姜黃素調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子抗腫瘤機(jī)制

1、姜黃素調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子抗腫瘤機(jī)制    摘 要：姜黃素是從姜黃屬的姜黃中提取的一種多酚類物, 研究表明姜黃素具有抗菌抗病毒、促進(jìn)傷口愈合，抗炎，免疫調(diào)節(jié)等藥理作用,特別是抗腫瘤作用,因此日益受到廣泛的關(guān)注。腫瘤的發(fā)生發(fā)展大多因基因變異而產(chǎn)生，大量研究表明姜黃素具有抗腫瘤作用，其機(jī)制復(fù)雜，本文從姜黃素調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子這一角度闡述其抗腫瘤機(jī)理，姜黃素是一極有可能成為具有臨床應(yīng)用價(jià)值的抗癌藥物。關(guān)鍵詞: 姜黃素；轉(zhuǎn)錄因子；腫瘤中圖分類號(hào)：R243大量研究表明，姜黃素可作用于多種轉(zhuǎn)錄因子，發(fā)揮多靶點(diǎn)抗腫瘤作用，美國(guó)NCI 已經(jīng)將其列為第三代防癌藥來進(jìn)行研究。轉(zhuǎn)錄因子作為

2、信使分子介導(dǎo)轉(zhuǎn)移相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中扮演極其重要的角色，以腫瘤相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子為靶點(diǎn)的靶向治療藥物也是當(dāng)前抗腫瘤治療的研究熱點(diǎn)之一。1NF-BNF-B (nuclear factor-kappa B)是由Sen 等于1986 年首先在B 細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一種核蛋白1,它廣泛存在于細(xì)胞中,是調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,它包含P50 和P65 兩個(gè)亞基，靜息時(shí)，位于細(xì)胞質(zhì)中，與其抑制蛋白組成三聚體。它可通過調(diào)控多種細(xì)胞基因的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子序列位點(diǎn)發(fā)生特異性結(jié)合，參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡及惡性轉(zhuǎn)化等多種病理生理過程,從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及侵襲和轉(zhuǎn)移。多種刺激物可以通過NF-B

3、的磷酸化而使其降解,使解離的NF-B 進(jìn)入到核內(nèi)并暴露它的核識(shí)別位點(diǎn),從而促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄。NF-B 調(diào)控的下游基因包括IL-1、COX2、MMP9 等促進(jìn)腫瘤發(fā)生的基因；VEGF、TNF 等與腫瘤血管生成有關(guān)的基因；ICAM-1、VCAM-1 等與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)的基因；bcl-2、TRAF 等與腫瘤抗凋亡有關(guān)的基因1?；罨腘F-B 信號(hào)通路可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的抵抗力, 從而產(chǎn)生耐藥性。研究表明, 在多種人類腫瘤, 如肝癌、腸癌、宮頸癌中,NF-B 信號(hào)通路的激活在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用2-4。姜黃素可以通過抑制NF-B 活性來減緩腫瘤生長(zhǎng)，Chiu TL 等在乳腺癌細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)

4、中發(fā)現(xiàn)姜黃素能使p21 和Bax 表達(dá)上調(diào)，降低蛋白p53 和Bcl-2 表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)其凋亡，此外還發(fā)現(xiàn)姜黃素通過下調(diào)NF-B,p65蛋白表達(dá)來減弱腫瘤細(xì)胞遷移能力5。田芳等通過腫瘤細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過抑制NF-B 活化來誘導(dǎo)食管鱗狀腫瘤細(xì)胞凋亡6。在乳腺癌，Hodgkin's 淋巴瘤，神經(jīng)母細(xì)胞瘤中也有諸如此類的發(fā)現(xiàn)7-9。2STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription , STAT)是Fu 等于1992 年首次鑒定的一種DNA 結(jié)合蛋白, 該家族目前共由STAT14 、S

5、TAT 5a 、STAT5b 和STAT 6 等七個(gè)成員構(gòu)成,當(dāng)受細(xì)胞外信號(hào)刺激后,作用于細(xì)胞核內(nèi)特異的DNA 片段,調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄，具有信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的功能,廣泛參與細(xì)胞的增殖、分化和凋亡10-12。其能將上游信號(hào)傳遞到胞核并通過誘導(dǎo)靶基因轉(zhuǎn)錄引起不同的生物效應(yīng)。近來研究表明STAT 持續(xù)激活與惡性腫瘤的發(fā)病有密切關(guān)系且在腫瘤分子靶向的治療中也具有重要意義。在抗腫瘤細(xì)胞增生中，有研究表明，姜黃素能抑制STAT 3 活化及表達(dá)而誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡13。在姜黃素治療白血病研究中，發(fā)現(xiàn)其治療作用與STAT 信號(hào)通路密切相關(guān)，姜黃素能通過抑制K562 細(xì)胞系STAT5 的活化及表達(dá),進(jìn)而抑制白血病細(xì)胞的

