葛根素抗肿瘤机制的研究现状

赵静静 张康 邓晰文 霍栋杰

【关键词】 葛根素;肿瘤;机制

中图分类号：R73   文献标志码：A   DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2022.04.014

恶性肿瘤严重危害人类的生命与健康，而且发生率和死亡率逐渐上升。因此，恶性肿瘤治疗的发展是非常重要的。天然产物因其低毒性和高成功率而被广泛应用于恶性肿瘤的治疗[1]。经证实获得活性化合物的药用植物含有天然产物[2]。葛根素是干燥野葛根的提取物，属于异黄酮类化合物，具有保护心肌细胞、降血压、抗氧化以及减轻炎症反应等作用[3～5]，其在多种疾病中有良好的治疗作用。此外，葛根素还具有抗肿瘤作用。笔者总结葛根素潜在参与抗肿瘤活性的机制，为葛根素作为新型抗癌剂的发展用于未来的癌症治疗和化学预防提供参考。

1 抑制肿瘤细胞周期

肿瘤是一类细胞周期相关性疾病，细胞通过各种细胞周期蛋白与其细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）的相互作用在不同的检查点受到调节，形成活性复合物。每个检查点的过程在进入细胞周期的下一阶段之前准确完成[6]。在对细胞周期进行调控时，需要利用到Cyclin-CDK-CDI网络调控，其中CDK抑制因子（cyclin-dependent kinase inhibitor，CKI）主要有p21、p16以及p27，CKI对细胞周期起负调控作用，当细胞发生异常增殖时，其直接与CDK或CDK-Cyclin复合体结合，抑制CDK的活性，使细胞周期处于停滞状态，从而避免肿瘤发生[7]。越来越多的研究发现，葛根素抗肿瘤作用主要是通过阻滞细胞周期于G0/G1期、G1/S期、G2/M期，抑制Gyclin、CDK蛋白表达，促进p21、p16和p27蛋白表达实现的[8]。YANG等[9]研究发现，利用流式细胞术测定细胞周期，葛根素能显著降低人视网膜母细胞瘤RB细胞S期细胞的比例，同时伴随G0/G1期和G2期细胞增多。杨智勇等[10]研究发现，与5-氟尿嘧啶干预组相比，40 mg/L葛根素组干预肾透明细胞癌786-O细胞能够降低其增殖率和细胞克隆数目，提高G0/G1期细胞百分比并降低S期细胞百分比，提高细胞凋亡率，上调细胞周期和细胞凋亡相关蛋白第10号染色体缺失的磷酸酶（phosphate and tension homology deleted on chromsome ten，PTEN）、激活型半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cleaved caspase-3）和p27的表达水平。JIANG等[11]研究结果表明葛根素可抑制膀胱癌T24和EJ细胞的活力，阻断G0/G1期细胞周期，诱导T24和EJ细胞凋亡。

2 影响线粒体调控途径

线粒体依赖性细胞凋亡是诱导细胞凋亡的重要途径，干扰该途径可抑制细胞凋亡。B淋巴细胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）家族包含大约20种蛋白质，它们具有促进或抑制细胞凋亡作用[12]。Bcl-2家族蛋白是细胞凋亡的重要调节因子，它们在促进凋亡刺激时彼此相互作用决定是否发生线粒体外膜（mitochondrial outer membrane，MOM）透化，然后从外膜空间释放因子，如细胞色素c，以形成凋亡体，从而导致激活半胱天冬酶杀死细胞[13]。半胱氨酸蛋白酶（caspases）是细胞凋亡的关键驱动因子，在细胞凋亡的内源性途径中，细胞死亡信号诱导线粒体释放细胞色素c激活caspase-9，然后激活caspase-3和caspase-7，促进肿瘤细胞的凋亡[14]。CHEN等[15]研究发现，葛根素6″-O-木糖苷（puerarin 6″-O-xyloside，POS）能诱导人肺癌A549细胞凋亡，对A549细胞具有明显的细胞毒性，POS处理后显著上调了A549细胞中caspase-3、caspase-7、caspase-9和Bcl-2-Associated X蛋白（Bax）的水平，而使Bcl-2下调。胡亚丽等[16]在研究葛根素对人肝癌HepG2细胞的实验中，发现葛根素组和葛根素联合顺铂组干预细胞后，Bax、Bax/Bcl-2和激活型caspase-3蛋白表达均高于空白对照组，空白对照组Bcl-2蛋白表达最高。另一项研究证明葛根素引起的肝癌SMMC-7721细胞增殖抑制和凋亡刺激是通过线粒体依赖性途径介导的，诱导细胞凋亡与caspase-3、caspase-8和caspase-9表达增强有关[17]。

