張 楊,萬 朋

(1.吉林市中心醫(yī)院心血管診治中心，吉林 吉林 132011；2.吉林醫(yī)藥學院生理學教研室，吉林 吉林 132013)

·綜 述·

黃芩素的抗腫瘤研究進展

Advancesofbaicaleinonanti-tumoreffects

張 楊1,萬 朋2

(1.吉林市中心醫(yī)院心血管診治中心，吉林 吉林 132011；2.吉林醫(yī)藥學院生理學教研室，吉林 吉林 132013)

黃芩素具有廣泛的抗腫瘤活性，藥理研究證實通過調節(jié)花生四烯酸系統的代謝，抑制腫瘤細胞增殖，誘導細胞凋亡，抑制新生血管生成，誘導腫瘤細胞分化，清除活性氧自由，預防腫瘤發(fā)生等作用途徑發(fā)揮抗腫瘤作用。通過對黃芩素抗腫瘤作用及其機制的文獻總結，文章就黃芩素以上幾方面的抗腫瘤作用的研究進展作一綜述。

黃芩素；抗腫瘤；研究進展

黃芩素(baicalein，BAI)是黃芩的干燥根中提取的有效成分之一，也是其發(fā)揮藥理作用的物質基礎，異名黃芩黃素，其單體的化學名為6，7-三羥基黃酮。近年來人們研究發(fā)現，黃芩素不僅有抗炎、抗病毒、抗菌、抗氧化、抗過敏等藥理作用[1]，還對肺癌、乳腺癌、胃癌、結腸癌、前列腺癌等多種腫瘤細胞具有廣泛的預防和治療作用[2-3]。其中，黃芩素抗腫瘤作用一直是國內外研究熱點?，F對其抗腫瘤研究現狀及其可能的作用機制作一綜述。

1 花生四烯酸代謝途徑

花生四烯酸(araehidonic acid，AA)是一種條件必需脂肪酸，是多種生物活性物質的前體，目前知道至少有3類酶參與AA的代謝，AA代謝主要途徑有：環(huán)氧化酶(Cyclooxygenase，COX)途徑、脂氧化酶(Lipoxygenase，LOX)途徑和細胞色素P450氧酶途徑，形成有生物活性的二十碳衍生物(Eieosanoids)[4-5]。游離的AA在COX的作用下形成前列腺素(Prostaglandin,PG)、前列環(huán)素(Prostacyclin，PGl2)和血栓烷素(Prostacyclin，TXA2)等。AA經LOX代謝生成羥基二十碳四烯酸(hydroxyeicosatetraenoic acid，HETE)、白三烯(Leukotriene，LT)及脂氧素(Lipoxin，LX)。細胞色素P450單氧化酶(Cyt P450)也分解AA，生成多種環(huán)氧化物(epoxides)及其代謝產物HETEs等[4]。

COX是催化花生四烯酸產生前列腺素族(PGs)的關鍵限速酶，有COX-1和COX-2兩種同工酶。COX-1在正常組織和細胞內表達，參與維持其正常的生理功能，故為結構型基因；而COX-2在靜息時不表達，但受到各種誘導因子刺激時表達上調、迅速合成，故為誘導型基因，是炎癥過程中的一個重要的誘導酶[6]。研究表明，COX-2抑制劑抗腫瘤機制是通過競爭性抑制COX-2和不可逆的乙?；种颇[瘤的發(fā)生和發(fā)展[6-7]。Yoshimura等[8]對正常膀胱組織、膀胱癌組織、慢性膀胱炎、人膀胱癌細胞、癌組織及人腎癌細胞系(Caki-1、A498、RC-1)的12-LOX的mRNA表達量進行了相關性研究，發(fā)現在正常膀胱和腎組織中的12-LOX蛋白表達量很微弱，而在癌組織中明顯高表達，并在人膀胱癌細胞及腎癌細胞中也均有較高水平表達的12-LOX mRNA。血小板型12-LOX的代謝產物12-HETE有促進有絲分裂、刺激細胞增殖、促進腫瘤新血管的生成的結果，而BAI則可抑制腫瘤細胞增殖、誘導細胞凋亡及抗腫瘤侵襲。

單體黃芩素經多年的研究證實為12-LOX抑制劑。姚等[9]研究黃芩素作用于食管癌EC109細胞株后，發(fā)現黃芩素的可特異性降低12-LOX的表達，抑制HETEs的產生，進而劑量依賴性的促進腫瘤細胞的凋亡。