6、增殖14。細(xì)胞間的信號(hào)傳導(dǎo)是細(xì)胞生物學(xué)功能多樣性產(chǎn)生的基礎(chǔ),細(xì)胞分裂和增殖與細(xì)胞外信號(hào)向核內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路密切相關(guān)。研究表明JAK(Janus kinase)/STAT 是一條重要的信號(hào)傳導(dǎo)通路,姜黃素可通過抑制JAK-2 磷酸化來抑制STAT3 活化，從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞的作用15。3AP-1AP- 1 是生物體中細(xì)胞核內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子，哺乳動(dòng)物中AP- 1 是由Jun 和Fos 蛋白組成的異源二聚體復(fù)合物，Jun 亞類中包括c-Jun、Jun B、Jun D 等；Fos 亞類中包括c-Fos、Fos B、Fra1、Fra2 等。單獨(dú)Fos 和Jun 不能直接與DNA 結(jié)合，兩者在細(xì)胞中

7、常以異源二聚體，即AP-1 形式存在。無Fos 同源二聚體，只有Jun 同源二聚體，但Jun 同源二聚體的轉(zhuǎn)錄活性較Fos 和Jun 異源二聚體AP-1 小，因此AP-1 在細(xì)胞中發(fā)揮主要的轉(zhuǎn)錄作用。AP-1通過結(jié)合域與之結(jié)合而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活作用，引起靶基因的表達(dá)而導(dǎo)致癌的發(fā)生和促進(jìn)癌的進(jìn)展，也有相關(guān)研究表明，AP-1 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的活化在細(xì)胞增殖、凋亡及惡性轉(zhuǎn)化的調(diào)控中發(fā)揮了重要的作用，亦參與了腫瘤的形成、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移等過程。阻斷高水平AP-1 的活性表達(dá)，可以抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移16, 17。Dhandapani, KM 等通過實(shí)驗(yàn)表明姜黃素通過抑制AP-1 和NF-B 轉(zhuǎn)錄因子活化來減緩

8、神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增長(zhǎng)，緩解腫瘤化療抵抗18。PrustyBK 等證明姜黃素能選擇性的下調(diào)宮頸癌細(xì)胞HPV18 轉(zhuǎn)錄和AP-1 活性，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡19。4PPAR過氧化物酶體增殖物活化受體(peroxisome proliferators-activated receptor, PPAR)屬于核受體超家族成員,是一類由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子；人類PPAR 有3 種亞型, 分別為PPAR、PPAR/、PPAR20。其中，PPAR 與腫瘤形成關(guān)系最密切，研究發(fā)現(xiàn)PPAR 在脂肪肉瘤、乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌等腫瘤細(xì)胞及其相關(guān)組織中都有有較高水平的表達(dá),但PPAR 激動(dòng)劑能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞株分化,抑制腫瘤細(xì)胞

9、增殖,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡21-23。Wang JB 等HT-29 直腸癌細(xì)胞株體外實(shí)驗(yàn)表明姜黃素能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡，下調(diào)PPAR 表達(dá)24。Lee YK 等通過MCF-7 腫瘤細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)研究表明，姜黃素在調(diào)節(jié)腫瘤AMPK 及其下游靶點(diǎn)如PPAR-gamma，COX-2 過程中發(fā)揮總要作用25。5抑制Notch-1 信號(hào)通路Notch-1 信號(hào)通路, 在細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化及凋亡中起著十分關(guān)鍵的作用。目前在脊椎動(dòng)物中共發(fā)現(xiàn)四個(gè)同源體Notch1、Notch2、Notch3 和Notch4。Notch1 蛋白對(duì)上皮細(xì)胞分化調(diào)控的主要機(jī)理是Notch1 受體被相應(yīng)的配體激活后,其胞內(nèi)功能活性片段從

