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維生素K2抗腫瘤作用的研究進(jìn)展

蔣雨薇綜述饒智國審校

作者單位：430070 廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院腫瘤科(蔣雨薇)；430065 湖北中醫(yī)藥大學(xué)(饒智國)

關(guān)鍵詞：維生素K2；抗腫瘤；生長抑制；誘導(dǎo)凋亡

維生素K包括維生素K1 (VK1，葉綠醌)、K2(VK2，甲萘醌) 、K3、 K4。VK1 和VK2廣泛存在于自然界中，VK3和VK4是化學(xué)合成的藥物。VK2(MK) 是淡黃色晶體，于1929年由丹麥科學(xué)家Henrik Dam發(fā)現(xiàn)[1],是一組由不同數(shù)目的異戊二烯醇樣殘基萘醌構(gòu)成的家族，包括日常飲食里肉類和蛋類中含有的甲基萘醌-4(MK-4)和一些發(fā)酵豆類中由大量細(xì)菌合成的甲基萘醌-7(MK-7)。VK2主要作用是維持機(jī)體的正常凝血功能，近幾年研究發(fā)現(xiàn)，VK2可誘導(dǎo)肝細(xì)胞癌、卵巢癌等多種實體瘤和血液系統(tǒng)的白血病、骨髓增生異常綜合征的細(xì)胞凋亡，具有明顯的抗腫瘤作用，且與多種抗腫瘤藥有協(xié)同作用。本文就維生素K2抗腫瘤作用及其機(jī)制予以綜述。

1維生素K2抗腫瘤作用

有學(xué)者多年隨訪發(fā)現(xiàn)癌癥患者長期膳食中攝入維生素K2的量與癌癥總發(fā)病率成反比，相反，減少甲基萘醌類的攝入量反而增加患癌癥的風(fēng)險[2]。這說明維生素K2在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著一定的作用。隨著對干細(xì)胞研究和與癌癥治療相關(guān)的分子機(jī)制的出現(xiàn)，近年來維生素K2及其衍生物已頻繁地用于治療癌癥[3]。

