花青素抗腫瘤作用機(jī)制研究進(jìn)展

崔 建，李曉巖*

（東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

花青素抗腫瘤作用機(jī)制研究進(jìn)展

崔 建，李曉巖*

（東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

花青素是一類廣泛存在于植物中的水溶性色素，屬于黃酮類化合物，具有保肝，抗腫瘤等多種藥理活性?；ㄇ嗨氐目鼓[瘤機(jī)制主要有：抗突變，抗氧化，抗炎，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化，調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)自噬，抗腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移，逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞耐藥性及增加對化療的敏感性等。本文就花青素抗腫瘤分子機(jī)制的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

花青素；抗腫瘤；信號傳導(dǎo)；分子靶點

花青素是構(gòu)成花瓣和果實的主要色素之一，普遍存在于植物器官的細(xì)胞液中。它是一種天然食用色素，廣泛存在于蔬菜和水果中，如紫薯、藍(lán)莓、越橘、葡萄、黑樹莓等。

花青素是一類易溶于水的黃酮類化合物，其基本結(jié)構(gòu)是2-苯基苯并吡喃型陽離子（花色基元），在天然物中主要以與葡萄糖、半乳糖、鼠李糖等配體結(jié)合成花色苷的形式存在。根據(jù)B環(huán)上取代基的不同可把植物中常見的花青素分為6 種：天竺葵色素（pelargonidin）、矢車菊色素（cyanidin）、飛燕草色素（delphinidin）、芍藥色素（peonidin）、牽?；ㄉ兀╬etunidin）、錦葵花色素（malvidin）（結(jié)構(gòu)如圖1所示）。實驗研究表明，花青素B環(huán)上的鄰二苯酚結(jié)構(gòu)是花青素發(fā)揮抑制腫瘤生長與轉(zhuǎn)移作用的活性結(jié)構(gòu)[1-3]。由于花青素具有來源廣泛、細(xì)胞毒 性小、食用安全等特點，其抗腫瘤作用已成為近年來人們關(guān)注的熱點[4-6]。本文綜述了近10 年來花青素的抗腫瘤分子機(jī)制（圖2）。

圖1 花青素的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of anthocyanins

圖2 花青素抗腫瘤作用機(jī)制Fig.2 Anti-tumor mechanisms of anthocyanins

1 起始階段

在正常細(xì)胞演變?yōu)榘┘?xì)胞的過程中，體細(xì)胞多突變的發(fā)生會造成基因的不穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。Yoshimoto等[7]在以4 種不同的甘薯根作為實驗材料研究其抗突變作用時發(fā)現(xiàn)：鼠傷寒沙門氏菌TA98在雜環(huán)誘變劑（3-氨基-1,4-二甲基-5H-吡啶并（4,3-b）吲哚，3-氨基-1-甲基-5H-吡啶并（4,3-b）吲哚，2-氨基-3-甲基咪唑（4,5-f）喹啉等）作用下發(fā)生回復(fù)突變，而加入4 種不同的甘薯根（其主要成分是矢車菊素糖苷（YGM-3）和芍藥花青素糖苷（Y G M-6））能抑制TA 9 8發(fā)生回復(fù)突變，且抑制效果呈劑量 依賴性。可見，矢車菊素糖苷（YGM-3）和芍藥花青素糖苷（YGM-6）具有抑制誘變劑誘導(dǎo)正常細(xì)胞發(fā)生回復(fù)突變的作用。自由基異常引起的氧化應(yīng)激會導(dǎo)致DNA損傷，會引起相關(guān)癌基因的突變，引發(fā)癌癥?；ㄇ嗨啬軌蜃饔糜诳寡趸到y(tǒng)，清除自由基，避免氧化應(yīng)激引起正常細(xì)胞基因組損傷，降低由基因突變導(dǎo)致的細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，預(yù)防腫瘤發(fā)生[4,8]。Yi Long等[8]研究發(fā)現(xiàn)其抗氧化作用是由B環(huán)上的3’,4’,5’羥基和C環(huán)上的3’羥基決定的。Shih等[4]發(fā)現(xiàn)花青素（矢車菊素，飛燕草色素，錦葵色素）能通過能通過Kelch樣ECH聯(lián)合蛋白1-核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子（NF-E2-related factor 2，Nrf2）途徑，作用于抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element，ARE），通過調(diào)節(jié)二相抗氧化酶（谷胱甘肽還原酶，谷胱甘肽過氧化酶，谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶，醌氧化還原酶）的表達(dá)，抑制半胱天冬酶-3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3，Caspase-3）的活性，從而發(fā)揮其抗氧化保護(hù)能力。此外，炎癥細(xì)胞是腫瘤發(fā)生的必不可少的參與者。研究表明，花青素能通過多種途徑抑制核因子活化B細(xì)胞κ輕鏈增強(qiáng)子（nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB）的作用實現(xiàn)抗炎?；ㄇ嗨兀ㄊ杠嚲账?3-葡萄糖苷、飛燕草色素-3-葡萄糖苷、牽?；ㄉ?3-葡萄糖苷等）能通過作用磷脂酰肌醇-3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase，PKB）和絲裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）途徑抑制外界刺激（如脂多糖，干擾素-γ等）誘導(dǎo)的NF-κB的活化，抑制環(huán)氧合酶（cyclooxygenase 2，COX-2）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的表達(dá)及它們的產(chǎn)物前列腺素E（prostagland in E，PGE2）和一氧化氮的產(chǎn)生[9-10]。Miyake等[11]發(fā)現(xiàn)富含花青素越橘提取物能阻止信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription，STAT3）激活，抑制NF-κB表達(dá)。

