苦參堿抗腫瘤信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路研究進(jìn)展

陳旭陽　周開霞　李江濱　何冬梅

【摘 要】苦參堿是豆科植物苦參等中草藥的活性成分，具有多種藥理作用。近年來國內(nèi)外對苦參堿藥理作用機(jī)制的研究較多，重點(diǎn)關(guān)注其抗腫瘤的作用機(jī)制?？鄥A可以抑制腫瘤的生長增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞分化與凋亡。而細(xì)胞信號通路影響著腫瘤的發(fā)生發(fā)展。本文就苦參堿抗腫瘤的信號通路進(jìn)行總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】苦參堿；抗腫瘤；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路；研究進(jìn)展

苦參堿（Matrine，分子式C15H24N2O）是豆科植物苦參、苦豆子、廣豆根等中草藥的活性成分，是一種生物堿。它具有抗炎、抗病毒、免疫抑制、中樞抑制、抗腫瘤等多種藥理作用[1]。近年來，關(guān)于苦參堿抗腫瘤機(jī)制的研究成為人們關(guān)注的重心。研究表明，苦參堿通過抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、調(diào)控細(xì)胞周期以及下調(diào)端粒酶活性等途徑來發(fā)揮效應(yīng)[2-3]。隨著對苦參堿研究的深入，人們開始研究苦參堿抑制腫瘤的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。本文對苦參堿的信號通路進(jìn)行闡述，為臨床分子靶向治療和進(jìn)一步開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 酪氨酸激酶-轉(zhuǎn)錄因子（JAK-STAT）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

JAK-STAT信號通路由細(xì)胞因子刺激引起，由酪氨酸激酶相關(guān)受體、酪氨酸激酶以及轉(zhuǎn)錄因子組成。受體不具有激酶的活性，但胞內(nèi)段具有JAK的結(jié)合位點(diǎn)。受體與配體結(jié)合，通過與之相結(jié)合的JAK的活化，使靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化，從而將信號傳遞至胞內(nèi)。

馬玲娣[4]等在用苦參堿對慢性髓性白血病K562細(xì)胞影響的研究中發(fā)現(xiàn)，苦參堿處理后細(xì)胞中JAK2、STAT3蛋白磷酸化受抑，提示K562細(xì)胞增殖受抑與JAK-STAT3介導(dǎo)的信號通路抑制有關(guān)，而IL-6表達(dá)抑制可能是苦參堿調(diào)控該通路活性的始動機(jī)制。殷飛[5]等研究顯示苦參堿可下調(diào)SMMC-7721細(xì)胞STAT3、STAT5 mRNA表達(dá)水平，影響上述因子蛋白激酶的活化，說明苦參堿可能在JAK-STAT通路中抑制腫瘤增殖。張培[6]等通過western blot法，用苦參堿作用宮頸癌SiHa細(xì)胞的JAK1、JAK2和STAT3通路，發(fā)現(xiàn)以上三種蛋白表達(dá)水平下降，說明宮頸癌細(xì)胞增殖抑制與該信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制有關(guān)。

2 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

MAPK為一種絲/蘇蛋白激酶，在所有真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡、調(diào)控基因表達(dá)和細(xì)胞質(zhì)功能活動起到關(guān)鍵作用。MAPK鏈由3類蛋白激酶MAP3K-MAP2K-MAPK組成，依次磷酸化將上游信號傳遞至下游應(yīng)答分子。而MAPK通路的異常激活，可使一部分腫瘤細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。MAPK有4個(gè)主要亞族：ERK、JNK、p38MAPK和ERK5。其中，ERK1/2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控細(xì)胞生長和分化，JNK和p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在炎癥與細(xì)胞凋亡等應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。

2.1 MAPK-ERK信號通路

MAPK-ERK信號通路是哺乳動物中研究最早、最深入，也是最重要的一條通路。它將細(xì)胞信號從表面受體轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核，參與多種生物學(xué)效應(yīng)。在苦參堿抗腫瘤研究中，阮夢然[7]等發(fā)現(xiàn)苦參堿作用于人橫紋肌肉瘤RD細(xì)胞后不僅ERK mRNA含量減少，且抑制了ERK1/2蛋白激酶的活化，表明苦參堿可能在MAPK-ERK信號通路中發(fā)揮抑癌作用。殷飛[5]等研究顯示苦參堿抑制了肝癌SMMC-7721細(xì)胞ERK mRNA表達(dá)，進(jìn)而抑制ERK蛋白表達(dá)，與抑制ERK蛋白的磷酸化有關(guān)。MAPK可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和新血管生成。新血管生成后可為腫瘤提供更多的營養(yǎng)，加速腫瘤的生長，促進(jìn)癌細(xì)胞的擴(kuò)散。盧進(jìn)昌[8]等經(jīng)研究認(rèn)為血管生成因子刺激的內(nèi)皮細(xì)胞后激活MAPK∕ERK 信號通路，促進(jìn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖?？鄥A作用于人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)，明顯抑制細(xì)胞增殖及 ERK 磷酸化，提示苦參堿通過抑制 MAPK∕ERK 信號通路中的信號分子 ERK 的磷酸化，從而抑制腫瘤環(huán)境下內(nèi)皮細(xì)胞的增殖過程。

