木犀草素抗腫瘤作用的研究進展 | 木犀草素抗腫瘤作用的研究進展 |
| 發(fā)布時間:2013-12-10 信息來源:admin 發(fā)布人:admin 點擊次數:1483 |
摘 要:木犀草素是一種植物黃酮，是抗腫瘤的啟動因子。研究證實其對多種實體瘤、腹水癌和白血病細胞有顯著抑制作用。木犀草素還能增敏多種致凋亡因子，具有多靶點抗腫瘤的潛力。 關鍵詞:木犀草素／藥理學 白血�。嗅t(yī)藥療法 腫瘤／中醫(yī)藥療法 Research progress on anti：tumor effects of iuteolin Abstract:Luteolin is an important member of the flavonoid family. It has been reported that luteolin can inhibit the proliferation of serials of tumor cells including solid tumor,ascties cancer and human myeloid leukemia. Luteolin can also sensitize a number of apoptosis-inducing factors by unique mechanisms Key words:Luteolin/pharmacol; Leukemia/zhongyi yao liaofa; Neoplasms/zhongyi yao liaofa 木犀草素屬于黃酮(flavones)類植物化學 物，主要存在于金銀花、菊花、荊芥、白毛夏枯草 等藥物中，以及百里香、芽甘藍、洋白菜、菜花、 甜菜、椰菜和胡蘿b等蔬菜中，而且以糖甙的形 式分布于多種植物中，如芹菜、青辣椒、紫蘇葉 等Ⅲ。木犀草素純品為黃色結晶狀粉末，微溶于 水、溶于堿溶液，正常條件下穩(wěn)定。其化學名為 3’，4’，5，7一四羥黃酮，分子式為C H 。O ，CAS 號：491—70—3，結構式如下：
早期文獻報道木犀草素具有抗菌、抗炎、保 護心血管、解痙、祛痰、抑制酶活性、免疫調節(jié)、 抗氧化、抗輻射、利尿、利膽等藥理作用乜]。目前 研究證實木犀草素對多種實體瘤、腹水癌和白 血病細胞都有顯著抑制作用，現就其抗腫瘤作 用的機制及其應用前景作一綜述。 1 抗增殖作用和／或誘導癌細胞凋亡 木犀草素可以通過抗增殖和誘導凋亡抑制 惡性腫瘤細胞的生長，在體外對人肝癌細胞 (HepG2、J5)、結直腸癌細胞(COLO205、 HCTll6和HCT15)、宮頸癌Hela細胞、黑色素 瘤細胞(SK—MEI 一1和SK—MEL一2)、卵巢囊腺 癌細胞SK—OV一3、人中樞神經腫瘤細胞XF一 498、胃癌細胞HGC一27、腹水癌細胞NK／LY、白 血病細胞(P388、CEM—CT、CEM一27)、平滑肌 瘤細胞、上皮細胞癌細胞A431等10多種癌細 胞有抑制增殖作用，還可誘導一些癌細胞發(fā)生 凋亡。 1．1 抗腫瘤細胞增殖作用 通過比較黃酮類 化合物的結構與活性，已明確木犀草素苯環(huán)B 中C3、C4上的兩個鄰近的極性基團一OH對于 抑制酶活性是必需的；C2和C3之間的共軛雙 鍵導致B環(huán)和C環(huán)在同一平面，有利于接近激 酶底物結合位點，這兩種結構對于木犀草素抗 細胞增殖的活性至關重要[7j。木犀草素主要靠 改變細胞信號通路抑制腫瘤細胞生長因子或改 變激酶活性抵抗癌細胞的浸潤，也可通過阻滯 細胞周期等方式抑制腫瘤細胞生長。 在HepG2中，木犀草素通過影響MAPK／ ERKS和PI3K—Akt這兩條途徑抑制細胞增殖， 其作用類似于PD98059。