2 形成階段

2.1 誘導(dǎo)分化

誘導(dǎo)分化是指惡性腫瘤在誘導(dǎo)分化劑的作用下重新分化向正常成熟方向逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。惡性腫瘤中存在大量有絲分裂現(xiàn)象，而且分化程度較低，花青素能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞向終端分化，阻斷腫瘤發(fā)生。Fimognari等[5]通過檢測細(xì)胞分化過程中的標(biāo)記性產(chǎn)物及激酶抑制劑等發(fā)現(xiàn)矢車菊素-3-O-葡萄糖苷（cyanidin-3-O-βglucopyranoside，Cy-g）能夠通過激活PI3K和蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）劑量依賴性誘導(dǎo)人早幼粒急性白血病細(xì)胞系HL-60的分化。用Cy-g（質(zhì)量濃度為200 mg/mL）處理HL-60細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表現(xiàn)出黏連性增加，酯酶活性增強(qiáng)等分化特征，且細(xì)胞內(nèi)癌基因c-Myc的表達(dá)下降；而用PI3K和PKC抑制劑處理細(xì)胞后，Cy-g誘導(dǎo)HL-60分化效果明顯降低。Serafino等[6]用高效液相色譜法，蛋白免疫印跡法發(fā)現(xiàn)矢車菊素-3-O-β-吡喃葡萄糖苷能夠通過上調(diào)環(huán)腺苷酸（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）和酪氨酸酶活性來誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞TVM-A12的分化。

