白藜芦醇抗肿瘤作用机制
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白藜芦醇抗肿瘤作用机制
白藜芦醇(resverat rol)广泛存在于自然界中,是植物在受到外来侵害时所产生的一种抗体性物质,具有保护心血管、调节
血脂、抗病原微生物、护肝等多种生物学作用1,
2。
J ang等
3
于1997年系统地报道了白藜芦醇的抗肿瘤作用,研究认为白藜芦醇
作为天然的肿瘤化学预防剂,对肿瘤的起始、促进、发展三个阶段均有抑制作用;能够抗突变、抗氧化,清除自由基,并诱导II
期药代谢酶(抗起始活性)和环氧化酶(cyclooxygenase , COX)及过氧化氢酶活性,有很强的抗炎作用(抗促进活性); 并能诱导人早
幼粒细胞性白血病细胞株HL60 (抗发展作用)的分化
4
^,本文就白藜芦醇的抗肿瘤作用机制进行简述如下。
1抗氧化作用
自由基损伤被公认是引起细胞DNA损伤进而导致细胞恶变的重要机制之一,白藜芦醇即3,5,8-三羟基二苯乙烯(3,5,8 -t ri hydroxyl2stilbene)是一种强抗氧化剂,对由氧化应激引起的细胞组织损伤有明显的保护作用,白藜芦醇还能减少H2O2 产生,明显抑制大鼠红细胞的自氧化溶血和由H2O2引起的氧化溶血,对小鼠心、肝、脑、肾等脏器的体外过氧化脂质的产生有明显的抑制
作用
7,8
,能有效的清除AAPH(盐酸2,2’ -偶氮(异丙基脒)和Fe/抗坏血酸产生的自由基和抑制硫代巴比妥酸反应物生成9。
De Salvia
等
10研究了白藜芦醇清除活性氧的能力,结果表明,白藜芦醇能干预氧化代谢过程,减轻H2O
2
产生的活性氧自由基对DNA分子的
损伤。
Yen等11则通过研究表明,白藜芦醇在10〜100|j mol/L范围内能有利于谷胱甘肽的生成,调节抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的活力,抑制过氧化氢酶的活力,减轻自由基对淋巴细胞DNA的损伤。
白藜
芦醇能抑制Fenton反应产生的羟自由基(hydroxy radical ,OH.)对小牛胸腺DNA的氧化损伤。
Lopez等
12
利用高效液相色谱分析了白藜芦醇对自由基诱导的DNA损伤所产生的生物标志物82羟基脱氧鸟苷(82hydroxy2 22deoxyguanosine ,82OH2dG)
的影响,结果表明,白藜芦醇能明显抑制OH.引起的DNA损伤,其半数抑制浓度(IC
50
)为10. 9 ±0. 3p mol/ L,且白藜芦醇与维生素C、褪黑素有协同效应,并能以剂量依赖的形式抑制由佛波酯诱导的HL60细胞株产生自由基,因而减轻DNA氧化损伤。
白藜芦醇还
通过对Cu
2+
的螯合作用而抑制低密度脂蛋白(low density lipoprc2
tein ,LDL)的氧化。
白藜芦醇能抑制膜脂的过氧化,对大鼠肝细胞微粒体中脂质过氧化的半数抑制浓度比槲皮素低3倍。
白藜芦醇对6 2淀粉样蛋白引起的PC12细胞凋亡有预防作用,能降低6 2淀粉样蛋白的细胞毒性及因此而产生的细胞凋亡及细胞间活性氧介导物的积累,抑制6 2淀粉样蛋白诱导激活的核因子kappaB (nuclear factor kappaB , N2K B)活性和因6 2淀粉样蛋白
影响所致的线粒体膜电位的降低
13。
白藜芦醇的抗氧化、抗自由基作用对于预防和治疗因氧化损伤引起的各种紊乱和失调具有非常深远的意义。
2抑制NF2 K B活性
白藜芦醇的抗肿瘤作用与抑制K B激酶活化密切相关,Holmes2McNary等
14
对白藜芦醇是否可以调整NF2K B活性进行研究,发现白藜芦醇具有抑制NF2K B活化调控的关键因子------------ K B激酶活性的作用,白藜芦醇通过阻断K B激酶活性,抑制
NF2K B活化而抑制癌症,为阻断肿瘤发生方面提供了合理的分子机理。
白藜芦醇是NF2K B活化和NF2K B依赖性基因表达的强效抑制剂,其机理可能是抑制上游的信号元件,白藜芦醇可以阻断编码单细胞化学诱
导物蛋白21基因(属于NF2K B调控的基因)表达,诱导纤维母细胞凋亡。
Afaq等
15
对白藜芦醇干预紫外线B(ultraviolet
B ,UVB)辐射引起的SKH21裸鼠皮肤损伤进行了研究,0. 2 ml 25 M mol/ L白藜芦醇丙酮溶液干预能明显抑制短期UVB暴露的
