岳亞楠,柳青峰

1.遼寧中醫(yī)藥大學(xué),遼寧 沈陽(yáng) 110000; 2.遼寧省金秋醫(yī)院,遼寧 沈陽(yáng) 110000

細(xì)胞焦亡是一種最初被認(rèn)為是與免疫沉默的細(xì)胞凋亡相似且依賴caspase-1介導(dǎo)的程序性細(xì)胞死亡。隨著研究的深入,細(xì)胞焦亡被重新定義為細(xì)胞腫脹伴隨細(xì)胞膜破裂并釋放炎性因子的新型促炎性細(xì)胞壞死形式。除了兩條經(jīng)典或非經(jīng)典途徑,凋亡半胱天冬酶、顆粒酶等介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡新通路也逐漸被發(fā)現(xiàn)。

細(xì)胞焦亡在心肌缺血再灌注損傷、阿爾茨海默病、自身免疫性疾病等多種疾病中的作用逐漸受到關(guān)注,在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸中的雙刃劍作用及與腫瘤免疫的密切聯(lián)系也得到了證實(shí),誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡從而進(jìn)一步抗腫瘤已成為腫瘤領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。細(xì)胞焦亡本身與中醫(yī)陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)的聯(lián)系也為中醫(yī)藥調(diào)控該途徑提供了理論依據(jù),隨著中藥中各類化合物對(duì)細(xì)胞焦亡通路的靶向機(jī)制研究越來(lái)越多,對(duì)中醫(yī)藥抗腫瘤也有了新的探索。

1 細(xì)胞焦亡概述與機(jī)制

細(xì)胞焦亡是由GSDM 蛋白介導(dǎo)的區(qū)別于非炎癥性細(xì)胞凋亡的一種促炎性程序性死亡方式。與細(xì)胞凋亡過(guò)程中細(xì)胞皺縮后死亡但細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整的特征不同的是,細(xì)胞焦亡表現(xiàn)為膜破裂、細(xì)胞腫脹及可激活炎癥反應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)容物的釋放。這種獨(dú)特的細(xì)胞死亡模式最初于1992年在福氏志賀氏菌感染的小鼠巨噬細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn),后將其歸為細(xì)胞凋亡。1997年,研究發(fā)現(xiàn)福氏志賀氏菌誘導(dǎo)的“凋亡”過(guò)程中負(fù)責(zé)切割多向性促炎因子白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)的caspase-1可被激活,直至2001年被正式描述為“焦亡”[1-3]。細(xì)胞焦亡早期被Cookson等認(rèn)為是caspase-1依賴性單核細(xì)胞死亡,但后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),小鼠caspase-11和其人類同源蛋白caspase-4、caspase-5在識(shí)別胞漿脂多糖時(shí)可直接結(jié)合脂多糖引起激活從而觸發(fā)焦亡,且有學(xué)者通過(guò)全基因組編輯篩選確定了GSDM家族成員之一GSDMD是caspase-1、caspase-4、caspase-5、caspase-11的通用底物,活化的炎性半胱天冬酶對(duì)GSDMD進(jìn)行切割裂解,并通過(guò)釋放具有膜打孔活性的寡聚化的GSDMD-N端結(jié)構(gòu)域破壞細(xì)胞膜,從而引發(fā)細(xì)胞焦亡,GSDMD是細(xì)胞焦亡最關(guān)鍵的蛋白分子[4-5]。此外,GSDM家族成員GSDME等也被證明參與其中,因此細(xì)胞焦亡的定義轉(zhuǎn)變?yōu)橛蒅SDM介導(dǎo)的程序性死亡方式。

