芒果苷抗肿瘤作用机制的研究进展

杨云霄，曾今诚，李继霞，周克元

(广东医科大学广东省医学分子诊断重点实验室,广东东莞523808)

芒果苷抗肿瘤作用机制的研究进展

杨云霄，曾今诚，李继霞，周克元

(广东医科大学广东省医学分子诊断重点实验室,广东东莞523808)

芒果苷(MGF)除了具有抗氧化、抗炎症的性质外，还可杀伤体内外的肿瘤细胞。本文对MGF抗肿瘤的作用机制进行综述，认为MGF通过细胞周期蛋白依赖性激酶1/细胞周期蛋白B1信号通路介导肿瘤细胞G2/M期阻滞，并且介导肿瘤细胞S期延迟；通过核转录因子κB途径、半胱氨酸蛋白酶途径、微小RNA途径、线粒体途径、氧化应激途径诱导肿瘤细胞凋亡；通过基质金属蛋白酶9途径抑制肿瘤细胞侵袭；通过调节免疫发挥抗肿瘤作用。

肿瘤；芒果苷；调控机制；信号通路

芒果苷(MGF)主要存在于百合科、漆树科和龙胆科等植物叶、茎、果实、树皮中，其主要成分为葡糖基氧杂蒽酮。MGF除了具有抗氧化、抗炎症的性质外，还可杀伤体内外的肿瘤细胞。已有多项研究结果显示，MGF单独或与已知的抗癌化合物组合可用于多种癌症的治疗。然而，MGF药物开发及对肿瘤靶向治疗作用的临床研究仍不足。本文对MGF抗肿瘤的作用机制进行综述，为其临床应用提供参考。

1 MGF抑制肿瘤细胞周期

1.1 MGF介导肿瘤细胞G2/M期阻滞 多项研究认为，MGF通过细胞周期蛋白依赖性激酶1(CDK1)/细胞周期蛋白B1(cyclin B1)信号通路介导肿瘤细胞G2/M期阻滞。细胞分裂前的生长受CDK1/cyclin B1复合物的严格控制。Shi等[1]发现，MGF下调CDK1和cyclin B1表达，弱化CDK1/cyclin B1信号通路，使肺癌A549细胞发生G2/M期阻滞。但Peng等[2]发现，MGF诱导白血病HL-60细胞CDK1和cyclin B1磷酸化，但下调细胞总cyclin B1表达，而不影响CDK1表达。同时，MGF下调磷酸ATR、Chk1、Wee1、Akt和ERK1/2表达，抑制ATR/Chk1信号通路，使HL-60细胞发生G2/M期阻滞。CDK1/cyclin B1复合物活性与Wee1磷酸化水平呈正相关[3]。Yao等[4]也发现，MGF显著增加白血病HL-60细胞中CDK1和cyclin B1 mRNA表达，抑制HL-60细胞增殖，使HL-60细胞发生G2/M期阻滞。

1.2 MGF介导肿瘤细胞S期延迟 S期是细胞分裂过程中DNA的合成期。du Plessis-Stoman等[5]发现，MGF干预的结肠癌HT-29细胞、宫颈癌HeLa细胞和乳腺癌MCF-7细胞均出现S期延迟，然而其确切机制未见明确报道。

2 MGF诱导肿瘤细胞凋亡

2.1 MGF通过核转录因子κB(NF-κB)途径诱导肿瘤细胞凋亡 NF-κB是诱导细胞细胞凋亡的转录因子。RelA和RelB是NF-κB家族重要成员，以上蛋白质二聚化后形成活化的NF-κB。MGF抑制RelA和RelB基因表达，激活IκB，抑制NF-κB激酶的磷酸化，从而抑制NF-κB的转录活性，诱导多发性骨髓瘤细胞凋亡。依赖IκB激酶α(IKKα)、IKKβ降解IκB的NF-κB活化途径被称为经典的NF-κB活化途径。García-Rivera等[6]发现，MGF通过抑制IKKα、IKKβ激酶抑制NF-κB途径活化，导致受损的IκB退化，IκB从三聚体中解离出来，暴露出p50亚基上的易位信号和p65亚基上的DNA结合位点，从而使该异二聚物表现出NF-κB活性，并从细胞质易位到细胞核，与κB基序相结合，从而发挥转录调控作用。此外，Shi等[1]发现，MGF下调蛋白激酶C(PKC)和NF-κB的蛋白表达，抑制PKC/NF-κB信号通路，诱导肺癌A549细胞发生凋亡。Telang等[7]申请的专利证明MGF可作用多种靶标，包括NF-κB信号通路途径及环氧合酶2及蛋白的表达，说明MGF可以通过调控多条信号通路来抑制肿瘤的生长。

