張永進(jìn), 林 琳, 姜紹通, 陸劍鋒

(合肥工業(yè)大學(xué) 生物與食品工程學(xué)院, 安徽 合肥 230009)

生物活性肽能調(diào)節(jié)人體多種生理功能, 有提高免疫、抗腫瘤、抗病毒和降血壓等作用, 而且肽類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類型十分豐富, 有巨大的藥物活性篩選潛力, 是當(dāng)前國際藥品與保健品界最熱門的研究對象和極具發(fā)展前景的功能因子[1]。在中國, 生物活性肽開發(fā)利用的研究起步較晚, 易楊華等[2]從棕色扁海綿(Phakellia fusca)中獲得一個(gè)具有較好抗腫瘤活性的新型類環(huán)七肽的 phakellistatin (Pro-Gly-Phe-Pro-Trp-Leu-Thr), 這也是首次從產(chǎn)于中國海域的Phakellia屬海綿動物中分離獲得此類化合物。近年來, 各種生化測試儀器性能不斷提升, 分析方法也在不斷改進(jìn), 為更深入地研究小分子活性肽類物質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。Suenaga等[3]從截尾海兔(Dolabella auricularia)中分離得到了一種活性物質(zhì) aurilide, 經(jīng)核磁共振和高效液相色譜技術(shù)精確地測定了它的結(jié)構(gòu), 表明其為 26個(gè)氨基酸殘基組成的環(huán)肽, 對人宮頸癌細(xì)胞株HelaS3有一定抗性, 其IC50(半抑制濃度或稱半抑制率)值為11 μg/mL。

癌癥(亦稱惡性腫瘤)是一種在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響的疾病, 每年造成數(shù)百萬人死亡。據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)測, 到 2030年這一數(shù)字將達(dá)到 1300萬。迄今, 人類還無法找到治愈癌癥的有效方法。手術(shù)治療僅對早期癌癥有一定作用, 對晚期病人卻無能為力。放療給病人造成的痛苦巨大, 甚至難以接受。所以, 尋找新型、高效和低毒的抗癌藥物仍是當(dāng)前科學(xué)家們不得不面臨的一項(xiàng)重大課題。眾所周知,地球表面積的2/3以上為海洋所覆蓋, 水生生物的種類和生物總量均遠(yuǎn)高于陸生生物。然而, 人類對水生生物的認(rèn)識還相當(dāng)有限, 利用率也只有 1%左右, 存在極大的開發(fā)空間。1967年, 美國舉行了題為“向海洋尋求藥物”的專題討論會, 人類利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段向水生生物尋求藥物的探索從此正式拉開序幕, 水生生物尤其是水生動物的藥用研究由此獲得加速發(fā)展[4]。海洋活性物質(zhì)尤其是生物活性肽類物質(zhì)的功能各異, 種類眾多, 作用機(jī)制也相當(dāng)復(fù)雜。因此, 作者就水生動物來源的生物活性肽抗腫瘤活性機(jī)理加以綜述,為利用這些機(jī)理尋找更多的抗腫瘤活性肽類物質(zhì)提供參考, 也為發(fā)現(xiàn)更多的抗腫瘤新靶點(diǎn)提供思路和啟示。