2.2 p38 MAPK信號通路

p38 MAPK信號通路中，細(xì)胞外信號結(jié)合細(xì)胞受體，使MAPKKK、MAPKK、MAPK先后磷酸化，最后活化p38 MAPK?；罨膒38 MAPK可誘導(dǎo)p38 MAPK基因轉(zhuǎn)錄，參與細(xì)胞的增殖、凋亡。大部分研究表明p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切。Liu[9]等發(fā)現(xiàn)苦參堿能夠通過該信號通路誘導(dǎo)人伯基特淋巴瘤細(xì)胞的凋亡。此外，Ren[10]等報(bào)道苦參堿可以通過 p38信號抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。

3 其他信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

3.1 Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

Nusse等用小鼠乳頭瘤病毒誘導(dǎo)小鼠乳腺癌中發(fā)現(xiàn)Wnt基因。目前已發(fā)現(xiàn)19種人類Wnt基因。Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要有3條分支：（1）經(jīng)典通路：Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，由β-catenin/T細(xì)胞因子（TCF）調(diào)節(jié)Wnt靶基因的表達(dá)。（2）planar細(xì)胞極性（PCP）通路，主要調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架的重排、細(xì)胞形態(tài)的改變和運(yùn)動，建立細(xì)胞極性。（3）Wnt/Ca2+通路，調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附和活力。

在正常成熟細(xì)胞中，Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路處于關(guān)閉狀態(tài)，主要在胚胎發(fā)育階段被激活。因此，癌基因、抑癌基因或者Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子（如β-catenin）的突變引起的不當(dāng)激活與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。大量研究證明，多種腫瘤細(xì)胞中存在β-catenin基因的突變。β-catenin蛋白在絲氨酸∕蘇氨酸富集區(qū)，該位點(diǎn)磷酸化導(dǎo)致此蛋白的降解。而突變使該蛋白穩(wěn)定，激活Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，引起腫瘤[11]。Guo[12]等在苦參堿作用人肝癌細(xì)胞HepG3B 細(xì)胞系研究中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的增殖受到抑制，促進(jìn)凋亡，細(xì)胞周期受調(diào)控顯著，提示苦參堿可能通過Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來抑制肝癌細(xì)胞生長增殖。

3.2 PI3K/AKT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K），由一個(gè)調(diào)節(jié)亞基（p85）和一個(gè)催化亞基（p110）組成，具有蛋白激酶活性和脂類激酶活性，是細(xì)胞內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)物質(zhì)。當(dāng)配體與膜受體結(jié)合后，受體激活p85亞基，招集p110，進(jìn)而催化膜內(nèi)表面的PIP2生成PI3P。PI3P作為第二信使，進(jìn)一步激活A(yù)KT和PDK1。AKT是一種絲氨酸∕蘇氨酸蛋白激酶，是PI3K重要的下游分子。PI3K/AKT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可調(diào)節(jié)細(xì)胞的分裂、分化和凋亡。PI3K通過激活A(yù)KT，抑制促凋亡蛋白Bad的激活，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄因子NF-kB活性，上調(diào)拮抗蛋白Bcl-2的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞存活[2]。在惡性腫瘤中，該信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異常激活導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞惡性增殖和血管形成。

研究表明，苦參堿抑制骨髓瘤細(xì)胞、培養(yǎng)的人結(jié)腸癌細(xì)胞、乳腺癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)凋亡，伴AKT的磷酸化水平下調(diào)；神經(jīng)膠質(zhì)瘤、人肝癌及肺癌等細(xì)胞經(jīng)苦參堿下調(diào)AKT的磷酸化水平而凋亡[13]。在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞中，陳瑤[14]等發(fā)現(xiàn)苦參堿可使PI3Kp85α亞基、p-AKT/AKT減少。以上表明苦參堿可能通過抑制該信號通路發(fā)揮細(xì)胞的增殖、促凋亡的作用。

3.3 哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

mTOR是一類絲/蘇氨酸激酶。mTOR蛋白的C末端具有激酶活性。它是細(xì)胞生長和增殖的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子，可接收生長因子、營養(yǎng)、能量等多種信號，并通過PI3K/AKT或Ras/ERK信號通路來實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞生長、細(xì)胞周期等多種生理功能的調(diào)控作用，而對mTOR信號通路的抑制可使細(xì)胞停滯于G1期而激發(fā)細(xì)胞凋亡。任志儉[15]（下轉(zhuǎn)第29頁）（上接第27頁）等研究認(rèn)為苦參堿干預(yù)人肝癌 HepG2細(xì)胞后，mTOR與苦參堿濃度的增加呈正相關(guān)，而磷酸化的mTOR蛋白與之呈負(fù)相關(guān)，提示苦參堿可抑制mTOR 蛋白的磷酸化。且用 Western blot 技術(shù)檢測自噬現(xiàn)象發(fā)生必要基因 Bechn mRNA 及標(biāo)志性分子 LC3，表明苦參堿作用的肝癌細(xì)胞 HepG2可能經(jīng)mTOR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘發(fā)其發(fā)生自噬。