2.2 MGF通过半胱氨酸蛋白酶(Caspases)途径诱导肿瘤细胞凋亡 细胞增殖与凋亡失控是肿瘤发生发展的主要原因。凋亡通路的激活需要两条通路的参与，Bid基因诱导的Caspase-8活化和B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)家族诱导的凋亡增加。对Caspases家族的研究发现，激活Caspases信号通路途径，蛋白发生逐级水解活化，导致细胞凋亡。细胞色素C通过形成凋亡复合体而使Caspase-9活化，然后使Caspase-3、6、7激活。Bcl-2相关X蛋白(Bax)/Bcl-2拮抗剂(Bak)的寡聚化和OPA1复合体的解体可调控细胞色素C释放。Pan等[8]发现，MGF通过抑制Bcl-2和Bax的表达诱导鼻咽癌细胞凋亡。Kim等[9]发现，芒果皮的乙醇提取物能抑制人宫颈癌HeLa细胞的增殖。其主要通过下调Bid、Bcl-2及pro-Caspase-3、8蛋白的表达，进而激活Caspase-3、7、8、9细胞凋亡蛋白酶，下调DNA修复酶即聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶表达，进一步损伤细胞。

2.3 MGF通过微小RNA(miR)途径诱导肿瘤细胞凋亡 miR作为肿瘤抑制者下调肿瘤的基因表达，也可作为一个癌基因，调节肿瘤相关基因的表达。研究发现，miR-15b通过调节WNT7A基因表达诱导卵巢癌细胞凋亡[10]。Xiao等[11]发现，神经胶质瘤细胞经MGF处理48 h，明显促进其miR-15b的表达，诱导细胞凋亡。miR-182是诊断前列腺癌的潜在生物标志物。Li等[12]发现，前列腺癌PC3细胞经MGF处理后，显著增加其miR-182表达，下调抗凋亡蛋白Bcl-2表达，诱导前列腺癌细胞凋亡。

2.4 MGF通过线粒体途径诱导肿瘤细胞凋亡 始于线粒体的内源性细胞凋亡称为线粒体凋亡途径。研究表明，内质网与细胞凋亡有关；一是内质网对Ca2+的调控，二是内质网应激反应。细胞凋亡的早期胞质内Ca2+浓度迅速持续升高，一方面激活胞质中的钙依赖性蛋白酶，另一方面作用于线粒体，影响其膜通透性的转换，进而促进细胞凋亡。MGF可下调大肠癌HT29细胞[5]、多发性骨髓瘤IM9细胞的线粒体膜电位，诱导肿瘤细胞凋亡。此外，Rajendran等[13]发现，MGF可调节肺癌小鼠中肿瘤细胞的线粒体基因，上调线粒体脂质过氧化，下调三羧酸循环关键酶和电子传递链复合物，如下调异柠檬酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶表达，诱导细胞凋亡。

2.5 MGF通过氧化应激途径诱导肿瘤细胞凋亡 人和动物机体内由于细胞呼吸和能量代谢时刻发生有氧氧化，在细胞中产生活性氧(ROS)分子，如超氧阴离子和羟自由基等。当细胞受到内外环境的刺激后，ROS产生增多，从而破坏机体氧化与抗氧化系统的平衡，最终导致氧化应激。过多的ROS能够激活核因子E2相关因子2(Nrf2)、NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶等，从而调节与氧化和抗氧化物质相关基因的表达。Zhang等[14]发现，MGF使Nrf2和氧化反应组件结合，明显上调醌氧化还原酶表达，减少细胞内ROS产生，最终诱导白血病HL60细胞凋亡。Zhao等[15]也发现，MGF抑制Nrf2泛素化和降解，增加Nrf2蛋白质的稳定性，从而激活Nrf2，介导抗氧化反应，增加细胞毒性，导致白血病HL60细胞死亡。这表明MGF是一种新型Nrf2活化剂，能减少氧化应激反应，是一个潜在的辅助化疗试剂。

