中药调节肿瘤细胞内质网应激性凋亡

刘　伟，李瑞琴，黄　玮

(河南中医药大学基础医学院，河南 郑州 450006)

内质网是细胞中重要的细胞器之一，主要负责蛋白质的合成、转运、信号转导和钙离子调节等功能，参与新生成蛋白多肽的折叠修饰并保证新生成蛋白多肽折叠的正确、顺利进行。多种生理或病理条件下，如当细胞处于持续的化学刺激、氧化应激、钙离子或者能量代谢失衡时，细胞内环境稳态将被破坏，内质网功能发生紊乱，主要表现为二硫键不能形成，引起蛋白质的错误折叠及蛋白质在内质网腔内积聚，即内质网应激(endoplasmic reticulum stress，ERS)[1]。内质网应激可以分为两个阶段，早期的非折叠蛋白反应及晚期的诱导凋亡。即适当的内质网应激通过触发非折叠蛋白反应，从而使受损的细胞存活，相反，持续的内质网应激则会引起细胞凋亡[2]。

1　内质网应激性凋亡通路

当细胞内环境紊乱时，引起内质网功能紊乱，为避免细胞凋亡，内质网激活并发生未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)。ERS早期UPR会减少未折叠蛋白的产生和促进错误折叠蛋白的分解，从而促使细胞存活。真核细胞细胞膜上存在三种应激蛋白，即:PERK/PEK(PEK like ER kinase)、IRE1/ERN1(inositol requring 1)和ATF6(activating transcription factor 6)。PERK、IRE1和ATF6是内质网跨膜蛋白，非应激状态下，三者的N-端与内质网分子伴侣GRP78(glucose-regulated protein of 78 kDa)/Bip(heavy chain-binding protein)结合形成二聚体，无活性，而在ERS时，大量未折叠蛋白在内质网腔内积聚，GRP78/Bip与未折叠蛋白的亲和力高于跨膜蛋白，三者与GRP78解离而被激活，启动UPR，UPR保护细胞促使存活；当发生持续且严重的ERS，超过了细胞的非折叠蛋白反应处理能力时，内质网应激途径凋亡信号则被全面激活，发生细胞凋亡。内质网凋亡信号的激活可由内质网应激相关起始分子PERK、IRE-1和ATF6介导，并与Caspase-12、CHOP、JNK上调有关[3-6]；内质网应激诱导细胞凋亡主要通过三条通路：①Caspase-12途径(在人类中则是Caspase-4)；②CHOP/GADD153途径；③JNK途径[7]。Caspase-12、CHOP、JNK表达的增高均能诱导细胞发生凋亡[8-10]。

2　中药调节肿瘤细胞内质网应激性凋亡

细胞凋亡是一种程序性细胞死亡，它是在一系列基因的控制下进行的。 Kerr等[11]最先提出了凋亡这一概念，它广泛涉及基因的激活、表达以及调控等方面。对于抗肿瘤作用机制，国内外学者做了大量的研究，但是大多数都局限于目前已知的两条经典凋亡途径：受体活化(外源性途径)和线粒体途径(内源性途径)[12]。近年来一些研究发现，内质网应激(ERS)途径可能是诱导细胞凋亡的一个新途径。越来越多的研究表明，部分中药可通过诱导肿瘤细胞的内质网应激来发挥抗肿瘤作用。

2.1调节肺癌细胞凋亡Zhu等[13]研究发现,甘草中活性成分甘草次酸可通过上调未折叠蛋白、Bip、PERK和ERP72，引发未折叠蛋白反应(UPR)，从而将人非小细胞肺癌细胞A549和人大细胞肺癌细胞NCI-H460细胞周期阻滞在G0/G1期，抑制其增殖。Fang等[14]用吴茱萸碱作用于人小细胞肺癌细胞NCI-H446和NCI-H1688，发现吴茱萸碱可将细胞阻滞于G2/M期，抑制其增殖，并上调Caspase-12和细胞色素C蛋白的表达，通过线粒体途径和内质网应激途径诱导小细胞肺癌细胞凋亡，为临床提供一种新型有效的小细胞肺癌抗肿瘤候选药物。另外，莪术提取物莪术呋喃二烯能上调内质网途径特有蛋白BIP和CHOP的表达，通过内质网应激途径，诱导A549、NIH-H1299、95-D 3种非小细胞肺癌细胞凋亡，且呈浓度依赖性的抑制肺癌细胞增殖[15]。Zhao等[16]发现小白菊提取物小白菊内酯可上调内质网应激中p-eIF2α、ATF4和DDIT3(DNA-damage inducible transcript3)蛋白的表达，通过内质网应激信号转导通路诱导人非小细胞肺癌细胞凋亡。