1 直接作用于腫瘤細(xì)胞的抗腫瘤機(jī)理

1.1 細(xì)胞毒作用

1.1.1 抑制DNA和蛋白質(zhì)合成

細(xì)胞周期的程序調(diào)控主要由各種細(xì)胞周期蛋白(cyclins)、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)等調(diào)控因子共同完成, 能抑制相關(guān)酶活性或基因表達(dá)的藥物均能阻斷細(xì)胞周期, 發(fā)揮抗腫瘤作用[5]。DNA干擾劑是一類以 DNA為靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物, 通過與DNA結(jié)合形成DNA加合物(adducts), 導(dǎo)致DNA鏈間、鏈內(nèi)或分子間的交聯(lián), 隨后發(fā)生DNA單鏈斷裂、DNA雙鏈斷裂或者 DNA與蛋白質(zhì)交聯(lián), 最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡[6]。Urdiales等[7]從加勒比海海鞘(Trididenumsp.)中分離得到 5種具有抗腫瘤活性的環(huán)酯肽 didemnins系列, 其中環(huán)七肽 didemnin B(圖1a)既能抑制蛋白質(zhì)的合成, 也能抑制 DNA和 RNA的合成。研究didemnin B對黑色素瘤細(xì)胞株B16細(xì)胞周期作用表明, 它可殺傷各期細(xì)胞, 尤以 G1至 S期細(xì)胞敏感。此外, didemnin B對淋巴癌細(xì)胞株L1210 的 IC50值為 1×10–3μg/mL, 對白血病細(xì)胞株P(guān)388 的 IC50值為 7.5×10–4μg/mL[8]。Aplidine(APLD)(圖1b)是從地中海地區(qū)采集的海鞘(Aplidin abbican)中分離得到的一種蛋白質(zhì)合成抑制劑, 是 didemnins B的一個(gè)羥基氧化成羰基所得的化合物, 抗腫瘤活性較 didemnins更強(qiáng)[9]。泥蚶(Arca granosa)多肽在(0.25~1.0)g/L內(nèi), 對人肺癌細(xì)胞株A549和人腎癌細(xì)胞株 Ketr-3的增殖以及細(xì)胞蛋白質(zhì)合成具有明顯的抑制作用, 對 A549和 Ketr-3的周期阻滯分別為G2-M期和G0-Gl期; 泥蚶多肽在(100~400)mg/kg內(nèi),對小鼠S180和H22肉瘤的抑瘤率分別達(dá)到29.35%~55.43%和 26.87%~44.12%, 明顯延長艾氏腹水瘤小鼠的生存時(shí)間[10]。

圖1 didemnin B(a)和aplidine(b)的分子結(jié)構(gòu)式

1.1.2 作用于微管蛋白

微管(microtubule)是由 α、β兩種微管蛋白異二聚體聚合而成的管狀聚合物, 是真核細(xì)胞骨架的重要組成部分。微管參與許多細(xì)胞功能, 包括維持細(xì)胞形態(tài), 胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸, 細(xì)胞器的定位, 鞭毛和纖毛的運(yùn)動, 染色體運(yùn)動和細(xì)胞分裂等。無論是促進(jìn)還是抑制微管蛋白聚合, 都能影響有絲分裂過程, 使細(xì)胞生長受到抑制[11]。Edler等[12]從兩種海鞘(Didemnum cuculiferuin和Polysyncranton lithostrotum)中發(fā)現(xiàn)了同一種含有 13個(gè)氨基酸的雙環(huán)肽 vitilevuamide(圖2a)。Vitilevuamide對人腫瘤細(xì)胞有細(xì)胞毒作用,LC50(半數(shù)致死濃度或稱半數(shù)致死劑量)值為(6~31)mmol/L, 其微管蛋白聚合抑制劑的細(xì)胞篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈陽性, 劑量為5.6 mmol/L的作用效果與62.5 mmol/L秋水仙堿效果相當(dāng); 同時(shí)其體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 當(dāng)vitilevuamide劑量為30 mg/kg時(shí), 對小鼠白血病生命延長率可達(dá) 70%。另外, 還有學(xué)者從截尾海兔中分離到一種有效的抗有絲分裂劑dolastatin-10(圖2b), 同樣能夠抑制微管的形成和聚集; 它與微管蛋白的結(jié)合位點(diǎn)靠近抗腫瘤藥物長春堿與微管蛋白的結(jié)合位點(diǎn), 可使停滯在有絲分裂期的細(xì)胞大量聚集, 從而抑制細(xì)胞生長[13]。

