维生素K2抗肿瘤作用的研究进展



维生素K2抗肿瘤作用的研究进展

蒋雨薇综述饶智国审校

作者单位：430070 广州军区武汉总医院肿瘤科(蒋雨薇)；430065 湖北中医药大学(饶智国)

关键词：维生素K2；抗肿瘤；生长抑制；诱导凋亡

维生素K包括维生素K1 (VK1，叶绿醌)、K2(VK2，甲萘醌) 、K3、 K4。VK1 和VK2广泛存在于自然界中，VK3和VK4是化学合成的药物。VK2(MK) 是淡黄色晶体，于1929年由丹麦科学家Henrik Dam发现[1],是一组由不同数目的异戊二烯醇样残基萘醌构成的家族，包括日常饮食里肉类和蛋类中含有的甲基萘醌-4(MK-4)和一些发酵豆类中由大量细菌合成的甲基萘醌-7(MK-7)。VK2主要作用是维持机体的正常凝血功能，近几年研究发现，VK2可诱导肝细胞癌、卵巢癌等多种实体瘤和血液系统的白血病、骨髓增生异常综合征的细胞凋亡，具有明显的抗肿瘤作用，且与多种抗肿瘤药有协同作用。本文就维生素K2抗肿瘤作用及其机制予以综述。

1维生素K2抗肿瘤作用

有学者多年随访发现癌症患者长期膳食中摄入维生素K2的量与癌症总发病率成反比，相反，减少甲基萘醌类的摄入量反而增加患癌症的风险[2]。这说明维生素K2在肿瘤的发生发展中起着一定的作用。随着对干细胞研究和与癌症治疗相关的分子机制的出现，近年来维生素K2及其衍生物已频繁地用于治疗癌症[3]。

肝癌是一种常见的恶性肿瘤，发病率高，目前已成为慢性乙肝或丙肝较常见的并发症[4]。自上世纪80年代Chlebowski等发现VK具有抑制细胞生长和促进细胞凋亡的功能以来，人们逐渐重视维生素K2与肝癌的关系,并进行了多方面的研究。2004年已有研究发现维生素K2对预防病毒性肝炎后肝硬化女性患者肝癌发病有一定的作用。Habu等[5]观察病毒性肝硬化40名女性患者，随机分为治疗组和对照组，治疗组给予维生素K2干预。对2组患者的肝癌累计率进行评估，单因素和多因素分析均显示：维生素K2可预防妇女病毒性肝硬化进展肝癌，2组肝癌发生风险相差80%。Kojima等[6]行随机临床试验发现维生素K2对丙肝肝硬化进展肝癌也有一定的抑制作用。这就指导临床在病毒性肝硬化期间应积极应用维生素K2治疗。现已有研究证明VK2可抑制肝癌细胞体内外的增殖。最近有报道认为四烯甲萘醌(VK2类似物)可抑制人类肝癌细胞的生长。以PKC亚型特异性抑制剂或siRNA处理人肝癌Huh7细胞，加入VK2，观察到VK2可通过抑制TPA诱导的N-kappaB的活化来抑制癌细胞的生长[7]。因VK2抗肿瘤的新身份，VK2联合化疗治剂给药可提高抗肿瘤的能力。Zhang等[8]研究维生素K2联合5-FU体外处理肝癌细胞，发现随着维生素K2剂量的递增，两者对肝癌细胞的生长抑制的协同作用增强。它的机理主要是通过抑制5-FU诱导的NF-kappaB活性和D1表达。作者认为结合维生素K2和5-FU可作为一种新的肝细胞肝癌的治疗方法。索拉非尼是第一种具有抗肝癌活性的口服多激酶抑制剂。Wei等[9]研究发现，联合应用索拉非尼和VK，VK增加了索拉非尼对几种肝细胞癌细胞株的生长抑制作用，且可在较低剂量对肝细胞癌产生生长抑制，而在该剂量单独应用索拉非尼和VK(K1,K2 and K5)均不会对肝细胞癌产生抑制作用。研究还发现，通过FACS,TUNEL 染色和 caspase 活化等方法，联合应用索拉非尼和VK1可以诱导肝细胞癌凋亡。Zhang等[10]行人肝癌细胞裸鼠转移瘤模型实验评估靶向药物索拉非尼联合VK2对肝癌细胞生长的影响。将肝癌细胞分别暴露于索拉非尼、维生素K2或两者组合，培养后经流式细胞术分析显示两者协同可增加肝癌细胞周期阻滞和细胞凋亡。在肝癌新型疗法的研究中VK2也表现出对癌细胞的抑制作用。比较BCL-2的siRNA与VK2单独治疗和联合用药的基因测试疗法对SMMC-7721肝癌细胞的作用，在SMMC-7721肝癌细胞培养基中单独或联合加入VK2与bcl-2siRNA，分析处理后的肝癌细胞得出联合用药显著增强细胞毒性，诱发癌细胞G2期的生长抑制[11]。手术切除是孤立肝癌的一线疗法，但术后5年内肝癌的复发率超过70%[12]。为了探讨VK2对HCC经根治性治疗后复发率和生存的影响，Ishizuka等[13]将101例HCC经根治术后患者随机分为VK2组(51人)和对照组(50人)，比较2组肝癌复发率，对照组(0.66)高于VK2组(0.545)。而术前γ-脱羧基凝血酶原正常的患者在12、24、36个月累积存活率，对照组为81.3%、0%、0%，VK2组为78.3%、58.1%、31.0%。结果明显提示VK2对HCC复发可能有抑制作用，对患者的生存有益。有临床试验研究维生素K2和血管紧张素转换酶抑制剂(ACE-I)对肝癌根治术后累计复发的作用，随访发现，联合治疗可以抑制肝癌根治性治疗后累积复发。这种抑制与血管内皮生长因子有关，而甲胎蛋白的水平也受到抑制。结果显示：通过抑制VEGF阻碍肿瘤血管生成，VK2和ACE-I联合对肝癌根治后复发有明显的预防作用[14]。Zhong等[15]对临床肝癌根治术后患者分析表明使用维生素K2对1年后的复发率影响不大，但对术后2年、3年的复发率是显著降低的。且术后1年的生存时间也有所延长。从这些研究结果看来，维生素K2不仅对肝癌细胞有抑制作用，对肝癌术后复发和生存率也有一定的影响。

