談姜黃素抗腫瘤的機制姜黃素(Curcumin)是從姜科(Zingiberaceae)、天南星科(Araceae)一些植物的根莖中提取的一種黃色色素。它是酸性多酚類物質(zhì)或二酮類化合物(圖1)。姜黃素在傳統(tǒng)藥物起增效劑的作用。醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)姜黃素具有抗氧化、抗癌等作用。姜黃素可以直接抑制腫瘤的增生，也可以通過增加其他抗癌藥物的抗癌效力而抑制腫瘤。姜黃素為什么可以抗癌呢?近年來從分子、細(xì)胞和組織水平對姜黃素抗癌作用的機制進行了大量的研究，這些研究發(fā)現(xiàn):姜黃素可在藥物作用的靶位點、腫瘤細(xì)胞的信號傳遞、腫瘤細(xì)胞中某些基因、蛋白質(zhì)的表達及酶活性、腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、血管生成、多藥耐藥性、增強NK細(xì)胞殺傷力等方面發(fā)揮抗癌作用。1姜黃素進入腫瘤細(xì)胞及其對靶位點和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用姜黃素發(fā)揮作用，首先要進入細(xì)胞。姜黃素進入細(xì)胞后，能增加藥物的靶位點，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的基因、酶和蛋白質(zhì)表達。1.1腫瘤細(xì)胞攝取姜黃素姜黃素能夠通過細(xì)胞攝取進入細(xì)胞，然后起細(xì)胞毒效應(yīng)的作用。Hsu等用高效液相色譜法(HPLC)測定姜黃素的防擴散機制，定量研究細(xì)胞攝取姜黃素的功能。Chang等用HPLC定量測定人乳腺腺癌和導(dǎo)管癌分離出的三種人乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231、MDA-MB-435S和MCF-7(MichiganCancerFoundation-7)對姜黃素的攝取，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著姜黃素劑量的增加，癌細(xì)胞攝取姜黃素顯示出劑量依賴性，抑制增殖和促進凋亡與癌細(xì)胞攝取姜黃素相關(guān)。1.2增加藥物作用的靶位點抗癌藥物通常通過識別腫瘤細(xì)胞表面特異性抗原而與之結(jié)合，消滅腫瘤細(xì)胞。姜黃素可以增加腫瘤細(xì)胞表面藥物識別的靶位點，從而增加藥物的抗癌效用。王家智［3］發(fā)現(xiàn)伊立替康和姜黃素兩種藥物聯(lián)合使用對人結(jié)腸癌細(xì)胞LoVo的抑制作用高于伊立替康單獨使用，其作用機制可能是姜黃素使LoVo細(xì)胞拓?fù)洚悩?gòu)酶I的mRNA及蛋白質(zhì)的表達增加，增加伊立替康對LoVo細(xì)胞的作用靶位點。1.3調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的信號傳遞轉(zhuǎn)化生長因子-/Smad蛋白是細(xì)胞信號傳遞的一種，即一旦受體與配體結(jié)合形成復(fù)合物后便被激活，受體激酶在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)直接磷酸化并激活特殊類型的轉(zhuǎn)錄因子Smad，進入核內(nèi)調(diào)節(jié)基因表達，促進甲狀旁腺素相關(guān)肽(peptideparathyroidhormone-relatedprotein,PTHrP)、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子(ETwenty-Six-1,ETS-1)等蛋白質(zhì)表達。姜黃素能抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化生長因子TGF-刺激的PTHrP的分泌，磷酸化的Smad2/3對TGF-信號反應(yīng)下降，ETS-1蛋白對p-38絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPK)介導(dǎo)的TGF-信號無反應(yīng)。Wright等［4］用姜黃素處理接種人乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231的小鼠，發(fā)現(xiàn)姜黃素阻止TGF-刺激的PTHrP的分泌，并且能阻斷乳腺癌細(xì)胞的Smad信號。另一方面，研究也發(fā)現(xiàn)姜黃素能夠增強Nrf2(核轉(zhuǎn)錄因子)信號通路而起抑癌作用。Das等實驗研究發(fā)現(xiàn)了姜黃素通過激活Nrf2信號預(yù)防癌癥。