由GSDMD介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡途徑分為依賴caspase-1的經(jīng)典焦亡途徑和依賴caspase-4、caspase-5、caspase-11的非經(jīng)典焦亡途徑。在經(jīng)典焦亡途徑中,炎性caspases-1的激活是由多分子蛋白復(fù)合物炎癥小體的組裝介導(dǎo)的,而炎癥小體的代謝活化主要由模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors,PRRS)識(shí)別病原體相關(guān)分子模式(pathogen associated molecular patterns,PAMPs) 或宿主細(xì)胞胞質(zhì)中的內(nèi)源性危險(xiǎn)信號(hào)啟動(dòng)。激活后的炎癥小體與凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC)和caspase-1的前體形成復(fù)合物,促進(jìn)caspase-1前體的自我剪切,從而得到活性caspase-1;被活性caspase-1切割后的GSDMD-N與細(xì)胞膜磷脂酰肌醇、磷脂酸和磷脂酰絲氨酸結(jié)合,使細(xì)胞膜形成膜孔,導(dǎo)致細(xì)胞腫脹破裂;被活性caspase-1切割得到的成熟IL-1β以及IL-18也可通過(guò)膜孔釋放出來(lái),促進(jìn)炎癥反應(yīng)的激活[6-7]。而非經(jīng)典焦亡途徑中,caspase-4、caspase-5、caspase-11除了同革蘭氏陰性菌脂多糖結(jié)合從而引起非經(jīng)典焦亡外,活性caspase-11還可以切割并激活pannexin-1通道以誘導(dǎo)ATP釋放,并通過(guò)GSDMD 切割形成的細(xì)胞膜膜孔促使K+外排,以激活NLRP3炎癥小體,從而誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡發(fā)生[8]。

研究發(fā)現(xiàn),GSDM 家族另一成員GSDME可被腫瘤壞死因子-α(tumour necrosis factor-α,TNF-α)或化療藥物激活的caspase-3切割而產(chǎn)生GSDME-N片段,導(dǎo)致某些GSDME高表達(dá)的癌細(xì)胞由細(xì)胞凋亡向細(xì)胞焦亡轉(zhuǎn)變[9]。另外,Du等[10]研究發(fā)現(xiàn)自然殺傷(natural killer,NK)細(xì)胞中的顆粒酶B可以在D270位點(diǎn)后直接裂解GSDME,并間接激活caspase-3,從而切割D270位點(diǎn)以誘導(dǎo)腫瘤靶點(diǎn)的GSDME依賴性焦亡,這一發(fā)現(xiàn)可能為克服腫瘤逃避免疫提供了新的思路。

2 細(xì)胞焦亡與腫瘤

2.1 細(xì)胞焦亡與腫瘤發(fā)生發(fā)展隨著研究的不斷深入,細(xì)胞焦亡在包括腫瘤在內(nèi)的各系統(tǒng)疾病中的參與逐漸被人們了解。細(xì)胞焦亡影響腫瘤發(fā)生發(fā)展的各個(gè)階段,并在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮著抑瘤或促瘤的雙向調(diào)節(jié)作用。一方面,在焦亡過(guò)程中,炎癥小體的激活及炎癥因子的釋放能夠?qū)е露嘟M織炎癥擴(kuò)散,炎癥性腫瘤微環(huán)境的形成對(duì)某些腫瘤的生成和轉(zhuǎn)化具有促進(jìn)作用,并與其不良預(yù)后密切相關(guān)[10]。Boone等[11]研究顯示,在胰腺癌原位腫瘤模型中,炎癥小體NLRP3表達(dá)上調(diào),且其信號(hào)通路促進(jìn)了血小板的聚集,其活化和聚集水平的升高可以促進(jìn)胰腺的腫瘤生長(zhǎng)。Daley等[12]研究顯示,胰腺導(dǎo)管腺癌的發(fā)展有賴于巨噬細(xì)胞中NLRP3信號(hào)對(duì)其腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制CD4+T細(xì)胞極化的支持。另一方面,適度的細(xì)胞焦亡可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖,并且與免疫沉默的細(xì)胞凋亡不同,細(xì)胞焦亡過(guò)程中觸發(fā)的可控的炎癥反應(yīng)可為激活獲得性免疫系統(tǒng)從而產(chǎn)生抗腫瘤免疫提供前提。研究表明,敲除GSDME促進(jìn)了腫瘤生長(zhǎng),故GSDME可作為腫瘤抑制因子,通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡增強(qiáng)抗腫瘤免疫能力,且其表達(dá)可提高腫瘤浸潤(rùn)的NK細(xì)胞和CD8+T淋巴細(xì)胞的數(shù)量和功能[13]。綜上,盡管對(duì)細(xì)胞焦亡認(rèn)識(shí)的深入為抗腫瘤研究提供了新的方向,但如何把控細(xì)胞焦亡的程度以及發(fā)揮細(xì)胞焦亡對(duì)腫瘤微環(huán)境的有利影響仍是研究者面臨的重要問(wèn)題。

