黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡的研究进展

黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡的研究进展

陈思宇

基础医学院2012级23班，生物技术 201240262

摘要：黄酮类化合物是广泛存在于自然界中的一类多酚化合物，有许多潜在的药用价值，抗肿瘤活性是其研究热点之一。它的抗肿瘤作用主要表现在抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、干预信号转导、影响细胞周期、影响血管生成、克服肿瘤细胞多药耐药性等方面。本文就黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡作用的研究进展进行综述。

关键词： 黄酮类化合物 肿瘤细胞 凋亡 机制

细胞凋亡（apoptosis）是近年来生命科学中的一个研究热点，诱导肿瘤细胞凋亡有望成为肿瘤治疗过程中的一个新靶点。细胞凋亡是一个重要的生命现象，不仅出现在生理状态下，更与许多重要疾病相关联。它包括一系列典型的生化和形态学特征，是个体发育过程中基因调控下的细胞自杀活动，是多细胞有机体为调控机体发育、维护内环境稳定，由基因编码的细胞主动死亡的过程。随着分子生物学技术的发展，研究者从20世纪80年代开始从基因水平研究细胞凋亡的原因。根据目前的研究结果，细胞凋亡主要受bcl-2、p53、c-myc、ras基因以及胱冬蛋白酶、蛋白激酶C、转谷氨酰氨酶等酶的调控。

黄酮类化合物（flavonoids）是一类具有2-苯基色原酮结构的化合物，是一类分布非常广泛的天然活性产物，存在于几乎所有的绿色植物中，多以苷类形式存在，一部分以游离形式存在。目前，黄酮类化合物泛指两个苯环（A与B）通过三个碳原子相互连结而成的一系列化合物。每个苯环可连接羟基、糖基或多糖等取代基，由于糖的种类及连接位置不同,可以形成各种黄酮苷。可将主要天然黄酮类化合物分为黄酮类（如芹菜素、木犀草素、黄芩苷）、黄酮醇类（如山萘酚、槲皮素、芦丁、杨梅素）、二氢黄酮类（如橙皮素、橙皮苷、甘草素、甘草苷）、二氢黄酮醇类(如二氢槲皮素、二氢桑色素）、异黄酮类（如大豆素、大豆苷、葛根素）、二氢异黄酮类（如紫檀素、三叶豆紫檀苷、高丽槐素、鱼藤酮）、查耳酮类（如红花苷）、二氢查耳酮类（如梨根苷）、橙酮类，花色素类、黄烷醇（如黄烷-3-醇、黄烷-3, 4-二醇）、口山酮（如双苯吡酮）、高异黄酮等。 黄酮类化合物广泛存在于植物的各个部位，尤其是花、叶部位。主要存在于芸香科、唇形科、豆科、银杏科及菊科。药理学研究证明，此类物质中许多具有很强的活性，对多种疾病有良好的疗效，医用价值甚高。研究发现，其作用包括抗病毒、抗过敏、抗糖尿病、护肝、抗氧化、抗心脑血管疾病、抗炎、抗致癌物等多方面功效[1-7]。目前，诱导肿瘤细胞凋亡已成为肿瘤治疗的重要途径之一，而黄酮类化合物对肿瘤细胞的促凋亡作用研究受到国内外广泛关注，现对黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡做一综述。

1 黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡进展

1.1 对Bcl-2基因家族表达的影响

bcl-2基因家族是细胞凋亡重要调节者。目前发现至少bcl-2蛋白家族成员，包括促凋亡蛋白家族Bax、bcl-xs、Bad、Bak和抑凋亡蛋白家族bcl-2、bcl-xl、ced-9、Al、BHRF-1、Mcl-1

等。这些蛋白家族成员之间可以形成异二聚体或同二聚体，它们之间的比例影响着细胞调控系统，从而最终决定细胞是否凋亡。bcl-2能使细胞生存期延长和抵抗凋亡，而抑制其表达，可以有效地提高细胞凋亡水平。据报道，用人卵巢癌H0-8901PM细胞接种的裸鼠卵巢癌动物模型作为实验对象。经流式细胞术检测发现，50mg/kg金雀异黄素能抑制卵巢癌HO-8901PM细胞，抑制瘤细胞的增殖/诱导凋亡和阻断细胞周期及凋亡蛋白而发挥体内抗肿瘤效应[9-11][8]。牛文忠等研究芒柄花素对人结肠癌细胞HCT2116的作用，结果显示，芒柄花素可激活Caspase-3下调Bcl-2和Bcl-xl蛋白的表达，从而诱导细胞凋亡；同时可上调非甾体抗感染药物激活基因的表达[12]。

