姜黄素对消化系肿瘤作用的研究进展

　　　作者：黄赞松 作者单位：(右江民族医学院消化疾病研究所，广西 百色 533000)

　　【摘要】 实验研究已证实姜黄素可以抑制体外肿瘤细胞的生长，有关姜黄素抗实体瘤的研究已成为目前抗肿瘤的研究热点之一，抗消化系肿瘤作用的研究报告日益增多。该文复习国内外文献，就姜黄素抗消化系肿瘤作用的实验研究和临床应用新进展作一综述。

　　【关键词】 姜黄素; 消化系肿瘤; 抗癌作用

　　姜黄Curcuma为姜科植物姜黄的根茎，作为中药最早记载于公元659年(唐代)苏敬等撰写的《新修草本》。其性味辛、苦、温，入心、肝、脾经。具有行气破淤，散风活血止痛之功效。其行气破淤作用在临床上用于治疗癌症。研究发现姜黄的主要成分是姜黄素(curcumin)、姜黄酮( turmerone)、姜烯(zingiberene)等。近代虽在1985年印度学者Kuttan[1]报道了姜黄素可以抑制体外肿瘤细胞的生长，但直到1995年，姜黄素抗肿瘤的研究才受到了广泛关注。有研究[2]发现姜黄素对肺癌、乳腺癌、胃癌、结肠癌、白血病、黑色素瘤、前列腺癌等均有一定的效果。近年国外通过流行病学调查发现姜黄可能有预防和治疗结肠癌的作用，因而兴起了姜黄研究热。姜黄素可作为抗突变和抗癌剂，美国国立癌症研究所已将姜黄列为第三代癌化学预防药[3]。本文主要对国内外近年对姜黄素抗消化系肿瘤作用及分子机制的研究进行综述。

　　1 抗消化系肿瘤作用

　　1.1 对食管癌的作用Ushida等[4]报道膳食姜黄素对N-亚硝基苯甲基胺 (NMBA)诱导的大鼠食管癌在促发阶段和发展阶段均有抑制作用，且食管癌及癌前损伤的发生率和多形性均低于对照组。

　　1.2 对胃癌的作用王丽等[5]以人胃癌细胞系BGC-823细胞为研究对象，发现姜黄素能抑制胃肿瘤细胞的生长，引起胃肿瘤细胞周期阻滞，诱导肿瘤细胞凋亡，起到抗肿瘤的作用。赵军宁等[6]的研究也发现姜黄素能诱导人胃癌BGC-823细胞凋亡和抑制BGC-823细胞的增殖作用。分别用浓度为6.25，12.5，25 μmol·L-1和50 μmol·L-1的姜黄素处理BGC-823细胞24 h，随着给药剂量的增加,细胞生长抑制作用逐渐增强，呈明显的剂量反应关系(P<0.05)。不同剂量姜黄素处理细胞24 h。在低剂量处理组(6.25 μmol·L-1和12.5 μmol·L-1)对BGC-823细胞周期影响，与对照组相比，没有明显差异(P>0.05)，但随着剂量的增加，细胞周期更多呈G0/G1期阻滞的趋势，姜黄素25 μmol·L-1剂量可以诱导BGC-823细胞周期阻滞在G0/G1期，经统计学检验，差异有显著性(P<0.05)。闵智慧等[7]的观察也得到相似的结果。张俊文等[8]用姜黄素与木黄酮联合作用于人胃癌细胞株SGC-7901，结果发现两药在体外单用、合用时，对人胃癌细胞株SGC-7901的作用均呈剂量-效应关系，其合用时的中效浓度小于单用药，姜黄素合用的中效浓度仅占单用中效浓度的14.65%,而木黄酮为66.63%,表明两药有协同作用。