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素協(xié)同其他化療藥物共同抗腫瘤的機制是通過增加原抗癌藥物的磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide-3-kinase/protein-serine-threoninekinase,PI3K/AKT)信號通路調(diào)控作用而實現(xiàn)的。PI3K/AKT信號通路與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)，腫瘤細(xì)胞的PI3K/AKT信號調(diào)控往往出現(xiàn)異常而使其有過強的生長增殖能力。表柔比星、5-氟尿嘧啶(5-FU)均是抗癌藥物，姜黃素聯(lián)合5-FU或表柔比星使用能大大增加其抗癌能力。金萌［6］用HepG2肝癌細(xì)胞進行實驗，用MTT［3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5diphenyltetrazolium,四甲基偶氮唑鹽微量酶反應(yīng)比色法］，反轉(zhuǎn)錄PCR和Western-Blot分別檢測細(xì)胞存活率。武博榮用也相同的方法進行實驗，均發(fā)現(xiàn)了姜黃素是5-FU、表柔比星抑制癌細(xì)胞生長的增敏劑，姜黃素聯(lián)合5-FU或表柔比星降低了AKT的表達水平，從而對HepG2細(xì)胞P13K/AKT信號通路實現(xiàn)調(diào)控。武博榮還確定了降低細(xì)胞生存率的最有效濃度配比是姜黃素(20mol/L)聯(lián)合表柔比星(2mol/m1)。當(dāng)姜黃素進入腫瘤細(xì)胞，完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用，即可調(diào)節(jié)細(xì)胞中某些酶活性及蛋白質(zhì)、基因的表達。2調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞中某些酶活性、蛋白質(zhì)、基因的表達蛋白質(zhì)是生命活動主要承擔(dān)者，而酶是細(xì)胞內(nèi)各種生化反應(yīng)的催化劑。某些酶或其他蛋白質(zhì)過度表達，能促進腫瘤細(xì)胞快速增殖。姜黃素能夠抑制某些蛋白質(zhì)的表達及酶的活性、增加抗氧化酶活性等。2.1抑制某些蛋白質(zhì)的表達及酶的活性組蛋白去甲基JMJD2A、JMJD2B和JMJD2C過表達是大多數(shù)結(jié)腸腫瘤生長的重要原因。姜黃素能夠抑制JMJD2酶的活性°Kim等實驗發(fā)現(xiàn)，JMJD2C的表達下調(diào)能夠減少HCT-116結(jié)腸癌細(xì)胞的生長能力。姜黃素作為JMJD2酶的體外抑制劑的衍生物，可降低體內(nèi)JMJD2酶的活性。李燕通過實驗發(fā)現(xiàn)，姜黃素能抑制低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxiainduciblefactor1,HIF-1)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrixmetallopeptidase9,MMP-9)的表達及其啟動子的活性，表明姜黃素能阻止某些蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄過程而抑制該蛋白質(zhì)的表達，進而抑制腫瘤生長。藥物代謝酶可以影響機體對藥物的吸收、藥物代謝速度等。姜黃素與某些抗癌藥物聯(lián)合使用，進入體內(nèi)受到藥物代謝酶代謝轉(zhuǎn)化的同時，也可調(diào)節(jié)或抑制某些藥物代謝酶的表達水平和代謝活性，從而增加治療效果。Liu等在實驗中將小鼠分成正常對照、苯并芘[benzo(a)pyrene,BP,是一種致癌物]處理、BP+姜黃素處理、BP+白藜蘆醇處理，和BP+姜黃素+白藜蘆醇處理五組。BP單劑量處理后觀察到在小鼠的肺中藥物代謝酶，即細(xì)胞色素酶CYP及細(xì)胞色素b5酶活性顯著增加。對BP處理過的小鼠施加姜黃素和白藜蘆醇處理，發(fā)現(xiàn)比其他組顯著降低藥物代謝酶活性。Liu等的實驗結(jié)果也表明，姜黃素和槲皮素組合能夠顯著減少藥物代謝酶活性，從而起抑癌作用。羰基還原酶1(carbonylreductase1,CBR1)能夠還原代謝抗腫瘤藥物如柔紅霉素(DauNorubicinRubidomycin,DNR)、阿霉素(Doxorubicin,DOX)等，降低抗腫瘤藥物的效力，且CBR1的表達量隨著抗腫瘤藥物劑量的增加而增加。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素是一種CBR1抑制劑，能與CBR1緊密結(jié)合。Hintzpeter等［12］通過分子建模發(fā)現(xiàn)姜黃素占據(jù)CBR1的輔因子結(jié)合位點，抑制CBR1還原裂解能力，結(jié)果表明，姜黃素與柔紅霉素共同使用可以減少A549細(xì)胞中柔紅霉素的還原裂解，從而增加其在癌組織中的功效。