2.2 抑制細(xì)胞致瘤性轉(zhuǎn)化

細(xì)胞發(fā)生致瘤性轉(zhuǎn)化是腫瘤發(fā)生的重要原因之一。研究表明，一些致癌劑如對苯二甲酸（terephthalic acid，TPA），表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）會通過上游激活蛋白（Raf）-MAPK/ERK激酶（MEK）-胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）和PI3K/Akt途徑細(xì)胞致瘤轉(zhuǎn)化關(guān)鍵的活化蛋白轉(zhuǎn)錄因子（ectivator protein transcription factor-1，AP-1）和NF-κB來實現(xiàn)誘導(dǎo)各種細(xì)胞系的轉(zhuǎn)化。此外，炎癥發(fā)生與細(xì)胞致瘤轉(zhuǎn)化也有重要聯(lián)系，COX-2和PGE2高表達(dá)會增強(qiáng)致癌作用[1]?；ㄇ嗨乜梢宰饔糜谏嫌渭せ畹鞍祝≧as）-ERK和PI3K/Akt途徑，抑制AP-1的表達(dá)從而抑制細(xì)胞的致瘤性轉(zhuǎn)化。Hou等[1]發(fā)現(xiàn)飛燕草素、矢車菊素、牽牛色素能夠抑制TPA誘導(dǎo)的小鼠皮膚細(xì)胞JB6P+的轉(zhuǎn)化。Kang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，飛燕草素能以三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）非競爭性方式與Raf1和MEK1結(jié)合，抑制TPA誘導(dǎo)的JB6P+細(xì)胞中AP-1和NF-κB的表達(dá)，進(jìn) 而抑制COX-2表達(dá)和PEG2的產(chǎn)生。實驗檢測了MEK，ERK，核糖體蛋白S6激酶，促分裂原應(yīng)力激活蛋白激酶的磷酸化水平，發(fā)現(xiàn)飛燕草素通過Ras/Raf/ MEK/ERK途徑弱化TPA誘導(dǎo)細(xì)胞的致瘤性轉(zhuǎn)化作用。早期實驗表明，這與花青素能清除超氧自由基的抗氧化能力有關(guān)[1]。最近Song等[13]研究發(fā)現(xiàn)矢車菊素和矢車菊素-3-葡萄糖苷（cyanidin-3-glucoside，C-3-G）的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼和2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二胺鹽清除能力相差不大，但是抑制致瘤性轉(zhuǎn)化能力有很大差別：矢車菊素具有強(qiáng)烈抑制轉(zhuǎn)化的能力，而C-3-G幾乎沒有抑制轉(zhuǎn)化的能力，這說明矢車菊素的抑制轉(zhuǎn)化作用與其抗氧化能力無關(guān)。此研究中還發(fā)現(xiàn)，矢車菊素能以ATP競爭性方式直接與PI3K結(jié)合，通過PI3K/ Akt/p70S6激酶信號途徑抑制AP-1和NF-κB的表達(dá)，抑制EGF誘導(dǎo)的JB6P+的致瘤性轉(zhuǎn)化。

2.3 抑制細(xì)胞增殖

癌細(xì)胞的一個顯著特點就是細(xì)胞周期調(diào)控異常，能夠持續(xù)分裂與增殖。研究發(fā)現(xiàn)，花青素能夠選擇性抑制癌細(xì)胞的增殖，而對正常細(xì)胞的增殖影響較小[14]?；ㄇ嗨啬軌蛞种瓢┘?xì)胞生長和增殖主要表現(xiàn)在以下幾方面。

2.3.1 抑制酪氨酸蛋白激酶受體途徑阻斷信號傳導(dǎo)

2.3.1.1 肝細(xì)胞生長因子受體

Syed等[15]研究發(fā)現(xiàn)，飛燕草色素能抑制肝細(xì)胞生長因子誘導(dǎo)的人正常乳腺細(xì)胞MCF-10A肝細(xì)胞生長因子受體的磷酸化和激活，阻斷Ras-ERK MAPK途徑和PI3K/ Akt信號途徑。

2.3.1.2 表皮生長因子受體

花青素能普遍抑制癌細(xì)胞中受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTKs）自身磷酸化，且對癌基因ErbB3抑制最有效[16]。

2.3.1.3 抑制cAMP-PDE活性

花青素尤其是錦葵色素能夠有效抑制人結(jié)腸癌HT29細(xì)胞內(nèi)磷酸二酯酶（phosphodiesterase，PDE）的活性和cAMP的水解，進(jìn)而抑制MAPK信號途徑[2]。

2.3.2 調(diào)節(jié)癌基因及相關(guān)蛋白的表達(dá)

Malik[14]和Yun[17]等發(fā)現(xiàn)花青素上調(diào)結(jié)腸癌細(xì)胞內(nèi)p53活化DNA修復(fù)系統(tǒng)同時啟動p21和p27的轉(zhuǎn)錄，p21能與多種細(xì)胞周期蛋白-細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（cyclincyclin-dependent kinase，cyclin-CDK）結(jié)合并抑制其活性，誘導(dǎo)癌細(xì)胞周期停滯?；ㄇ嗨啬軌蛳抡{(diào)CDK-1、CDK-2表達(dá)，抑制cyclin-B、-A、-E的表達(dá)，促進(jìn)周期蛋白依賴性激酶抑制因子表達(dá)，誘導(dǎo)癌細(xì)胞停滯在G0/G1期和G2/M期[14,17-18]。