2.2 細(xì)胞焦亡與抗腫瘤治療

2.2.1 細(xì)胞焦亡與抗腫瘤化療治療繼研究發(fā)現(xiàn)多柔比星和順鉑可通過(guò)激活caspase-3誘導(dǎo)表達(dá)GSDME的神經(jīng)纖維瘤SH-SY5Y細(xì)胞或黑色素瘤 MeWo細(xì)胞出現(xiàn)依賴性焦亡后,紫杉醇等化療藥物通過(guò)介導(dǎo)經(jīng)典/非經(jīng)典以及顆粒酶等焦亡途徑誘發(fā)多種癌細(xì)胞焦亡的研究成果越來(lái)越多。Zhang等[14]通過(guò)細(xì)胞生存能力分析、裂解細(xì)胞死亡實(shí)驗(yàn)等發(fā)現(xiàn),順鉑及紫杉醇均能引起caspase-3的激活和GSDME-NT的生成,從而誘導(dǎo)表達(dá)GSDME的一些A549肺癌死亡細(xì)胞出現(xiàn)繼發(fā)性壞死/焦亡的特征性形態(tài),且順鉑誘導(dǎo)焦亡的能力遠(yuǎn)高于紫杉醇。Yan等[15]在研究中納入20例基于順鉑的新輔助化療的三陰性乳腺癌患者,選取進(jìn)行新輔助化療前的穿刺活檢組織、進(jìn)行新輔助化療后切除的標(biāo)本組織以及三陰性乳腺癌細(xì)胞株MDA-MB-231進(jìn)行研究,結(jié)果顯示,化療后的標(biāo)本組織與化療前的標(biāo)本比較,不僅焦亡效應(yīng)分子GSDMD表達(dá)明顯升高,MEG3、NLRP3、caspase-1、IL-18和IL-1β表達(dá)也呈上調(diào)趨勢(shì);順鉑作用后的MDA-MB-231細(xì)胞株GSDMD-FL及GSDMD-N表達(dá)上調(diào),MEG3、NLRP3、pro-caspase-1和caspase-1的裂解(C-caspase-1)均升高,且IL-18、IL-1β的積累呈時(shí)間依賴性,而敲除MEG3可抑制順鉑對(duì)細(xì)胞焦亡的激活作用。Wang等[16]研究證明,經(jīng)5-氟尿嘧啶處理后,胃癌細(xì)胞SGC-7901和MKN-45出現(xiàn)增殖抑制以及被激活的caspase-3切割而產(chǎn)生的劑量依賴性的GSDME裂解,從而發(fā)生焦亡。

2.2.2 細(xì)胞焦亡與抗腫瘤免疫治療腫瘤免疫療法依靠對(duì)免疫微環(huán)境的重塑和對(duì)免疫逃逸的有效抑制重新激活人體抗腫瘤免疫反應(yīng),已成為研究前景廣闊的一種新興療法,而細(xì)胞焦亡與腫瘤免疫的復(fù)雜聯(lián)系使其在抗腫瘤免疫中的機(jī)制及應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注。細(xì)胞焦亡對(duì)免疫激活的正向作用不僅與細(xì)胞焦亡釋放的炎癥介質(zhì)觸發(fā)天然免疫反應(yīng)并招募免疫T細(xì)胞浸潤(rùn)從而促使效應(yīng)T細(xì)胞的免疫增強(qiáng)有關(guān),而且與淋巴細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒性作用使腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)TME進(jìn)入免疫刺激狀態(tài)有關(guān)[10]。Wang等[17]將生物正交化學(xué)體系應(yīng)用于GSDM,使GSDM有選擇性地釋放到腫瘤細(xì)胞,結(jié)果顯示,不到15%的腫瘤細(xì)胞發(fā)生焦亡便可清除基于4T1細(xì)胞所建立的乳腺腫瘤移植物,且免疫細(xì)胞數(shù)量顯著增加,但當(dāng)小鼠為免疫缺陷或T細(xì)胞衰竭小鼠時(shí)腫瘤不會(huì)被抑制,同時(shí)提出焦亡觸發(fā)的炎癥可與免疫檢查點(diǎn)抑制劑協(xié)同作用。Hou等[18]研究表明,經(jīng)典的免疫檢查點(diǎn)抑制劑PD-L1在缺氧條件下可與活化的STAT3結(jié)合,促進(jìn)核易位以及GSDMC基因轉(zhuǎn)錄的形成,而被caspase-8切割后的GSDMC在TNF-α的作用下可誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞發(fā)生焦亡。臨床試驗(yàn)也證明了,PD-L1抑制劑與化療或放療結(jié)合可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生焦亡,從而提高患者的生存率[19]。除了腫瘤細(xì)胞焦亡,免疫細(xì)胞焦亡同樣可以觸發(fā)強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。Hage等[20]以索拉菲尼藥物干預(yù)肝細(xì)胞癌小鼠模型,證明索拉菲尼可上調(diào)IL-1β、IL-18等促炎細(xì)胞因子的表達(dá)增強(qiáng)caspase-1活性,誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞焦亡,并且觸發(fā)了巨噬細(xì)胞同NK細(xì)胞的相互作用,使癌細(xì)胞死亡數(shù)量增加4倍。而NK細(xì)胞和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocytes,CTLs)所屬的細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞是抗腫瘤免疫治療中不可缺少的細(xì)胞執(zhí)行者。NK細(xì)胞和CTLs細(xì)胞釋放出的顆粒酶A可以在穿孔素靶向細(xì)胞的作用下裂解GSDMB,促進(jìn)靶細(xì)胞焦亡,而顆粒酶B對(duì)腫瘤靶細(xì)胞的焦亡作用則是通過(guò)直接裂解D270位點(diǎn)的GSDME和間接激活相同位點(diǎn)的caspase-3誘導(dǎo)的。