10、受體分子中釋出,直接進(jìn)入胞核內(nèi),一方面通過CSL 依賴性途徑激活下游WAF1 基因的轉(zhuǎn)錄,上調(diào)P21WAF1 蛋白表達(dá),抑制一系列細(xì)胞周期調(diào)控蛋白的表達(dá),使細(xì)胞周期休止; 另一方面,通過CSL 非依賴性途徑誘導(dǎo)早期分化標(biāo)志Involucrin、K1 /K10 等的表達(dá),最終達(dá)到抑制細(xì)胞生長(zhǎng),進(jìn)入終末分化26。有研究表明姜黃素能下調(diào)NF-B 的同時(shí)，降低Notch-1 表達(dá)，使其靶基因Hes-1 和 bclxL 失表達(dá)，從而達(dá)到抑制腫瘤的作用27。夏美慧等研究姜黃素對(duì)人宮頸癌細(xì)胞株HeLa 細(xì)胞體外增殖抑制及凋亡誘導(dǎo)作用及相關(guān)機(jī)制發(fā)現(xiàn)姜黃素對(duì)HeLa 細(xì)胞具有增殖抑制作用,且呈時(shí)間-劑量依賴性。

11、隨著姜黃素劑量的增加,Notch1、Notch2、Bcl-2 mRNA的表達(dá)逐漸下降,Bax mRNA 的表達(dá)逐漸升高,Bcl-2/Bax 亦逐漸減小,，證明姜黃素可能通過Notch 信號(hào)途徑改變凋亡蛋白的表達(dá),抑制HeLa 細(xì)胞增殖28。6 Wnt/beta-catenin 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)Wnts 蛋白是一類富含半胱氨酸殘基的分泌性糖蛋白大家族,迄今為止已在人和鼠的基因組織中發(fā)現(xiàn)至少19 種Wnt 蛋白家族成員。Wnt 基因在進(jìn)化過程中高度保守, 長(zhǎng)度大約為350- 380 個(gè)氨基酸,Wnt 與細(xì)胞表面受體卷曲蛋白(frizz led, FZ)和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(LRP5 /6) 家族相結(jié)

12、合,啟動(dòng)Wnt 通路29-catenin 是1980 年由德國(guó)細(xì)胞生物學(xué)家WaltBirchmeier 在研究細(xì)胞黏附分子E2 鈣黏蛋白相關(guān)分子時(shí)首先發(fā)現(xiàn)的。近年來的研究發(fā)現(xiàn),-catenin 在Wnt 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中扮演了重要的角色。Wnt/-catenin 信號(hào)通路是Wnt 通路中最重要并且研究最為清楚的信號(hào)通路, 其在眾多組織中是調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和遷移的重要通路,與許多實(shí)體腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。在胰腺癌，骨肉瘤，直腸癌等惡性腫瘤中都有相關(guān)研究。Ryu, MJ 等通過實(shí)驗(yàn)證明在直腸癌中姜黃素是通過下調(diào)轉(zhuǎn)錄輔激活物P300來抑制Wnt/-catenin 信號(hào)通路，來控制腫瘤作細(xì)胞生長(zhǎng)3

13、0。岳秀等采用MTT 法檢測(cè)不同濃度的姜黃素對(duì)肺癌細(xì)胞A549 的生長(zhǎng)抑制情況,發(fā)現(xiàn)姜黃素能夠抑制A549 細(xì)胞胞漿內(nèi)-catenin 蛋白進(jìn)入胞核,阻斷Wnt 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,進(jìn)而抑制下游靶基因c-myc 的表達(dá),阻止肺癌細(xì)胞A549 由G1 期進(jìn)入S 期,有效抑制了A549 細(xì)胞的增殖31。7CBP2000 年,科學(xué)家首次報(bào)道了跨膜蛋白CBP(Csk-bindingprotein)可以將Csk 從胞漿招募到細(xì)胞膜,并且過量表達(dá)CBP 可以引起Src 活力降低Src 活力降低。目前認(rèn)為CBP 通過對(duì)Src家族成員激酶活性的負(fù)反饋調(diào)節(jié)以及對(duì)免疫細(xì)胞激活過程的負(fù)調(diào)節(jié)和腫瘤的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)聯(lián)。CBP

14、 的發(fā)現(xiàn),為Src 激酶家族在細(xì)胞中的正確定位提供了良好的解釋,為腫瘤的分子機(jī)制研究提供了新的思路。研究發(fā)現(xiàn)多種腫瘤中存CBP 基因突變，5 型早期區(qū)基因可以通過CBP使smad 表達(dá)有所下降，而阻斷TGF- 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)32。K. Balasubramanyam 等通過腫瘤細(xì)胞體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)證明姜黃素可以通過抑制p300/CBP HAT 而不是抑制p300/CBP相關(guān)因子發(fā)揮抗腫瘤作用33。8Egr-1EGR-1(the early growth responsive gene-1,EGR-1)為即刻早期反應(yīng)基因(immediate earlygenes, IEGS)家族中的一員,是一種重要的核轉(zhuǎn)錄因子,調(diào)控30 多種下游靶基因的表達(dá),與細(xì)胞增生、分化、凋亡等密切相關(guān)。EGR-1 蛋