天然活性多肽抗肿瘤活性及作用机制研究进展

马琳，王淑静，孙微微，周潇，郑妍，高薇，刘汶杰

(哈尔滨商业大学药学院，黑龙江 哈尔滨 150076)

1 天然抗肿瘤多肽的来源

天然活性肽(bioactive peptides,BAP)相对分子质量小于6 000 Da，是生物在长期生命活动中积累产生的，具有抗菌、抗病毒、降血压、抗肿瘤等药理作用。天然抗肿瘤活性多肽在自然界普遍存在，陆生生物、水生生物及微生物中均有发现，其研究将为抗肿瘤新药研发提供新的思路。

1.1 植物来源抗肿瘤多肽 植物来源抗肿瘤多肽多源自于谷物种子，例如Vglycin是从豌豆种子中分离天然多肽，有治疗糖尿病、抗肿瘤等活性。Gao等[1]发现Vglycin通过上调结肠癌凋亡相关蛋白B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)、髓细胞白血病-1(MCL-1)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的表达，抑制周期蛋白依赖性激酶2(CDK2)与细胞周期蛋白D1(cyclinD1)结合，引起细胞周期阻滞在G1/S期，从而抑制结肠癌细胞增殖。Mandal等[2]从苏铁属凤尾松中分离出9肽Cr-ACPI，可通过影响DNA合成，破坏核小体结构，诱导人表皮癌细胞(Hep2)、人结肠癌细胞(HCT-15)凋亡。

1.2 动物来源抗肿瘤多肽 从蜂毒中提取的蜂毒肽(melittin，MLT)由26个氨基酸组成，相对分子质量为2 840。研究表明蜂毒肽能明显抑制卵巢癌、前列腺癌、骨肉瘤、肝癌、胃癌等癌细胞增殖，具有显著抗肿瘤作用，其与顺铂联合应用,可增强顺铂对人卵巢癌细胞(A2780)的杀伤作用[3-4]。王雪等[5]研究发现金环蛇(Cathelicidin)体内多肽BF-30穿膜后与小鼠胰腺癌细胞(Panc02)DNA结合，抑制Panc02细胞增殖，当BF-30浓度从10 μmol·L-1增加到40 μmol·L-1时，细胞凋亡率可从9.2%增加至28.2%。

1.3 微生物来源抗肿瘤多肽 微生物源活性肽主要由细菌、真菌产生，经特殊分离工艺获得。近年来，微生物源抗肿瘤活性肽的相关研究取得了较大进展，如螺旋藻多肽、薄芝糖肽、紫菜蛋白、海藻中提取的环五肽等。部分食用菌类提取物能通过促进免疫因子释放起到抗肿瘤作用，如杏鲍菇菌丝球中分离获得的两组多肽均可活化巨噬细胞，激活NF-kB通路，提高Toll样受体-2、4(TLR2、TLR4)的表达，促进NO2和H2O2生成，引发细胞凋亡[6]。此外，食用真菌如灵芝、云芝、姬松茸、茶树菇、褐蘑菇等的子实体、菌丝体中均发现抗肿瘤活性肽[7]。

1.4 海洋生物来源抗肿瘤多肽 海洋中提取的多肽具有活性高、分子量小、毒性低的特点。贾盈露[8]等从沙蚕中获得的多肽PAP(Ile-Glu-Pro-Gly-Thr-Val-Gly-Met-Met-Phe)能够抑制人肺癌细胞(A549)增殖，诱导其凋亡而发挥抗肿瘤作用。Moreels等[9]从海葵中提取的APETX4肽能以膜蛋白作为靶点，阻滞电压门控钾通道(Kv10.1)，诱导肿瘤细胞凋亡，并且Kv10.1在肿瘤组织过度表达，正常组织表达较少，说明该肽对肿瘤具有一定特异性。从牡蛎中提取的小分子活性多肽可明显抑制胃癌、肺癌细胞增殖，改变细胞原有的恶性表型。从翡翠贻贝肉提取的抗肿瘤多肽，给药浓度达到320 mg·kg-1时，对昆明小鼠移植瘤(S-180)的抑制率达到50.6%。从海绵、海鞘、海兔、海参分离得到的多肽也被证明有较强的抗肿瘤作用[10]。