3 中醫(yī)藥靶向細(xì)胞焦亡途徑在抗腫瘤中的應(yīng)用

3.1 中醫(yī)理論下的細(xì)胞焦亡作為中醫(yī)理論的重要組成部分及哲學(xué)基礎(chǔ),陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)與現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)中內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡及生物體內(nèi)對(duì)立制約的調(diào)控息息相關(guān),包括細(xì)胞生命活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)[21]?！端貑?wèn)·陰陽(yáng)應(yīng)象大論》曰:“陰陽(yáng)者,天地之道也,萬(wàn)物之綱紀(jì),變化之父母,生殺之本始,神明之府也?！标庩?yáng)被認(rèn)為是萬(wàn)物變化的起源和生長(zhǎng)毀滅的根本,陰與陽(yáng)既對(duì)立又依存,二者互根互用,相互轉(zhuǎn)化。陰陽(yáng)屬性體現(xiàn)在細(xì)胞層面上即為細(xì)胞的生長(zhǎng)與死亡?！兜赖陆?jīng)》云:“萬(wàn)物負(fù)陰而抱陽(yáng),沖氣以為和?！庇钟小端貑?wèn)·生氣通天論》言:“陰平陽(yáng)秘,精神乃治。”陰陽(yáng)消長(zhǎng)處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí),機(jī)體各環(huán)節(jié)方能有序運(yùn)轉(zhuǎn)。細(xì)胞焦亡相較于細(xì)胞增殖,雖屬“陰”,但其本身亦處于一種陰陽(yáng)動(dòng)態(tài)平衡之中,焦亡不足或過(guò)度失控則屬于陰陽(yáng)失衡。《素問(wèn)·陰陽(yáng)應(yīng)象大論》言:“陽(yáng)勝則陰病,陰勝則陽(yáng)病。”在腫瘤疾病過(guò)程中,焦亡不足會(huì)加速癌細(xì)胞增殖,焦亡過(guò)度則會(huì)導(dǎo)致炎癥物質(zhì)釋放過(guò)多,引發(fā)炎性腫瘤微環(huán)境的形成并導(dǎo)致新的炎癥性疾病產(chǎn)生。因此,調(diào)控細(xì)胞焦亡要遵循“補(bǔ)其不足,損其有余”的原則,使細(xì)胞焦亡維持在適度的范圍內(nèi),并恢復(fù)到陰陽(yáng)平衡狀態(tài)。