圖2 vitilevuamide(a)和dolastatin-10(b)的分子結(jié)構(gòu)式

1.1.3 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞脹亡

脹亡主要表現(xiàn)出細(xì)胞受損后的體積擴(kuò)大, 膜通透性增加, DNA裂解為非特異片段, 最后細(xì)胞溶解和胞質(zhì)泄漏等特征[14]。光鏡下觀察脹亡早期的細(xì)胞,可見胞漿疏松化并且有空泡形成, 膜泡中主要是液體, 很少含有細(xì)胞器, 這些與凋亡早期的細(xì)胞皺縮、胞漿濃縮及出芽改變等特點(diǎn)有較大區(qū)別; 電鏡下觀察發(fā)現(xiàn), 脹亡細(xì)胞的胞膜上微絨毛消失, 完整性被破壞, 早期即出現(xiàn)孔道, 接著胞膜崩解, 細(xì)胞內(nèi)容物外溢并出現(xiàn)組織炎癥反應(yīng), 而凋亡晚期的胞膜皺縮內(nèi)陷、分割包裹、形成凋亡小體, 周圍并不出現(xiàn)炎癥反應(yīng)[15]。

線粒體損傷、細(xì)胞膜破壞和鈣穩(wěn)態(tài)失衡都可能引起細(xì)胞脹亡[14]。Lin等[16]用一種從石斑魚(Epinephelus coioides)中分離的抗菌肽作用于人纖維肉瘤 HT1080細(xì)胞和巨噬細(xì)胞 RAW264.7 , 2 h后HT1080癌細(xì)胞出現(xiàn)裂解, 內(nèi)容物質(zhì)外泄并最終死亡,而同樣處理的巨噬細(xì)胞則相對不敏感, 僅出現(xiàn)局部腫脹現(xiàn)象。類似地, Tan等[17]從海綿(Discodermia kiiensis)中得到了系列活性脂肽lipodiscamides A-C,此類提取物對白血病細(xì)胞株 P388和宮頸癌細(xì)胞株HeLa有穩(wěn)定的抑制效果。Kahalalide F(圖3)是一種來自水生動物的多肽抗腫瘤臨床藥物, 對人前列腺和乳腺癌細(xì)胞顯示出很強(qiáng)的細(xì)胞敏感性, 而對正常人體細(xì)胞的敏感性則降低5~40倍; 經(jīng)kahalalide F處理后的細(xì)胞在激光共聚焦顯微鏡和電鏡下均可發(fā)現(xiàn)典型的細(xì)胞脹亡特征, 包括細(xì)胞質(zhì)腫脹并液泡化,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腫, 線粒體損傷和質(zhì)膜破裂等[18]。

圖3 kahalalide F的分子結(jié)構(gòu)式

1.1.4 抑制拓?fù)涿富蚨肆Ｃ?/p>

目前腫瘤治療中, DNA拓?fù)涿敢殉蔀槟承┛鼓[瘤藥的作用靶點(diǎn)。拓?fù)涿缚梢哉{(diào)控DNA的空間結(jié)構(gòu),在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄以及基因重組的過程中, 是保持基因構(gòu)型完整性必不可少的。而拓?fù)涿敢种苿┱腔谕ㄟ^干擾拓?fù)涿傅淖饔? 引起 DNA單鏈或雙鏈斷裂,最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[19-20]。拓?fù)涿敢种苿┱T導(dǎo)細(xì)胞凋亡或死亡的機(jī)制主要包括促進(jìn)拓?fù)涿附閷?dǎo)的DNA斷裂和阻斷基因的轉(zhuǎn)錄[21-22]。