PD98059是一種調節(jié) 細胞外信號調節(jié)激酶(extracellular signal— regulated kinase，ERK1／2)的上游激酶，是 MEK 的特異抑制劑，類似于渥曼青霉素；另一 種是PI3K 的抑制劑，抑制由肝細胞生長因子 (hepatocyte growth factor，HGF)誘導的浸 潤[7j。在A431細胞中，木犀草素可抑制表皮生 長因子受體(EGFR)的自磷酸化作用，顯著地 抑制A431細胞的增殖，并呈時間和劑量反應關系。 在野生型P53細胞系中，木犀草素通過阻 滯細胞周期產生抗腫瘤作用。木犀草素誘導S一 相細胞周期阻滯，并誘導DNA修復酶mRNA 的轉錄，如人類的MutT同系化合物、8一羥基鳥 嘌呤一糖基化酶和無嘌呤核酸內切酶lgj。木犀草素能提高P53蛋白和CDK抑制劑P21(wAF1／ CIP1)蛋白的表達，下調CDK4表達并通過抑制細胞周期生長和誘導細胞凋亡產生抗肝細胞癌 (HCC)活性，其效果與5-FU相當；低劑量可抑 制PLC／PRF／5、Hep3B和HA22T／VGH，但需 較高的濃度來抑制HepG2和SK—Hepl L1 “j。在 野生型P53的腫瘤細胞和P53突變的腫瘤細胞 中，木犀草素都可以誘導P21，且以一種不依賴 P53的獨立方式抑制腫瘤細胞生長，即使P53 活性在癌細胞中已喪失，其仍可作為有效的化 學預防劑拮抗致癌作用，這可能是通過SP1／ SP3依賴途徑誘導P21的結果l8j。 除此之外，百里香、芽甘藍、洋白菜等蔬菜 中含有的木犀草素可抑制與腫瘤細胞增殖有關 的酪氨酸激酶和局部粘著斑激酶(focal adhesion kinase，FAK，是細胞浸潤的重要調節(jié) 因子，與磷酸化的發(fā)生有關聯)的活性，抑制腫 瘤細胞浸潤。 1．2 誘導腫瘤細胞凋亡 誘導腫瘤細胞發(fā)生 凋亡是腫瘤治療研究的新途徑，基本特點不是 在于直接殺傷腫瘤細胞，而是誘導腫瘤細胞發(fā) 生程序化死亡，達到清除腫瘤細胞的目的。木犀草素可通過不同的方式誘導不同的腫瘤細胞發(fā) 生凋亡。 木犀草素可誘導拓撲異構酶I介導的凋 亡。熒光試驗顯示木犀草素不僅可直接與酶相 互作用，而且可以嵌入底物DNA，但不是結合 在雙螺旋的小溝上。電泳遷移率變動試驗 (e1ectrophoretic mobility—shift assays，EMSA) 顯示，木犀草素和DNA 間的直接相互作用不會 影響酶一DNA復合體的組合口 。這表明木犀草素對拓撲異構酶I的抑制部分是因為拓撲異構 酶I—DNA一可剪切復合體有較高的穩(wěn)定性。在 腫瘤細胞中，40／amol／L的木犀草素就可完全 抑制真核DNA拓撲異構酶 。因此，木犀草素 和抗腫瘤藥喜樹堿相似，是一種經典的I型抑 制劑，能形成拓撲異構酶I一介導的“可剪切復 合物”。但與喜樹堿不同的是，木犀草素可分別 與單體酶和底物DNA發(fā)生相互作用。所以木犀草素可作為拓撲異構酶I接觸反應活性的抑制 劑，成為一種誘導型抗癌化合物對拓撲異構酶 產生抑制作用。 木犀草素還可誘導拓撲異構酶Ⅱ介導的凋 亡，通過形成木犀草素一topo Ⅱ一DNA三重復合物剪切DNA，比槲皮素更強烈地抑制拓撲異構 酶Ⅱ的活性_1 。如木犀草素能抑制利什曼原蟲 的DNA 拓撲異構酶Ⅱ而導致凋亡，同時它在 V79細胞中也顯示出強裂解作用和拓撲異構酶 Ⅱ中毒 。 在HepG2細胞中，木犀草素誘導的凋亡是 通過Bax／Bak線粒體易位和C—Jun氨基一末端激 酶(c—jun NH2一terminal kinase，JNK)的激活機 制[】 。木犀草素可以誘導細胞釋放細胞色素， 并激活CPP32而引起HepG2細胞凋亡。有人發(fā) 現用木犀草素處理3～l2 h后，Bax和Bak可明 顯地易位到線粒體，而且JNK被激活。研究表 明一種特殊的JNK 抑制劑SP600125，可降低 CPP32的活性，當細胞釋放由木犀草素誘導的 細胞色素C時，就引起B(yǎng)ax的線粒體易位。JNK 家族屬于促細胞分裂劑激活的蛋白激酶 (MAPK)超家族，控制了細胞功能的許多方 面，包括細胞的增殖、分化和死亡。