肝癌是一種常見的惡性腫瘤，發(fā)病率高，目前已成為慢性乙肝或丙肝較常見的并發(fā)癥[4]。自上世紀(jì)80年代Chlebowski等發(fā)現(xiàn)VK具有抑制細(xì)胞生長和促進(jìn)細(xì)胞凋亡的功能以來，人們逐漸重視維生素K2與肝癌的關(guān)系,并進(jìn)行了多方面的研究。2004年已有研究發(fā)現(xiàn)維生素K2對預(yù)防病毒性肝炎后肝硬化女性患者肝癌發(fā)病有一定的作用。Habu等[5]觀察病毒性肝硬化40名女性患者，隨機(jī)分為治療組和對照組，治療組給予維生素K2干預(yù)。對2組患者的肝癌累計率進(jìn)行評估，單因素和多因素分析均顯示：維生素K2可預(yù)防婦女病毒性肝硬化進(jìn)展肝癌，2組肝癌發(fā)生風(fēng)險相差80%。Kojima等[6]行隨機(jī)臨床試驗發(fā)現(xiàn)維生素K2對丙肝肝硬化進(jìn)展肝癌也有一定的抑制作用。這就指導(dǎo)臨床在病毒性肝硬化期間應(yīng)積極應(yīng)用維生素K2治療?，F(xiàn)已有研究證明VK2可抑制肝癌細(xì)胞體內(nèi)外的增殖。最近有報道認(rèn)為四烯甲萘醌(VK2類似物)可抑制人類肝癌細(xì)胞的生長。以PKC亞型特異性抑制劑或siRNA處理人肝癌Huh7細(xì)胞，加入VK2，觀察到VK2可通過抑制TPA誘導(dǎo)的N-kappaB的活化來抑制癌細(xì)胞的生長[7]。因VK2抗腫瘤的新身份，VK2聯(lián)合化療治劑給藥可提高抗腫瘤的能力。Zhang等[8]研究維生素K2聯(lián)合5-FU體外處理肝癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)隨著維生素K2劑量的遞增，兩者對肝癌細(xì)胞的生長抑制的協(xié)同作用增強(qiáng)。它的機(jī)理主要是通過抑制5-FU誘導(dǎo)的NF-kappaB活性和D1表達(dá)。作者認(rèn)為結(jié)合維生素K2和5-FU可作為一種新的肝細(xì)胞肝癌的治療方法。索拉非尼是第一種具有抗肝癌活性的口服多激酶抑制劑。Wei等[9]研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合應(yīng)用索拉非尼和VK，VK增加了索拉非尼對幾種肝細(xì)胞癌細(xì)胞株的生長抑制作用，且可在較低劑量對肝細(xì)胞癌產(chǎn)生生長抑制，而在該劑量單獨應(yīng)用索拉非尼和VK(K1,K2 and K5)均不會對肝細(xì)胞癌產(chǎn)生抑制作用。研究還發(fā)現(xiàn)，通過FACS,TUNEL 染色和 caspase 活化等方法，聯(lián)合應(yīng)用索拉非尼和VK1可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞癌凋亡。Zhang等[10]行人肝癌細(xì)胞裸鼠轉(zhuǎn)移瘤模型實驗評估靶向藥物索拉非尼聯(lián)合VK2對肝癌細(xì)胞生長的影響。將肝癌細(xì)胞分別暴露于索拉非尼、維生素K2或兩者組合，培養(yǎng)后經(jīng)流式細(xì)胞術(shù)分析顯示兩者協(xié)同可增加肝癌細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡。在肝癌新型療法的研究中VK2也表現(xiàn)出對癌細(xì)胞的抑制作用。比較BCL-2的siRNA與VK2單獨治療和聯(lián)合用藥的基因測試療法對SMMC-7721肝癌細(xì)胞的作用，在SMMC-7721肝癌細(xì)胞培養(yǎng)基中單獨或聯(lián)合加入VK2與bcl-2siRNA，分析處理后的肝癌細(xì)胞得出聯(lián)合用藥顯著增強(qiáng)細(xì)胞毒性，誘發(fā)癌細(xì)胞G2期的生長抑制[11]。手術(shù)切除是孤立肝癌的一線療法，但術(shù)后5年內(nèi)肝癌的復(fù)發(fā)率超過70%[12]。為了探討VK2對HCC經(jīng)根治性治療后復(fù)發(fā)率和生存的影響，Ishizuka等[13]將101例HCC經(jīng)根治術(shù)后患者隨機(jī)分為VK2組(51人)和對照組(50人)，比較2組肝癌復(fù)發(fā)率，對照組(0.66)高于VK2組(0.545)。而術(shù)前γ-脫羧基凝血酶原正常的患者在12、24、36個月累積存活率，對照組為81.3%、0%、0%，VK2組為78.3%、58.1%、31.0%。結(jié)果明顯提示VK2對HCC復(fù)發(fā)可能有抑制作用，對患者的生存有益。有臨床試驗研究維生素K2和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACE-I)對肝癌根治術(shù)后累計復(fù)發(fā)的作用，隨訪發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合治療可以抑制肝癌根治性治療后累積復(fù)發(fā)。這種抑制與血管內(nèi)皮生長因子有關(guān)，而甲胎蛋白的水平也受到抑制。結(jié)果顯示：通過抑制VEGF阻礙腫瘤血管生成，VK2和ACE-I聯(lián)合對肝癌根治后復(fù)發(fā)有明顯的預(yù)防作用[14]。Zhong等[15]對臨床肝癌根治術(shù)后患者分析表明使用維生素K2對1年后的復(fù)發(fā)率影響不大，但對術(shù)后2年、3年的復(fù)發(fā)率是顯著降低的。且術(shù)后1年的生存時間也有所延長。從這些研究結(jié)果看來，維生素K2不僅對肝癌細(xì)胞有抑制作用，對肝癌術(shù)后復(fù)發(fā)和生存率也有一定的影響。