3.2 中醫(yī)藥靶向細(xì)胞焦亡途徑的抗腫瘤作用盡管有些化療藥物會(huì)誘導(dǎo)癌細(xì)胞焦亡從而抑制腫瘤發(fā)展,但也有研究顯示,化療期間GSDME介導(dǎo)的焦亡會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng),原因可能在于GSDMs除了在腫瘤組織細(xì)胞中高表達(dá)外,也在正常組織細(xì)胞中表達(dá),即在介導(dǎo)癌細(xì)胞焦亡的同時(shí),也會(huì)導(dǎo)致正常組織細(xì)胞發(fā)生焦亡[9,22]。中藥具有多成分、多靶點(diǎn)以及不良反應(yīng)少的優(yōu)點(diǎn),隨著對(duì)其調(diào)控細(xì)胞焦亡研究的深入,許多中藥單體及復(fù)方通過(guò)靶向細(xì)胞焦亡途徑抗腫瘤均發(fā)揮著自身優(yōu)勢(shì)。

3.2.1 中藥單體

3.2.2.1 酮類化合物木犀草素作為天然類黃酮化合物,在高脂血癥、哮喘等多種疾病中具有抗炎活性。Yu等[23]在木犀草素抗非小細(xì)胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)的機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn),木犀草素不僅可抑制NSCLC細(xì)胞中caspase-1的激活和IL-1β的成熟,且可以抑制NSCLC細(xì)胞中高表達(dá)的黑素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2,AIM2)炎癥小體的激活,以抑制其上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)變,從而發(fā)揮木犀草素的抗腫瘤作用。銀杏葉提取物是包含銀杏黃酮類化合物與萜內(nèi)酯類化合物成分的物質(zhì),李軍等[24]將不同濃度的銀杏葉提取物作用于乳腺癌細(xì)胞MCF-7,在銀杏葉提取物的干預(yù)下,MCF-7中GSDMD、caspase-1、cleaved caspase-1蛋白表達(dá)上調(diào),且細(xì)胞焦亡率呈劑量依賴性提高,而Calpain-1、NLRP3蛋白以及Th17、Treg蛋白下調(diào)水平也隨著藥物濃度的增加而增加,提示銀杏葉提取物可能通過(guò)靶向細(xì)胞焦亡途徑及調(diào)控Th17/Treg水平延緩了乳腺癌的生長(zhǎng)速度。高良姜素是從傳統(tǒng)中藥中提取的天然黃酮類化合物,孔楊[25]研究發(fā)現(xiàn),在利用3-MA阻斷自噬后,高良姜素誘導(dǎo)的原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞焦亡標(biāo)記GSDME的N端蛋白表達(dá)量增加,且在小鼠模型中高良姜素聯(lián)合自噬抑制劑組ki67蛋白的陽(yáng)性表達(dá)率最低,提示高良姜素可通過(guò)誘導(dǎo)GSDME介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡增強(qiáng)抗腫瘤作用。遠(yuǎn)志酮是中藥遠(yuǎn)志的酮類提取物,Chen等[26]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)遠(yuǎn)志酮干預(yù)的肝細(xì)胞癌組織及細(xì)胞系中的上游分子NLRP3、caspase-1、成熟的IL-1和IL-18蛋白表達(dá)量均顯著提高,同時(shí),ki67的表達(dá)呈劑量依賴性抑制,表明遠(yuǎn)志酮能夠通過(guò)激活caspase-1介導(dǎo)的焦亡通路抑制腫瘤生長(zhǎng)。水飛薊賓提取自水飛薊,是一種廣泛用于降酶保肝的黃酮類抗氧化劑,在三陰性乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231中干擾線粒體生物發(fā)生、減少活性氧產(chǎn)生的同時(shí),抑制NLRP3炎癥小體的激活及caspase-1和IL-β蛋白的轉(zhuǎn)錄翻譯,從而抑制其侵襲和遷移[27]。