2 天然抗肿瘤多肽作用机制

自然界中存在很多天然抗肿瘤多肽，例如从凤尾松分离的9肽Cr-ACP1(AWKLFDDGV)、蟾蜍多肽(Maximin H5)、泥蚶多肽等。相关学者从细胞结构、肿瘤生长过程、基因表达等方面对天然活性肽抗肿瘤作用机制进行大量研究，抗肿瘤活性肽的作用机制往往不是单一的，可通过影响基因表达、免疫系统调控、影响骨细胞、诱导肿瘤细胞凋亡、抗肿瘤新生血管生成等多种方式抑制肿瘤细胞生长、增殖、转移和侵袭殖[11-13]。

2.1 影响癌基因表达 根据癌基因假说理论，原癌基因激活、抑癌基因功能丧失均会打破正负调控信号平衡，致使癌症发生。Slattery等[14]发现结直肠癌中抑癌基因、癌基因和miRNAs(微小核糖核酸)形成共调控网络，miRNAs可双向调节癌基因与抑癌基因表达。正常细胞中癌基因myc具有调控细胞生长分化及糖代谢等细胞生物学功能，Myc表达升高导致转录紊乱，为肿瘤细胞提供物质积累，促进癌细胞生长[15]，因此，降低Myc在肿瘤细胞中过量表达对控制癌症恶化有重要意义。从牡蛎中提取的低分子活性肽BPO-L可降低癌基因Myc、MTp53表达，同时增强抑癌基因p21WAF1/ CIP1 和 Rb的表达，抑制相关蛋白质合成[16]。正常细胞抑癌基因PTEN表达水平较高，肿瘤细胞PTEN蛋白水平下降[17]。因此调控PTEN的表达可抑制肿瘤细胞增殖。

2.2 增强免疫应答 免疫逃逸是肿瘤细胞通过多种方式逃避免疫系统攻击的现象。由于存在免疫逃逸，癌细胞无法被免疫系统彻底清除。因此，改善免疫抑制状态、促进天然免疫应答是提高机体免疫功能的重要途径。

一些肿瘤细胞通过共刺激信号的表达异常达到免疫逃逸目的。肿瘤细胞可通过下调B7家族成员B7-1、B7-2分子表达，提高B7-H1、B7-H3等负刺激分子表达来减弱活化T细胞的第二信号，抑制T细胞增殖，导致T细胞功能丧失而产生免疫耐受和免疫逃逸[18-20]。一些肿瘤细胞通过主要组织相容性抗原系统(MHC)表达异常达到免疫逃逸目的。正常核细胞、血小板表面MHC-I均正常表达，但癌细胞中MHC-1表达极低或不表达。MHC在多个环节参与抗原处理，约束免疫细胞间的相互作用，参与对免疫应答的遗传控制，限制细胞毒性T淋巴细胞(CTL细胞)的杀伤能力，因此肿瘤细胞弱提呈或不提呈MHC分子，导致CTL细胞无法活化，产生免疫逃逸[21-22]。

脾多肽来自于小牛脾脏，可以纠正免疫紊乱、增强免疫应答，干扰癌细胞对外周血中 CD3+、CD4+T淋巴细胞释放，产生免疫逃逸，达到抗肿瘤目的。王丹丹等[23]证实加入脾多肽的实验组CD3+、CD4+T淋巴细胞、CD4/CD8比例增高，表明脾多肽促进 T淋巴细胞成熟并使T 细胞增多。Wu等[24]研究证实脾多肽通过作用吞噬相关通路来调节免疫功能，降低CD47、Src同源性磷酸酶-1等吞噬相关蛋白表达。此外，脾多肽与环磷酰胺对LCC荷瘤小鼠有协同抗肿瘤作用，可减轻环磷酰胺引起的免疫抑制。T肽是促吞噬肽(Tuftsin)的衍生物，可促进巨噬细胞分泌TNF-α、IFN-γ，提高效应T细胞的杀伤能力，起到抗癌作用。张宏毅等[25]发现T肽与顺铂联用可增强铂类药物抗肿瘤活性，减轻顺铂的副作用。