蛋白激酶(磷酸化酶b激酶，PBK)是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，在細(xì)胞分裂旺盛的組織中高表達，在腫瘤細(xì)胞中過表達。張生軍體內(nèi)外實驗結(jié)果表明，姜黃素可以結(jié)合PBK，并抑制PBK的活性，從而起到抗結(jié)直腸癌HCT116細(xì)胞增殖的作用。2.2增加抗氧化酶活性核因子-B(nuclearfactor-B,NF-B)是一種轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族，對細(xì)胞增殖、凋亡和惡性腫瘤有重要作用?；钚匝?reactiveoxygenspecies,ROS)是NF-B最重要的調(diào)節(jié)因子之一。細(xì)胞內(nèi)活性氧主要受內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)調(diào)控。正常細(xì)胞中NF-B的活化和信號傳遞被抗氧化酶抑制并進一步誘導(dǎo)抗氧化酶的活性。在腫瘤細(xì)胞中代謝活動的增強導(dǎo)致了氧化應(yīng)激，其進一步增強內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)的損耗，且引起NF-B的活化進而促進轉(zhuǎn)錄的進行。Das等通過實驗發(fā)現(xiàn)，姜黃素經(jīng)內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)，增強抗氧化酶活性而調(diào)節(jié)NF-B活性和氧化應(yīng)激，破壞ROS產(chǎn)生的惡性循環(huán)，破壞腫瘤生長的高氧化性微環(huán)境。Das等也發(fā)現(xiàn)姜黃素預(yù)防癌癥是通過增加二期抗氧化酶如谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(glutathioneS-transferase,GST)、NQO1(Quinoneoxidoreductase,醍氧化還原酶)的活性而實現(xiàn)的。Liu等發(fā)現(xiàn)姜黃素和白藜蘆醇或和槲皮素組合使用時，超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、GST等抗氧化酶的活性增加，細(xì)胞中ROS水平降低，從而增加抗癌藥物白藜蘆醇和槲皮素的抗腫瘤效力。2.3恢復(fù)腫瘤抑制基因的功能腫瘤抑制基因包括Rb基因、p53基因、p14ARF基因等。腫瘤抑制基因的功能丟失，細(xì)胞周期則失去控制，細(xì)胞過度增殖，表現(xiàn)出細(xì)胞癌性。Das等實驗研究發(fā)現(xiàn)了在T細(xì)胞淋巴瘤小鼠肝臟氧化腫瘤微環(huán)境中，姜黃素能夠恢復(fù)腫瘤抑制因子P53水平而達到抑癌效果的。王原等實驗發(fā)現(xiàn)姜黃素可通過對皮膚鱗狀細(xì)胞癌SCL-1細(xì)胞的CDH1基因(編碼E-cadherin)和p14ARF基因的去甲基化作用而抑制SCL-1細(xì)胞增殖。當(dāng)姜黃素調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞中某些基因、蛋白質(zhì)的表達及酶活性后，即可對腫瘤細(xì)胞和天然殺傷細(xì)胞發(fā)揮作用。3姜黃素對腫瘤細(xì)胞和天然殺傷細(xì)胞的作用姜黃素可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、促進腫瘤細(xì)胞的凋亡，逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性，增強天然殺傷細(xì)胞的作用。3.1抑制腫瘤細(xì)胞的增殖正常細(xì)胞的分裂與增殖受到嚴(yán)格調(diào)控，惡性腫瘤細(xì)胞的分裂速度加快，生長與增殖失控。姜黃素可以將腫瘤細(xì)胞的分裂增殖阻斷在間期的G期，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。Hsu等實驗研究發(fā)現(xiàn)姜黃素能抑制結(jié)腸直腸癌細(xì)胞增殖。張海燕研究發(fā)現(xiàn)姜黃素抑制宮頸癌細(xì)胞增殖具有劑量依賴性。Chang等通過對從人乳腺腺癌和導(dǎo)管癌中分離的三種細(xì)胞的研究，也發(fā)現(xiàn)姜黃素能夠抑制腫瘤細(xì)胞增殖。李旭等發(fā)現(xiàn)姜黃素和吉西他濱均可抑制肝癌細(xì)胞HepG2增殖，且二者具有協(xié)同作用。