綜上，對于不同的腫瘤細(xì)胞，苦參堿可通過不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)揮抑制腫瘤的效應(yīng)。在JAK-STAT通路中，苦參堿使慢性髓性白血病K562細(xì)胞、SMMC-7721細(xì)胞、宮頸癌SiHa細(xì)胞增殖受抑。苦參堿經(jīng)MAPK-ERK信號通路抑制人橫紋肌肉瘤RD細(xì)胞、肝癌SMMC-7721細(xì)胞，抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)人伯基特淋巴瘤細(xì)胞的凋亡；通過 p38MAPK信號抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。苦參堿可能通過Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來抑制肝癌細(xì)胞生長增殖?？鄥A經(jīng)下調(diào)AKT的磷酸化水平，抑制PI3K/AKT信號通路而使多種細(xì)胞增殖受抑，促凋亡。苦參堿作用的肝癌細(xì)胞 HepG2可能經(jīng)mTOR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘發(fā)其發(fā)生自噬現(xiàn)象。

隨著對苦參堿抗腫瘤作用研究的深入，人們逐漸關(guān)注其分子藥理機(jī)制。大量研究僅通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來說明苦參堿抗腫瘤作用與某些機(jī)制有相關(guān)性，而對于苦參堿通過哪些轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)、如何通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，具體的分子機(jī)制構(gòu)架仍不明確。未來借助分子生物學(xué)的發(fā)展，積極運(yùn)用基因芯片和蛋白質(zhì)組學(xué)方法，推進(jìn)分子機(jī)制的研究，為臨床治療方法開發(fā)新天地。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊紅，錢麟，周華，等.中藥活性成分逆轉(zhuǎn)卵巢癌化療耐藥機(jī)制的研究進(jìn)展[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，2013，06（6）：861-864.

[2]羅芳蘭，嚴(yán)英.淺析苦參堿抗腫瘤作用機(jī)制及研究進(jìn)展[J].中外女性健康研究，2015，（11）：16-17.

[3]陳濱海，周郁鴻，錢文斌.苦參堿抗腫瘤作用機(jī)制研究[J].浙江中西醫(yī)結(jié)合雜志，2010，20（8）：524-526.

[4]馬玲娣，朱志超，孫曉，等.IL-6/JAK/STAT3介導(dǎo)苦參堿對K562細(xì)胞的增殖抑制作用[J].中華血液學(xué)雜志，2015，36（5）：422-426.

[5]殷飛，趙軍艷，姚樹坤，等.苦參堿對SMMC-7721細(xì)胞MAPK、JAK—STAT信號通路的影響[J].腫瘤防治研究，2008，35（2）：84-87.

[6]張培，王海琳，張恒亮，等.苦參堿對宮頸癌SiHa細(xì)胞增殖的抑制作用及JAK-STAT信號通路的影響[J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué)，2014，22（8）：1790-1793.

[7]阮夢然，薛天陽，薛潔，等.苦參堿對人橫紋肌肉瘤 RD 細(xì)胞 MAPK/ERK 信號通路的影響[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2014，30（24）：3692-3694.

[8]盧進(jìn)昌，羅強(qiáng)，程萍，等.苦參堿和 MAPK/ERK 信號通路在抑制肺癌細(xì)胞誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移中的作用[J].中國肺癌雜志，2009，12（7）：747-752.

[9]劉占術(shù)，羅章琴，謝波，等.苦參堿對Raji細(xì)胞凋亡的影響及其機(jī)制[J].中藥材，2011，34（4）：576-579.

[10]Ren H，Zhang S，Ma H，et al.Matrine reduces the proliferation and invasion of colorectal cancer cells via reducing the activity of p38 signaling pathway[J].Acta Biochim Biophys Sin，2014，46（12）：1049-1055.

[11]杜彥艷，劉鑫，單保恩，等.Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展[J].腫瘤，2009，29（8）：803-805.

[12]郭丹，陳娜娜，周萍，等.苦參堿抑制肝癌Hep3B細(xì)胞生長及β-catenin的轉(zhuǎn)錄活性[J].中藥材，2010，33（5）：778-781.

[13]楊婉，王兆林，王蓋浩，等.苦參堿通過相關(guān)信號通路抑制惡性腫瘤的研究進(jìn)展[J].腫瘤研究與臨床，2016，28（1）：63-68.

[14]陳瑤，艾明.苦參堿對視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞增殖、凋亡及PI3K∕AKT信號通路的影響[J].臨床腫瘤學(xué)雜志，2015，20（7）：598-601.

[15]任志儉.苦參堿通過mTOR信號通路誘導(dǎo)人肝癌 HepG2 細(xì)胞發(fā)生自噬現(xiàn)象[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2011.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]