维生素K2对白血病、骨髓增生异常综合征等血液系统疾病也具有抗肿瘤作用。众所周知，VK2可诱导急性髓系白血病细胞系的凋亡和分化。Kitagawa等[16]实验表明ACR(视黄醇)和维生素K2联合呈剂量依赖性抑制HL-60细胞(人早幼粒细胞白血病细胞)的增殖。在HL-60细胞培养基中给予不同浓度的ACR和VK2(0～50 uM)，之后使用台盼蓝染料排除法和流式细胞术分析得出两者药物协同可抑制HL-60细胞的生长并诱导其凋亡。其中，VK2可能是通过抑制激活的Ras/ MAPK信号通路来诱导抑制作用的。后来，Qu等[17]实验评价三氧化二砷(ATO)和维生素K2联合抗肿瘤的协同作用。HL-60细胞暴露于ATO和VK2，分别评估单独和联合使用后HL-60细胞增殖和凋亡。发现两者联用可通过增加ROS的产生及活性氧相关的MAPK信号传导途径增加HL-60细胞凋亡。联合维生素K2治疗白血病或许可通过抑制恶性细胞增殖和促进其凋亡两个方面来发挥作用。

为探讨VK2的抗肿瘤活性，Amalia等[18]研究VK2相关化合物(MQ-1，MQ-2和MQ-3)，发现这些化合物不仅对各种来源的癌细胞(结肠癌，肺癌和乳腺癌细胞等)有生长抑制作用，而且可通过产生活性氧类物质对耐放射癌细胞产生抑制。这对各种癌症及放疗不敏感的癌症是一种潜在的抗肿瘤剂。Samykutty等[19]将不同细胞系来源的前列腺癌细胞给予不同浓度的VK2，在裸鼠试验中发现VK2可抑制前列腺癌细胞的生存能力，显著抑制雄激素依赖性和雄激素非依赖性前列腺肿瘤的生长。为探究维生素K2联合苯那普利对人胃癌裸鼠的效果，Wei-xinga等[20]将人胃癌裸鼠随机分为对照组、维生素K2治疗组、贝那普利治疗组和联合治疗组(维生素K2+贝那普利)。实验发现联合治疗组的凋亡指数升高，抗肿瘤效果显著优于维生素K2组或贝那普利组。Tsuchida等[21]诱导仓鼠胆道癌模型发现口服维生素K2组表现较少的非典型上皮(AE)和癌变，而未给予VK2干预组AE占75%，早期癌变观察到25%。Kawakita等[22]报道维生素K2对不同类型的结肠癌细胞株表现出不同程度的生长抑制。由此看来，维生素K2及其衍生物已表现出对多种肿瘤的辅助抑制作用。