JNK和P38 激酶的級聯激活通常與促進凋亡程序的激活有 關。木犀草素也激活casepase一3，增~tlBax蛋白， 并伴隨Bcl—X 水平下降，誘導細胞周期阻滯在 G。／G 期。如用木犀草素處理的PLC／PRF／5細 胞明顯增加了前凋亡蛋白Bax，并降低抗凋亡 的Bcl—X 水平。因此，一旦改變Bax／Bcl—X ，促 使凋亡產生。木犀草素降低線粒體膜電勢，觸發(fā) 細胞色素C釋放到胞液，隨后誘導procaspase一9 和procaspase一3，這可能是因為裂解了多聚腺苷 二磷酸核糖、多聚酶(PARP)和DNA 片段要素 (DFF一45)引起的�，F在已檢測到Bcl一2蛋白 的前凋亡裂解，如Bad和Bax產生的切去頂端 格式程序和抗凋亡Bcl一2蛋白的裂解。 在HeLa細胞和前列腺癌細胞系DU145等 人類惡性腫瘤細胞中，木犀草素能顯著上調死 亡受體(death receptor 5，DR5，也稱為TRAIL— R2)，引起細胞凋亡，并伴隨著Bcl一2一相互作用 區(qū)域的剪切和caspase一8、一10、一9和一3的激活， 而對正常細胞則沒有類似作用。DR5是P53 腫瘤抑制基因的下游基因，是傳統(tǒng)抗癌藥物(如 阿霉素和依托泊甙)的靶基因，也是TNF一相關 的凋亡誘導配體(TNF—related apoptosis— inducing ligand，TRAII )的受體，TRAIL通過 跟含有受體DR5的死亡區(qū)域相互作用促使凋亡發(fā)生，但對各種正常細胞沒有細胞毒性。木犀草素不僅在人類惡性腫瘤細胞中上調DR5引 起凋亡，其本身單獨作用，也可輕微地誘導腫瘤 細胞凋亡。 此外，木犀草素能在不同的作用時間，分別 增強大鼠H4ⅡE細胞caspase一2、caspase一3／7、 caspase一8／l0和caspase一9活性；通過caspase一 依賴和不依賴途徑誘導CH27細胞凋亡，還 能抑制DMBA和TPA誘導的小鼠皮膚癌；在 癌細胞中誘導凋亡的潛力與它抑制FAS的能 力密切相關�？梢娔鞠菟卣T導腫瘤細胞凋亡 的作用主要是通過靶向調節(jié)細胞生長中的信號 轉遞、基因表達、酶的活化或抑制實現，而不是 直接的細胞毒作用，所以可能有較廣的抗癌譜。 凋亡增敏作用 凋亡增敏劑是新近抗腫瘤研究的另一熱 點。木犀草素可作為凋亡增敏劑，當與化療藥物 聯合應用時，能增強藥物誘導腫瘤細胞凋亡的 能力，其具體表現如下： 腫瘤壞死因子一a(TNF—a)可以激活細胞死 亡和細胞存活兩條路徑，因此大多數癌細胞對 它的細胞毒作用易產生耐受性。我們發(fā)現用木 犀草素預處理一些人類癌細胞系(如結腸直腸 癌CoL0205、HCT1l6細胞和宮頸癌HeLa細 胞)后極大地增強了TNF—a誘導細胞凋亡的能 力口 。其分子機制如下：其一，木犀草素通過抑 制TNF—a誘導的核轉錄因子一kappa B(NF—JcB， TNF—a信號的主要生存因子)的活性，抑制了 NF一．cB靶定的抗凋亡基因的表達，包括抗凋亡 NF一．cB靶基因A20和細胞凋亡抑制劑蛋白一l (c—IAP1)。另外，木犀草素對NF一．cB的抑制放 大并延長了TNF—a誘導的JNK的活性。其二， 木犀草素通過提高caspase一8的活性，增敏 TNF—a誘導的細胞凋亡。Caspase一8是死亡受 體信號途徑中誘導典型凋亡的caspase。其三， 雖然木犀草素增敏TNFa誘導凋亡的模式類似 于ActD，但它們顯然是通過不同的機制起作用 的。木犀草素并沒有像ActD或CHX那樣阻斷 c—myc的表達水平，這表明木犀草素不是一般 的基因表達抑制劑，而是通過一種特殊的機制 起作用的，而線粒體在木犀草素增敏作用中的精確角色還需進一步確定. 木犀草素也可通過抑制蛋白激酶C(PKC) 的活性和降解凋亡蛋白的X一鏈接的抑制劑 (XIAP)，促進capase一8的活性和caspase一3成 熟，產生對TRAIL誘導的凋亡增敏作用_2 ，這 可能是木犀草素一個獨特的新功能。