1.2 对P53抑癌基因表达的影响

1979年Linzer等在DNA病毒SV40转染的哺乳动物细胞中发现分子量为53 kd能与sv40大T抗原结合的蛋白，命名为p53。后来发现p53基因为肿瘤抑制基因，目前已知它可促进p21、WAF1、CIP、MDM2、GADD45、周期素G、fas、bax等基因的转录。p53介导的下游事件主要有两个：一是诱导细胞周期停滞于G0期，二是诱导细胞凋亡。然而，细胞凋亡途径并非均为p53依赖性，也存在非p53依赖的凋亡通路。Song D等应用金雀异黄素诱导人胃癌SGC-7901细胞凋亡，经Western Blot检测p53蛋白的表达，发现突变型p53基因表达减少，野生型p53基因表达增多，提示金雀异黄素诱导人胃癌SGC-7901细胞凋亡，可能机制是抑制突变型p53基因的表达[13]。有学者报道芹菜黄素能上调人前列腺癌LNCaP细胞的WAFl/p21，并具有P53依赖性，诱导癌细胞凋亡[14]。有学者报道金雀异黄素能诱导大肠癌HCT2116细胞的抑癌基因——非甾体抗感染药活化基因（NAG21）和P53、P21的表达。并通过先诱导p53基因来调节NAG21的表达，而在大肠癌HCT215细胞（p53基因缺乏）中NAG21不能被诱导表达，提示金雀异黄素通过调节p53基因而诱导肿瘤细胞凋亡[15]。

1.3 对ICE/ced-3家族的影响

1993年，Yuna J等发现ced-3基因与哺乳动物细胞白细胞介素-1ß转化酶(ICE)存在功能和序列相似性，两者高表达可产生凋亡反应[16]。后来将ICE/ced-3家族统一命名为caspase。caspase属于半胱氨酸蛋白酶，具有严格的底物特异性，能够促进细胞凋亡和辅助促炎症功能。张强等用200mg/kg金雀异黄素腹腔注射到用DEN诱导、苯巴比妥促进的肝癌小鼠中．通过免疫组化检测细胞增殖标志物PCNA和Caspase-3，琼脂糖凝胶电泳和TUNEL法检测DNA片段。结果发现，经处理后PCNA表达呈现下调，Caspase-3表达呈现上调，说明金雀异黄素能通过抑制增殖和诱导凋亡而对肝细胞癌发挥抗肿瘤效应[17]。

1.4 对线粒体途径的影响

细胞凋亡的调控根据其起始信号的细胞部位不同，分为2条主要诱导途径：死亡受体途径和线粒体途径，不同的死亡信号通过不同的途径诱导细胞凋亡。线粒体在细胞凋亡中的作用主要包括三方面:线粒体膜电位∆ⱷm及通透性改变；线粒体促凋亡因子的释放；活性氧的过度产生。胡太平等研究发现芹菜素(API)能降低胃癌BGC823细胞线粒体跨膜电位,促进Cyt c释放,从而激活caspase-9，caspase-3级联反应，通过调控线粒体诱导途径诱导人胃癌BGC823细胞凋亡[18]。代志军等研究发现半枝莲提取物含药血清可有效诱导肝癌H22细胞凋亡,其机制可能与降低肿瘤细胞线粒体膜电位有关[19]。

1.5 其他

1.5.1对Fas抗原表达的影响

Fas/CD95系统是目前研究最清楚的介导细胞凋亡的信号转导系统之一，属于肿瘤坏死因子受体(TN-FR)及神经生长因子受体(N GFR)家族成员，Fas与Fas配体(FasL)结合，向Fas(+)细胞传递死亡信号使Fas(+)细胞进入凋亡。王玉平等研究发现，藏药金腰草中6,7,3’-三甲氧基-3,5,4’-三羟基黄酮(TTF)对人红白血病细胞株K562有诱导凋亡作用，其作用机制可能与上调Fas蛋白表达水平有关[20]。

1.5.2对NF-KB信号传导通路的作用

NF-KB属于Rel家族。由2种主要蛋白PSO和P65组成，是从B细胞核提取物中发现的一种核蛋白因子，它能与免疫球蛋白K链基因的增强子KB序列特异性结合：核蛋白因子NF-gB与细胞凋亡有密切关系，其激活能够阻断细胞死亡通路，通过诱导Bcl-2表达而抑制细胞凋亡。夏世金等研究发现。NF-KB通过抑制淋巴细胞凋亡而参与老年大鼠的免疫衰老调控过程．EF可能通过提高NF-KB的活性和诱导P65高表达来抑制淋巴细胞凋亡，从而延缓免疫衰老进程[21]。同时，张强等也发现，多种黄酮类化合物诱导食管癌细胞KYSE-510和OE33凋亡的过程均受p65和p73的调节[22]。

2 结语

从分子水平来讲，肿瘤的发生是一系列信号分子之间相互作用的结果。从基因突变修复失败到子代细胞分裂增殖失控直至肿瘤的发生、侵袭和转移，这一系列生物事件均伴有多种信号分子、信号途径之间的相互促进或相互抑制。我国是一个中草药资源丰富的大国，充分发挥这一优势可大力推进我国抗癌中草药新药的研究发展。黄酮类化合物可通过多途径诱导肿瘤细胞凋亡，包括参与肿瘤细胞凋亡基因调控，干预细胞凋亡信号传导途径，阻滞细胞周期，调节细胞因子，发挥激素样作用等。利用黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡机制是肿瘤治疗的新观念、新手段。目前黄酮类化合物诱导肿瘤细胞凋亡多为体外实验，对于体内情况有待于进一步深入，关于其抗肿瘤作用的筛选工作也有待于进一步研究。随着对黄酮类药物抗肿瘤作用机制研究的深入，将不断出现新的研究热点和新动向。一旦基础性研究获得突破，就将转化成为一系列创新药物发现的源泉和契机。

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