2维生素K2抗肿瘤作用的机制

维生素K2有明确的抗肿瘤作用，但抗肿瘤作用机制尚未完全清楚。可能存在以下几种：①参与线粒体电子信号的传递。Fredericks等[23]研究发现TERE1(维生素K2自然合成所需的异戊烯转移酶)的异常表达可增加K2的数量，提高线粒体跨膜电位，从而引起一系列的信号传递反应，而最终可导致肿瘤的抑制作用。该研究间接证明在肿瘤的生长抑制的多个环节中，维生素K2是信号传导通路中的一环。②通过对Bcl-2蛋白的影响。Bcl-2是一种抗凋亡蛋白，常过度表达于多种肿瘤细胞中。有研究发现VK2在诱导细胞凋亡的过程中存在以Bcl-2蛋白(有关抗细胞凋亡信号通路的转导信号)为其分子靶点。通过影响Bcl-2蛋白拮抗剂(BAK)，直接作用和诱导线粒体途径介导的细胞凋亡。VK2的代谢产物与半胱氨酸残基166共价结合，是诱导细胞凋亡的关键[24]。VK2对 SMMC-7721肝癌细胞的生长抑制作用通过影响BCL-2的表达实现。③对caspase家族的作用诱导细胞凋亡。在SMMC-7721细胞研究中，综合流式细胞仪和DNA片段化测定的数据分析VK2对其的抑制机制涉及caspase-3、caspase-8的活化和p53的磷酸化[25]。④调节G1期相关的细胞周期分子的表达。Kuriyama等给予肝细胞荷瘤小鼠含有V K2,K3 或 K5饮用水。一定周期后检测G1相关细胞周期分子。细胞周期蛋白依赖激酶4(Cdk4)表达明显减少，相反，细胞周期抑制分子Cdk抑制剂p16INK4a和视网膜母细胞瘤基因的表达明显增多[26]。⑤通过产生ROS和MAPK信号传导途径的调控。⑥影响类固醇和外源性受体(SXR)。维生素K2可作为SXR的配体，激活SXR，使细胞过度表达SXR，减少肝癌细胞的增殖和运动[27]。⑦抑制基质金属蛋白酶(MMP)表达。Ide等[28]研究数据表明维生素K2通过抑制NF-κB和MAP激酶活性来抑制MMP，而MMP在癌细胞的浸润和转移中起着重要作用。⑧抑制血管生成。Wei-xinga等[20]维生素K2联合苯那普利对人胃癌裸鼠试验联合治疗组血管生成因子明显下降。⑨影响NF-kappaB的活化。多个研究发现在VK2对肝癌细胞抗肿瘤作用的试验中均涉及到VK2通过抑制NF-kappaB的激活而发挥对癌细胞的生长抑制作用，可能影响细胞周期蛋白D1表达。

虽然维生素K2已显示出在肿瘤生长抑制方面的可能，但其对肿瘤生长抑制、诱导凋亡的具体机制仍旧不甚明确。而目前在临床治疗上尚无VK2在抗肿瘤治疗剂量与维持时间上相关的指导。这些问题都有待进一步探讨。

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(编辑：甘艳)

(收稿日期2014-06-09修回日期 2014-08-25)

文章编号：1001-5930(2015)01-0156-03

中图分类号：R730.5

文献标识码：B

DOI：10.3969/j.issn.1001-5930.2015.01.049

通讯作者：饶智国

基金项目：湖北省自然科学基金项目(编号：2011CDB017)