天然多糖调控p53 基因表达的研究进展

陈美琴，吴光杰，李玉萍*

1江西科技师范大学生命科学学院;2 江西省生物加工过程重点实验室，南昌 330013

癌症是目前危害人类健康的主要疾病之一，癌症治疗的方法包括手术治疗、放射治疗、化学治疗和中医治疗等。其中放化治疗是应用于恶性肿瘤治疗的主要方法之一，但放化治疗的毒副作用大，且化疗在大规模消灭肿瘤细胞的同时也会对正常机体细胞造成危害，严重者可引起单系统或多系统功能衰竭。因此，寻找高效低毒的抗肿瘤药物或药物前体具有非常重要的意义。

近年来的研究发现，广泛存在于植物、微生物、动物中的天然多糖(Natural polysaccharides)具有抗肿瘤作用［1，2］。天然多糖能诱导肿瘤细胞的凋亡，增强机体的免疫反应，减少由于放化治疗而引起的并发症，因此，体现了天然多糖治疗肿瘤毒副作用小的优势［3，4］。实验研究报道表明，天然多糖主要通过以下几个方面诱导肿瘤细胞死亡:增强机体免疫细胞的活性、诱导肿瘤细胞分化与凋亡、抑制肿瘤血管形成、抑制肿瘤细胞的核酸和蛋白质合成、影响肿瘤基因的表达、改变肿瘤细胞膜的生长特性等。本文从近年来天然多糖通过调控肿瘤基因p53 的表达而诱导肿瘤细胞凋亡机制的方面加以叙述。

1 肿瘤抑制基因p53

p53 是迄今发现的与人类肿瘤关系最为密切的基因之一，其表达产物的增多即意味着癌细胞活性的丧失［5］。p53 作为一种抑癌基因，可诱导细胞生长阻滞、细胞凋亡、细胞分化以及DNA 修复，在维持细胞增长、抑制肿瘤增殖过程中起重要作用。研究发现当细胞缺氧、缺乏营养、受到辐射或化学药物刺激时，p53 基因被激活且稳定性提高。p53 基因活化对细胞有两种潜在影响:一是使细胞停止在G1 或G2 期，导致损伤的细胞得以修复;二是诱发细胞凋亡，去除变异细胞。但是，p53 基因常会发生突变，包括点突变、插入、重排、基因融合、等位基因缺失等，使得p53 基因的抑癌功能因突变而消失，使细胞无限分裂增殖，导致癌症的发生。p53 基因有野生型(Wild type p53，wtp53)和突变型(Mutant type p53，mtp53)两种［6］，wtp53 在细胞正常生长过程中起着重要的调节作用，明显抑制细胞的转化生长，属于抑癌基因，而mtp53 则会促进肿瘤细胞的恶性转化，p53 基因突变使得wtp53 失去功能，使其由抑癌基因转为原癌基因，从而导致恶性肿瘤的扩散。

目前，已证实p53 基因的表达在多种肿瘤的治疗中具有极其重要的意义［7］。随着p53 抑癌机制研究日趋深入，p53 基因在不同的癌症中，存在以下不同的p53 调节通路:(1)在p53 基因的代谢通路中，p53 与MDM2(Murine Double Minute 2)蛋白之间的相互调控在细胞周期中起着重要的作用。癌基因MDM2 编码的蛋白质通过与p53 基因相结合形成MDM2-p53 复合物，可以阻断p53 的转录调控通路。MDM2 还可以与p53 的特异泛素酶共同作用，促进p53 蛋白降解。而Nutlins 和p14ARF等抑制剂［8］可削弱MDM2 与p53 的结合，妨碍MDM2 和p53 之间的相互作用，使MDM2 失活，并促进p53 蛋白的稳定表达，p53 基因被激活后可诱导癌细胞停止在G2细胞周期或促进癌细胞凋亡，从而治疗肿瘤;(2)cmyc 基因对p53 基因具有调控作用，诱导癌细胞阻滞在G2细胞周期并抑制细胞增殖。由于c-myc 对p53 有活化作用，因此它与p53 基因形成很多调控网络，Heiko Hermeking 等［9］发现的c-myc/p53/14-3-3sigma 网络就是其代表之一。研究显示，DNA 损伤和c-myc 基因表达提高能上调p53 基因的表达，p53进而诱导细胞周期中负调节因子14-3-3sigma 的表达，14-3-3sigma 通过调节细胞周期的G2/M 检查点而引起G2周期阻滞，达到抑制癌细胞增殖;(3)Annexin A2 对p53 基因介导的细胞凋亡具有调控作用。Huang 等［10］研究发现Annexin A2(是一种Ca2+依赖的磷脂结合蛋白)与p53 介导的凋亡发生关系密切，在转染Ad-p53(表达野生型p53 基因的腺病毒载体)的细胞系中，Annexin A2 表达下调，可以降低细胞增殖率，说明Annexin A2 在p53 介导的细胞凋亡通路中有重要作用;(4)XPB 基因通过调控p53基因达到抑制细胞增殖和促进细胞凋亡。Hu 等［11］研究发现，XPB 基因可以抑制肝癌细胞增殖、促进p53 及p21waf1/cip1 表达上调。此外，XPB 有可能直接参与修复DNA 损伤引起的p53 基因突变;(5)Fra2 基因对p53 基因具有负调控作用。Piccinin等［12］在研究小鼠胚胎成纤维细胞中发现Fra2 是p53 的拮抗基因，Fra2 基因的表达促进p53 依赖的细胞凋亡以及细胞周期停滞;(6)在正常细胞中，p53 蛋白有DNA 结合特性且与转录调节有关，能诱导p21 蛋白，以此蛋白为中介物质，对细胞分化和增殖有抑制作用。Ikeguchi 等［13］发现，在细胞DNA 损伤时，p53 转译水平会升高，能启动WAFICIPI 基因的表达，编码出一种叫p21 的蛋白质，p21 能抑制cdk2 酶的活性，从而阻碍细胞进入DNA 合成期，抑制细胞分裂，为争取足够的时间，防止突变积累，抑制肿瘤产生，p53 蛋白主要通过“细胞程序性死亡”而引发细胞“自杀”，从而起到抑癌作用;(7)当p53基因的表达增加时，它可以激活Bax 基因，诱导细胞凋亡。Chipuk 等［14］表明，野生型p53 能与Bax 基因启动子区结合，调节Bax 基因的转录。而Bax 是Bcl-2 家族的一个成员，它能与Bcl-2 形成二聚体，抑制Bcl-2 的活性，诱导癌细胞凋亡(见图1)。