邱偉等［18］運用實時定量PCR(qRT-PCR)及Westernblotting等方法發(fā)現(xiàn)姜黃素可以抑制肝癌HepG2細(xì)胞的增殖，可能是通過下調(diào)侵襲相關(guān)分子MMP-2(基質(zhì)金屬蛋白酶2)、MMP-9(基質(zhì)金屬蛋白酶9)及環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表達而起抑制作用的。3.2促進腫瘤細(xì)胞凋亡腫瘤細(xì)胞中有一系列的癌基因過量表達，其產(chǎn)物可以阻斷腫瘤細(xì)胞凋亡，使其對凋亡誘導(dǎo)因子的敏感性降低，能夠逃逸凋亡機制，成為不死細(xì)胞。Hsu等用結(jié)腸直腸癌細(xì)胞做實驗研究，發(fā)現(xiàn)姜黃素誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用表現(xiàn)出劑量依賴性，促進凋亡似乎與細(xì)胞攝取姜黃素相關(guān)。范雙娜用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞周期及細(xì)胞凋亡，用免疫細(xì)胞化學(xué)及WesternBlot技術(shù)檢測細(xì)胞內(nèi)中Bcl-2(B-celllymphoma-2，B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2基因，是一種原癌基因)蛋白表達，結(jié)果表明，姜黃素可能通過下調(diào)Bcl-2蛋白表達而促進腫瘤細(xì)胞凋亡。張海燕通過對姜黃素對SiHa、Caski、HeLa-S3和HeLa229四種宮頸癌細(xì)胞核和SiHa小鼠體內(nèi)移植瘤模型的細(xì)胞凋亡作用的研究，發(fā)現(xiàn)姜黃素能夠促進癌細(xì)胞的死亡，但不影響正常宮頸上皮細(xì)胞的生存，且其可能是通過非caspase依賴的細(xì)胞死亡途徑實現(xiàn)的。Chang等用HPLC定量測定姜黃素對細(xì)胞凋亡的活化作用，結(jié)果也表明姜黃素激活腫瘤細(xì)胞的凋亡程序，且凋亡似乎與癌細(xì)胞攝取姜黃素相關(guān)。丁志山等用雞胚絨毛尿囊膜模型，用電子顯微鏡及熒光激活細(xì)胞分離儀(fluorescenceactivatedcellsorter,FACS)觀察SMMC-7721細(xì)胞的凋亡，結(jié)果表明20mmo/L的姜黃素即可誘導(dǎo)SMMC-7721細(xì)胞凋亡。目前有研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素還可以增加其他抗腫瘤藥物促進腫瘤細(xì)胞凋亡的能力，從而提高藥物治療效果。杜琴等［21］實驗中用MTT法檢測細(xì)胞增殖，F(xiàn)ACS監(jiān)測細(xì)胞凋亡，Hoechst33258染色觀察細(xì)胞形態(tài)變化，比色法測定細(xì)胞凋亡核心成員 Ceaspase-3、Ceaspase-8、Ceaspase-9酶活性，Westernblot法檢測該蛋白酶切割底物DNA修復(fù)酶(polyADP-ribosepolymerase,PARP)。結(jié)果表明，白藜蘆醇聯(lián)合姜黃素使用對SMMC-7721肝癌細(xì)胞的促凋亡作用比白藜蘆醇單獨使用要強。Sreenivasan等實驗中用中值效應(yīng)/等效線圖解法和組合指數(shù)值來表征姜黃素與藥物如卡鉑或依托泊苷或長春新堿聯(lián)合使用比藥物單獨使用增加人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(RB)癌細(xì)胞系凋亡的作用效果更強，表明姜黃素增加RB細(xì)胞對化療藥物的敏感度，與其他抗腫瘤藥物在促進腫瘤細(xì)胞凋亡上具有協(xié)同作用。李旭等采用流式細(xì)胞儀檢測發(fā)現(xiàn)姜黃素和吉西他濱協(xié)同促進肝癌細(xì)胞HepG2凋亡。劉小紅實驗發(fā)現(xiàn)姜黃素通過下調(diào)胃癌SGC-7901細(xì)胞中線粒體膜電位(mitochondrialmembranepotential,MMP)誘導(dǎo)胃癌SGC-7901細(xì)胞的凋亡，也表明其誘導(dǎo)作用與位于線粒體上的ATP敏感性鉀離子通道(ATP-sensitivepotassiumchannel,KATP通道)的閉合狀態(tài)有關(guān)。3.3逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性多藥耐藥性(multidrugresistance,MDR)是指腫瘤細(xì)胞對多種結(jié)構(gòu)不同，作用靶點不同的抗腫瘤藥物同時具有耐藥性。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以逆轉(zhuǎn)腫瘤藥物的多藥耐藥性，有效地抑制腫瘤。李燕等用平板克隆形成和細(xì)胞周期分析胃癌細(xì)胞SG