姜黄素干预肝癌细胞的研究进展

谢鹏发 刘清扬 刘瑞盈 黄慧贤 覃晓梅 黄荣师 赵飞兰

（广西中医药大学基础医学院 广西南宁 530200）

一、肝癌的现状

原发性肝癌（主要指原发于肝细胞或肝内胆管上皮细胞的恶性肿瘤，Hepatocellular carcinoma，HCC）是我国常见恶性肿瘤之一，据近年发布的资料显示，原发性肝癌全球每年新发病例85.4万，中国46.6万，约占全球的55%[1]。

肝癌具有发病率高、恶性程度高、切除率低、病死率高等特点。我国肝癌患者常合并肝硬化，肝功能失代偿等，这在很大程度上限制了肝癌的治疗选择，仅20%患者具备根治性肝切除的指征[2-3]。从我国目前肝癌的诊治研究看，肝癌的治疗选择主要包括化疗、介入治疗和外科手术、肝移植等综合性治疗。早期诊断、早期采用以手术切除为主的综合治疗，成为有效提高肝癌长期治疗效果的一大关键。早期肝癌患者可接受根治性手术，如切除术或肝移植术，预后较好，5年生存率达40%～70%。但肝癌起病隐匿，早期缺乏典型症状，多数患者出现临床症状时已发展至中晚期，从而失去了治疗的最佳时机。尽管不少患者在疾病早期便已得到有效的诊断和治疗，术后仍有一定的几率出现复发或转移，带来不良预后，复发率依然居高不下，手术切除后5年肿瘤复发转移率高达40%～70%。尤其对于中晚期患者来说，预后并不乐观。

肝癌主要死因是转移和复发，肿瘤干细胞被视为癌症发生、发展、转移和复发的根源，故清除肝癌干细胞的靶向治疗，成为解决肝癌转移复发新策略。近年来，伴随中药抗肿瘤研究的兴起，天然植物药在癌症治疗中受到广泛关注，在临床应用上日益增多，并且在治疗原发性肝癌方面也已经取得了很大的进展，为肝癌患者尤其是失去手术机会的肝癌患者带来了福音。

二、姜黄素的成分和功能

姜黄素是从姜科植物中提取的一种酸性多酚类化合物，其主要来源为郁金、姜黄、莪术、石菖蒲等姜科植物。据分析，姜黄素、双去甲氧基姜黄素和去甲氧基姜黄素这三种物质在姜黄素类化合物含量最多、最常见。姜黄素为橙黄色结晶粉末，味稍苦，不溶于水和乙醚，溶于乙醇、丙二醇，碱 、醋酸 、丙酮和氯仿等有机溶剂，在碱性时呈红褐色，在中性、酸性时呈黄色。按OT-42方法测定，熔程179～182℃。姜黄素的化学结构为对称结构，主链为不饱和脂族及芳香族基团，含有2个酚羟基、2个甲氧基、2个不饱和羰基和1个活泼的亚甲基，其分子式为 C21H2OO6[4]。

生理功能

（一）防癌抗癌作用

据临床研究表明，姜黄素主要是通过调节细胞存活通路，以及诱导肿瘤细胞凋亡进而实现抗肿瘤作用。姜黄素联合其他抗癌药物可显著抑制头颈癌、前列腺癌、结肠癌、乳腺癌、食管癌、胃癌、肝癌、鼻咽癌 和胰腺癌等肿瘤细胞的生长，还可以用于肝功能紊乱的治疗[5-6]。曹聪[7]等研究发现，姜黄素可抑制肝癌耐药细胞HepG2/ADM的增殖，且在一定作用时间、作用浓度范围内具有浓度、时间依赖性，并且姜黄素对耐药细胞具有1.49的逆转倍数。何玉娇[8]等研究发现姜黄素能够抑制乙二醛酶（GLO1）活性，进而导致细胞内甲基乙二醛（MG）浓度升高来抑制肝癌 HepG2细胞 的增殖。

（二）抗氧化作用

姜黄素类化合物为多酚类天然抗氧化剂，通过清除自由基和增强氧化酶活性来实现其抗氧化作用，对带有未成对电子的活性氧（ROS）引起的疾病具有良好的防治潜力[9]，姜黄素可能通过增强胞内抗氧化酶 SOD、CAT 和 GSH-Px 的活性及上调其基因的表达来提高鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞（PC12细胞）的总抗氧化能力，降低胞内 ROS 水平，从而促进细胞的氧化还原平衡[10]。刘国安[11]等研究发现姜黄素可促进过氧化氢（H2O2）的氧化作用，显示姜黄素具有通过促氧化作用杀死细胞的潜力。