端粒酶(telomerase)是由RNA和蛋白質(zhì)組成的一種核糖核蛋白復(fù)合物, 90%的腫瘤組織中端粒酶活性表達(dá)呈陽性, 而正常組織中端粒酶活性表達(dá)呈陰性,可見組織器官中端粒酶的活性表達(dá)與腫瘤的發(fā)生存在密切的相關(guān)性[23]。端粒酶具有逆轉(zhuǎn)錄酶活性, 能以自身RNA亞單位為模板合成端粒DNA, 維持細(xì)胞染色體端的活性, 使細(xì)胞能夠無限增殖。通過抑制端粒酶活性而治療惡性腫瘤尚存在較大困難, 原因主要是由于端粒酶在干細(xì)胞和生殖細(xì)胞中也呈陽性表達(dá)。以端粒酶為靶點(diǎn)治療惡性腫瘤成功的關(guān)鍵是找到一種既可特異性地抑制端粒酶活性, 又不損傷正常細(xì)胞的端粒酶抑制劑[24]。細(xì)胞毒類活性肽一般都有極強(qiáng)的細(xì)胞殺傷能力, 但這些活性肽的作用靶點(diǎn)往往不具有選擇性, 即在干擾腫瘤細(xì)胞增殖、代謝的同時(shí), 也會損傷正常細(xì)胞, 導(dǎo)致患者出現(xiàn)嚴(yán)重的化療副作用, 如骨髓抑制、免疫抑制等, 因此, 如何提高其特異性和靶向性, 值得進(jìn)一步研究[25-26]。

1.2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡主要有兩條途徑, 即死亡受體途徑和線粒體途徑[27-28]。死亡受體途徑是由胞外腫瘤壞死因子(TNF)超家族的死亡配體(如 TNFa、FasL/CD95L、TWEAK和 TRAIL)引發(fā), 死亡配體與對應(yīng)的細(xì)胞表面受體(分別對應(yīng)TNFR、Fas/CD95、DR3、DR4/DRS)結(jié)合, 使受體三聚化并激活[29]。激活的受體通過死亡域(death domain)募集銜接蛋白(如TRADD、FADD), 銜接蛋白通過死亡效應(yīng)域(death effect domain)與procaspase-8形成復(fù)合物, 稱為死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物(death-inducing signaling complex,DISC)[30]。Procaspase-8具有弱的催化活性, 可發(fā)生自我剪接并活化, 活化產(chǎn)生的 caspase-8釋放到胞質(zhì)中啟動caspase級聯(lián)反應(yīng), 導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[31]。激活的caspase-8能使胞質(zhì)中的促凋亡蛋白Bid斷裂成tBid轉(zhuǎn)移到線粒體上, 誘導(dǎo)細(xì)胞色素 C從線粒體釋放進(jìn)入胞質(zhì), 從而把死亡受體途徑和線粒體途徑聯(lián)系起來, 擴(kuò)大了凋亡信號[32]。

線粒體途徑中, Bcl-2蛋白家族在線粒體外膜通道的形成中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。Bcl-2蛋白家族分為抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。抗凋亡蛋白包括 Bcl-2、Bcl-xl等, 含4個(gè)高度保守的Bcl-2同源結(jié)構(gòu)域(Bcl-2 homology domain, BH1-4)和一個(gè)疏水性C-末端結(jié)構(gòu)域HCD, 其BH1、BH2和BH4是抗凋亡活性所必須,而HCD結(jié)構(gòu)域與蛋白在細(xì)胞內(nèi)的靶向定位有關(guān)。促凋亡蛋白又分為兩個(gè)亞類: 多結(jié)構(gòu)域蛋白和BH3-only蛋白[33]。多結(jié)構(gòu)域蛋白含有BH1-3和HCD,包括Bax、Bak、Bok等。BH3-only蛋白僅含有BH3結(jié)構(gòu)域, 有或沒有HCD結(jié)構(gòu)域, 包括Bid、Bim、Bad等, 其BH3結(jié)構(gòu)域?qū)cl-2蛋白家族成員之間的相互作用及促凋亡活性極為重要[34-35]。烏賊墨寡肽(sepia ink oligopeptide, SIO)是從烏賊(Sepia esculenta)墨中得到的三肽, 這種三肽可以顯著抑制人前列腺癌細(xì)胞株DU145、PC3和LNCaP增殖。用SIO處理24 h后, 抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)量下降, 而凋亡蛋白Bax表達(dá)量明顯上升, 而且Bax/Bcl-2的表達(dá)比是增大的[36]。楊永芳等[37]研究了紫貽貝(Mytilus edulis)酶解多肽體外抗腫瘤活性, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該肽可以下調(diào)腫瘤細(xì)胞中Bcl-2基因的表達(dá)。初步推斷紫貽貝酶解多肽可能是通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來實(shí)現(xiàn)抗腫瘤的。Pardaxin是一種源自石紋豹鰨(Pardachirus marmoratus)的線型抗菌肽, Wu等[38]用小鼠纖維肉瘤細(xì)胞株MN11研究了它的抗腫瘤活性, 細(xì)胞培養(yǎng)和軟瓊脂集落形成實(shí)驗(yàn)表明, pardaxin可以抑制癌細(xì)胞株MN11的增殖;透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn), pardaxin改變了MN11細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu), 并使之出現(xiàn)典型的凋亡特征, 如線粒體損傷、細(xì)胞核皺縮及核膜破裂等; 實(shí)時(shí)定量 PCR和酶聯(lián)免疫實(shí)驗(yàn)證明, pardaxin通過核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)通路誘導(dǎo)了細(xì)胞凋亡。

