诱导胃癌细胞凋亡的研究进展

　　作者：丁峰 作者单位：辽宁医学院附属第一医院普外一科, 辽宁 锦州

　　【关键词】 胃癌

　　〔作者简介〕丁峰(1981-), 男, 辽宁省锦州市人,在读硕士研究生, 主要研究方向为普通外科学。辽宁医学院学报J Liaoning Med University2007 Feb.,28(1)

　　1 凋 亡

　　1.1 凋亡的概念

　　自从1972年由Kerr等[1]首先提出的凋亡(apoptosis)概念以后，细胞凋亡已经成为全世界范围内的研究热点，凋亡——是指在一定的生理或病理性条件下，细胞按照自身既定程序主动结束生命的死亡形式。它与细胞分裂、增生、分化等同属于细胞最基本的生命活动，对组织的生长发育具有同等重要的调节作用，在维持机体平衡方面有积极的生物学意义。

　　1.2 凋亡和坏死(necrosis)

　　至今许多学者都认为凋亡不同于坏死，是由于非生理性致病因素造成的被动性死亡，因而又称为他杀性或意外事故性细胞死亡。当巨噬细胞无法吞噬凋亡小体时，细胞常常会继发坏死，也有人提出胀死(oncosis)这个新的概念[2]，它是随着细胞肿胀、细胞器肿胀、出现空泡、膜的通透性增加的细胞死亡形式。

　　2 胃癌细胞凋亡的基因调控

　　2.1 bcl-2基因家族

　　bcl-2即B淋巴细胞瘤/白血病基因-2(B-cell lymphoma/leukemia 2, bcl-2)，是首先发现的对细胞程序性死亡起到抑制作用的基因，也是目前研究的比较透彻的癌基因。在胃癌细胞中bcl-2家族阳性表达达60%～80%,bcl-2家族除bcl-2外,还有bax, bcl-x, bcl-xl, bcl-xs, bcl-w, bad, bak, bid, bik等。bcl-2基因是1984年Tsu-jimoto等从人类B细胞滤泡状淋巴瘤中分离出的一种癌基因,为该肿瘤14号染色体和18号染色体移位所致。Krajewska在1996年首次发现胃癌中同时有bcl-2、bcl-X、bak和Mcl-1等不同bcl-2家族蛋白的表达, bcl-2高表达可导致胃肠肿瘤细胞对多种促凋亡因素如细胞因子、γ射线、化疗药物等不敏感[3]。实验发现,羟基喜树碱能下调胃癌SGC-7901细胞bcl-2蛋白的表达,而诱导胃癌细胞凋亡[4]在bak过表达诱导细胞凋亡过程中,转染后的细胞其无活性的caspase-3前体转化为具有活性的亚单位p20和p17,提示bak基因的过表达能导致体外胃癌细胞凋亡,而并不依赖p53作用,bak介导凋亡的作用机制与caspase-3的激活相关，这可作为胃癌治疗的一个潜在策略加以应用。

　　2.2 p53基因

　　p53基因最初被认为是癌基因，现已经研究证明p53基因也是一个转录调节因子。p53蛋白分子有三个结构域,N端的酸性区,中段的疏水区及C端的碱性区。p53在细胞凋亡的调节中起重要作用:①对phaseⅠ的调节;②参与phaseⅡ细胞损伤的识别、评估和信息的传递过程;③在phaseⅢ阶段的作用。p53依赖型细胞凋亡可以不需要通过Fas的介导而直接激活蛋白水解酶引起细胞的凋亡。

　　p53在化疗诱导的肿瘤细胞凋亡中起着重要的作用。Bayever等用p53反义核酸作用于外周血的急性髓性白血病细胞,发现细胞增殖受抑制,而表达野生型p53的正常细胞增殖则不受抑制。