2.3.3 其他信號途徑

Kausar等[19]發(fā)現(xiàn)飛燕草色素能作用于Wnt途徑和Notch途徑及其下游靶蛋白，抑制細(xì)胞生長增殖。

3 發(fā)展階段

3.1 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

惡性轉(zhuǎn)化的細(xì)胞由于獲得了生長失控的特性，從而過度增殖形成腫瘤。從細(xì)胞凋亡角度來看，是腫瘤細(xì)胞的凋亡過程受到抑制，不能正常清除死亡細(xì)胞的結(jié)果。花青素能夠通過內(nèi)部線粒體途徑和外部死亡受體途徑誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡。

3.1.1 死亡受體途徑

Huang Huipei等[20]用p38抑制劑SB203580處理檢測p38、p53、蛋白Fas、Fasl的磷酸化水平，證實桑葚花青素能夠通過外在受體p38/Fas/Fasl/Caspase-8途徑誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡。Chang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，飛燕草素能激活p38-Fasl和促細(xì)胞凋亡因子Bid蛋白途徑，以時間和劑量依賴的方式誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞的凋亡。

3.1.2 線粒體信號途徑

線粒體介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的途徑分為Caspase依賴途徑和非Caspase依賴途徑。

3.1.2.1 Caspase依賴途徑

Lee[22]和Shin[23]等發(fā)現(xiàn)花青素作用于B淋巴細(xì)胞瘤（B-cell lymphoma，Bcl）家族和細(xì)胞凋亡抑制蛋白家族，激活Caspase依賴的級聯(lián)凋亡反應(yīng)。

3.1.2.2 非Caspase依賴途徑

Reddivari等[24]發(fā)現(xiàn)從馬鈴薯中提取的花青素成分能夠通過c-Jun氨基末端激酶（c-Jun amino-terminal kinase，JNK）途徑（不引起氧化應(yīng)激反應(yīng)），誘導(dǎo)線粒體釋放核酸內(nèi)切酶G和凋亡誘導(dǎo)因子蛋白，引發(fā)前列腺癌LNCaP和PC-3細(xì)胞系不依賴Caspase的凋亡。

3.2 與自噬抑制劑共作用

自噬是細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)成分利用溶酶體被降解過程，在癌癥的發(fā)生過程中起到雙重作用：一方面，自噬缺陷會促進(jìn)惡性轉(zhuǎn)化和癌癥發(fā)生；另一方面，自噬能限制腫瘤壞死和炎癥，減輕了腫瘤細(xì)胞內(nèi)的染色體損傷代謝性應(yīng)激反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，花青素能夠誘導(dǎo)細(xì)胞以自噬相關(guān)蛋白5（autophagy related protein 5，Atg5）依賴的方式發(fā)生自噬[25]。Longo等[26]發(fā)現(xiàn)用花青素處理人肝癌細(xì)胞PLC/PRF/5后，引起下游Bcl-2家族和雷帕霉素靶蛋白的表達(dá)下調(diào)，真核細(xì)胞翻譯起始因子2α表達(dá)上調(diào)，最終導(dǎo)致自噬相關(guān)基因LC3-Ⅱ表達(dá)上調(diào)，這些現(xiàn)象都表明花青素能誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞HCC細(xì)胞自噬的發(fā)生。用小干涉RNA（small interfering RNA，siRNA）干擾Atg5基因沉默或者用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤作用花青素處理過的肝癌細(xì)胞會引起凋亡蛋白Bax轉(zhuǎn)移到線粒體中，釋放細(xì)胞色素c，引起Caspase-3裂解，激發(fā)級聯(lián)凋亡反應(yīng)。Feng Rentian等[27]發(fā)現(xiàn)矢車菊素-3-蕓香糖苷和飛燕草素不能誘導(dǎo)HCC細(xì)胞的凋亡，只能引起細(xì)胞生長遲緩，出現(xiàn)細(xì)胞液泡化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可以被Ⅲ型PI3K抑制劑3-甲基腺嘌呤和阻斷溶酶體降解的質(zhì)子泵抑制劑抑制。在用3-MA和siRNA干擾自噬標(biāo)志產(chǎn)物L(fēng)C3后，用飛燕草素處理人肝癌SMMC7721細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)飛燕草素能夠誘導(dǎo)SMMC7721細(xì)胞發(fā)生自噬，而且3-MA和飛燕草素共同作用SMMC7721細(xì)胞會導(dǎo)致細(xì)胞大量死亡。