1.3 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化

腫瘤細(xì)胞是正常細(xì)胞分化失控的細(xì)胞, 腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞最本質(zhì)的區(qū)別是基因組發(fā)生不同形式的突變[39]。慢性粒細(xì)胞性白血病(CML)病人的 9號與22號染色體易位形成bcr/abl融合基因, bcr/abl編碼的新蛋白質(zhì) P210含有極高酪氨酸蛋白激酶活性,使周圍蛋白質(zhì)的磷酸化程度增強(qiáng), 導(dǎo)致細(xì)胞增殖[40]。白血病細(xì)胞株 K562源于 CML患者, 有研究證明K562細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化后, bcr/abl轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物顯著下降,P210蛋白質(zhì)水平降低, 糾正了細(xì)胞增殖的混亂程度,趨向分化[41]。

抑癌基因可以誘導(dǎo)細(xì)胞分化, 如 PTEN基因定位在人類 10號染色體長臂 2區(qū) 3帶第 3亞帶(10q23.3), 不僅能誘導(dǎo)細(xì)胞周期抑制, 而且在細(xì)胞黏附和細(xì)胞遷移、分化、衰老和凋亡等各種生理活動中發(fā)揮重要作用。它同時(shí)表現(xiàn)出抑癌基因的特性和磷酸酶活性, 通過磷酸化與去磷酸化的動態(tài)變化,介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞 G1期阻滯, 抑制瘤細(xì)胞侵襲, 促進(jìn)細(xì)胞分化[42-43]。張海濤等[44]從產(chǎn)自北部灣的中國鱟(Tachypleus tridentatus)血液中分離到一種小分子多肽, 研究發(fā)現(xiàn)該多肽相對分子質(zhì)量小于 14 400 Da,其氮端 15個(gè)氨基酸殘基為: N-P-L-I-R-A-I-Y-IG-A-T-V-G-P, 質(zhì)量濃度為 120 mg/L時(shí), 可明顯抑制白血病細(xì)胞株HL60、K562和人肺癌細(xì)胞株SPCA1等細(xì)胞的生長。李祺福等[45]發(fā)現(xiàn)鱟血小分子肽能有效改變肝癌細(xì)胞惡性形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)特征, 改變肝癌細(xì)胞相關(guān)酶活性和抗原表達(dá), 對肝癌細(xì)胞具有一定的誘導(dǎo)分化作用。

惡性腫瘤細(xì)胞在形態(tài)、功能等方面都類似于未分化的胚胎細(xì)胞, 分化誘導(dǎo)劑可使腫瘤細(xì)胞向正常成熟方向逆轉(zhuǎn), 一般不直接殺傷腫瘤細(xì)胞。所以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化的基本特點(diǎn)在于不是殺傷腫瘤細(xì)胞,而是誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化為正常細(xì)胞或接近正常細(xì)胞甚至成為對抗腫瘤的細(xì)胞。Bernay等[46]從長牡蠣(Crasostrea gigas)勻漿液中分離得到具有抗腫瘤作用的低分子牡蠣活性肽BPO-1。實(shí)驗(yàn)表明, BPO-1可以明顯抑制胃腺癌和肺腺癌細(xì)胞的增殖, 使癌細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變, 失去原有的惡性表型。