　　2.3 Fas

　　Fas属于肿瘤坏死因子受体和神经生长因子受体超家族,也称APO-1,第5届国际白细胞抗原会议将其命名为CD95。经Fas诱导细胞凋亡有以下特点:(1)细胞浆及细胞核出现固缩及片段形成;(2)凋亡并不要求细胞核存在;(3)不依赖细胞外钙离子及细胞内大分子合成;(4)bcl-2过度表达或bcl-2和它们结合蛋白的BAG-1的共表达能抑制Fas致凋亡作用。刘海峰等发现萎缩性胃炎、肠化生和胃癌组织中,Fas表达阳性的凋亡指数显著高于Fas蛋白阴性组,Fas蛋白表达状态与细胞凋亡指数呈正相关(r=0.393,P<0.01)。Fas/FasL系统介到导凋亡最关键的是半胱氨酸蛋白水解酶(caspase)活性，它在调节和完成凋亡信号过程中起到关键作用[5]。刘展等揭示胃癌形成的组织学演变各阶段可能存在Fas蛋白表达质或量的异常,导致胃上皮细胞凋亡受抑制,提出如何促进正常Fas蛋白高表达,激活Fas-FasL途径,促进胃上皮细胞凋亡是防治胃癌的重要机制之一。

　　2.4 NF-κB

　　核转录因子-κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)是调节基因表达的一种重要转录因子,正常情况下,NF-κB与其抑制因子(inhibitorkappaB,IKB)结合而处于失活状态,当细胞受到DNA损伤剂、辐射等因素刺激后,可被活化并与所调节的基因增强子结合,从而上调下游基因的转录。NF-κB的抗凋亡机制主要有以下三个方面:①上调生存因子的基因表达;②上调凋亡抑制基因的表达;③通过TRAF和IAP抑制细胞的凋亡。研究表明,NF-κB在基因和蛋白两个水平上调节肿瘤坏死因子相关因子(TRAFl、TRAF2)、凋亡抑制蛋白(c-IAP1、c-IAP2)的表达,从而抑制了Caspase的活性。

　　2.5 其他凋亡相关基因

　　c-jun是一种早期快反应癌基因,也是一种暂时基因，但是通过紫外线、辐射、过氧化氢、肿瘤坏死因子A和其他凋亡启动因子的强烈作用,可增加并延长其表达。C-jun基因主要的生物学功能是阻滞细胞周期和诱导凋亡,其调控凋亡的机制概括为蛋白激酶C传导通路学说。

　　caspase是一组半胱氨酸蛋白酶家族,其家族成员在细胞凋亡过程中起重要作用。caspase平时以无活性的酶原形式存在于细胞质中,诱导细胞凋亡的各种信号可能通过不同的信号传导系统,激活caspase,使其裂解维持细胞生存的蛋白,从而导致细胞死亡。

　　c-myc基因是与病毒癌基因同源的细胞癌基因,产物为c-myc蛋白。c-myc蛋白具有转录调节因子所具有的所有结构,包括蛋白的二聚体化结构区,转录活性区和DNA结合区域,具有调控细胞内其他基因表达的作用。近来研究表明c-myc是诱导细胞的凋亡还是促进细胞增殖取决于细胞接受的其他信号,生长因子浓度低促进细胞的凋亡,高则抑制细胞的凋亡。c-myc在临床化疗上的应用主要针对其抗凋亡作用,用c-myc的反义核酸转导肿瘤细胞可增强其对顺铂的化疗敏感性,细胞的凋亡指数增加,并有Bcl-2表达的下降。

　　3 胃癌细胞凋亡的诱导

　　3.1 化疗

　　同其他的肿瘤的治疗一样，化疗仍然是现今临床上主要采取的治疗胃癌的方案，它们能有效的诱导肿瘤细胞的凋亡，在胃癌的治疗中，有几种用于化疗的药物对胃癌细胞的凋亡作用比较明显。

　　3.1.1 紫杉醇

　　紫杉醇的抗癌机制，主要是通过结合到微管蛋白上，促进微管蛋白的聚合，并阻滞其解聚成亚单位，从而冻结有丝分裂的纺锤体[6]，使细胞停滞于G2/M期，诱导细胞凋亡[7]。紫杉醇诱导细胞凋亡的早期可能伴随端粒酶活性的下降，至于凋亡启动后的升高有可能为细胞的完整性受到破坏或端粒酶受到凋亡相关基因的调控有关。最近发现，紫杉醇对NUGC-3和SC-MI人胃癌细胞株有很好的诱导凋亡的作用，能阻止G2/M期胃癌细胞在凋亡前的修复，对G0和G1期的胃癌细胞也有细胞毒作用。