SKH 21小鼠的皮肤癌,同时抑制UVB 诱导的COX 活力和鸟氨酸脱羧酶活力及酶蛋白的表达,降低因UVB 引起的脂质过氧化。
进一 步的研究结果表明,白藜芦醇干预UVB 辐射引起的SKH 21裸鼠皮肤损伤的保护作用是由于白藜芦醇能以剂量依赖和时间依赖 方式阻止UVB 诱导的NF 2kB 的激活,抑制I K 2a 的磷酸化和降解所致16。
Pellegatta 等17研究了白藜芦醇对NF 2K B 信号通道的 影响,由肿瘤坏死因子a ( TNF 2a )诱导的P 502NF 2K B 和P 652NF 2K B 不受短时间白藜芦醇处理(30 min)的影响,但受长时间 (24h)白藜芦醇处理的影响。
白藜芦醇能调节I K B a 、P 652NF 2K B 、P 502NF 2K B 的Tyr 残基磷酸化,调节I K B a 的转录活性。
Ashikawa 等18发现白藜芦醇能以剂量和时间依赖方式阻断TNF 2a 诱导的NF 2K B 的活化,抑制TNF 2a 诱导的NF 2K B 的p65亚单 位磷酸化和核转位及NF 2K B 依赖的报告基因的转录,阻断由佛波酯、脂多糖、H 2O 2、神经酰胺等诱导的NF 2K B 的活化,抑制 TNF 2a 诱导的有丝分裂原激活的蛋白激酶激酶(mitogen activated protein kinase k 2nase ,MAPKK)和c 2j un NH 2末端的活化, 研究认为其抑制NF 2K B 活化进而抑制NF 2K B 依赖的基因表达是通过抑制NF 2K B 活化的关键调节物 --------------------------------------- I K B 激酶的活性 而产生的,白藜芦醇能诱导野生型P53蛋白表达并使之活化,通过P53途径诱导凋亡发生。
进一步研究指出,白藜芦醇诱导的 P53的活化和凋亡是由细胞外信号调节的蛋白激酶(extarcelularsignal regulated kinase , ERK)和P38激酶使P53蛋白第15 位上的Ser 磷酸化所致。
白藜芦醇还能抑制白介素卬诱导的NF 2K B 的激活,抑制骨髓白血病细胞的增殖。
3 阻滞细胞周期
细胞周期受多种基因调控网络的调控,这个调控网络的核心就是细胞周期蛋白依赖的激酶(cyclin dependent
kinases ,cdks),Ahmad 等20发现在人类鳞状细胞癌A431细胞中白藜芦醇通过调节cdks 抑制剂2细胞周期蛋白2cdk 之间相互作 用,引起细胞阻滞于G1期并随后诱导细胞凋亡。
白藜芦醇对A431细胞的有剂量依赖生长抑制作用;通过DNA 细胞周期分析显示, 细胞周期G1期受到阻滞;免疫印迹分析显示白藜芦醇干预导致剂量和时间依赖的WAF1cip 1的诱导、细胞周期蛋白D1、D2和£、 cdk2、cdk4和cdk6蛋白表达的降低,表明白藜芦醇
治疗可导致与所有被检测的cdks 相关的蛋白激酶活性的降低,抑制细胞周期蛋白D1/D22cdk6、细胞周期蛋白D1/D22cdk4 和细胞周期蛋白E 2cdk2复合物的形成,因此抑制细胞周期由G1期向S 期转化,最终导致肿瘤细胞的凋亡。
白藜芦醇能抑制 HT129结肠癌细胞的增殖,使他们的分化集中于细胞周期的G2期,白藜芦醇对G2期的干扰伴随着p34 (Cdc2)蛋白激酶的失活, 促进p34的Tyr 残基的磷酸化,酶动力学分析显示?34活力的下降是通过对cdk 蛋白激酶活力的抑制来调节的,而Cdc25A 磷酸 酶活力不受影响。
此外,白藜芦醇处理的细胞显示有低水平的cdk7蛋白激酶2Thr (161)磷酸化p34CDC2生成,表明白藜芦醇是通 过抑制cdk7蛋白激酶的活力、细胞分化、细胞周期的}2期,来抑制瘤细胞的增殖21。
白藜芦醇还能改变涉及细胞周期调节和 细胞凋亡蛋白如细胞
周期素(cyclin)、cdks 、p53和cdk 抑制因子的基因表达,激活一系列p53调节的基因和细胞凋亡或生长 抑制相关的基
• 258 • Chin J Dis Cont rol 20Prev J une ; 9 ⑶因。
通过芯片技术、RT 2PCR 、Western 印迹和荧光免疫分析白藜芦醇 处理48 h 的雄激素敏感前列腺癌细胞LNCaP 显示,对下游前列腺专一性抗原(prostate specific antigen , PSA)、AC 共激活 因子ARA24 和NF 2kBP65、P53相关基因(如P53、PIG7、P21 (WAF1cip1) p300/ cbp 和Apaf 21等)有调节作用,表明白藜芦醇对 P300/ bcp 的影响在其抗癌作用中也起作用。