1.4 逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性

多重耐藥性是指腫瘤細(xì)胞對一種抗腫瘤藥物耐藥的同時(shí), 對其他結(jié)構(gòu)和機(jī)制不同的藥物也產(chǎn)生耐藥性。其形成機(jī)制主要有3種[47]: (1)細(xì)胞膜P-糖蛋白(permeability-glycoprotein, P-gp)、多藥耐藥相關(guān)蛋白(multidrug resistance associated protein, MRP)和胞漿中的肺耐藥蛋白(lung resistance protein, LRP)過度表達(dá)形成藥物外輸泵, 使抗癌藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)蓄積下降; (2)谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)單獨(dú)或與谷胱甘肽(GSH)一起參與多種細(xì)胞毒素代謝及解毒過程,其過度表達(dá)不僅可以催化親電性烷化劑與谷胱甘肽結(jié)合, 使其更有極性而加強(qiáng)外排, 還可直接與親電物質(zhì)結(jié)合, 消除自由基或過氧化物, 保護(hù)腫瘤細(xì)胞;(3)許多化療藥物是細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)劑, 當(dāng)與細(xì)胞凋亡相關(guān)的因子及基因(如p53、NF-κB等)異常時(shí)也能引起腫瘤細(xì)胞多藥耐藥。如前所述, 肽類物質(zhì)aplidine(APLD)是一種蛋白合成抑制劑, Tognon等[48]發(fā)現(xiàn) APLD還可通過控制多藥轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 P-gp表達(dá),逆轉(zhuǎn)人卵巢癌細(xì)胞的耐藥性。

1.5 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬

近年來研究發(fā)現(xiàn), 一些活性多肽可以通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬的方式將癌細(xì)胞清除或抑制其進(jìn)一步擴(kuò)散[49]。但目前尚未從水生動物體內(nèi)獲取此類生物活性肽。

2 間接作用于腫瘤細(xì)胞的抗腫瘤機(jī)理

2.1 調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能

現(xiàn)代免疫學(xué)研究表明, 生物活性肽可通過激活免疫細(xì)胞如 NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等提高機(jī)體免疫力, 或改變機(jī)體對腫瘤細(xì)胞的生長學(xué)效應(yīng)而產(chǎn)生細(xì)胞或體液介導(dǎo)的抗腫瘤免疫, 并且對機(jī)體無任何不良反應(yīng)[50]。扇貝多肽是近年來從櫛孔扇貝(Chlamys farreri)中提取的一種小分子水溶性肽。杜衛(wèi)等[51]利用RP-HPLC從櫛孔扇貝中分離得到4個(gè)分子量(800~1000)Da的小分子多肽, 并對其進(jìn)行了藥理活性測試。結(jié)果表明, 扇貝多肽不僅能顯著減輕地塞米松(DEX)對免疫細(xì)胞的抑制作用, 還可以增強(qiáng)免疫細(xì)胞活性。吳萍茹[52]從二色桌片參(Mensamaria intercedens)的體中分離純化得到二色桌片參糖蛋白GPMI-I及其部分酶解產(chǎn)物 GPMI-Ⅱ。實(shí)驗(yàn)表明GPMI-I在30 mg/kg及120 mg/kg劑量下可顯著降低BALB/c 荷瘤小鼠的肝指數(shù)(liver index)。同時(shí)隨著其劑量增加, 抑瘤作用也隨之增強(qiáng)。而經(jīng)蛋白酶水解后得到的糖蛋白GPMI-II在劑量20 mg/kg時(shí)對小鼠肉瘤 S180有較顯著的抑制作用, 抑瘤率達(dá) 48.8%, 在40 mg/kg劑量下能夠顯著地降低荷瘤小鼠肝指數(shù)。Ding等[53]研究櫛孔扇貝多肽對60Co輻射小鼠的保護(hù)作用, 發(fā)現(xiàn)扇貝多肽能提高受試小鼠組織勻漿中超氧化物歧化酶、過氧化氫酶的活性, 降低組織中活性氧和丙二醛的含量, 同時(shí)提高機(jī)體總抗輻射和氧化損傷能力, 防止放射輻射所致的基因突變或癌變。

