苦参碱抑制肿瘤细胞生长作用的研究进展

　　作者：单广夷 盛玉文 作者单位：辽宁医学院附属第一医院泌尿外科，辽宁 锦州 121001

　　【关键词】 苦参碱 抑制肿 瘤细胞 生长

　　苦参碱(matrine, MAT)是传统中药苦参所含的主要生物碱之一，发现于苦豆子根部，属于四环的喹嗪啶类，分子骨架为2个喹嗪啶环的杂体[1]，化学式为C15H24N2O，分子量是248.36。MAT具有多种药理学作用，例如：抗菌消炎、解热镇痛、祛痰平喘、强心利尿、抗心率失常、抗肝纤维化、防治肝炎、抗肿瘤等。

　　癌症是严重危害人类健康的疾病，经过几代医务工作者努力，虽然可以通过化疗暂时控制肿瘤的生长，但是现有的化学药物毒副作用较大，给患者造成了极大负担。因此，具有抗肿瘤作用、毒副作用较小的药物—MAT，成为了目前的研究热点。本文将近期MAT抑制肿瘤细胞增殖及诱导肿瘤细胞凋亡的研究情况，做进一步阐述。

　　1 苦参碱的抑制肿瘤细胞增殖作用

　　MAT可以有效抑制肿瘤细胞增殖。经MTT法证实，随MAT浓度0～0.5 mg·mL-1倍增，人大肠癌HT29细胞的增殖抑制率逐渐上升，在0.5 mg·mL-1时达到最大值为(86.69±2.38)%，IC50的MAT浓度为0.23 mg·mL-1;在1.0 mg·mL-1时增殖抑制率略有降低，表明在一定浓度范围内MAT对HT29细胞增殖抑制呈量-效关系[2]。增殖细胞抗原(PCNA)是DNA合成过程中的必需物质DNA多聚酶δ的辅助因子，其表达下降可抑制肿瘤细胞的增殖[3]，甲胎蛋白(AFP)同样具有促进肿瘤细胞增殖的作用。有实验表明，MAT可以使AFP、PCNA、分裂指数降低，从而抑制K562细胞的增殖，用直接杀伤的方式来影响K562细胞的代谢，抑制肿瘤细胞增殖[4]。

　　细胞增殖与细胞周期密切相关，正常细胞周期主要由G1、S、G2和M期组成，G0期是暂时脱离细胞周期不进行增殖的时期。G1-S相和G2-M相转换处各有一个节点，通过对这两个节点的控制可调控细胞周期的进程，使不同的细胞周期事件在时间和空间上相互协调。因此，抑制细胞周期的正常转换，可以阻止细胞有丝分裂，抑制细胞增殖。马岭娣等[5]通过流式细胞仪实验显示：0.5、1.0、1.5 mg·mL-1 浓度的MAT对腹水型小鼠肝癌H22细胞作用48 h后G0/G1期细胞增多，S期和G2/M期细胞减少，作用有剂量依赖性，能使肿瘤细胞阻滞于G2/M期，抑制H22细胞增殖。也有人认为，MAT作用A549细胞作用后阻滞是发生在S/G2期[6]。还有实验结果指出，随着MAT药物浓度的增加，胶质瘤细胞株C6的细胞周期中G0/G1期的比例逐渐增加，S期的比例逐渐减小，阻滞应该发生在G1/S期，并且细胞增殖与原癌基因C-myc的表达相关[7]。

　　细胞周期的相关基因可以有效调节周期进程。有学者报道，MAT作用HepG2细胞后，细胞周期正调控因子CyclinD1表达减弱;负调控因子p53、Rb、p21、p27、p16表达增强，它们共同影响HepG2细胞周期的进程，抑制细胞增殖，并启动细胞分化、凋亡的机制，最终使肿瘤细胞灭亡[8]。在周期相关基因的研究中, 张永清等[9]实验结果显示：经MAT诱导后K562细胞111个周期相关基因中，有CCNB1，cyclin D1，PCNA，TFDP1等15个基因表达显著下调;CDKN2D，E2F5等5个基因表达上调，表明MAT可以通过调节周期相关基因的表达来调控肿瘤细胞增殖。另有实验在MAT作用HT29细胞后，采用基因芯片检测出，cyclin A2、cyclin B1、CDC2、PCNA、PLK1等与细胞周期和增殖相关的基因[2]210-214。除了细胞周期相关基因，还可以通过调控多种肿瘤细胞相关基因，来控制增殖。IL-6可以通过活化STAT1、STAT3、STAT5等来调控细胞增殖和分化的信号通路，将信号向细胞内转导。SORT1，它属于一个新的受体家族，存在于内质网和高尔基体中，在所有的肿瘤细胞中都有表达，能刺激细胞生长。RPA40与TIF-1A为DNA结合、转录相关因子，它们的表达与DNA的复制与转录有关。CLN3基因是在神经元蜡样脂褐质沉积症中发现的，能与DNA结合区域结合，具有激活转录的作用。张彦等[10]研究表明：MAT能使K562细胞IL-6和STAT3基因的表达下降，抑制SORT1表达，使RPA40、TIF-1A的表达下降，阻抑CLN3基因，该研究提示MAT通过改变多个与细胞增殖相关的基因表达，抑制K562细胞增殖。

