l929

冬凌草甲素抗肿瘤机制的分子基础的研究进展

----------刘洁

摘要：冬凌草甲素，从冬凌草中分离额二萜类化合物，已被证实具有多种药理和

生理作用，如抗炎症，抗细菌和抗肿瘤。在近几年里它的抗肿瘤效果越来越受到

人们的重视。例如，冬凌草甲素可触发细胞周期停滞，细胞凋亡，以及不同的肿

瘤细胞系的自噬。本文叙述了近年来有关冬凌草甲素研究的治疗作用。观察结果

表明冬凌草甲素有新型抗肿瘤效应，这表明它可以有效地作为一种替代或辅助药

物对常规肿瘤化疗。

关键词：冬凌草甲素，抗肿瘤，细胞周期阻滞，凋亡，细胞自噬

冬凌草在中国使用已经具有悠久的历史。在20世纪70年代和90年代之间，

在中国河南省许多研究人员试图用中药治疗在食管和贲门的肿瘤。他们发现，利

用其整个显示疗效的证据可知从冬凌草中分离二萜类化合物-冬凌草甲素具有各

种药理学和生理学作用，如抗炎症，抗细菌和抗肿瘤。1976年，首次展示了冬

凌草甲素抗肿瘤活性和化学结构之间的关系。然而，很少有在分子机制上研究其

抗肿瘤活性，直到这个世纪初才出现。近年来，更多的注意力在它的抗肿瘤活性，

这可能让研究人员将它作为肿瘤治疗未来的反肿瘤药物的候选人来探讨其效力。

化学结构式

冬凌草甲素具有在水中溶解性差，通常克服这个问题的方法是以乙醇、丙二

醇、和吐温80为注射剂制备该制剂。结果发现外-亚甲基环戊酮在分子结构

上维持其抗肿瘤活性是很重要的。冬凌草甲素的化学结构示于图1。

行动机制

细胞周期阻滞

细胞周期是一个复杂的使细胞生长和复制的序列，可以是分为四个阶段：

G1期，S期，G2期和M期。具体而言，细胞周期蛋白B和CDC2（CDKI）

蛋白参与调节G2/M期的进展。p21蛋白是对CDK/细胞周期蛋白复合物的一

种抑制剂，功能像一个调节器在细胞周期的G1期。此外，p53增加p21基因的

转录。

近日，积累的证据表明冬凌草甲素能通过阻碍细胞周期进程抑制肿瘤细胞的

增殖。几个报告已提出了阻滞肿瘤细胞系不同细胞周期的数据;这些结果的总结

在表1和表2。

表1冬凌草甲素对不同的肿瘤细胞株G2/M期的诱导

肿瘤细胞系潜在的机制

HCT116和SW1116（人结肠肿瘤）

HepG2细胞（人肝

肿瘤）

L929（鼠纤维肉瘤）

MCF-7（人乳腺癌

肿瘤）

下调的蛋白质细胞周期蛋白B，CDC2，

cdc25C启动和磷酸化组蛋白H3

上调细胞周期蛋白Bi/p-cdc2复合物

上调p21和P-CDC2

下调细胞周期蛋白B，CDC2，cdc25C

上调磷酸化p53和p21

其他细胞系：MKN45（人胃肿瘤），HEP-2（人喉肿瘤），HT29（人结肠肿瘤），

K1735M2（小鼠黑色素瘤）和DU-145（人前列腺肿瘤，雄激素受体阴性和含突

变P53）。在这些细胞中的细胞周期尚没有完全的阻滞机制。

表2。冬凌草甲素在G1/S期诱导逮捕了不同肿瘤细胞系

肿瘤细胞系潜在的机制

LNCaP（人前列腺肿瘤，雄激素

受体阳性和含有野生型p53）

MCF-7和MDA-MB-231

（人类乳腺肿瘤）

在这些细胞中没有深入调查

在这些细胞中没有深入调查

显而易见的是，冬凌草甲素能通过调节一系列细胞必不可少的周期相关蛋白

如CDC2，cdc25C，细胞周期蛋白B，p53基因，p21基因来影响细胞周期级数。

然而，这方面的有两项研究的结果发生冲突。具体地说，是在崔Q'S的研究中

MCF-7乳腺癌癌细胞在G2/M期阻滞，而在谢TC的使用冬凌草甲素研究中