MGF降低ROS水平和增强抗氧化状态，达到预防癌症的作用。Kavitha等[16]研究认为，MGF降低GSH、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和GSH过氧化物酶的活性，导致神经母细胞瘤细胞(SK-N-SH)凋亡。此外，Rajendran等[17]认为，MGF能增强解毒酶(GSH转移酶、醌还原酶、尿苷5′-二磷酸葡萄糖醛酸酶等)的活性，下调肺癌小鼠的脂质过氧化水平，最终达到预防癌症的效果。

3 MGF通过基质金属蛋白酶9(MMP-9)途径抑制肿瘤细胞侵袭

MMP是锌依赖性内肽酶，在肿瘤细胞侵袭、转移及星形胶质细胞瘤血管生成、其他恶性肿瘤的发生中起关键作用。MGF能抑制由佛波脂(PMA)刺激的人类星形胶质细胞瘤细胞U87MG、U373MG、CRT-MG的MMP-9基因表达，但并不影响MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-14的表达。MGF通过抑制NF-κB、AP-1转录因子与MMP-9上启动子的结合，从而抑制由PMA诱导的MMP-9的上游信号分子Akt和MAP激酶，并且抑制MMP-9的上游信号分子表达，诱导磷酸化的Akt和MAP激酶表达，最终抑制神经胶质瘤细胞的体外侵袭[18]。

4 MGF通过调节免疫发挥抗肿瘤作用

随着对巨噬细胞和自然杀伤(NK)细胞深入研究，免疫细胞抗肿瘤作用得到了认可。近年发现，以中性粒细胞、单核-巨噬细胞和NK细胞为主的免疫细胞发挥抗肿瘤作用；且该作用不仅能遗传还能移植。MGF能诱导巨噬细胞的骨架和胞质重新分布，导致其胞质形态改变，从而调节巨噬细胞吞噬活性[19]。Leiro等[20]发现，MGF能调节脂多糖、TNF和白细胞介素1(IL-1)介导的免疫反应，这些由肿瘤细胞促使机体自身产生的免疫反应会导致正常细胞的DNA损伤，然而MGF能抑制肿瘤细胞促使机体自身产生的免疫反应，使机体免受伤害。

雌激素阴性的三阴性乳腺癌细胞(MDA-MB231)增殖依赖于自分泌或诱导生成的生长因子和炎性细胞因子(IL-6、IL-8)。MGF抑制MDA-MB-231多种细胞因子的分泌。Chattopadhyay等[21]发现，低剂量(5～40 mg/mL)MGF能诱导小鼠脾细胞和胸腺细胞生长，但高剂量反而抑制细胞生长。MGF能激活肿瘤宿主中的脾细胞，使对植物凝集素和刀豆素(Con A)无反应的宿主脾细胞迅速增长，起到很好的免疫调节作用。同时MGF和Con A联合应用产生更强的刺激效果，诱导和增强正常细胞DNA的合成，使晚期肿瘤宿主的脾细胞生成增多，达到抗肿瘤的效果。此外，MGF增强脾细胞和腹腔巨噬细胞的活力，杀死对自然杀伤细胞耐受的肿瘤细胞，增强对小鼠体内肿瘤细胞的杀伤作用，抑制腹水小鼠纤维肉瘤的生长。

综上所述，MGF具有化学预防和抗肿瘤的潜力。对低毒的天然化合物MGF进行研究具有临床价值。MGF可以抑制多种炎症和癌症作用的分子靶点。然而，对MGF临床应用需要更详细的研究以明确其确切的抗肿瘤作用机制。

[1] Shi W, Deng J, Tong R, et al. Molecular mechanisms underlying mangiferin-induced apoptosis and cell cycle arrest in A549 human lung carcinoma cells[J]. Mol Med Rep, 2016,13(4):3423-3432.

[2] Peng ZG, Yao YB, Yang J, et al. Mangiferin induces cell cycle arrest at G2/M phase through ATR-Chk1 pathway in HL-60 leukemia cells[J]. Genet Mol Res, 2015, 14(2):4989-5002.

[3] Hu X, Moscinski LC. Cdc2: a monopotent or pluripotent CDK[J]. Cell Prolif, 2011, 44(3):205-211.

[4] Yao YB, Peng ZG, Liu ZF, et al. Effects of mangiferin on cell cycle status and CDC2/Cyclin B1 expression of HL-60 cells[J]. Zhong Yao Cai, 2010, 33(1):81-85.