許多癌細 胞對TRAIL有耐受性，因此用TRAII 結合其 他因子(如木犀草素)克服腫瘤細胞耐受性或許 是治療腫瘤的一種有效策略。當前的研究發(fā)現， 用無細胞毒性濃度的木犀草素處理對TRAIL 敏感的HeLa細胞和TRAII 耐受的癌細胞 (CNE1、HT29和HepG2)，可以顯著提高 TRAII 誘導凋亡的敏感性，這種增敏作用是通 過促進capase一8活性和caspase一3成熟產生 的 。在腫瘤細胞中XIAP蛋白水平明顯降低， 而用木犀草素和TRAIL處理過的細胞的XIAP 在mRNA水保持穩(wěn)定。有趣的是，如用MG132 (一種蛋白水解酶抑制劑)預處理，可消除XIAP 的下調和細胞死亡，這表明木犀草素和TRAIL 促進泛素華(ubiqutinatiOn)和蛋白酶體的降解 下調XIAP。因此，維持木犀草素和TRAIL誘導 XIAP的降解和細胞死亡的能力是由于PKC的 活性，而不是AKT_2 -28]。木犀草素抑制PKC和 bisindolylmaleimide(BIM，一種PKC抑制劑) 的活性能刺激木犀草素增敏TRAIL一誘導的凋 亡，這表明PKC也參與在內。所有這些結果都 表明木犀草素聯合TRAIL在癌癥治療中具有 潛在的應用前景。 3 抑制血管生成 木犀草素能抑制血管內皮細胞生長，減少 腫瘤組織血管生成，限制腫瘤生長；其還可封閉 血管內皮細胞黏附分子的黏附，從而限制腫瘤 的生長與轉移。 木犀草素能顯著抑制大鼠大動脈血管平滑 肌細胞(VSMCs)血小板源性生長因子 (PDGF)一BB一誘導的增殖和大鼠大動脈VSMCs DNA合成，并呈濃度依賴關系；流式細胞儀分 析DNA含量顯示木犀草素可阻滯PDGF—BB一 誘導的細胞周期進程；木犀草素預處理大鼠大 動脈的VSMCs，可明顯地抑制PDGF—BB一誘導 的細胞外信號一調控激酶1／2(ERK1／2)、Akt和磷脂酶C(PLC)一71活性，還可抑制c—fos基因 表達 。體外試驗表明，木犀草素也能抑制 VEGF誘導的人臍帶靜脈內皮細胞的生存與增 殖，即新血管生成，體內家兔角膜試驗亦獲得同樣結果。因此，可以認為木犀草素跟許多植物黃酮一樣，是一種血管生成抑制劑。 4 提高放化療的療效和化學預防作用 所有苯環(huán)上有羥基的黃酮都有抗誘變作 用，木犀草素A環(huán)和B環(huán)上各有2個羥基，C環(huán) C4上的羰基也起重要作用，木犀草素的抗突變 作用已在Ames試驗和小鼠骨髓細胞染色體試 驗中得到證實_1 。 木犀草素在體內有化學預防作用，可抑制 惡性腫瘤的發(fā)生，且沒有明顯的毒副作用。研究 發(fā)現，木犀草素經胃給藥于大鼠，可通過調節(jié)脂 質過氧化反應抗氧化功能，預防DMH一誘導的 組織病理學變化，抑制結腸癌發(fā)生l3 。木犀草素也可抑制大鼠體內被腌魚／腌羊肉和油炸魚／ 羊肉串引起的染色體畸變，其保護作用比槲皮 素好_3 。木犀草素對腫瘤的化學預防作用主要 與以下機制有關：木犀草素有抗氧化作用，氧化 應激導致大分子氧化損傷，而氧化的DNA和脂 質體過氧化作用是發(fā)生癌癥的基礎。木犀草素 可抑制脂質體過氧化并清除氧自由基，木犀草素還有抗輻射作用，可清除由紫外線輻射和Fenton反應引起的8-OhdG 形 成 。木犀草素一方面通過清除射線產生的自 由基來減少DNA損傷，減輕放療的副反應，另 一方面它本身就能抑制癌細胞增殖，從而提高 療效�？诜鞠菟乜山档桶⒚顾氐亩拘裕瑴p少 腫瘤化療藥產生的副作用。 在人類和小鼠白血病細胞及人類肝癌和膀 胱癌細胞中，木犀草素可能是一種芳基胺N一乙 �；D移酶(NAT)的非競爭性抑制劑，能改變 其動力學參數K 和V ，并呈劑量依賴性地抑 制NAT活性，使癌細胞不能對芳基胺底物進行 正常的乙�；� |