　　2 苦参碱的诱导肿瘤细胞凋亡作用

　　细胞凋亡在肿瘤的发生、发展及抗肿瘤药物治疗中起着重要作用,已成为当前肿瘤研究的热点之一[11]。凋亡是指细胞在一定的生理或病理条件下，遵循自身的程序死亡的过程，整个过程中不会产生炎症反应。细胞在凋亡过程中，会呈现出一系列特征性的形态学变化。种铁等[12]将MAT作用人肾癌GRC-1细胞株后，透射电镜下观察，于凋亡I期即凋亡前期，出现细胞核内染色质高度盘绕并出现空泡结构;凋亡Ⅱ期，细胞核内染色质高度凝聚，边缘化，细胞核和细胞质发生浓缩、皱缩、碎裂，形成凋亡小体，而空白对照组细胞器正常，染色质均匀分散、密度一致、核仁大且完整，在接下来的流式细胞仪测定中，0.5、1.0、1.5 mg·mL-1MAT作用12 h后GRC-1细胞株凋亡率分别为31.62%、40.42%、55.65%，呈量-效关系，说明MAT可以促进肿瘤细胞凋亡的发生。另有研究证实，经相同浓度MAT分别处理A549细胞12、24、48 h后，电镜下可以观察到线粒体肿胀及内质网扩张等现象，核内出现染色质凝集并边集、核碎裂等凋亡的特征性改变[6]1359-1362。

　　近年来关于凋亡相关基因的报道越来越多，也更加深入。既然细胞凋亡是一种程序性死亡，就必须受到凋亡相关基因和蛋白的调控，凋亡相关基因可分为促进凋亡基因和抑制凋亡基因，促凋亡基因包括Bax、Bad、Bak、Caspase-3等;抑制凋亡基因包括c-myc、ras、Bcl-2、Bcl-X1、Bcl-W等。抑癌基因，如Rb、p53、RIZ1等具有抑制细胞增殖作用，促进细胞凋亡等多种负调控作用。司维柯等[13]的实验表明：1.5～3.0 g·L-1MAT可诱导HepG2凋亡，凋亡相关基因wp53、bax和Fas表达上调;Bcl-2和c-myc的表达下调。薛净等[14]将MAT作用人肝癌细胞株HepG2后出现Bc1-2表达上调和Bcl-6过度表达，在对前后表达基因进行生物学通路分析时，发现MAT抑制HepG2细胞增殖是通过激活G1期抑癌基因p53，Rb和促凋亡基因Bax的表达，抑制癌基因MYCN和抑制凋亡基因Bcl-2的表达来诱导细胞凋亡。通过多个实验证明，MAT还可以上调Caspase-3[6]1359-1362表达及细胞凋亡重要的诱发基因Bak1(Bcl-2同源基因)的表达[10]342-345来诱导细胞凋亡。抑癌基因RIZ1基因的表达增高可诱导细胞周期停止和细胞凋亡的发生，有报道显示， MAT作用K562细胞后的RIZ1表达mRNA明显高于未作用的对照组，此效应呈时-效关系，由此表明MAT诱导了K562细胞的凋亡[15]。凋亡促进因子p27kip1作为近年来发现的细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂(CDKIs)，参与MAT诱导细胞凋亡的信号转导和多种细胞分化。有实验说明，MAT在诱导K562细胞向红系分化和γ珠蛋白mRNA表达的过程中伴随细胞凋亡，MAT可使K562细胞p27kip1蛋白表达的增加, 抑制CDKIs的活性,使细胞向红系分化并与细胞凋亡相关[16]。

　　端粒、端粒酶与肿瘤细胞凋亡关系密切。端粒位于染色体末端，由重复序列DNA和蛋白质组成的特殊结构，主要功能是控制细胞复制次数，细胞每复制1次，其端粒就缩短1次。端粒酶是一种特殊的逆转录酶，能不断合成端粒重复序列添加到染色体末端，是合成端粒必需的酶。端粒酶在几乎所有类型的肿瘤中均有不同程度的表达，是目前已知的最广谱的恶性肿瘤的标志，但在正常人细胞中尚未发现该酶活性。因此，抑制端粒酶活性，防止肿瘤细胞无限制生长，也是一种抗癌机制。李伏娥等[17]研究发现：对照组胃癌细胞系SGC-7901端粒酶活性较高，经MAT作用24、48、72 h后吸光度逐渐降低，与对照组比较有显著性差异(P<0.01)，提示MAT能明显抑制胃癌细胞系SGC-7901端粒酶活性。何松等[18]将MAT作用HepG2细胞时，能在阻滞细胞周期进程的同时诱导细胞凋亡和抑制端粒酶活性，并呈时-效关系。

　　综上所述，MAT可通过抑制肿瘤细胞增生及诱导肿瘤细胞凋亡，来抑制多种肿瘤细胞生长。近年来在增殖及凋亡的相关基因研究方面，更加深入，更加全面，而且发现了越来越多的相关因素。因此，更深入地探讨MAT抗肿瘤的机制，充分发挥传统中药在抗肿瘤方面的独特效用，为肿瘤的临床治疗开拓了新思路。

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