葛根素在肿瘤机制方面的研究进展

胡艳玲，林中翔，刘璟，石中全，唐静，李国利

重庆三峡医药高等专科学校基础医学部，重庆 404120

祖国医学中，野葛的干燥根即为葛根，是一种临床上应用较广泛的中草药，在升阳止泻、解饥退热、透疹以及生津等方面上具有十分显著的应用价值[1]。葛根素主要是从干燥野葛根中提取出来的，在水中微溶，且能溶于多种有机溶剂，比如二甲基亚砜以及丙酮等，溶液为微黄色亦或者是无色[2]。相关研究表明，葛根素不仅能有效保护人体的心肌细胞，还具备良好的降压、促进微循环、抗雌激素、抗动脉粥样硬化、抗氧化以及减轻炎症反应等作用，并且，葛根素还是一种具有低毒性以及高效的抗癌药物，能有效抑制淋巴瘤、肺癌与肝癌等肿瘤细胞[3-4]。对此，笔者将针对葛根素在抗肿瘤方面的作用机制，对其作出如下综述。

1 抑制肿瘤细胞周期的作用分析

通过完整的周期调控能够确保细胞的正常生长以及繁殖，并且，无论是正常细胞，还是肿瘤细胞，都需要经过一个完整的细胞周期才能实现不断繁殖的过程[5]。其中，细胞周期即细胞完成一次分裂开始至下一次分裂结束时的整个过程，可被分成间期、分裂期以及静止期3个阶段。若细胞周期中的任意一个环节出现了问题，都会导致肿瘤细胞不能正常繁殖。在对细胞周期进行调控时，需要利用到Gyclin-CDK-CDi网络调控，其中，CDK抑制因子基因主要有3个，分别是：p21、p16以及p27[6]。若细胞周期蛋白依赖激酶和cyclin等正调控因子出现过度表达的情况，亦或者是p21和p 53等负调控因子出现了缺失的问题，都将会引发检验点阈值下调以及功能降低的情况，使得细胞无法及时对外源性调节信号作出反应，从而导致细胞自主分裂以及生长[7]。大量研究表明，葛根素所具备的抗肿瘤作用是通过抑制CDK蛋白和cyclin表达、阻滞细胞间期以及促进p21、p16和p27蛋白表达来实现的[8]。有报道称，葛根素能够阻滞套细胞淋巴瘤的间期，并由此起到促淋巴瘤细胞凋亡的作用[9]。相关研究表明，葛根素纯品以及葛根粗提物都能起到诱导小细胞肺癌凋亡的作用，通过流式细胞仪检测可以发现，细胞周期被阻滞在间期。另外，也有研究表明，对于H446细胞来说，葛根素对其的抑制作用更强，能改变细胞周期的分布情况，提高静止期和间期细胞的比例，减少间期和分裂期细胞的比例[10]。在H446细胞当中，CDK4蛋白和cyclin D表达为阴性，p27蛋白表达为阳性，提示，葛根素能对细胞周期蛋白p27、cyclin D以及CDK4这三者间的表达比例进行有效的调节，让H446细胞无法经间期检查点，从而起到阻滞细胞周期的作用。

2 对线粒体调控途径的影响分析

在细胞凋亡的途径当中，内源性与外源性途径都非常重要。前者主要是通过提高线粒体外模通透性的方式来实现的，而后者则主要是通过FAS-L、TNF-α以及TRAIL等死亡受体所实现的[11]。细胞色素C能够利用线粒体外膜所具备的透化作用被释放入细胞基质当中，以对Caspases蛋白进行有效的活化[12]。其中，Caspases乃细胞凋亡的一个重要媒介，主要包含Caspases-9以及Caspases-3等，当中，Caspases-9能够诱导Caspases级联反应，是一种启动蛋白，而Caspases-3则是被Caspases-9所活化后导致的凋亡效应，能够加快肿瘤细胞凋亡的速度[13]。在线粒体对细胞凋亡的机制进行调控的过程当中，Bcl-2蛋白家族基因所具有的表达、激活以及调控作用至关重要，Bcl2蛋白家族成员能够对细胞色素C的释放过程进行有效的调控，并由此起到促进细胞凋亡的作用，Bcl-2能有效抑制细胞的凋亡，而Bax则能起到诱导细胞凋亡的作用。相关研究表明，葛根素能对套细胞淋巴瘤Z138细胞的增殖过程进行有效的抑制，可显著提高Caspases-9、Caspases-3以及Caspases-8的活性[14]。肺癌A549细胞为非小细胞肺癌，研究发现，葛根素能够有效促进A549肺癌细胞的快速凋亡，并且，葛根素诱导A549细胞凋亡主要是通过对线粒体调控途径的蛋白水平进行改变的方式来实现的[15]。当葛根素作用于A549细胞之后，Bax、Caspases-3、Caspases-9以及Caspases-7蛋白浓度将会显著提升，Bcl-2蛋白浓度显著下降，并且，呈现出剂量依赖性。在联合应用葛根素与5-氟尿嘧啶后，Bcl-2蛋白的表达将明显降低，Bax蛋白的表达显著升高，且比单独应用葛根素时的效果更加明显，由此可以推断出，葛根素与5-氟尿嘧啶联用能通过对线粒体途径的蛋白表达情况进行调控的方式来达到抗肿瘤的这一目的[16]。线粒体途径的激活和多种因素密切相关，比如：线粒体膜电位损失、活性氧升高等。相关研究中，对肝癌SMMC-7721细胞利用葛根素进行干预，结果显示，连续干预12 h后活性氧显著升高，连续干预24 h后线粒体膜电位明显去极化，并且，呈现出剂量依赖性。表明，葛根素促肝癌SMMC-7721细胞凋亡的一种途径为线粒体调控。