2.3 调控骨细胞 骨髓细胞是肿瘤生长的关键调控因子，破骨细胞直接或间接参与肿瘤生长转移过程。例如在肺癌细胞骨转移行为中，当肺癌细胞转移到骨后会释放可溶性介质，激活破骨细胞，活化的破骨细胞释放的细胞因子又进一步促进肿瘤细胞分泌骨溶解介质，从而形成恶性循环，促进肿瘤细胞扩增[25]。因此，对破骨细胞活性的调控对抑制肿瘤增殖有重要意义。在天然活性肽中，杨吉利[27]通过Prodigy双能X线骨密度仪及TRAP 染色发现鹿茸多肽能够维持成骨作用和破骨作用的平衡，抑制破骨细胞过度激活，起到抗肿瘤生长作用。

2.4 诱导肿瘤细胞凋亡 细胞凋亡途径主要分为受体介导的外源性途径及内源性的线粒体凋亡通路。多数凋亡因子如caspase-9、Bcl-2等均通过线粒体发挥促凋亡作用。白僵菌素是从红树林内生真菌Fusariumsp.中分离的环肽，可降低线粒体膜电位，促进细胞色素C释放，激活caspase-9和caspase-3，从而杀伤肿瘤细胞[28]。豹鳎属的海洋鱼类(marmoratus)体内存在一种由33个氨基酸组成的多肽Pardaxin，通过上调caspase-3表达从而抑制肿瘤细胞生长及诱导凋亡[29]。

2.5 抑制肿瘤新生血管的生成 血管内皮生长因子(VEGF)是肿瘤血管生成中起到重要作用的生长因子。VEGF家族及其受体VEGFR介导出芽式血管生成，是肿瘤血管生成重要路径。VEGF家族成员以重叠方式结合3种酪氨酸激酶受体，即VEGFR1、VEGFR-2和VEGFR-3。例如，aplidium是海鞘(Aplidiumalbicans)中得到的环缩肽，可抑制人白血病细胞系 (MOLT-4)的VEGF、VEGFR-1分泌[30]。张蕊等[31]通过免疫细胞化学染色及重复测量数据的方差分析，发现美洲大蠊三组多肽PAP-1、PAP-2、PAP-3均可减少VEGF 表达量，其中多肽PAP-3效果最好。

3 天然抗肿瘤多肽药物研发现状及展望

现今国际市场上化疗药物逐渐被淘汰，抗肿瘤靶向药物日益成为主流。靶向药物在1997～2015年美国食品药品监督管理局(FDA)批准的抗癌药物中就已占62%。我国抗肿瘤药物主体还是传统药物，但靶向抗肿瘤药市场份额呈上升趋势[32]。研发多肽类药物也是目前的热点课题，2015年，全球获批上市的多肽类药物已经超过了60个，在临床研究阶段的活性多肽大概140个，正在临床前研发阶段中的多肽类药物有500～600个[33]。天然活性肽是从生命体中提取分离的多肽分子，具有开发价值，是多肽药物研发初期的新药发现模式。但是近年来上市率低，大多数停留在研究层面。原因可能是生物体内含量低，药物的血浆半衰期短，大分子多肽易引发机体免疫应答等原因。针对天然肽改造策略如D-氨基酸替换、修饰或研发成伪肽类药物，是未来肽类药物研究的一个方向，不同作用机制的多种抗肿瘤活性肽的联合应用也是今后研究的热点[34]。

目前已有大量抗肿瘤天然活性肽在进行作用机制、结构优化的研究。希望获取特异性强、克服肿瘤耐药性的活性肽。多肽药物的设计方向都是尽可能使药物在有效的时间、准确的部位发挥有效的药理作用。因此，研究活性肽作用机制，设计最优功能的抗癌多肽是目前急需解决的问题。此外，如何克服肽类在体内易被降解，天然产物产率低等问题是多肽药物研发的难点。近年来，随着科学技术的进步，研究手段不断完善，肽类合成成本已大幅度降低，多肽长效化手段也日益丰富，因此有望合成针对不同功能的抗肿瘤活性肽。相信不久将来可以研发出选择性高、半衰期长而高效的抗肿瘤多肽类药物。