细胞发生内质网应激 (ERS) , 同时柴胡皂苷D可能使乳腺癌MCF-7细胞中GRP78、 CHOP蛋白表达增高, 打破肿瘤细胞原本适应的ERS平衡, 激活ERK信号通路, 从而促进MCF-7细胞凋亡, 与TUNEL染色检测细胞凋亡结果相同, 从分子层面证实柴胡皂苷D可诱导乳腺癌MCF-7细胞凋亡。刘志华等1研究结果表明, 10
11、mol/L柴胡皂苷D通过增加Bax基因的表达和降低Bcl-2基因的表达来诱导宫颈癌Hela细胞凋亡作用明显。3抑制肿瘤细胞侵袭和转移肿瘤的侵袭和转移是一个多步骤、 多基因调控的过程,是通过各种生长因子、 细胞因子、 酶系统、 信号通路以及上皮间质化 (EMT) 等多因素交互作用来实现的。肿瘤的侵袭和转移是肿瘤复发的主要因素之一, 所以抑制肿瘤细胞的侵袭和转移能力是治疗恶性肿瘤的关键。有研究者通过Transwell迁移实验检测胃癌SGC-7901细胞迁移能力, 结果显示, 各剂量柴胡皂苷D组迁移细胞数量均降低, 且呈剂量效应关系,表明柴胡皂苷D可抑制SGC-7901细胞迁移能力11, 12。在分
12、子层面研究显示, 中、 高剂量的柴胡皂苷D可明显下调SGC-7901细胞中Norrin和Livin的表达, 且mRNA表达与蛋白结果相一致, 提示柴胡皂苷D可能通过减少Norrin、 Livin的表达,减少抗凋亡因子的表达, 打破了原有凋亡/抗凋亡细胞因子的表达比例, 导致SGC-7901细胞凋亡率显著增加, 降低了SGC-7901细胞增殖及迁移能力。 EMT是上皮表型转化为间质细胞表型的生物过程, 在生理条件下, EMT在胚胎形成、器官发育和组织愈合等过程中具有重要作用; 在病理条件下, 尤其是在肿瘤的侵袭转移过程中, EMT也可被激活13。张平安等14通过划痕试验、 Transwell迁移
13、试验和Transwell侵袭试验检测柴胡皂苷D对人成骨肉瘤细胞MG-63的迁移和侵袭能力的影响, 结果表明对MG-63细胞增殖无明显影响浓度的柴胡皂苷D能够显著抑制细胞的迁移和侵袭能力 (P0.001) , 为了进一步研究柴胡皂苷D抑制MG-63细胞迁移和侵袭潜在的分子机制, 他们将细胞经柴胡皂苷D不同浓度处理后提取总蛋白, 使用Western blot对相关蛋白进行检测, 结果显示, 柴胡皂苷D能够显著上调上皮性标志物E-cadherin的表达, 而下调间质性标记物N-cadherin和Vimentin的表达, 诱导细胞发生EMT改变, 呈现明显的浓度梯度依赖效应, 表明柴胡皂苷D是通过逆转
14、EMT来抑制人成骨肉瘤细胞MG-63的迁移和侵袭。党锋等15研究亦表明柴胡皂苷D能够通过抑制EMT和细胞干性从而抑制人结直肠癌细胞SW480的迁移和侵袭, 划痕实验和Transwell迁移实验中, 柴胡皂苷D能够显著抑制SW480的迁移能力; 在Transwell侵袭实验中, 柴胡皂苷D亦显著抑制SW480的侵袭能力; 柴胡皂苷D处理后, 细胞E-cadherin的表达增高,N-cadherin和Vimentin的表达降低, 同时柴胡皂苷D可抑制SW480细胞克隆球的形成 (P0.05) 。4调控肿瘤细胞自噬细胞自噬是指通过蛋白质的再循环使细胞维持正常稳态, 同时通过受损的细胞器和周转蛋白质来
15、维持细胞的能量。对于肿瘤细胞而言, 适度的自噬可通过降解细胞内大分子为细胞的生存、 生长提供能量; 过度活化的自噬则导致必需蛋白质和细胞器的过度消耗, 进而引起非caspase依赖的细胞自噬性死亡, 从而诱导肿瘤细胞死亡。杨春燕16通过Western blot法检测观察到柴胡皂苷D处理后的HepG2细胞自噬相关蛋白LC3表达增多且呈剂量正相关, 柴胡皂苷D (25mol/L组) 在24 h时间段激光共聚焦显微镜下观察到自噬小体形成, 研究表明柴胡皂苷D可上调自噬相关蛋白LC3表达并诱导HepG2细胞自噬, 诱导细胞死亡。王宗明等17研究表明人肝癌细胞PLC、 MHCC-97H、 MMC-772
16、1以及Huh7经柴胡皂苷D干预48 h后, 肝癌细胞出现自噬体, 提示柴胡皂苷D抗肿瘤活性可能与自噬过程密切相关, 且经柴胡皂苷D作用后, 肝癌细胞的自噬相关蛋白LC3和自噬特异性基因Beclin1的表达量较未作处理的细胞明显上调 (P0.05) 。研究者进一步探讨了柴胡皂苷D诱发肝细胞自噬的作用机制, 核糖体蛋白S6激酶1 (S6K1) 是mTORC信号通路主要的下游底物, 通过磷酸化S6K1可以激活mTORC通路,经Western blot检测, 结果显示, 经柴胡皂苷D处理后, 细胞磷酸化S6K1蛋白 (p-S6K1) 表达量明显降低, 提示柴胡皂苷D可以通过负调控mTORC信号传导通路
17、诱发肝癌细胞自噬性死亡, 从而发挥抗肿瘤活性。有研究显示, 柴胡皂苷D能够诱导人结直肠癌SW480细胞发生自噬, 表现在自噬相关蛋白LC3A/B及LC3A/B/I比值的增高、 自噬经典底物蛋白p62的减少和LC3翻转试验阳性, 且自噬抑制剂3-MA能够抑制柴胡皂苷D所诱导自噬的发生, 3-MA抑制自噬后, 柴胡皂苷D对SW480细胞的增殖抑制效应减弱, 结果提示柴胡皂苷D可通过诱导自噬抑制人结直肠癌细胞SW480的增殖18。 5逆转肿瘤细胞多药耐药 (MDR) MDR是指肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物产生耐药后, 而对其他结构、 作用机制及作用靶点都不同的抗肿瘤药物也产生交叉耐药现象, 肿瘤细胞的M
18、DR与恶性肿瘤的复发和转移密切相关, 是临床上导致肿瘤患者化疗失败的重要原因之一。 MDR细胞过度表达MDR1基因编码的P-糖蛋白 (P-gp) 是肿瘤化疗成功的主要障碍, P-gp能够将细胞内抗癌药物“泵” 出癌细胞, 降低有效的细胞内药物浓度, P-gp的MDR逆转剂可以恢复MDR细胞对这些药物的敏感性。有研究表明, 柴胡皂苷D通过下调MDR1和P-gp的表达, 增强乳腺癌MCF-7/阿霉素 (ADR) 细胞对ADR的敏感性, 恢复了P-gp底物罗丹明123 (Rh123) 的积聚并抑制了P-gp介导的药物山 西 中 医2021 年 2 月第 37 卷第 2 期SHANXI J OF TC
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