3 对肿瘤细胞凋亡信号途径的影响分析

3.1 磷脂酰肌醇3-激酶/AKT信号通路

磷脂酰肌醇3-激酶与蛋白激酶B构成的信号通路能够激活下游的信号分子，在肿瘤细胞的凋亡、生长、转移以及增殖中具有非常重要的作用[17]。有报道称，磷脂酰肌醇3-激酶与AKT所形成的第二信使在磷酸化之后才会具备生物活性，而葛根素则能对磷脂酰肌醇3-激酶-3C基因的转录过程进行有效的抑制，并能起到抑制AKT活性的作用。Fu等人的研究表明，磷脂酰肌醇3-激酶能够通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白以及AKT将有丝分裂的信号传给P70S6K1，以上调细胞周期蛋白的表达，比如：cyclin等，让间期进展，加快细胞周期的进行速度。故，在对磷脂酰肌醇3-激酶的活性进行有效抑制后，能够减少cyclin D1，抑制细胞间期，让细胞周期不能正常进行。有研究表明，LY294002作为一种磷脂酰肌醇3-激酶制剂，具有阻断AKT信号通路的作用，所以，能对AKT的磷酸化进行有效的抑制。将LY294002与葛根素联合用于套细胞淋巴瘤中，有助于提高促细胞凋亡的作用，下调AKT磷酸化，提示，LY294002与葛根素联用能促进磷脂酰肌醇3-激酶/AKT信号通路失活的速度，并能由此起到提高促MCL细胞凋亡的作用。相关研究表明，葛根素能减少结肠癌TH-29细胞核中的NF-KB p65蛋白的表达，可以推测出葛根素主要是通过阻断NF-KB p65通路以及调节细胞氧化还原能力的方式来实现抗结肠癌的效果。现代研究发现，磷脂酰肌醇3-激酶/AKT信号通路具备激活靶蛋白p53的作用，其中，p53是肿瘤凋亡抑制蛋白，和细胞凋亡、DNA修复与细胞周期调控等密切相关[18]。有报道称，葛根素能有效降低磷脂酰肌醇3-激酶、p53以及AKT的表达，由此可以推测出葛根素能够通过对磷脂酰肌醇3-激酶/AKT信号通路进行抑制的方式起到下调p53的作用，从而实现促人骨肿瘤细胞株MG63细胞凋亡的效果[19]。

3.2 丝裂原活化蛋白激酶信号通路

丝裂原活化蛋白激酶广泛存在于真核细胞当中，属于是一种丝/苏氨酸蛋白激酶，其信号通路和以下两种因素相关，即：细胞周期停滞以及诱导细胞凋亡[20]。相关资料中提及，取葛根素，500 mg/L，对肝癌SMMC-7721细胞进行干预，6 h后，pJNK与p38浓度明显升高，提示，葛根素能够对丝裂原活化蛋白激酶信号通路进行有效的干预，并能起到上调p-JNK以及p38水平的作用，从而实现促肝癌细胞凋亡的效果[21]。

4 其它作用分析

葛根素在我国现阶段中有着比较广泛的应用，是一种抗肿瘤药物，具有低毒性以及高效等特点，其抗肿瘤效果和多种因素密切相关，比如葛根素衍生物、多药联用与剂型等。相关研究表明，葛根素具备促A549肺癌细胞凋亡的作用，并且，葛根素纯品以及葛根粗提物在诱导小细胞肺癌H446细胞凋亡的过程中都具有十分显著的作用，但粗提物所取得的效果明显高于纯品[22]。在相关研究中，利用葛根素溶液和葛根素纳米悬浮液分别对结肠癌TH-29细胞进行干预，结果显示，葛根素纳米悬浮液所起到的抑制结肠癌HT-29细胞作用更加显著，且其IC-50值也更小，通过应用荧光显微镜能够发现，在经过葛根素纳米悬浮液的干预后，结肠癌TH-29细胞的形态明显改变，比如：细胞核变形、细胞皱缩以及细胞破碎等。此外，也有研究发现，与葛根素溶液相比，葛根素纳米悬浮液的抑瘤作用更加显著。在对胃癌BGC-823细胞分别应用5-氟尿嘧啶（240 μmol/L）与葛根素（2 400 μmol/L）进行干预时，抑瘤率在75.0%左右的范围之内；在联用5-氟尿嘧啶（60 μmol/L）和葛根素（1 600 μmol/L）后，抑瘤率依旧在75.0%左右的范围之内，提示，葛根素的应用能够降低5-氟尿嘧啶的使用量，证实葛根素具有比较显著的抗肿瘤作用，且具有低毒性。

5 结语

葛根素主要是从中药葛根中经一系列特殊处理后所提取出来的一种化学成分，能够通过多种不同的途径起到抑制肿瘤细胞生长以及促肿瘤细胞凋亡的作用，比如影响线粒体调控途径、阻滞细胞周期、损伤线粒体细胞、诱导细胞凋亡、影响磷脂酰肌醇3-激酶/AKT信号通路等。现代研究表明，葛根素衍生物、多药联用和葛根素纳米悬浮液都能取得比葛根素更显著的抗肿瘤效果，但因诱导细胞凋亡的途径多种多样且比较复杂，所以，临床还应加强对葛根素的抗肿瘤机制进行研究的力度，以更进一步的了解葛根素在治疗肿瘤疾病中的应用价值，从而为临床医师对肿瘤疾病患者治疗方案的制定提供重要参考。