3.3 抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移

在腫瘤轉(zhuǎn)移這個過程，腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲是最為重要的兩個部分。研究發(fā)現(xiàn)，花青素能作用于血管內(nèi)皮生長因子及其受體（vascular endothelial growth factor/vascular endothelial growth factor receptor，VEGF/ VEGFR） 和細(xì)胞外基質(zhì)（extra cellular matrix，ECM）的降解來有效抑制腫瘤的侵襲，因抑制腫瘤細(xì)胞增殖的機(jī)制在上面已經(jīng)闡述過，在此不再贅述。

3.3.1 抑制腫瘤血管的形成

腫瘤的血管生成是惡性腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的限制性條件，其過程受到多種細(xì)胞因子的調(diào)控，其中最重要的正向調(diào)控因子是血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）。因此抑制促血管發(fā)生的受體——VEGFR可以有效抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移。研究表明，花青素能夠廣泛抑制RTK，對VEGFR-3抑制作用尤為明顯[18,28]。Oak等[29]研究發(fā)現(xiàn)，飛燕草色素和矢車菊色素能通過阻斷p38-MAPK和JNK途徑強(qiáng)烈抑制血小板源性生長因子（platelet derived growth factor，PDGFAB）誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)VEGF的表達(dá)。Lamy等[30]發(fā)現(xiàn)飛燕草色素能夠抑制血管的生成不僅與抑制VEGF有關(guān)，還和其抑制PDGFR-β的作用有關(guān)。飛燕草色素能以時間和劑量依賴性抑制PDGF誘導(dǎo)的肺動脈平滑肌細(xì)胞中PDGFR-β的磷酸化，抑制VEGF。

誘導(dǎo)的人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞HUVEC的微血管的形成。低氧環(huán)境是實體瘤普遍具有的病理生理特征，低氧容易誘導(dǎo)腫瘤血管的生成，而這一過程主要由低氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）介導(dǎo)的VEGF信號途徑完成。Huang Lili等[31]發(fā)現(xiàn)抑制HIF-1α的蛋白水平會導(dǎo)致包括VEGF在內(nèi)的HIF-1α的靶基因的轉(zhuǎn)錄活性下降。Wang Lishu等[32]發(fā)現(xiàn)冷凍干燥的黑莓花青素能夠降低N-甲基芐基亞硝胺誘導(dǎo)的F344大鼠食道瘤細(xì)胞內(nèi)HIF-1α和VEGF的表達(dá)，抑制食道瘤血管的生成。

3.3.2 抑制腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移

侵襲和轉(zhuǎn)移是癌癥威脅患者健康乃至生命的主要原因。Xu Mei等[3]發(fā)現(xiàn)矢車菊素通過阻斷ErbB2/原癌基因cSrc/黏著斑激酶 （focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）途徑，可以有效抑制ErbB2高表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞（BT474、MDA-MB231、MCF-7）的侵襲和轉(zhuǎn)移。Syed等[16]發(fā)現(xiàn)飛燕草色素能夠降低肝細(xì)胞生長因子介導(dǎo)的MCF-10A細(xì)胞系內(nèi)PKCα的膜轉(zhuǎn)位和STAT3的磷酸化水平，抑制NF-κB/ p65的核轉(zhuǎn)位，從而抑制該細(xì)胞的侵襲。侵襲轉(zhuǎn)移過程涉及黏附、降解、運(yùn)動3 個主要過程?；ㄇ嗨啬軌蜃饔糜谀[瘤細(xì)胞的一些黏附分子和蛋白水解酶來抑制細(xì)胞的黏附和降解過程。

3.3.2.1 黏附

Chen Chunye等[33]研究發(fā)現(xiàn)飛燕草色素通過活性氧（reactive oxygen species，ROS）/p38-MAPK/NF-κB途徑，劑量依賴性降低氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞黏附分子-1和P-選擇素的表達(dá)，從而抑制單核細(xì)胞對內(nèi)皮細(xì)胞的黏附。

3.3.2.2 降解

尿激酶型纖溶酶原激活劑（uridylyl phosphate adenosine，uPA）和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metallo preteinases，MMPs）是細(xì)胞外基質(zhì)降解的兩個關(guān)鍵組分，它們可以促進(jìn)腫瘤組織侵襲，增加遷移能力?；ㄇ嗨匕邢蜃饔糜趗PA和MMPs，從而起到抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的作用。