3.2.2.2 萜類化合物熊果酸是夏枯草、山茱萸、白花蛇舌草等中藥中具有抗炎、抗氧化作用的五環(huán)三萜類化合物。楊晨等[28]為明確其抗腫瘤機(jī)制,以不同濃度的熊果酸溶液作用于人肝癌SMMC-7721細(xì)胞,并觀察其焦亡形態(tài),結(jié)果顯示,SMMC-7721的增殖率及集落數(shù)隨著藥物濃度的增加而降低,表明熊果酸上調(diào)了GSDMD-N、caspase-1、NLRP3的蛋白表達(dá),且在30 μmol·L-1的藥物濃度組別中,細(xì)胞出現(xiàn)了腫脹破裂、內(nèi)容物釋放等焦亡形態(tài)。Yuan等[29]研究顯示,葫蘆素B作為一種提取自天然中藥的四環(huán)三萜類化合物,可以通過(guò)結(jié)合 toll樣受體4(TLR4)激活NLRP3從而裂解GSDMD,誘導(dǎo)焦亡,亦能通過(guò)誘導(dǎo)A549細(xì)胞的線粒體障礙而引發(fā)焦亡。此外,在非小細(xì)胞肺癌小鼠模型中,葫蘆素B組的肺腫瘤生長(zhǎng)受到抑制,且無(wú)劑量依賴性。白樺脂酸是中藥桑白皮中的五環(huán)三萜類化合物成分,研究表明在白樺脂酸單獨(dú)或聯(lián)合順鉑干預(yù)食管癌細(xì)胞TE-11建立的裸鼠異種移植模型的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,白樺脂酸聯(lián)合順鉑組的Caspase-1陽(yáng)性表達(dá)率與白樺脂酸組比較顯著升高,而ki67陽(yáng)性表達(dá)率明顯降低,提示白樺脂酸通過(guò)細(xì)胞焦亡方式對(duì)順鉑治療食管癌的效力具有增敏作用[30]。雷公藤甲素是中藥雷公藤的主要活性成分之一,屬于二萜類化合物。Cai等[31]通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證明,雷公藤甲素可以下調(diào)頭頸癌HK1、C666-1細(xì)胞的c-Myc/HK-Ⅱ 軸的表達(dá)水平及有氧糖酵解,并以沉默的HK-Ⅱ 激活caspase-3和GSDME的切割,誘導(dǎo)由GSDME介導(dǎo)的頭頸部癌細(xì)胞的焦亡。黃獨(dú)素B(Diosbulbin B,DB)是提取自黃藥子的富含二萜內(nèi)酯類成分的化合物,Li等[32]以低劑量黃獨(dú)素B處理胃癌細(xì)胞,可下調(diào)PD-L1的表達(dá),從而激活NLRP3炎癥小體,促使順鉑治療后的CR-GC細(xì)胞引發(fā)焦亡,提高順鉑治療的敏感性。

3.2.2.3 生物堿類化合物來(lái)源于中藥苦參的活性成分氧化苦參堿在多種腫瘤中發(fā)揮著抑制作用,張景正等[33]在氧化苦參堿誘導(dǎo)結(jié)腸癌HCT116細(xì)胞死亡的分子機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn),氧化苦參堿可以下調(diào)Wnt/β-catenin信號(hào)通路,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,而且在不同藥物濃度下,關(guān)鍵蛋白GSDME的表達(dá)均有顯著增高,cleaved caspase-3水平上調(diào),表明氧化苦參堿在促進(jìn)癌細(xì)胞死亡從而抗腫瘤方面可能較有潛力。Yao等[34]研究黃連的主要生物堿成分小檗堿對(duì)NLRP3炎性小體通路的抑制作用,以小檗堿對(duì)三陰性乳腺癌細(xì)胞進(jìn)行干預(yù),結(jié)果顯示小檗堿不僅可以抑制MDA-MB-231活性及遷移能力,亦可下調(diào)NLRP3炎癥小體級(jí)聯(lián)中NLRP3、pro-caspase-1、ASC、IL-18、IL-1β蛋白的表達(dá);同時(shí),在小檗堿的作用下,MDA-MB-231細(xì)胞中P2X7的表達(dá)降低,表明小檗堿可通過(guò)抑制細(xì)胞因子的成熟和分泌改變腫瘤微環(huán)境,并抑制p2x7介導(dǎo)的NLRP3炎癥小體激活。