2.2 抑制腫瘤血管生長

1971年, Folkman等[54]提出腫瘤生長依賴于血管的學(xué)說, 后來根據(jù)腫瘤血管的生長和分布狀況,將腫瘤的生長分為血管前期和血管期。在血管前期腫瘤細(xì)胞處于休眠狀態(tài), 腫瘤生長得到明顯抑制;而在血管期, 腫瘤的新生血管生長活躍, 依靠豐富毛細(xì)血管網(wǎng)提供活躍代謝環(huán)境, 腫瘤得以快速生長和轉(zhuǎn)移。實(shí)體瘤的生長、發(fā)展和轉(zhuǎn)移與腫瘤血管生成有密切關(guān)系, 超過(1~2)mm3沒有血管生成, 腫瘤細(xì)胞則表現(xiàn)為不能生長。因此抑制腫瘤微血管生成可有效阻止腫瘤的發(fā)展。李龍江等[55]發(fā)現(xiàn), 魚精蛋白可明顯降低腫瘤內(nèi)血管密度, 具有抗腫瘤作用。體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn), 魚精蛋白能明顯抑制雞胚絨毛囊膜上的血管生成。給移植瘤動物皮下注射魚精蛋白, 腫瘤生長明顯受到抑制。羅紅宇等[56]從赤魟(Dasyatis akajei)軟骨中獲得高純度的血管生成抑制因子DCAIF-I對雞胚絨毛尿囊膜新生血管生成具有明顯的抑制效果, 并具有一定的量效關(guān)系, SDS-PAGE檢測可知其分子量為62 kDa。

機(jī)體癌變組織常處于低氧狀態(tài)。此時(shí), 組織中低氧誘導(dǎo)因子α亞基(HIF-1α)對血管形成會發(fā)揮有效的調(diào)節(jié)作用, HIF-1α的活性受到抑制時(shí), 腫瘤組織中血管生成也會受到抑制。另外, HIF-1α還參與了腫瘤發(fā)生發(fā)展的其他一些環(huán)節(jié)[57-60]。

2.3 抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移浸潤

腫瘤轉(zhuǎn)移是癌癥難以治愈的主要原因, 也是惡性腫瘤的基本特征。腫瘤轉(zhuǎn)移過程包括從腫瘤原發(fā)灶脫離, 進(jìn)入周圍基質(zhì), 進(jìn)入血液循環(huán)或淋巴系統(tǒng),黏附在血管內(nèi)皮細(xì)胞(vascular endothelial cell, VEC)并向血管外及遠(yuǎn)處遷移浸潤[61]。腫瘤細(xì)胞侵襲力很大程度上依賴于所處的微環(huán)境, 細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜的降解是腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的重要環(huán)節(jié), 這些組織結(jié)構(gòu)的破壞和降解需要相應(yīng)的溶酶參與, 這個(gè)龐大的蛋白溶酶家族統(tǒng)一被稱為基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallo proteinases, MMPS)[62]。腫瘤細(xì)胞在胞外基質(zhì)中的轉(zhuǎn)移有兩種明顯不同的途徑, 分別是間充質(zhì)轉(zhuǎn)移(mesenchymal migration, MM)和變形轉(zhuǎn)移(amoeboid migration, AM)[63]。間充質(zhì)轉(zhuǎn)移是通過金屬蛋白激酶(MMPs)和絲氨酸蛋白酶(SP)不斷降解胞外基質(zhì)形成一條腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移通路; 變形轉(zhuǎn)移是腫瘤細(xì)胞主動改變自己的形狀, 在胞外基質(zhì)已有的狹小空隙中擴(kuò)散, 而不發(fā)生胞外基質(zhì)的催化降解。體外實(shí)驗(yàn)證明, 通常腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移方式為MM, 當(dāng)腫瘤組織微環(huán)境發(fā)生改變, 如基質(zhì)降解酶活性被藥物抑制, 腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移方式會由 MM轉(zhuǎn)變?yōu)锳M (mesenchymal to amoeboid transition, MAT)[64]。2005年, Williams等[65]從新幾內(nèi)亞海域的海綿(Neopetrosiasp.)中獲得三環(huán)肽類 neopetrosiamides(圖4), 在人結(jié)腸癌細(xì)胞 LS174T(該細(xì)胞僅有變形轉(zhuǎn)移)的侵襲實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn), neopetrosiamides質(zhì)量濃度為6 μg/mL可有效抑制腫瘤細(xì)胞變形轉(zhuǎn)移。如果用neopetrosiamides來控制MAT細(xì)胞, 有望徹底阻斷腫瘤細(xì)胞侵襲途徑。