2 誘導腫瘤細胞凋亡

目前的研究表明，細胞死亡方式主要有三種類型：凋亡(Apoptosis)、自噬(Autophagy)和壞死(Necrosis)。凋亡和自噬是遺傳調控、進化保守、決定細胞命運的生物學過程，凋亡是程序性細胞死亡(Programmed Cell Death，PCD)I型，而自噬則是程序性細胞死亡II型[10]。細胞凋亡主要包括內源性的線粒體通路和外源性的死亡受體通路。研究表明，黃芩素誘導的細胞凋亡主要是通過內源性的線粒體通路起作用，調節(jié)Ca2+、抑制NF-B、誘導腫瘤細胞增殖周期停滯、降低線粒體膜電位、上調Bax、下調Bcl-2以及上調抑癌基因p53的表達等[11-12]。

2.1通過上調Bax及下調Bcl-2凋亡基因

細胞凋亡是在許多相關基因的調控下進行的，如促凋亡基因、抑制凋亡基因和凋亡過程中表達的基因[12]。Bcl-2是至今為止研究最深入、最廣泛的凋亡調控基因之一，其基因表達產物是一種細胞內膜蛋白，通過抵抗多種形式的細胞死亡，延長細胞壽命，使細胞數目累積增多而促進腫瘤的形成。Bax蛋白廣泛分布于人體的多細胞和組織中，其作用與Bcl-2相反，能促進細胞凋亡，而Bax蛋白在多數腫瘤組織及細胞系中表達下降，在腫瘤的形成過程中，Bax大量激活或表達，通過促進細胞凋亡，抑制腫瘤形成[13]。黃芩素誘導腫瘤細胞凋亡可能與影響上述基因蛋白的表達有關。研究發(fā)現，經黃芩素作用于人胰腺癌細胞后，隨著黃芩素濃度增加，其細胞增殖抑瘤率的提高，凋亡現象逐漸明顯，并可呈現時間-劑量依賴性的上調Bax蛋白的表達、下調Bcl-2蛋白的表達[14-15]。

2.2停滯細胞增殖周期

細胞周期調控細胞增殖，與細胞周期調控有關的分子主要有：細胞周期蛋白(Cyclin)、細胞周期蛋白依賴性激酶(Cyclin Dependent Kinase，CDK)和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(Cyclin Dependent Kinase Inhibitor，CDKI)等三大類。其中CDKs是調控網絡的核心，Cyclins正調節(jié)CDKs，CKIs則負調節(jié)CDKs，三者在細胞周期中相互協調并與細胞信號轉導通路之間形成復雜的調控網絡，共同構成了細胞周期調控的分子基礎。惡性腫瘤的特征之一即是細胞周期調節(jié)失控，引起細胞分化的缺乏和細胞生長的失常，導致細胞無限增殖。

研究表明，黃芩素處理細胞可使細胞停滯于細胞周期的不同階段。Leung等[16]研究發(fā)現，黃芩素處理呈劑量依賴性顯著抑制人非小細胞性肺癌H460細胞增殖,CDK1和Cyclin B1蛋白的表達也明顯降低，細胞停滯于S期。Lee等[17]研究也證明了黃芩素呈劑量依賴性抑制腫瘤細胞的生長。人肺鱗癌CH27細胞生長用50 μmol/L黃芩素培養(yǎng)24 h發(fā)現，S期細胞數量顯著增加，Cyclin B1、Cyclin Dl 和CDK4水平明顯降低，這與黃芩素處理使細胞停滯于S期相關。

2.3p53基因

抗癌基因p53因編碼一種分子質量為53 000 的蛋白質而得名。野生型P53蛋白能發(fā)現損傷的DNA并進行修復，因此被稱為人類基因組的“守護者”。如果P53蛋白修復損傷DNA失敗則將啟動凋亡等程序性細胞死亡，防止細胞因基因改變引發(fā)癌變。當DNA受到損傷時P53蛋白急劇增加，抑制細胞周期進一步運轉[16]。一旦p53基因突變P53蛋白失活，細胞分裂失去節(jié)制發(fā)生癌變。人類癌癥中約有一半是p53基因突變失活引起的。在黃芩素誘導人非小細胞性肺癌H460細胞和人舌癌SCC-4細胞凋亡機制的研究中，均發(fā)現同時伴隨有突變型P53蛋白表達上調[17]。