（三）抗炎作用

炎症是生物体最常见的病理变化。经大量科学研究证实了姜黄素具有抗炎作用，对不同病因引起的炎症都具有不同程度的抑制作用，且副作用小或基本没有，研究发现，姜黄素可通过激活蛋白酪氨酸激酶2/信号转导子与激活子3（JAK2/STAT3）信号通路抑制核转录因子-κB（NF-κB）的抗原提呈过程，抑制炎症反应的扩散[12]，以及抑制炎症介质如环氧合酶（COX-1、COX-2）、脂肪氧化酶（LOX）、肿瘤坏死因子（TNF-）、干扰素（IFN-）、诱iNOS等，从而减少炎症细胞因子的释放，减轻患者疼痛和不适感。

（四）其他作用

此外，经研究发现，姜黄素还具有改善老年痴呆、修复脑部损伤、调节血脂浓度、逆转化疗耐药、抗纤维化等作用0，并且姜黄素在治疗外周动脉疾病（PAD）方面的研究也有了一定的突破[18]。虽然姜黄素的功能与功效已取得了一定的研究成果，但其作用的具体分子机制尚未完全研究透彻，因此，更深入地研究姜黄素对肝癌等疾病的影响，以及进一步研究姜黄素与其他药物的结合使用对有关疾病的预防与治疗可能产生更加深远的研究意义和影响。

三、姜黄素对肝癌细胞株的影响研究

姜黄素对肝癌的发生具有较好的抑制作用，但其作用机制尚不明确。综合国内关于姜黄素抗肝癌的大量研究，已知姜黄素对一些肝癌细胞株的影响主要体现在以下几个方面：

（一）抑制肝癌细胞增殖

肝癌细胞具有超强的快速增殖能力，这是导致肝癌患者治疗效果差，预后效果差的重要原因。国内已有众多学者开展了关于姜黄素抑制肝癌细胞增殖这方面的研究，取得了一些重要的发现。成簇蛋白1（TUFT1）在肝癌细胞中表达异常高，它能激活细胞TUFT1信号通路，从而促进肝癌细胞的增殖[19]。曾玉群的研究小组利用qRT-PCR及Western blot检测姜黄素对HCCLM3细胞内TUFT1表达水平的影响，他们发现，用姜黄素处理后的HCCLM3细胞内TUFT1表达水平明显降低，从而抑制TUFT1/AKT通路的活化，抑制肝癌细胞的增殖[20]。有研究人员已明确发现姜黄素能抑制肝癌HepG2细胞中乙二醛酶1（GLO1蛋白）的活性[21]，下调细胞周期素D1（CyclinD1）、基质金属蛋白酶2（MMP-2）的表达，上调E-钙黏素（E-cadherin）的蛋白的表达[22]，从而抑制肝癌HepG2细胞的增殖能力。就抑制GLO1蛋白活性而言，有学者还提出了将GLO1蛋白抑制剂作为一种有效抗肿瘤药物的想法。

（二）诱导肝癌细胞自噬和凋亡

有研究显示哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路能够调节细胞自噬的产生，姜黄素能通过mTOR通路发挥抗肿瘤作用[23]，细胞自噬与凋亡之间存在相关性，自噬能够促进细胞凋亡[24]。尹煜鹏等通过实验发现姜黄素可能通过诱导细胞自噬从而促进肝癌细胞系Huh7细胞的凋亡，但其作用机制尚未明确，仍待进一步研究[25]。还有研究发现姜黄素能激活人肝癌SMMC-7 721细胞自噬的发生并诱导其凋亡[26]；姜黄素与索拉菲尼联用能增强肝癌细胞系HepG-2细胞的自噬能力，诱导肝癌细胞自噬[27]；姜黄素与顺铂联用可诱导HepG2细胞的自噬和凋亡[28]，显著提高HepG2细胞对顺铂的敏感性，为姜黄素与化疗药物联治疗提供了一定理论和实验基础。