　　3.1.2 5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil、5-FU)

　　5-FU属抗代谢类药物,在肿瘤组织中PyNpas酶作用下转化为5-氟尿嘧啶脱氧核苷,在低浓度时影响DNA合成,达到高浓度时则导致RNA功能障碍,最终抑制肿瘤细胞的繁殖,包括其衍生制剂替加氟(tegafur)、美福禄(mifurol)、氟铁龙(Furtulon)等已广泛应用于消化道恶性肿瘤的治疗。5-FU能诱导体外培养和移植肿瘤中的胃癌细胞凋亡[8]。

　　3.2 放疗

　　放射治疗是肿瘤治疗的主要手段之一,受照射后的肿瘤细胞死亡途径可分两种:即坏死和凋亡。涉及肿瘤细胞受照射后凋亡的研究较多,离体及在体实验显示辐射可增加人及动物肿瘤的凋亡指数,反应的大小因照射的剂量、细胞种类的不同而差别较大。

　　3.3 免疫治疗

　　免疫治疗诱导胃癌细胞凋亡的研究主要集中在细胞免疫因子和Fas/Apo21抗原两方面。许多研究证实,细胞免疫因子如干扰素、白介素等对胃癌细胞有促凋亡作用,但由于该类细胞因子应用途径、剂量、效价等因素的影响,临床应用不理想[9]。一些细胞因子如干扰素、肿瘤坏死因子等对细胞表面Fas/Apo21抗原的表达有增强作用,可达到减弱凋亡的耐受性问题。

　　3.4 基因治疗

　　随着对诱导胃癌凋亡研究的深入,许多相关的基因在其中发挥了重要作用,因此对这些基因选择性地进行增强和减弱的基因治疗手段正越来越多地被使用,而反义技术和转基因技术是最常被采用的方法。

　　有研究者通过转染引进反义端粒酶RNA在端粒酶调节通路抑制细胞生长,达到了很好的诱导胃癌细胞凋亡的作用,并且对正常组织细胞没有影响,是一种非常有效的胃癌基因治疗策略。胃癌的基因治疗是胃癌治疗研究的最前沿,不同的研究策略层出不穷,都具有较高的效率和特异性,但真正应用到临床治疗的还很少。

　　3.5 中药诱导细胞凋亡

　　3.5.1 单味中药

　　砒霜、雄黄：砒霜、雄黄的主要有效成分为 AS2O3。砒霜最早用于治疗急性早幼粒细胞性白血病,疗效甚佳,其重要机制之一为诱导肿瘤细胞调亡。涂氏等[10]应用细胞集落形成试验 MTT、TUNEL 染色及流式细胞技术,研究AS2O3对SGC-7901的诱导细胞凋亡作用,结果可见典型的细胞凋亡形态学改变,凋亡指数达 7.3%～15.1%。

　　大蒜：我国流行病学资料显示,食用大蒜的人群中胃癌的发病率约为全国平均水平的 1/6、胃癌高发区的 1/10。有学者发现大蒜油可促进 P53、P21等基因的表达,诱导胃癌 MGC-823 细胞凋亡[11]。苏氏等在甲基硝基亚硝基胍(MNNG)诱发大鼠胃腺癌及癌前病变的研究过程中发现大蒜及大蒜绿茶合剂有抑制和逆转胃腺癌及癌前病变的作用。

　　3.5.2 中药复方

　　四君子汤：已有研究证明,四君子汤方对胃癌细胞有杀伤作用。赵氏[12]采用人胃癌细胞 SGC-7901 裸小鼠皮下移植,瘤模型组予健脾益气类方四君子汤。流式细胞仪分析显示,四君子汤对肿瘤细胞凋亡抑制率为(11±6)%。在透射电镜下,治疗组见较多凋亡细胞和凋亡小体,对照组凋亡细胞和凋亡小体极少。提示肿瘤细胞凋亡可能是健脾药物抗癌作用机制之一, 而益气健脾法的确在防治无手术、化疗指征的中晚期胃癌及术后和化疗后残存的微小肿瘤及微转移灶方面取得了一定的临床疗效。