維生素K2對白血病、骨髓增生異常綜合征等血液系統(tǒng)疾病也具有抗腫瘤作用。眾所周知，VK2可誘導(dǎo)急性髓系白血病細(xì)胞系的凋亡和分化。Kitagawa等[16]實驗表明ACR(視黃醇)和維生素K2聯(lián)合呈劑量依賴性抑制HL-60細(xì)胞(人早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞)的增殖。在HL-60細(xì)胞培養(yǎng)基中給予不同濃度的ACR和VK2(0～50 uM)，之后使用臺盼藍(lán)染料排除法和流式細(xì)胞術(shù)分析得出兩者藥物協(xié)同可抑制HL-60細(xì)胞的生長并誘導(dǎo)其凋亡。其中，VK2可能是通過抑制激活的Ras/ MAPK信號通路來誘導(dǎo)抑制作用的。后來，Qu等[17]實驗評價三氧化二砷(ATO)和維生素K2聯(lián)合抗腫瘤的協(xié)同作用。HL-60細(xì)胞暴露于ATO和VK2，分別評估單獨和聯(lián)合使用后HL-60細(xì)胞增殖和凋亡。發(fā)現(xiàn)兩者聯(lián)用可通過增加ROS的產(chǎn)生及活性氧相關(guān)的MAPK信號傳導(dǎo)途徑增加HL-60細(xì)胞凋亡。聯(lián)合維生素K2治療白血病或許可通過抑制惡性細(xì)胞增殖和促進(jìn)其凋亡兩個方面來發(fā)揮作用。

為探討VK2的抗腫瘤活性，Amalia等[18]研究VK2相關(guān)化合物(MQ-1，MQ-2和MQ-3)，發(fā)現(xiàn)這些化合物不僅對各種來源的癌細(xì)胞(結(jié)腸癌，肺癌和乳腺癌細(xì)胞等)有生長抑制作用，而且可通過產(chǎn)生活性氧類物質(zhì)對耐放射癌細(xì)胞產(chǎn)生抑制。這對各種癌癥及放療不敏感的癌癥是一種潛在的抗腫瘤劑。Samykutty等[19]將不同細(xì)胞系來源的前列腺癌細(xì)胞給予不同濃度的VK2，在裸鼠試驗中發(fā)現(xiàn)VK2可抑制前列腺癌細(xì)胞的生存能力，顯著抑制雄激素依賴性和雄激素非依賴性前列腺腫瘤的生長。為探究維生素K2聯(lián)合苯那普利對人胃癌裸鼠的效果，Wei-xinga等[20]將人胃癌裸鼠隨機(jī)分為對照組、維生素K2治療組、貝那普利治療組和聯(lián)合治療組(維生素K2+貝那普利)。實驗發(fā)現(xiàn)聯(lián)合治療組的凋亡指數(shù)升高，抗腫瘤效果顯著優(yōu)于維生素K2組或貝那普利組。Tsuchida等[21]誘導(dǎo)倉鼠膽道癌模型發(fā)現(xiàn)口服維生素K2組表現(xiàn)較少的非典型上皮(AE)和癌變，而未給予VK2干預(yù)組AE占75%，早期癌變觀察到25%。Kawakita等[22]報道維生素K2對不同類型的結(jié)腸癌細(xì)胞株表現(xiàn)出不同程度的生長抑制。由此看來，維生素K2及其衍生物已表現(xiàn)出對多種腫瘤的輔助抑制作用。