圖4 neopetrosiamides的分子結(jié)構(gòu)式

3 結(jié)論與展望

經(jīng)過世界各國學(xué)者幾十年的研究探索之后,活性肽(尤其是海洋生物活性肽)巨大的藥用、食用及保健作用已經(jīng)得到較好的發(fā)掘利用。然而, 生物活性肽的開發(fā)也面臨著一些難題: 一些水生動物抗腫瘤活性肽具有特殊的結(jié)構(gòu), 如含有多種修飾基團(tuán)、D 型氨基酸、封閉的 N 末端等, 給活性分析帶來一定困難[66]; 一些活性肽在具有明確的抗腫瘤活性同時(shí), 也存在一定的毒副作用, 難以在臨床上直接使用; 還有些活性肽難以大量提取純化, 面臨藥源不足問題。針對這些難題, 一方面可以利用蛋白質(zhì)工程技術(shù), 對多肽分子進(jìn)行合理改造, 選擇性地增強(qiáng)其藥效, 降低毒副作用。另一方面運(yùn)用基因工程方法進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn), 解決藥源問題。而對于眾多的小分子肽, 則可以采用構(gòu)建融合蛋白的方法, 在既穩(wěn)定其構(gòu)象又不影響其活性的同時(shí)大量獲取基因重組產(chǎn)品。此外, 可以結(jié)合噬菌體展示技術(shù), 對結(jié)構(gòu)各異、數(shù)量眾多的小分子肽實(shí)現(xiàn)高通量特異性高效篩選。近年來, 隨著有機(jī)合成技術(shù)的進(jìn)步, 越來越多的海洋活性肽可以運(yùn)用半合成、全合成等方法人工合成, 并且保持其真實(shí)結(jié)構(gòu)和活性作用。

就抗腫瘤應(yīng)用方面, 生物活性肽已初步顯示出了其重要的價(jià)值。但在抗癌活性肽的篩選過程中, 人們往往把更多的目光投向海洋生物[67], 淡水動物的藥用開發(fā)價(jià)值卻被嚴(yán)重忽視。如游麗君等[68]用可控酶解技術(shù)分離純化出泥鰍(Oriental weatherfish)蛋白中的抗氧化肽, 同時(shí)發(fā)現(xiàn)其還有一定的抗疲勞和抗腫瘤功效。此外, 除了具有明確的抗癌抑瘤作用外,很多淡水動物活性肽表現(xiàn)出良好的抗氧化活性, 間接提示其潛在的抗腫瘤活性[69]。如王艷梅等[70]發(fā)現(xiàn)黃緣盒龜(Cistoclemmys flavomarginata)肌肉酶解所得的小分子肽具有很強(qiáng)的抗氧化能力, 對羥自由基、超氧陰離子自由基、DPPH自由基和過氧化氫均有較好的清除作用, 而且還具一定的還原能力、亞鐵離子螯合能力和亞油酸自氧化抑制能力, 其抗腫瘤活性也特別值得進(jìn)一步發(fā)掘。由此可見, 淡水動物同樣有巨大的藥用開發(fā)價(jià)值。

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