2.4抑制NF-κB

核因子-κB(Nuclear Factor κB，NF-κB)為一個轉錄因子蛋白家族，包括5個亞單位：Rel(cRel)、p65(RelA，NF-κB3)、RelB和p50(NF-κB1)、p52(NF-κB2)，翻譯后形成七種蛋白。作為早期轉錄因子，NF-κB的激活不需要新翻譯出的蛋白進行調控。因此，可以在第一時間對有害細胞的刺激做出反應。大多數的細菌可以結合細胞膜表面的受體(例如Toll Like Receptors，TLRs)，從而激發(fā)NF-κB信號通路改變基因的表達。NF-κB激活過程受基因調控，正常細胞受到恰當刺激信號時可誘導激活NF-κB，上調靶基因轉錄，轉錄結束后NF-κB立即被轉為無活性狀態(tài)。Nakamura等[18]的研究表明,U266、AMO1、NOP-2和ILKM2等人黑色素瘤細胞用黃芩素處理，可通過抑制IJB-A磷酸化和降解、降低NF-κB和IL-6的釋放、降低XIAP基因表達、誘導釋放細胞色素C(cyt C)和活化激活caspase 9和3，從而誘導凋亡、抑制腫瘤細胞的增殖。

3 抗新生血管生成

腫瘤的生長、轉移是依賴于體內新生血管，誘導血管生成能力是腫瘤的生長、浸潤和轉移的必要條件之一，內皮細胞的增殖分化以及其調節(jié)機制都對血管生成過程有調節(jié)作用[19]。腫瘤誘導血管生成的步驟主要有：1)體積小于2 mm的無血管的緩慢生長期；2)釋放血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)與白介素6(interleukin-6，IL-6)等因子，引起血管內皮細胞形態(tài)改變、基底膜和周圍的細胞外基質降解；3)內皮細胞遷移、增殖，并形成和改建血管。血管生成是腫瘤過度生長的一個主要原因，細胞外基質支架被基質金屬蛋白酶(Matrix Metalloproteinase，MMPs)降解才能使血管侵入瘤體，瘤體在毛細血管樣結構分化時短暫地高表達MMPs，抑制MMPs可防止實體瘤血管新生。Tong等[20]的研究結果顯示，黃芩素通過降低細胞內ROS水平顯著抑制前列腺癌DU-145瘤體的血管生成。

4 誘導腫瘤細胞分化

惡性腫瘤最顯著的生物學特性是無限制增殖和不良分化，這在形態(tài)和功能方面與未分化的胚胎細胞非常相似，提示細胞的異常分化與腫瘤的發(fā)生相關。對誘導分化劑的機制及應用研究不斷深入，腫瘤干細胞的誘導分化治療是腫瘤化療的新的領域。Zhang等[21]研究，黃芩素劑量依賴性地抑制人急性早幼粒白血病細胞。

5 清除活性氧自由，預防腫瘤發(fā)生

體內活性氧自由基具有一定的功能，如參與免疫及信號傳導路徑。但過多的活性氧自由基會損壞人體正常細胞和組織。Lee等[22]研究表明，局部用黃芩素處理可顯著減少肉豆蔻酸佛波酯(Phorbol 12-Myristate 13-Acetate，PMA)誘導的皮膚癌發(fā)生，也可明顯抑制佛波酯(Tetradecanoylphorbol 13-acetate，TPA)誘導的耳皮膚炎癥反應。用不同劑量黃芩素預處理小鼠皮膚，可抑制TPA誘導的H2O2和髓過氧化物酶的生成，證明黃芩素有抗氧化、清除自由基的作用。

6 展 望

黃芩素是一種多效的天然活性物質，作為中藥黃芩中的活性成分具有廣泛的生物活性。因此，從黃酮類成分中篩選抗腫瘤的活性成分是國內外中藥研究的熱點。目前，尚未廣泛開展黃芩素抗腫瘤作用的臨床試驗，有必要進一步進行黃芩素抗腫瘤作用機制的研究，為黃芩素在臨床抗腫瘤的應用提供更加確鑿的證據。

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2013-08-22)

1673-2995(2013)06-0457-04

張 楊(1981-)，男(漢族)，主治醫(yī)師，碩士.