MCF-7细胞显示G1/S期阻滞。我另外当使用冬凌草甲素处理人类前列腺治疗

癌细胞系，DU-145（雄激素受体阴性并含有突变的p53）和LNCaP（雄激

素受体阳性，并含有野生型p53）表现出不同的结果这表明冬凌草甲素发挥在

雌激素受体、雄激素受体和型p53的可能在细胞周期阻滞诱导中重要作用。

诱导细胞凋亡

细胞凋亡是细胞死亡的活性形式通过消除损坏或其他不必要的细胞在发育和

存活中起重要作用。大量的基因及其产物的控制细胞凋亡的进展，尤其是Bcl-2

的家庭基因和半胱天冬。在凋亡途径外包括细胞表面的死亡受体，如Fas/CD95

和肿瘤坏死因子受体（TNFR1）。其中，在激活时，上调的下游信号传导级联，

导致胱天蛋白酶-8的活化的内在途径是依赖于多种细胞应激刺激而导致改变的

比率。Bcl-2家族成员反过来会影响细胞色素c和凋亡诱导因子（AIF）由线粒体

膜内空间到胞质溶胶中的释放。冬凌草甲素诱导的细胞凋亡外在和内在途径相关

经是由各种冬凌草甲素诱导的凋亡发生的机制。有证据表明，冬凌草甲素能同时

通过外在和内在的途径诱导细胞凋亡，能清楚地在表3和表4中可以看出。

表3。证据表明冬凌草甲素通过这两种外在和凋亡内在途径诱导

肿瘤细胞系潜在的机制

喉癌Hep-2（喉癌肿瘤）

BGC823（人胃癌肿瘤）

上调Bax蛋白、FADD、胱天蛋白酶-8

和caspa-3

下调Bcl-2和SIRT1

上调Bax蛋白和Fas蛋白

快速下调Bcl-2

表4。证据表明，冬凌草甲素诱导通过内源性途径凋亡

肿瘤细胞系潜在的机制

MKN45、LNCaP、A431（人类表皮

肿瘤）、NB4细胞（人APL）、HPB

-ALL（人ALL）、K562（人慢性粒

细胞白血病）、BEL-7402（人肝肿瘤）、

U937（人AML）

MKN45、A431、NB4、HPB-ALL、

BEL-7402

HPB-ALL、U937、MT-1、MT-2

（HTLV-1感染的T细胞）、PMI8226

（人骨髓瘤）

Bax蛋白/Bcl-2的比例增加

上调caspa-3

下调Bcl-xL

上述报告表明，冬凌草甲素能同时通过外在和内在途径诱导细胞凋亡的不同

肿瘤细胞系。但是，这些途径在细胞凋亡中并不总是独立地发挥作用。外源性凋

亡途径的需求与内源性途径进行合作可以放大死亡信号，caspa-8可以充当桥

梁

它们之间通过激活胱天蛋白酶如aspa-3等将连接两个途径在一起。这需要进行

充分的调查用更多的证据支持这一理论假设。

相关冬凌草甲素一诱导细胞凋亡的信号通路

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）家里有三个主要成员，即外调节蛋白激酶

（ERK）和c-JunN-末端激酶（JNK）和p38，它作为肿瘤抑制或肿瘤促进

因子。最近有研究表明，冬凌草甲素可能在肝癌（肝细胞肝癌）细胞通过诱导

MAPK家族成员的表达来影响细胞凋亡。

冬凌草甲素的治疗增加的表达水平磷酸化JNK（P-JNK）和p-p38的，但抑

制了磷酸化ERK（P-ERK）的表达，提示冬凌草甲素通过诱导的HepG2细

胞凋亡MAPK通路。此外，我们可以推断，JNK和p38可作为肿瘤抑制基因，

而ERK可作为肿瘤启动子在该细胞系时用冬凌草甲素治疗的。类似的结果发现，

在骨肉瘤细胞株，U20S，MG63和SAOS-2。然而，在L929细胞（小鼠成

纤维细胞）细胞，它似乎对ERK-p53的细胞凋亡途径可能发挥重要在冬凌草甲