　　1.3 对肝癌的作用薛妍等[9]研究表明姜黄素对肝癌SMMC-7721细胞有显著的生长抑制作用，IC50为5.4 mg·L-1，并呈剂量依赖性。电镜下观察可见姜黄素处理组使SMMC-7721细胞的超微结构发生明显变化，主要破坏细胞的线粒体和内质网，使之肿大、空泡样变、数目减少，高浓度姜黄素处理组还可见染色质边集、细胞核固缩等细胞退变性改变。流式细胞仪检测未见凋亡峰。张霞等[10]研究发现姜黄素对HepG 细胞的生长有抑制作用。中效浓度为61.469 μmol·L-1 ，并呈剂量依赖性。三氧化二砷使这种作用明显增强。姜黄素与三氧化二砷同时合用对HepG 细胞可产生明显的协同作用，对肝癌细胞的抑制率较单用时明显提高。这可能与姜黄素影响内皮细胞的增殖和诱导凋亡，具有抗血管生成作用有关[11] 。姜黄素 80 μmol·L-1与三氧化二砷10.8μmol·L-1 合用,可使姜黄素的抑制率从单独用药的51.9 %提高到联合用药的91.7% ，而且能减少三氧化二砷的浓度 (单用三氧化二砷 时，中效浓度=3.203 μmol·L-1 ，两药合用时三氧化二砷的中效浓度=1.669 μmol/L，减少了1.919倍)，降低三氧化二砷的毒副作用。

　　1.4 对结肠癌的作用Devasena等[12]研究发现在1，2-二甲基肼诱导的雄性Wistar大鼠结肠癌模型中，对照组(无姜黄素处理)大鼠100%发生结肠癌，而实验组(姜黄素治疗)无一例发生结肠癌，表明姜黄素还有预防癌症的作用。杜伯雨等[13]体外观察5-氟尿嘧啶与姜黄素联用对人结肠癌HT-29细胞增殖的相互作用协同效应。对HT-29细胞的抑制作用呈明显的剂量效应关系;对于HT-29细胞，姜黄素的中位抑制浓度为 (32±l1) μmol·L-1，5-氟尿嘧啶的中位抑制浓度为 (1 040±456)μmol·L-1。应用中效原理分析显示，两药在联合应用时为协同效应，并且在不同的药物浓度配比下呈相同的趋势。增大姜黄素的用量可在更宽的效应范围内获得两种药物的协同效应。国外研究发现姜黄素类化合物对小鼠结肠癌26-L5细胞有抗侵袭作用[14],姜黄素，去甲氧基姜黄素，5-对甲氧基姜黄素，双脱甲氧基姜黄素在10 μM浓度时可抑制小鼠结肠癌细胞基底膜浸润，抑制率分别为：22.8%,28.9%,10.3%,62%。同时对结肠癌细胞的迁移能力也有抑制作用。在这4种化合物中，双脱甲氧基姜黄素的活性最强，并呈剂量依赖关系。

　　1.5 对胰腺癌的作用Hidaka等[15]发现在人的胰腺癌细胞株SUIT-2中，用不同浓度的姜黄素孵化2 h，癌细胞的生长速率明显抑制。宫爱霞等[16]观察姜黄素对胰腺癌细胞株Pano2的作用，发现不同剂量姜黄素对胰腺癌细胞株Pano2的抗增殖作用不同，呈量效关系，IC50值为11.6 mg·L-1,在临床可接受药剂量以内。姜黄素处理后Pano2细胞G0/G1,G2/M,S期细胞比例明显上升，凋亡细胞比例升高，有统计学差异，电镜观察经姜黄素处理后的Pano2细胞出现凋亡小体。姜黄素与尼美舒联合应用对胰腺癌细胞株Pano2的抑制作用有协同作用，尼美舒及姜黄素对胰腺癌细胞株Pano2均有明显的抑制作用，呈量效关系，姜黄素与尼美舒联合应用后，对胰腺癌细胞株的生长抑制较单独用药更加显著(P<0.05)。姜黄素干预后，尼美舒的IC50显示有意义的降低(P<0.05)[17]。段红等[18]用姜黄素与木黄酮联合作用人胰腺癌细胞株BXPC-3细胞，结果发现两药在体外单用时，对人胰腺癌细胞株BXPC-3细胞的作用均呈剂量-效应关系，其相关系数分别是0.953和0.998;其合用时的中效浓度小于单用药，姜黄素合用的中效浓度仅占单用中效浓度的59.3%,而木黄酮为49.8%,表明两药有协同作用。