　　香龙散：杨氏等[13]根据胃癌多为“痰凝毒气凝于中焦”的病理特点,选用半夏、天龙、九香虫、白术等组成香龙散方, 通过血清药理学方法,用不同浓度的含药兔血清与人胃癌细胞共同孵育,对细胞生长状况和凋亡形态、凋亡率及细胞周期分布进行观察、观测。结果显示,香龙散通过血清药理学方法可诱导人胃癌细胞的凋亡,这可能是其抗肿瘤的分子机制之一。

　　4 结语

　　细胞的凋亡在胃癌的发生和发展中起着重要的作用，同时细胞凋亡为胃癌[14]的治疗提供了新的思路。目前的化学药物诱导胃癌细胞凋亡的研究具有现实意义，但其不良反应较重;应用毒副作用小、来源广泛、易被患者接受的中医药是防治胃癌的优势之一，但中医药作用机理尚为完全明确，今后应继续研究、深刻剖析中药抗肿瘤的作用机理、物质基础、中药复方配伍规律。相信随着对细胞凋亡发生机制研究的不段深入、基因治疗技术的不段提高和完善、药物诱导体内细胞凋亡的实验的进一步开展，利用中医药诱导细胞凋亡来治疗胃癌一定会得到迅速的发展并取得巨大的成功。

　　【参考文献】

　　[1]Kerr JF,Wyllie AH,Carrie AR.Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics [J].Br J Cancer,1972,26 (2): 239-257.

　　[2]Majno G,Joris L.Apoptosis oncosis and necrosis:an overview of cell death [J].Am J Pathol，1995,146(1):3-15.

　　[3]Hannun Y .Apoptosis and the dilemma of cancer chemotherapy[J]. Blood，1997,89:1485-1493.

　　[4]江石湖,涂水平,谭继宏,等.羟基喜树碱诱导胃癌细胞凋亡的实验研究[J].中华消化杂志,1999,19:19-21.

　　[5]Colussi PA,Kumar S.Targeted disruption of caspase genes in mice:what they tell us about the function of individual caspase in apoptosis[J].Immunol Cel Biol，1999,77(1):58-63.

　　[6]Manfredi JJ,Horwitz SD,Tawol.An antimitoic agent with a new mechanism of action[J].Pharmacol Ther,1984,25:83.

　　[7]Jordan MA,Wilson L.Microtubules and action filamens:dynamic targets for cancer chemotherapy[J].Curr Opin Cell Boil,1998,10:123-130.

　　[8]Tnach T,T chikawa A,Kubota T,et al.5-fu induced apoptosis correlates with efficacy against human gastric and colon cancer xenografts in nude mice[J].Anticancer Res, 1997,17:1965-1971.

　　[9]Okamoto T,Tsuburaya A,Yanoma S,et al. Inhibition of peritoneal metastasis in an animal gastric cancer model by interferon-γ and interleukia-2[J].Anticancer Res,2003,23(1A):149-153.

　　[10]涂水平,江石湖,谭继宏,等.氧化砷抑制胃癌SGC-7901细胞增殖和诱导凋亡作用[J].世界华人消化杂志,1999,7(1)：18-21.

　　[11]李晓光,谢锦玉,吕有勇.大蒜油对人胃癌MGC-823细胞的生长抑制和诱导分化的作用[J].华人消化杂志,1998,6(1)：10-12.

　　[12]赵爱光,杨金坤,赵海磊.健脾中药诱导人胃癌细胞裸小鼠移植细胞凋亡的实验研究[J].世界华人消化杂志,2000,8(9)：737.

　　[13]杨勤建,雷良蔚,潘希雄.中药复方香龙散(含药血清)诱导人胃癌细胞凋亡的研究[J].湖北中医学院学报,1999,1(1)：43.

　　[14]涂水平,吴裕忻.细胞凋亡与消化道肿瘤[J].消化内镜,1997,3:60-65.