3 影响肿瘤细胞凋亡信号途径

3.1 丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）信号通路

MAPKs是一类苏氨酸或丝氨酸的蛋白激酶，是细胞能量的关键传感器，可被细胞因子、神经递质、细胞应激和激素等胞外刺激激活。MAPKs可以调节多种细胞程序，包括细胞外信号调节蛋白激酶（extracellular-signal regulated kinase，ERK）、p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38MAPK）和c-Jun氨基末端激酶末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）[18]。JNK和p38MAPK的激活会促使细胞凋亡，而ERK1/2的激活会抑制细胞凋亡。HU等[19]研究发现，葛根素能显著抑制非小细胞肺癌细胞系（NCI-H441细胞和NCI-H460细胞）的生长，通过蛋白质印迹分析，葛根素通过PI3K/AKT和ERK途径诱导细胞凋亡。ZHANG等[20]研究发现，葛根素处理肝癌SMMC7721细胞后，可通过p38MAPK和ERK1的激活诱导肝癌SMMC7721細胞凋亡，另外，MAPK蛋白的表达和磷酸化水平均显著增加。

3.2 磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（pmtein kinase B，AKT）信号通路

PI3K是一種胞内磷脂酰肌醇激酶，在生理条件下，PI3K至少可以通过三种途径被激活，包括配体与受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）的结合、可溶性生长因子与RTK结合以及G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor，GPCR）激活RAS后RAS与p110中的Ras蛋白结合区（Ras-binding domain，RBD）结合，从而激活下游AKT信号分子，启动PI3K/AKT通路[21]。LI等[22]观察葛根素6″-O-木糖苷在肝癌SMMC-7721细胞和HepG2细胞中的作用，发现葛根素6″-O-木糖苷作用于HepG2细胞时，线粒体膜电位降低，p-PI3K、p-AKT和磷酸化雷帕霉素靶蛋白（phospho-mammalian target of rapamycin，p-mTOR）的表达降低，表明葛根素6″-O-木糖苷通过抑制PI3K/AKT/mTOR来降低HepG2细胞的活力和抑制增殖，并促进细胞凋亡。JIA等[23]研究发现，葛根素能显著降低HPV阳性的人宫颈癌HeLa细胞的增殖，并可以通过抑制HeLa细胞中PI3K、AKT和TOR的表达，诱导HPV阳性的HeLa细胞凋亡。HUANG等[24]探讨了葛根素对SW1353人软骨肉瘤细胞的抗肿瘤作用，结果显示PI3K抑制剂LY294002消除了AKT磷酸化的降低，表明PI3K/Akt信号通路参与介导葛根素的抗癌作用。

3.3 核因子κB（NF-κB）信号通路

NF-κB是一种转录因子复合物，由网状内皮增生癌基因细胞同源物家族的五个成员组成[25]。当DNA受损时，NF-κB被激活，触发趋化因子及其相关的激活受体，包括C-X-C趋化因子受体4（C-X-C chemokine receptor 4，CXCR4）和CC趋化因子受体7（CC chemokine receptor 7，CCR7），它们在癌细胞向靶器官的迁移中起重要作用[26～27]。另外，这些基因在抗细胞凋亡中也起关键作用。LIU等[28]研究发现，葛根素作用于膀胱癌BC细胞时，葛根素组下调了NF-κB信号通路主要因子的表达，而miR-16沉默则减轻了这些主要因子下调，另外，葛根素通过miR-16的上调使NF-κB信号通路失活。葛根素能显著抑制脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的乳腺癌MCF-7细胞和MDA-MB-231细胞的迁移、侵袭和黏附，还通过抑制p65和NF-κB抑制蛋白-α（inhibitor of nuclear factor kappa-B inhibitor-α，IκBα）的磷酸化消除了LPS诱导的乳腺癌细胞中的NF-κB活化[29]。

4 抑制炎症

炎症通常与癌症的进展和发展有关，巨噬细胞在不同类型的炎症性疾病和癌症进展中发挥重要作用[30]。M1和M2巨噬细胞是炎症的标志物，其中M1巨噬细胞通过活性氧和氮中间体与肿瘤发生密切相关，而M2巨噬细胞可促进肿瘤进展[31]。葛根素通过上调M1标志物（如iNOS+、分化簇197和CD40+）和降低M2标志物（包括CD163+、精氨酸酶1和CD206+）来抑制非小细胞肺癌异种移植模型中的肿瘤体积及其生长[32]。因此，葛根素可通过抑制炎症抗肿瘤。

5 结语

葛根素可通过多种途径抗肿瘤，具有潜在的抗肿瘤活性。现有研究表明，葛根素是细胞凋亡的良好诱导剂，可能成为治疗多种肿瘤的药物并且取得良好的效果。但目前葛根素抗肿瘤的机制还处于研究阶段，还需进行大量临床前和临床研究，以确定各种类型肿瘤的葛根素的具体剂量，并建立特定的途径或基因。此外，应进行葛根素的广泛配方开发，以提高口服生物利用度和获得该分子的巨大治疗益处。从而更进一步地了解葛根素在治疗各种肿瘤疾病中的疗效，为临床医师制定肿瘤患者的治疗方案提供重要参考。

参 考 文 献

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（收稿日期：2021-11-06 修回日期：2021-12-06）

（編辑：梁明佩）