3.2.2.4 苷類化合物重樓皂苷H是存在于中藥重樓中的偏諾皂苷元型甾體皂苷,孫光強(qiáng)等[35]以重樓皂苷H干預(yù)耐替莫唑胺膠質(zhì)瘤SHG44R細(xì)胞株,結(jié)果顯示重樓皂苷H會(huì)誘導(dǎo)SHG44R細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞膜受損及內(nèi)容物釋放等形態(tài)的焦亡改變,而且重樓皂苷H組的caspase-1、caspase-11、GSDMD、IL-1β、IL-18和NLRP3蛋白表達(dá)水平顯著升高。芍藥苷作為白芍提取物,具有抗炎、抗氧化及抗腫瘤藥理活性,Wang等[36]研究表明,芍藥苷通過(guò)泛素-蛋白酶體依賴途徑對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤U87和U251細(xì)胞中TLR4具有下調(diào)作用,且NLRP3、caspase-1和pro-IL-1β等下游效應(yīng)蛋白的表達(dá)水平降低,因此,芍藥苷對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的抑制作用是通過(guò)TLR4的分解及炎性因子釋放的減少實(shí)現(xiàn)的。薯蕷皂苷是提取自山藥的一類天然甾體皂苷類化合物,Ding等[37]在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究中將薯蕷皂苷用于干預(yù)骨肉瘤細(xì)胞及MNNG/HOS細(xì)胞建立的骨肉瘤裸鼠模型,研究表明薯蕷皂苷可抑制細(xì)胞增殖及瘤體增長(zhǎng),并能使細(xì)胞出現(xiàn)特征性的焦亡形態(tài),同時(shí),GSDME-N的表達(dá)上調(diào),且隨著劑量的增加而增加;使用caspase-3特異性抑制劑Z-DEVD-FMK進(jìn)一步干預(yù)后,GSDME-N與c-caspase-3的表達(dá)量均明顯下調(diào),證明薯蕷皂苷可通過(guò)靶向caspase-3-GSDME-N軸誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞焦亡,以發(fā)揮其抗腫瘤活性。提取自中藥麥冬、麥冬皂苷B是苷類化合物的一種,程子昱的研究[38]通過(guò)電鏡證明了麥冬皂苷B對(duì)3種非小細(xì)胞癌系細(xì)胞有不同程度的焦亡形態(tài)的改變,在其作用下,耐藥細(xì)胞株A549/DDP中Cox2蛋白的表達(dá)以及線粒體膜電位顯著降低,乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LHD)釋放率更為顯著,且焦亡通路中caspase-1、IL-1β、GSDMD等基因的表達(dá)均上調(diào),因此麥冬皂苷B可通過(guò)激活經(jīng)典焦亡通路以促進(jìn)順鉑耐藥株發(fā)生焦亡,逆轉(zhuǎn)其耐藥性。

3.2.2.5 多酚類化合物虎杖苷是從虎杖根莖中分離的活性成分,為白藜蘆醇苷的多酚類化合物,Zou等[39]研究發(fā)現(xiàn),虎杖苷在抑制非小細(xì)胞癌A549和H1299細(xì)胞增殖與遷移的同時(shí),還可以抑制NLRP3、ASC和pro-caspase-1等的表達(dá)水平。此外,研究表明NF-κB與NLRP3炎性小體呈正相關(guān)關(guān)系,虎杖苷抗腫瘤可能是通過(guò)NF-κB信號(hào)通路抑制NLRP3的激活。姜黃素是一種分離自姜黃塊莖中、不溶于水且具有抗癌活性的多酚類化合物,Liang等[40]用不同濃度的姜黃素干預(yù)肝癌HepG2細(xì)胞以研究其抗腫瘤機(jī)制,結(jié)果顯示姜黃素處理后的HepG2細(xì)胞活性氧水平提高,細(xì)胞在出現(xiàn)腫脹、膜溶解等形態(tài)學(xué)改變的同時(shí)釋放大量LHD,且隨著姜黃素濃度增加,全長(zhǎng)GSDME蛋白表達(dá)下調(diào)水平遞增,GSDME-N上調(diào)水平遞增,提示姜黃素能通過(guò)誘導(dǎo)焦亡促進(jìn)癌細(xì)胞死亡。中藥單體基于細(xì)胞焦亡途徑抗腫瘤作用機(jī)制見(jiàn)表1。