1）尿激酶型纖溶酶原激活劑（uPA）

Lamy等[34]發(fā)現(xiàn)飛燕草素能夠通過干擾惡性膠質(zhì)瘤U-87細(xì)胞內(nèi)uPA-纖溶酶激活因子抑制劑復(fù)合物的清除，影響uPA 受體和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白的表達(dá)及纖溶酶的產(chǎn)生，發(fā)揮其抑制U-87細(xì)胞侵襲的能力。Chen Peini等[35]發(fā)現(xiàn)黑米花青素能夠通過抑制肝癌細(xì)胞AP-1和NF-κB的表達(dá)來抑制uPA的表達(dá)，從而發(fā)揮抑制癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的功能。Ho等[36]發(fā)現(xiàn)芍藥色素能通過抑制ERK1/2的磷酸化，從而降低肺癌細(xì)胞內(nèi)uPA的表達(dá)，發(fā)揮其抑制癌細(xì)胞侵襲的作用。

2）ECM消化酶（MMPs）

Lim等[37]發(fā)現(xiàn)飛燕草色素能以還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶為靶點，抑制MAPK激酶-JNK1/2、MKK3/6-p38和MEK-ERK1/2的磷酸化，從而抑制紫外線B輻射誘導(dǎo)的人表皮纖維母細(xì)胞內(nèi)MMP-1的表達(dá)。Shin[38]和Huang Huipei[39]等發(fā)現(xiàn)矢車菊素及天竺葵色素等通過抑制癌細(xì)胞內(nèi)PI3K/Akt途徑來抑制MMP-2、MMP-9的表達(dá)，從而發(fā)揮其抑制癌細(xì)胞侵襲的作用。研究還發(fā)現(xiàn)，紫葛花青素能通過抑制癌細(xì)胞中NF-κB的激活來抑制MMP-2、MMP-9的表達(dá)[40]。此外，研究發(fā)現(xiàn)，花青素（飛燕草素-3-葡萄糖苷、矢車菊素-3-葡萄糖苷、錦葵色素-3-葡萄糖苷等）能夠通過激活人結(jié)腸癌細(xì)胞HCT-116內(nèi)p38-MAPK途徑，抑制緊密連接蛋白Claudin-1和Claudin-3的表達(dá)，進(jìn)一步抑制HCT-116的侵襲[38]。

4 逆轉(zhuǎn)多藥耐藥性

化療是通過干擾腫瘤細(xì)胞復(fù)制DNA的能力而抑制其增生或誘導(dǎo)其凋亡來達(dá)到療效，而腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性（multidrug resistance）是導(dǎo)致化療失敗的常見原因。引起腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性的經(jīng)典途徑是由ATP結(jié)合盒式蛋白（ATP-binding cassette，ABC）跨膜蛋白超家族引起的，主要包括P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp），多藥耐藥相關(guān)蛋白，乳腺癌耐藥蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）引起的。ABC超家族在藥理學(xué)屏障中高度表達(dá)。因此，以這些蛋白為靶點逆轉(zhuǎn)多藥耐藥性可以輔助化療從而達(dá)到治療癌癥的目的。實驗表明，花青素具有小分子結(jié)構(gòu)，能夠透過血腦屏障[41]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，氯化矢車菊素能夠抑制過度表達(dá)P-gp的人表皮癌細(xì)胞KB-C2中P-gp的表達(dá)[42]。Dreiseitel等[43]發(fā)現(xiàn)花青素對BCRP具有高親和力，所測花青素中，7 種（錦葵色素、牽?；ㄉ?、錦葵色素-3-半乳糖苷、錦葵花苷、矢車菊素-3-半乳糖苷、芍藥素-3-葡萄糖苷、矢車菊素-3-葡萄糖苷）表現(xiàn)為BCRP的潛在底物，12 種（矢車菊素、芍藥花色素、矢車菊素-3,5-二葡萄糖苷、錦葵色素、天竺葵色素、飛燕草色素、牽?；ㄉ?、飛燕草素-3-葡萄糖苷、矢車菊素-3-蕓香糖苷、錦葵色素-3-葡萄糖苷、天竺葵色素-3,5-二葡萄糖苷、錦葵色素-3-半乳糖苷）表現(xiàn)出BCRP抑制劑特性。還有3 種（錦葵色素、錦葵色素-3-半乳糖苷、牽?；ㄉ兀┍憩F(xiàn)出雙重生物活性。Esselen等[44]在體外實驗中發(fā)現(xiàn)黑米花青素能夠抑制結(jié)腸癌HT29細(xì)胞內(nèi)的拓?fù)洚悩?gòu)酶的活性以及拓?fù)洚悩?gòu)酶-DNA復(fù)合物的形成。這些結(jié)果表明，花青素可能具有改變藥物代謝動力學(xué)，逆轉(zhuǎn)多藥耐藥性的作用。