通过多条信号通路诱导肝癌细胞的凋亡。研究发现姜黄素诱导人肝癌细胞凋亡是通过多条信号通路实现的，且随着姜黄素浓度的升高其作用效果越明显[29]。已知aspase-12位于内质网腔内，是内质网应激反应（endoplasmic reticulum stress，ERS）诱导细胞凋亡的中心环节；CHOP为一种细胞应激相关蛋白，在细胞增殖和分化中发挥重要作用。而aspase-12和CHOP的高表达可直接诱导细胞凋亡。就此，徐新明[30]等的研究发现姜黄素可以通过内质网应激信号通路促进肝癌细胞的凋亡。研究表明，姜黄素可通过抑制Notch1信号通路降低肝癌细胞的增殖，诱导细胞的凋亡，降低炎性因子的表达[31]。此外，有研究人员发现姜黄素能够通过上调活性氧（ROS）水平，进而通过激活ROS-ASKIJNK信号通路增效ABT-737抑制剂诱导HEPG2细胞凋亡[32]。可知姜黄素促进肝癌细胞凋亡的信号通路尚待更多研究。

（三）抑制肝癌细胞转移与侵袭

现已有众多体内外实验发现，姜黄素可以通过DNA、mRNA、蛋白质这些不同的作用靶点抑制癌细胞的转移能力，有效预防肿瘤发生。一些学者已对姜黄素对人肝癌细胞侵袭转移的影响及其相关机制进行了研究，崔琦等人发现姜黄素能通过上调E-cadherin和下调CyclinD1、MMP-2蛋白表达来抑肝癌HepG2细胞转移，并有浓度依赖性[32]。江敏华所在团队的实验显示高浓度的姜黄素在体外能显著抑制SMMC7721细胞的侵袭转移[33]，进一步提示用高浓度姜黄素处理过的肝癌细胞不具有转移潜力。目前，有关姜黄素抑制肝癌细胞的具体机制尚不明确，还待进一步研究。

（四）逆转肝癌细胞的耐药性

肝癌细胞对常规的化疗药物有很强的耐受性，敏感性差，因此，逆转肿瘤多药耐药和寻求新的有效药物是临床治疗的迫切需要。研究表明，姜黄素可以逆转其对阿霉素的耐药性，而这可能与姜黄素抑制p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）的磷酸化有关。刘学飞等发现姜黄素联合阿霉素可以增加药物的使用量，提高PLC/PRF/5细胞的药物敏感性，促进肿瘤细胞的凋亡。研究发现，姜黄素可以显著逆转Bel7402/ADR的耐药性，其耐药逆转机制可能与抑制PI3K/Akt信号通路活化，降低细胞对阿霉素的耐受性有关。这提示姜黄素能通过p38MAPK/PI3K/Akt等途径降低肝癌细胞耐药性，提高其对化疗药物的敏感性。

（五）抑制肿瘤血管生成和转移生长

血管生成是肿瘤生长和转移的重要基础，因而抑制肝癌细胞的血管生成和转移生长可作为治疗肝癌的方法之一，其主要是通过下调生成血管的基因表达。其中环氧合酶2（COX-2）是血管生成的启动子，阻滞其启动可以有效控制肿瘤的生长及转移。研究显示姜黄素能够通过PI3K/AKT/m TOR途径抑制人肝癌细胞BEL-7402中Cox-2的表达，从而抑制肿瘤血管新生，达到抑制肝癌细胞的生长的作用，而抑制COX-2的表达，血管内皮生长因子（VEGF）和缺氧诱导因子1α（HIF-1α）的表达也随之降低，具有极佳的协同效果。可知姜黄素可以抑制肿瘤血管的生成，具有良好的抗肿瘤效果。

四、展望

近年多项研究表明，姜黄素对于肝炎、肝癌、肝硬化和纤维化、药物或有毒物质所致肝损伤以及酒精性肝脏疾病均显示出良好的应用前景。姜黄素作为中药姜黄的主要活性成分，在我国传统医学中用于治疗黄疸、溃疡、关节炎等疾病由来已久，姜黄素具有抗肿瘤作用，已被列为第三代化学预防药。随着对细胞凋亡作用的深入研究，中医药通过凋亡治疗肝癌的特点逐渐被证实。姜黄素是一种天然抗氧化剂和抗炎剂，其分子量小、结构简单，是临床常用的中草药。目前很多项目对多种药物递送途径以改善姜黄素的生物利用度进行了研究。如能探究出中药成分通过调控凋亡作用于肝癌各个发展阶段的机制，那就可以利用中医药单体达到预防肝癌的效果，同时又可发挥靶向治疗作用。这为以后的科学研究留下了很大的发展空间。