表1 中藥單體基于細(xì)胞焦亡途徑抗腫瘤的作用機(jī)制

3.2.2 中藥復(fù)方西黃丸是源于《外科證治全生集》的抗乳腺癌經(jīng)典方劑,臨床廣泛應(yīng)用于腫瘤的治療中。郭垠梅[41]研究表明,西黃丸干預(yù)肝癌SMMC-7721細(xì)胞后可以上調(diào)剪切體caspase-3、NLRP3、GSDME以及剪切體GSDME等蛋白的表達(dá),而加入caspase-3抑制劑后,這些蛋白的表達(dá)水平降低,提示西黃丸能通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡抗肝癌。健脾消癌方是蔣益蘭教授根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)及結(jié)腸癌“虛瘀毒”的病機(jī)特點(diǎn)自擬的方子,盧林竹[42]用SD大鼠制備健脾消癌方含藥血清并將其作用于人結(jié)腸癌HCT116,觀察細(xì)胞形態(tài)并檢測(cè)各炎癥因子及關(guān)鍵蛋白的表達(dá),結(jié)果顯示含藥血清組細(xì)胞出現(xiàn)焦亡現(xiàn)象,且IL-1β、IL-18炎癥因子的表達(dá)與正常組比較顯著上升,各濃度含藥血清組的caspase-3及全長(zhǎng)GSDME的蛋白表達(dá)明顯降低,而10%、20%藥物濃度下 GSDMD蛋白表達(dá)下調(diào),說(shuō)明健脾消癌方對(duì)肝癌細(xì)胞焦亡的誘導(dǎo)機(jī)制可能與caspase-3/GSDME通路有關(guān)。固脾消積飲是由四君子湯加減而來(lái)的潘敏求教授的經(jīng)驗(yàn)方,常被用于治療原發(fā)性肝癌。翦慧穎[43]的研究顯示,以固脾消積飲含藥血漿干預(yù)HepG2.2.15細(xì)胞后,caspase-1抑制劑 VX-765 聯(lián)合含藥血漿組的乳酸脫氫酶及炎癥因子IL-18、IL-1β的釋放量均明顯降低,而含藥血漿組的caspase-1、GSDMD-N蛋白表達(dá)量與正常組比較均上調(diào),固脾消積飲對(duì)肝癌細(xì)胞焦亡的誘導(dǎo)作用是通過(guò)激活caspase-1/GSDMD經(jīng)典通路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4 小結(jié)與展望

細(xì)胞焦亡途徑已然成為腫瘤治療的一個(gè)潛力靶點(diǎn)。究其機(jī)制,一方面,通過(guò)依賴caspase-1的經(jīng)典焦亡途徑和依賴caspase-4、caspase-5、caspase-11的非經(jīng)典焦亡途徑介導(dǎo)炎癥小體的激活和炎癥因子的釋放,可促進(jìn)癌細(xì)胞焦亡的發(fā)生;另一方面,TNF-α或腫瘤化療藥物均可通過(guò)誘導(dǎo)GSDME的裂解而完成細(xì)胞焦亡。隨著對(duì)細(xì)胞焦亡認(rèn)識(shí)的深入以及細(xì)胞焦亡與抗腫瘤相關(guān)性的探索,通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡以促進(jìn)化療藥物、免疫治療等療法發(fā)揮更好地抑制腫瘤增殖及瘤體生長(zhǎng)效用的機(jī)制研究愈加深入,但“過(guò)度殺傷”正常細(xì)胞及其不良反應(yīng)亦不容忽略。中醫(yī)陰陽(yáng)平衡理論與細(xì)胞焦亡的有序適度控制具有重要的指導(dǎo)意義,而中醫(yī)藥憑借其多靶點(diǎn)、多途徑的特點(diǎn)對(duì)腫瘤化療及免疫治療增敏、減少耐藥性的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。但目前中醫(yī)藥對(duì)細(xì)胞焦亡途徑的調(diào)控依然存在不足:首先,中藥成分靶向細(xì)胞焦亡途徑的研究尚處在基礎(chǔ)階段,且以單味藥、單成分為主,其靶向機(jī)制和上下游靶點(diǎn)仍需進(jìn)一步明確。其次,中藥復(fù)方調(diào)控該途徑的研究相對(duì)較少,因成分復(fù)雜且可能涉及多條信號(hào)通路,發(fā)揮細(xì)胞焦亡作用的主要成分并不明確。因此,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)及分子對(duì)接等生物信息技術(shù)或基因敲除等方式對(duì)中藥各成分影響細(xì)胞焦亡的機(jī)制進(jìn)行多維度、多靶位以及多因子基礎(chǔ)分析,并在中醫(yī)平衡理論以及“損其有余,補(bǔ)其不足”治療原則的指導(dǎo)下引導(dǎo)適度可控的焦亡,仍是中醫(yī)藥以及中西醫(yī)結(jié)合調(diào)控細(xì)胞焦亡途徑面臨的挑戰(zhàn)。