2.2调节肝癌细胞凋亡Wang等[17]研究表明，中药黄芩中有效活性成分之一黄芩素可通过内质网应激诱导肝癌细胞SMMC-7721和Bel-7402 凋亡和保护性自噬，可能通过下调促生存Bcl-2家族、升高细胞内钙离子浓度、激活JNK，内质网应激中CHOP蛋白的表达在促进肝癌细胞凋亡中发挥了主要作用，eIF2α和IRE1α起保护作用。Yu等[18]发现黄芩苷可通过激活内质网(ER)应激中的ATF6信号通路，使GRP78、CHOP、p50-ATF6和Caspase12的表达水平升高，从而诱导肝癌细胞凋亡。蟾酥提取物蟾毒灵能明显促进人HepG-2和Huh7两种肝癌细胞凋亡，在用蟾毒灵处理具有沉默IRE1表达的细胞和沉默CHOP表达的细胞发现，IRE1途径促进凋亡，而CHOP途径没有，表明蟾毒灵诱导肝癌细胞凋亡的机制是通过IRE1-JNK途径诱导了内质网应激反应[19]。Huang等[20]研究发现，中药都咸子中有效成分漆树酸是内质网应激的有效诱导剂，可通过激活CHOP和ATF4途径诱导肝癌HepG2细胞和骨髓瘤U266细胞凋亡，且随着时间和剂量的增加，内质网信号下游分子GRP78/BiP、磷酸化的eIF2α、ATF4和CHOP在HepG2和U266细胞系中表达增加。另外有研究发现海藻的乙醇提取物可诱导肝癌SK-Hep1细胞内质网应激，其凋亡机制与上调ATF6α、CHOP和TRAF2的表达有关，还可通过增加促凋亡蛋白、凋亡诱导因子和细胞色素C的表达诱导癌细胞凋亡[21]。

2.3调节卵巢癌细胞凋亡槲皮素(Qu)是自然界中最常见的黄酮类化合物，存在于许多水果和蔬菜，Yang等[22]用槲皮素联合顺铂作用于卵巢癌细胞发现。槲皮素可明显增强顺铂对卵巢癌细胞的抑制活性，降低顺铂的使用剂量，且同时保护肾脏免受损伤，槲皮素的增效减毒作用是通过激活卵巢癌细胞的内质网应激实现的，槲皮素能激活内质网应激中的所有三个途径，每种途径的抑制剂可显著减弱槲皮素的增效作用。此外，槲皮素特别抑制信号转导活化转录因子-3(signal trans-ducer and activator of transcription 3，STAT3)磷酸化，导致STAT3下游的BCL-2基因的下调，阻断ERS恢复磷酸化STAT3以及BCL-2表达的蛋白质水平，可消除槲皮素的化学致敏效力。

2.4调节乳腺癌细胞凋亡白敛素是藤茶中的主要活性成分，能产生一系列生物学效应，Zhou等[23]研究了其在人类乳腺癌细胞株的抗癌活性，并探讨了这一行动的基本机制。发现白敛素可剂量依赖性地引起活性氧(ROS)在乳腺癌细胞的产生，同时激活内质网应激，上调CHOP的表达，诱导乳腺癌细胞凋亡，ROS清除剂NAC或基因敲除ATF6可下调CHOP的表达，明显抑制降低白敛素对乳腺癌细胞的生长抑制和诱导凋亡。

2.5调节前列腺癌细胞凋亡Li等[24]在研究中用山竹果提取物(MFE)处理两个人前列腺癌细胞系：22Rv1和LNCaP，以及从两个进行根治性前列腺切除术的患者获得的前列腺上皮细胞(PrEC)，发现MFE能够选择性地促进前列腺癌细胞中的ER应激，增加ER应激蛋白CHOP、PERK、Caspase-4、Bip等的表达诱导癌细胞凋亡，同时可保留非致瘤性前列腺上皮细胞。

2.6调节恶性胶质瘤细胞凋亡研究发现，蟾蜍灵可诱导ER应激介导的恶性胶质瘤细胞凋亡，上调CHOP的表达，使用siCHOP RNA降低CHOP的下调可减弱蟾毒灵的诱导凋亡作用；同时蟾蜍灵可上调GRP78的表达，引起细胞自噬，蟾蜍灵抑制神经胶质瘤细胞生长，并通过内质网应激诱导细胞凋亡和自噬之间的相互作用，从而为将蟾毒灵发展成用于治疗马氏胶质瘤的候选药物提供分子基础[25]。

2.7调节膀胱癌细胞凋亡鞣花酸是广泛存在于各种软果、坚果等植物组织中的一种天然多酚组分，有研究发现，鞣花酸可通过内质网应激和线粒体依赖性信号通路，促进ROS和Ca2+产生，上调促进p21，p53及Caspase-9和Caspase-3等蛋白的表达，诱导TSGH8301人膀胱癌细胞凋亡和DNA损伤[26]。

3　小　　结

肿瘤是目前世界卫生事业仍然无法攻克的难题，中医药对肿瘤的治疗已获得广泛认可。其具体作用机制在体外实验中研究较多，但具体作用于人体内时是否产生积极作用有待进一步研究，理论与临床的良好结合才是研究者所追寻的最终目标。

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