素诱导的细胞凋亡的作用，因为这两个ERK和p53担任肿瘤抑制基因。ERK

也被发现在冬凌草甲素处理U937细胞肿瘤抑制（人白血病单核细胞性淋巴瘤细

胞）。

在MCF-10A细胞中，人们发现，冬凌草甲素能抑制核因子（NF）一KB生存

通路并可以诱导细胞凋亡。相似事件中也发现了多种类型的淋巴恶性肿瘤。然而，

报告冬凌草甲素通过调控NF-κB、p53活化促进诱导在HT1080细胞（人纤维

肉瘤细胞）的细胞凋亡。其他凋亡相关的信令受冬凌草甲素调控途径包括PTK-

的Ras-Raf的-JNK和P13k/Akt。这些信号通路不是孤立的，因为Ras和Raf

的通常作为上行因素，在MAPK和P13k/Akt途径。还需作进一步研究，以澄清

这些理论。

另一项研究表明，上调热休克蛋白70.1（Hsp70.1），丝氨酸/苏氨酸激酶

受体相关蛋白，平移控制的肿瘤蛋白（TCTP），应激诱导型启动蛋白1，以及

磷酸酶（PPa），以及异构核的向下一调控核糖核蛋白E1（核蛋白-E1），冬

凌草甲素可以负责对HepG2细胞的细胞凋亡作用。此外，其他的证据表明，冬

凌草甲素能调节端粒酶的表达逆转录酶（hTERT）、活性端粒酶在BEL7402（人

肝肿瘤），K562（人慢性髓性白血病），以及HL-60（人急性髓细胞性白血病）

细胞基因表达，这可能有助于细胞凋亡。然而，还有待确定冬凌草甲素能否抑制

端粒酶在正常的人类干细胞的活性。

诱导自噬

自噬是一种自我平衡和分解代谢过程，使封存和溶酶体细胞质的细胞器和蛋白

质的降解，这是对基因组的维护重要稳定性和细胞的存活。最近的研究表明冬凌

草甲素可以在不同的细胞诱导自噬与变化的自噬相关的蛋白质。

在PC一3（人前列腺肿瘤细胞），冬凌草甲素能诱导自噬，这是相关联上调

自噬相关蛋白，微管相关蛋白1轻链3（MAP-LC3），以及海拔在BECLIN

1mRNA水平。类似的结果发现在L929和Hela细胞。此外，发现拉斯被是一

个自噬抑制，而在冬凌草甲素处理的HeLa细胞的P38和JNK是自噬发起人。

据报道，有一种复杂的调节细胞凋亡和自噬的机制。在迄今为止的分子基础细胞

凋亡和自噬机制之间的相互关系在很大程度上是未知的。在最近的研究中，观察

到冬凌草甲素他们的关系在处理过的不同肿瘤细胞系。细胞凋亡和自噬都反对在

介导细胞死亡的冬凌草甲素处理的L929行动细胞，自噬可以保护细胞免于凋亡

激活的p38-NF-K乙生存信号通路。在冬凌草甲素处理过的Hela细胞，对立现

象可能通过激活蛋白激酶C-RAF-1-JNK引起通路，从而促进自噬和压低细胞

凋亡。另一组研究人员发现，PI3K可拮抗细胞凋亡，在冬凌草甲素处理的HeLa

细胞中促进细胞自噬。另一方面，有也是一份报告表明，他们中的协同行动调解

细胞死亡的冬凌草甲素治疗的HT1080细胞通过激活NF-KB-p53途径的。

诱导细胞内活性编队

据报道的活性氧（ROS），一些调控细胞凋亡的表达相关的蛋白质。此外，一些

研究已经建立了ROS和自噬之间的关系。最近的研究表明，活性氧可诱导Bcl-2

蛋白下调，这导致细胞凋亡的启动。很多证据表明冬凌草甲素可诱导细胞凋亡或

细胞自噬，在通过ROS的形成诱导不同肿瘤细胞系细胞。

在Hep-2细胞，冬凌草甲素显著增加产生的活性氧，并且快速生产ROS可通过

诱导细胞凋亡触发的线粒体功能障碍，报道揭示其他细胞系用冬凌草甲素处理

ROS产生时通过细胞凋亡包括NB4，NB4-R1，L929和HepG2细胞“S”