[5] du Plessis-Stoman D, du Preez J, van de Venter M. Combination treatment with oxaliplatin and mangiferin causes increased apoptosis and downregulation of NFkappaB in cancer cell lines[J]. Afr J Tradit Complement Altern Med, 2011,8(2):177-184.

[6] García-Rivera D, Delgado R, Bougarne N, et al. Gallic acid indanone and mangiferin xanthone are strong determinants of immunosuppressive anti-tumour effects of Mangifera indica L. bark in MDA-MB231 breast cancer cells[J]. Cancer Lett, 2011,305(1):21-31.

[7] Telang M, Dhulap S, Mandhare A, et al. Therapeutic and cosmetic applications of mangiferin: a patent review[J]. Expert Opin Ther Pat, 2013,23(12):1561-1580.

[8] Pan LL, Wang AY, Huang YQ, et al. Mangiferin induces apoptosis by regulating Bcl-2 and Bax expression in the CNE2 nasopharyngeal carcinoma cell line[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2014,15(17):7065-7068.

[9] Kim H, Kim H, Mosaddik A, et al. Induction of apoptosis by ethanolic extract of mango peel and comparative analysis of the chemical constitutes of mango peel and flesh[J]. Food Chem, 2012 ,133(2):416-422.

[10] MacLean JN, King ML, Okuda H, et al. WNT7A Regulation by miR-15b in Ovarian Cancer[J]. PloS One, 2016,11(5):e156109.

[11] Xiao J, Liu L, Zhong Z, et al. Mangiferin regulates proliferation and apoptosis in glioma cells by induction of microRNA-15b and inhibition of MMP-9 expression[J]. Oncol Rep, 2015,33(6):2815-2820.

[12] Li M, Ma H, Yang L, et al. Mangiferin inhibition of proliferation and induction of apoptosis in human prostate cancer cells is correlated with downregulation of B-cell lymphoma-2 and upregulation of microRNA-182[J]. Oncol Lett, 2015,11(1):817-822.

[13] Rajendran P, Ekambaram G, Sakthisekaran D. Effect of mangiferin on benzo(a)pyrene induced lung carcinogenesis in experimental Swiss albino mice[J]. Nat Prod Res, 2008,22(8):672-680.

[14] Zhang B, Zhao J, Li S, et al. Mangiferin activates Nrf2-antioxidant response element signaling without reducing the sensitivity to etoposide of human myeloid leukemia cells in vitro: a novel Nrf2 activator without a "dark side"[J]. Acta Pharmacol Sin, 2013,35(2):257-266.

[15] Zhao J, Zhang B, Li S, et al. Mangiferin increases Nrf2 protein stability by inhibiting its ubiquitination and degradation in human HL60 myeloid leukemia cells[J]. Int J Mol Med, 2014,33(5):1348-1354.

[16] Kavitha M, Manivasagam T, Essa MM, et al. Mangiferin antagonizes rotenone: induced apoptosis through attenuating mitochondrial dysfunction and oxidative stress in SK-N-SH neuroblastoma cells[J]. Neurochem Res, 2014,39(4):668-676.

[17] Rajendran P, Ekambaram G, Sakthisekaran D. Protective role of mangiferin against Benzo(a)pyrene induced lung carcinogenesis in experimental animals[J]. Biol Pharmbull, 2008,31(6):1053-1058.

[18] Jung J, Jung K, Kim D, et al. Selective inhibition of MMP-9 gene expression by mangiferin in PMA-stimulated human astroglioma cells: Involvement of PI3K/Akt and MAPK signaling pathways[J]. Pharmacol Res, 2012,66(1):95-103.

[19] De A, Chattopadhyay S. The variation in cytoplasmic distribution of mouse peritoneal macrophage during phagocytosis modulated by mangiferin, an immunomodulator[J]. Immunobiology, 2009,214(5):367-376.

[20] Leiro J, Arranz JA, Yáez M, et al. Expression profiles of genes involved in the mouse nuclear factor-kappa B signal transduction pathway are modulated by mangiferin[J]. Int Immunopharmacology, 2004,4(6):763-778.

[21] Chattopadhyay U, Das S, Guha S, et al. Activation of lymphocytes of normal and tumor bearing mice by mangiferin, a naturally occurring glucosylxanthone[J]. Cancer Lett, 1987,37(3):293-299.

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.05.037

R730.5

A

1002-266X(2017)05-0110-03

2016-09-06)