　　2 姜黄素抗肿瘤作用机制

　　姜黄素抗肿瘤的机制尚未完全清楚。多项研究表明姜黄素有抗氧化作用，抑制血管生成作用，抑制细胞周期中的几种信号转导路径，包括与蛋白激酶C有关的转导和转录因子nuclear factor-Kappa B (NF-κB)。用人类结肠癌细胞作研究，发现姜黄作用于多个环节，包括细胞周期的早期反应基因，信号转导，DNA修复，基因转录，细胞粘附和癌异物代谢等[19]。综合已有的研究[20,21]，姜黄素的抗肿瘤机制可能是：

　　2.1 下调cyclin D1的表达cyclin D1是一种前癌基因(proto-oncogene)，在多种癌细胞中都有过度表达。激酶如蛋白激酶C利用ATP的能量和磷酸使一些蛋白质包括酶蛋白磷酸化，包括： ①代谢途径中的关键酶类，如磷酸化酶激酶; ②与信息转导有关的蛋白质如GTP酶活化蛋白、Raf蛋白激酶; ③调控基因表达的转录因子或与翻译有关的因子如c-fos，NF-κB，与DNA合成有关的拓扑异构酶I等。有人用Western blot蛋白分析法探讨姜黄素对cyclin D1的表达的影响。显示姜黄素下调cyclin D1的表达。美国、法国、瑞士、爱尔兰等国多所大学用多种癌细胞作实验亦得到类似的结果。cyclin D1主要在G1期表达，研究表明姜黄素使G1期细胞减少，亦有研究指出姜黄素使细胞周期中止于G2/M期[19]。

　　2.2 诱导肿瘤细胞周期停滞和凋亡细胞凋亡在肿瘤的发生和发展过程中主要起负调控作用。Jaiswal等[22]发现姜黄素可以下调Cdc2/cyclin B1激酶的活性，将人大肠癌HCT-166细胞阻滞于G2/M期;另外，姜黄素还下调caspase-3介导的细胞间黏连蛋白B-catenin、E-上皮细胞钙粘蛋白和APC基因，从而诱导大肠癌凋亡。Moragoda等[23]在胃癌KATO-Ⅲ细胞中同样发现姜黄素激活caspase-3，caspase-8，下调Bcl-XL，使细胞阻滞于G2/M期和凋亡。推测姜黄素可调节多种凋亡调控蛋白的水平来诱导凋亡。

　　2.3 对cyclin D-依赖性蛋白激酶(CDK4)有抑制作用CDK4使视网膜母细胞瘤基因蛋白(Rb蛋白)磷酸化，促使细胞从G1期向S期转化，DNA合成增加，细胞增殖。经姜黄素处理的培养癌细胞，用放射性自显影检测被磷酸化的Rb蛋白的量，表明姜黄素抑制CDK4的这一作用而使磷酸化Rb减少，此作用呈时间依赖性。

　　2.4 抑制金属蛋白酶和肿瘤血管形成Zn2+依赖性的基质金属蛋白酶 (MMP)在肿瘤降解基质中发挥重要作用。国外学者研究发现姜黄素可以将高转移性肝癌SK-Hep-1细胞的迁移率和侵袭率明显抑制，同时SK-Hep-1细胞促MMP-9分泌作用明显减弱。Shishodia等[24]在人肺癌细胞研究中同样发现姜黄素可以抑制MMP-9。另外，血管生成是肿瘤组织迅速增殖和转移扩散的重要条件，Gururaj等[25]用姜黄素处理Ehrlich腹水肿瘤细胞时，发现姜黄素可以减少肿瘤细胞血管生成主要因子-血管内皮生长因子(VEGF)水平。可见抑制金属蛋白酶和肿瘤血管形成也是姜黄素发挥抗肿瘤侵袭和转移的作用机制。

　　2.5 抑制细胞色素P450(CYP450)同工酶活性Thapliyal等[26]在研究对苯并芘[B(a)P]诱导的前胃乳头状瘤产生抑制的实验中发现姜黄素可以明显抑制CYP450同工酶CYPA1和CYPA2的活性，从而抑制通过CYP450同工酶代谢的诱变物B(a)P的激活;同时降低B(a)P诱导的靶细胞DNA的损伤。姜黄素化学预防消化道肿瘤的机制之一就是通过改变诱变物的代谢活性来抑制诱变物的诱变作用。