此外，ERK的促凋亡作用激活是通过ROS生成的调节L929。在HepG2细胞中，

当用冬凌草甲素治疗，发现p53介导的诱导细胞内ROS生成，激活的p38激酶，

活化的p38进一步刺激p53基因激活。

在Hela细胞，当与冬凌草甲素治疗发现活性氧可以发起细胞凋亡和自噬，它提

供了新的洞察ROS在调控细胞自噬作用。然而，最近的新研究发现，细胞内ROS

的形成是不所需的自噬的诱导。

报告表明，冬凌草甲素与全反式维甲酸（ATRA）合作以诱导APL细胞分化

更有威力。这一发现表明，冬凌草甲素对急性早幼粒细胞的潜在候选白血病的癌

症疗法。这种机制是值得正在进一步调查中实践。此外，我们发现冬凌草甲素能

增强HepG2细胞的放射敏感性，这表明它可能是一个潜在的放射增敏剂治疗肝

癌。

所有上述的机制进行了体外研究。但是，也出现了一些体内研究。Lovo细胞和

SW480（结肠的增长速度肿瘤细胞系）在结肠造口术植入模型，当用冬凌草甲

素处理后显著降低，冬凌草甲素显著抑制生长SW1116和HT29中，这是潜在的

不利影响

迄今为止，冬凌草甲素在体外或体内引起的不利影响甚少。如果探讨冬凌草甲素

引发红细胞的细胞凋亡，其特征是细胞皱缩和细胞膜扰码与磷脂酰丝氨酸暴露在

细胞表面。另外，观察揭示了一种冬凌草甲素全新的效果，即增加胞浆的活动，

刺激红细胞神经酰胺的形成。这最终表明，冬凌草甲素可导致贫血和触发血液凝

固。

另一项调查显示，分泌白细胞介素-2（IL-2），干扰素一，白细胞介素12一

P40，和肿瘤坏死因子-α在小鼠脾细胞因子mRNA表达水平治疗时与冬凌草甲

素有关。此外，在冬凌草甲素治疗的实验动物的血液清依赖IL-2的剂量水平显

著下降。假定研究人员，这可能是潜在的冬凌草甲素的免疫抑制活性重要机制，

并且他们看到了作为一个有前途的药物免疫抑制。但是，在关于肿瘤治疗，如果

冬凌草甲素会引起严重的感染，它在很大程度上是未知的。因此，在动物模型中

未来的研究评估冬凌草甲素的潜在不利影响是需要的。

结论与展望

冬凌草甲素作用机制仍正在调查中。很显然，冬凌草甲素能抑制在体内和体

外的细胞增殖，在实体瘤和非实体瘤细胞中阻滞细胞周期，诱导凋亡和自噬，以

及诱导的细胞内ROS生成，容易验证其抗肿瘤性活动。然而，很少有数据可以

发现冬凌草甲素在人体内的毒性。因此，还需要进一步的研究来确定如果冬凌草

甲素导致体内严重的不良影响才可以在临床上使用。冬凌草甲素不容易溶于水也

是一个问题，所以它的在血液中的浓度不能轻易满足的需要。为了克服这种情况，

一些团体已经准备冬凌草甲素纳米混悬剂和纳米粒子的显著增强其细胞毒作用。

有很好的理由相信，经过严格的临床前研究来确保冬凌草甲素的安全性，它会成

为未来的癌症治疗的一个高效的抗肿瘤药物。REFERENCES

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