2維生素K2抗腫瘤作用的機(jī)制

維生素K2有明確的抗腫瘤作用，但抗腫瘤作用機(jī)制尚未完全清楚?？赡艽嬖谝韵聨追N：①參與線粒體電子信號的傳遞。Fredericks等[23]研究發(fā)現(xiàn)TERE1(維生素K2自然合成所需的異戊烯轉(zhuǎn)移酶)的異常表達(dá)可增加K2的數(shù)量，提高線粒體跨膜電位，從而引起一系列的信號傳遞反應(yīng)，而最終可導(dǎo)致腫瘤的抑制作用。該研究間接證明在腫瘤的生長抑制的多個環(huán)節(jié)中，維生素K2是信號傳導(dǎo)通路中的一環(huán)。②通過對Bcl-2蛋白的影響。Bcl-2是一種抗凋亡蛋白，常過度表達(dá)于多種腫瘤細(xì)胞中。有研究發(fā)現(xiàn)VK2在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的過程中存在以Bcl-2蛋白(有關(guān)抗細(xì)胞凋亡信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)信號)為其分子靶點。通過影響B(tài)cl-2蛋白拮抗劑(BAK)，直接作用和誘導(dǎo)線粒體途徑介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。VK2的代謝產(chǎn)物與半胱氨酸殘基166共價結(jié)合，是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵[24]。VK2對 SMMC-7721肝癌細(xì)胞的生長抑制作用通過影響B(tài)CL-2的表達(dá)實現(xiàn)。③對caspase家族的作用誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在SMMC-7721細(xì)胞研究中，綜合流式細(xì)胞儀和DNA片段化測定的數(shù)據(jù)分析VK2對其的抑制機(jī)制涉及caspase-3、caspase-8的活化和p53的磷酸化[25]。④調(diào)節(jié)G1期相關(guān)的細(xì)胞周期分子的表達(dá)。Kuriyama等給予肝細(xì)胞荷瘤小鼠含有V K2,K3 或 K5飲用水。一定周期后檢測G1相關(guān)細(xì)胞周期分子。細(xì)胞周期蛋白依賴激酶4(Cdk4)表達(dá)明顯減少，相反，細(xì)胞周期抑制分子Cdk抑制劑p16INK4a和視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因的表達(dá)明顯增多[26]。⑤通過產(chǎn)生ROS和MAPK信號傳導(dǎo)途徑的調(diào)控。⑥影響類固醇和外源性受體(SXR)。維生素K2可作為SXR的配體，激活SXR，使細(xì)胞過度表達(dá)SXR，減少肝癌細(xì)胞的增殖和運動[27]。⑦抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)表達(dá)。Ide等[28]研究數(shù)據(jù)表明維生素K2通過抑制NF-κB和MAP激酶活性來抑制MMP，而MMP在癌細(xì)胞的浸潤和轉(zhuǎn)移中起著重要作用。⑧抑制血管生成。Wei-xinga等[20]維生素K2聯(lián)合苯那普利對人胃癌裸鼠試驗聯(lián)合治療組血管生成因子明顯下降。⑨影響NF-kappaB的活化。多個研究發(fā)現(xiàn)在VK2對肝癌細(xì)胞抗腫瘤作用的試驗中均涉及到VK2通過抑制NF-kappaB的激活而發(fā)揮對癌細(xì)胞的生長抑制作用，可能影響細(xì)胞周期蛋白D1表達(dá)。

雖然維生素K2已顯示出在腫瘤生長抑制方面的可能，但其對腫瘤生長抑制、誘導(dǎo)凋亡的具體機(jī)制仍舊不甚明確。而目前在臨床治療上尚無VK2在抗腫瘤治療劑量與維持時間上相關(guān)的指導(dǎo)。這些問題都有待進(jìn)一步探討。

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(編輯：甘艷)

(收稿日期2014-06-09修回日期 2014-08-25)

文章編號：1001-5930(2015)01-0156-03

中圖分類號：R730.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

DOI：10.3969/j.issn.1001-5930.2015.01.049

通訊作者：饒智國

基金項目：湖北省自然科學(xué)基金項目(編號：2011CDB017)