4 雌激素样效应
白藜芦醇具有雌激素样作用,能被人体雌激素受体很好地识别,能以氢键方式与雌激素受体a 的活性中心(His524、 Arg394和
Glu353)结合,白藜芦醇在体外可与雌激素应答兀件(est rogenresponsiveelements ,ERE)结合,影响雌激素受体(est rogen re2ceptors , ERs)的转录活性。
体外ERs结合实验发现,白藜芦醇可与大鼠子宫组织的ERs结合,从而具有诱发一系列生理学反应。
白藜芦醇能抑制乳腺癌细胞增殖的基因表达,白藜芦醇与活性雌激素受体结合,调节雌激素敏感靶标基因的转录。
的潜在作用
23
Fustier等24用定量RT2PCR和蛋白质灌流技术研究了白藜芦醇对乳腺癌肿瘤细胞株BR2CA1 和BRCA mRNA表达的影响,结果表明,用30mmol/ L白藜芦醇干预的MCF27、HBL100 和MDA2MB 231细胞,其BRCA1 和BRCA2 mRNA均明显增加,但蛋白的表达未见增加。
Levenson等25在转化生长因子(t ransforming growth factors , TGF2a )水平和细胞水平(细胞生长)研究白藜芦醇对野生型雌激素(wt) ER(D351)和突变株ER(D351T)转染的乳腺癌细胞的影响,TGF2a mRNA的诱导作为雌激素对雌二醇(est radiol 2 , E2)的专一标记,白藜芦醇能刺激低浓度依赖性TGF2a mRNA转录抗雌激素物ICI182、ICI 780能阻止白藜芦醇诱导的TGF2a激活,进一步研究表明,白藜芦醇与各种浓度(10
〜10-8mol/ L)的雌激素混合时并不起拮抗作用,TGF2a 分析表明白藜芦醇和雌激素类似物D351GER同属-11
I型雌激素,且白藜芦醇与E2均呈浓度依赖性抑制wt ER 和D351YER细胞表达, 尽管雌激素拮抗物ICI能消除雌二醇引起的作用,但对白藜芦醇引起的生长抑制没有影响,白藜芦醇调节wt ER上游80多个基因的表达,白藜芦醇在低浓度时起ER拮抗作用,并激活£日独立通道,抑制乳腺癌细胞的增殖。
5激活腺苷酸环化酶活性
白藜芦醇能激活腺昔酸环化酶(ademylate cy2clase ,AC)活力,增加细胞cAMP水平,抑制乳腺癌细胞MCF27级联生长,且抑制作用呈浓度、时间依赖关系,而对cGMP没有任何影响,白藜芦醇对AC的作用不受蛋白合成抑制因子------- 放线菌素D影响,
也不受雌激素受体阻滞剂一他莫西分的影响。
白藜芦醇促进cAMP的合成,对广谱磷酸二酯酶抑制剂232异丁基212甲基黄嘌吟和cAMP转移磷酸酯酶抑制剂(rolipram)都不敏感,平行实验结果显示:白藜芦醇能以浓度效应方式抑制肿瘤细胞的增殖,白藜芦醇和rolipram有协同作用,能显著增强各自的肿瘤细胞毒性。
白藜芦醇的作用可被蛋白激酶A抑制剂Rp2cAMPs 或KT25720 所逆转,预先用抑制剂(花生四烯酸基三氟甲酮)处理能明显消除白藜芦醇的影响
,但对rolipram的作用无影响,上述结果表明,白藜芦
26
醇是cAMP/蛋白激酶A体系的拮抗剂。
6抑制肝成肌纤维细胞增殖
研究了白藜芦醇对培养的人肝成肌纤维细胞的作用,肝成肌纤维细胞是引起肝纤维化和癌症发展的主要因素,Godichaud等
27
发现白藜芦醇能明显影响成肌纤维细胞的表型,可产生形态学的改变,对成肌纤维细胞增殖的抑制具有剂量依赖性,它也能减少平滑肌肌动蛋白(smooth muscle actin ,SMA)的表达,而不影响波形蛋白或胞质肌动蛋白的表达,在单层极限试验中能抑制成肌纤维细胞的移动,能抑制I型胶原mRNA的表达,减少基质金属蛋白酶2(mat rix metal protease 2 ,MMP22) 的分泌,另外,研究显示反云杉新昔(蛋白糖基化的类似物)和云杉醇(羟基化类似物)均无类似作用。
白藜芦醇能抑制皮肤纤维原细胞和血管平滑肌细胞的增殖,但不影响其SMA的表达,后者的作用有细胞特异性。
综上所述,白藜芦醇是一种值得深入研究的潜在化学抗癌剂。
白藜芦醇具有明显的抗氧化、抑制NF2K B活性、抑制AC活性和肝成肌纤维细胞增殖、阻滞细胞周期等功能,这些作用与其抗肿瘤活性有关,随着现代医学和分子生物学的发展,白藜芦醇的潜在生物学作用及其作用机制将会不断被发现和广泛应用。