5 結(jié) 語

花青素B環(huán)上的取代基不同，抗癌作用不同，B環(huán)上有鄰二苯酚結(jié)構(gòu)的花青素顯示出最強(qiáng)的抗腫瘤活性[1,8]。大量研究表明，花青素抗癌的主要機(jī)制是以RTKs（EGFR、PDGFR、VEGF/VEGFR等）為靶點，作用于Ras-MAPK和PI3K/Akt信號級聯(lián)途徑，進(jìn)而抑制腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移。在起始階段：花青素作用于PI3K/Akt和NF-κB途徑，抑制COX-2和iNOS的表達(dá)，實現(xiàn)抗炎作用和通過Nrf2/ARE信號系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)二相抗氧化酶的表達(dá)實現(xiàn)抗氧化，最終實現(xiàn)預(yù)防癌變的作用；在形成階段：花青素靶向MAPK途徑和AP-1因子，抑制細(xì)胞的致瘤性轉(zhuǎn)化，還能抑制RTK活性及其信號級聯(lián)通路調(diào)節(jié)癌基因表達(dá)，引起細(xì)胞周期阻滯，修復(fù)DNA，防止癌癥的發(fā)生；在發(fā)展階段：花青素能通過ROS和JNK/p38-MAPK介導(dǎo)的Caspase活化誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，另外花青素還靶向VEGF信號通路和ECM的降解實現(xiàn)抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移。此外，花青素還能逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的多藥抗藥性，提高化療敏感性。

現(xiàn)有的大量實驗數(shù)據(jù)表明，花青素可以干擾多種信號通路，具有抗癌活性。然而必須指出的是這些實驗大多都是體外實驗，而且在人流行病學(xué)研究中并沒有顯示花青素的攝取與罹患癌癥風(fēng)險率的必要聯(lián)系[45]。不過，建立的動物模型以及體外實驗具有指示性，表明了花青素潛在的預(yù)防和治療性抗癌作用。因此需要更多的臨床實驗證明花青素可以應(yīng)用于人體的抗癌活性。此外，實驗顯示花青素的人體利用度低于體外起作用的花青素濃度[46]，所以如何提高花青素的體內(nèi)生物利用度以及穩(wěn)定性也是進(jìn)一步需要研究的問題。

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Progress on Anti-tumor Mechanisms of Anthocyanins

CUI Jian, LI Xiao-yan*
(College of Life Sciences, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

Anthocyanins are a class of water soluble flavonoids and show some pharmacological activities such as hepatoprotective activity and anti-tumor activity. The potential anti-tumor mechanism mainly include anti-mutagenesis, antioxidant, anti-inflammatory, induction of differentiation, inhibiting proliferation by modulating signal transduction pathways, inducing cell cycle arrest and stimulating apoptosis of tumor cells, inducing autophagy, anti-invasion and metastasis, reversing drug resistance of tumor cells as well as increasing sensitivity to chemotherapy. In this review, the latest progresses on the anti-tumor activities of anthocyanins and the underlying molecular mechanisms are summarized.

anthocyanins; anti-tumor; signal transduction; molecular target

TS209

A

1002-6630（2014）13-0310-06

10.7506/spkx1002-6630-201413060

2014-02-24

中國博士后科學(xué)基金項目（2013M541328）

崔建（1993—），女，本科生，主要從事天然抗腫瘤活性產(chǎn)物的研發(fā)。E-mail：yiluxiangbei2012@live.com

*通信作者：李曉巖（1982—），女，講師，博士，主要從事花青素保健品的開發(fā)。E-mail：xyli821187@163.com