2 天然多糖调控p53 基因表达

2.1 天然植物多糖

近年来，已有300 多种天然多糖化合物被报道，其中植物多糖有100 多种已广泛地应用于保健食品与医药中［15，16］，研究较深入的有黄芪多糖、人参多糖、枸杞多糖、甘草多糖、当归多糖、五味子多糖、黄精多糖、刺五加多糖、桑叶多糖、石斛多糖等。其中许多植物多糖的抗肿瘤作用机理是通过p53 基因和p53 基因相关的调控通路来诱导细胞凋亡，从而达到抑制肿瘤细胞的生长(见表1)［17-38］。

2.2 天然微生物多糖

微生物多糖被应用于临床的主要是真菌多糖，大多数真菌多糖具有抗肿瘤、免疫调节、抗衰老、抗感染等生物学活性。现已证明，已有100 多种真菌多糖具有抑制肿瘤细胞生长的作用［39］。曾星等［40］用猪苓多糖对T24 膀胱癌细胞在体外处理48 小时后，结果显示猪苓多糖显著增加了p53 基因的蛋白表达，抑制癌细胞的增殖;苗玉荣［41］通过建立Lewis肺癌小鼠肿瘤模型，研究香菇多糖对Lewis 肺癌小鼠p53、Bcl-2 蛋白表达及细胞凋亡的影响，结果显示香菇多糖可以增加p53 基因表达，诱导肿瘤细胞凋亡;郭丽新等［42］建立S180 小鼠动物模型，用不同剂量的桦菌芝多糖作用于小鼠肉瘤，结果表明桦菌芝多糖对小鼠肉瘤S180 有抑制作用，可下调小鼠S180 瘤组织突变型p53 基因表达;席孝贤等［43］采用SGC-7901 胃癌细胞在BALB/C-nu/nu 裸小鼠上进行造模，结果发现姬松茸菌孢多糖能显著下调突变型p53 基因蛋白的表达水平，说明姬松茸菌孢多糖对突变型p53 基因表达的影响是其抗肿瘤作用的机制之一;张昆等［44］用鳞盖红菇菌丝体多糖连续灌胃H22 荷瘤小鼠10 天，结果显示突变型p53 的表达下调，表明鳞盖红菇菌丝体多糖对H22 荷瘤鼠有抑瘤作用，并抑制H22 肝癌细胞的增殖。由此可见，真菌多糖可以通过增加野生型p53 基因的表达，或者降低突变型p53 基因的表达，抑制癌细胞的增殖和诱导癌细胞凋亡，达到抗肿瘤的作用。

2.3 天然动物多糖

研究表明:动物多糖也可以通过p53 基因和p53 基因的调控通路，来诱导细胞凋亡达到抗肿瘤作用。如动物多糖中的泥鳅多糖(Misgurnus anguillicaudatus polysaccharides，MAP)能上调人肝癌细胞SMMC-7721 中的p53 mRNA 基因和Bax 基因表达，并提高原癌基因表达产物Bax/Bcl-2 的比率引起细胞凋亡［45］。

3 存在问题与展望

研究表明，许多天然多糖已证实可以通过p53基因调控诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞增殖，从而达到抗肿瘤的目的。但是，天然多糖本身还存在一些问题尚待进一步研究解决，如:有些多糖类化合物在天然产物中含量较低，分离提取困难;有些多糖质量标准不易控制，特别是微生物经发酵后提取的多糖，多糖的结构测定及合成都有自身的难度和特殊性;关于天然多糖调控p53 蛋白及其相关蛋白表达的抗肿瘤作用机理研究报道较少。因此，继续深入对天然多糖和p53 基因及其相关调控基因的研究，更系统地阐明天然多糖的抗肿瘤机制，寻找更多有抗肿瘤潜能的天然活性多糖，对人类抵抗肿瘤具有极其重要的意义。

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