　　2.6 下调核转录因子(NF-KB)，抑制可诱导性NO合成酶(iNOS)、环氧合酶-2(COX-2)活性研究发现COX-2的增高与肿瘤的发生有密切的关系，而iNOS的过度表达与癌症的发生、发展有关。国外实验研究表明姜黄素可以抑制iNOS和COX-2的活性来减少大鼠隐窝病灶(ACF)的形成，而ACF被认为是结肠癌的最早期病变。Plummer等进一步提出姜黄素下调结肠癌细胞COX-2的表达是通过抑制NF-KB的活性实现的。可见姜黄素下调NF-kB是其发挥抗肿瘤效应的机制之一。

　　2.7 抑制cyclin D1，D2，D3和cyclin E的转录从经过姜黄素处理的培养癌细胞中提取mRNA，逆转录成cDNA，经一定循环次数的PCR扩增，用溴化乙啶作荧光标记显示PCR产物量，以反映mRNA转录量，实验表明，姜黄素抑制cyclin D1，D2，D3和cyclinE的转录，作用呈时间依赖性。

　　2.8 改变微丝(microfilament)的结构和功能研究发现姜黄素可改变微丝的结构和功能，抑制癌细胞的运动和转移[27]。

　　2.9 上调GADD153的转录生长阻滞与DNA损伤诱导基因(growth arrest and DNA damage-inducible gene，GADD)如GADD34，GADD45和GADD153在缺乏营养如葡萄糖、亮氨酸、锌或细胞暴露给紫外线、抗癌药等情况下，往往会增加表达，导致细胞生长停滞和细胞凋亡[28]。有研究将培养的结肠癌细胞与不同浓度的姜黄素孵化或癌细胞与姜黄素孵化不同时间，然后提取总RNA，用针对靶基因GADD153的特异引物作逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)分析。用β-actin基因作内部对照。发现姜黄素上调GADD153的转录[29]。

　　2.10 其他越来越多的研究表明姜黄素在肿瘤防治方面有广泛的作用机制，可以通过下调激活蛋白(AP-1)、转录因子Egr-1、下调肿瘤坏死因子 (TNF)、化学增活素、细胞间黏附分子、下调生长因子受体如EGFR和HER2、抑制c-Jun N末端激酶、蛋白质酪氨酸激酶、丝氨酸/苏氨酸激酶的激活等[30]，发挥抗肿瘤效应。姜黄素还可使肿瘤导致的免疫失效获得重建。

　　3 临床应用

　　Cheng等[31]报道在6例胃肠上皮化生的患者的前瞻性I期临床实验中患者连续应用姜黄素剂量高达8 000 mg/d 3个月，结果显示姜黄素对人体无毒性，同时有1例组织学肠上皮化生损害改善，提示姜黄素具有预防人类肿瘤的作用，且安全性高。Sharma等[32]用姜黄素提取物(包含姜黄素36～180 mg)治疗15例对标准化疗方案耐药的晚期直肠癌患者，疗程4个月，摄入36 mg姜黄素29d时可以观察到患者淋巴细胞的谷胱甘肽s-转移酶活性降低59% ，但是增加姜黄素剂量，谷胱甘肽s-转移酶活性却没影响。Lal等[33]用姜黄素(375 mg/d，3次/d，口服6～ 22个月)治疗8例眼窝特发性炎性假瘤患者，在5例完成疗程患者中4例完全治愈。姜黄素在临床研究中同样具有良好的应用价值。

　　4 结语

　　综上所述，近年来的研究成果已证实姜黄素具有抗消化道肿瘤生物活性，也为新的抗消化道肿瘤药物的研发开拓了一个新的领域。姜黄素具有来源广泛、价格低廉、安全性高、无毒、副作用小、给药方便等优点，这就使得其具有很大的开发成为新的抗癌药的潜力。但是姜黄素的抗肿瘤机制较为复杂，在不同的细胞类型中表现出不同的效应，诱导效应的分子机制也不相同。到目前为止，人们仍未系统、明确地了解姜黄素的抗肿瘤机制，致使目前临床很少应用研究，但是姜黄素已展示了良好的应用前景，有必要进行深入、广泛地研究。

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