...O 1686的研究进展细胞信号转导
陈旭阳 周开霞 李江滨 何冬梅
【摘 要】苦参碱是豆科植物苦参等中草药的活性成分，具有多种药理作用。近年来国内外对苦参碱药理作用机制的研究较多，重点关注其抗肿瘤的作用机制。苦参碱可以抑制肿瘤的生长增殖，诱导细胞分化与凋亡。而细胞信号通路影响着肿瘤的发生发展。本文就苦参碱抗肿瘤的信号通路进行总结。
【关键词】苦参碱；抗肿瘤；信号转导通路；研究进展
苦参碱（Matrine，分子式C15H24N2O）是豆科植物苦参、苦豆子、广豆根等中草药的活性成分，是一种生物碱。它具有抗炎、抗病毒、免疫抑制、中枢抑制、抗肿瘤等多种药理作用[1]。近年来，关于苦参碱抗肿瘤机制的研究成为人们关注的重心。研究表明，苦参碱通过抑制细胞增殖、促进细胞凋亡、调控细胞周期以及下调端粒酶活性等途径来发挥效应[2-3]。随着对苦参碱研究的深入，人们开始研究苦参碱抑制肿瘤的信号转导通路。本文对苦参碱的信号通路进行阐述，为临床分子靶向治疗和进一步开发提供理论依据。
1 酪氨酸激酶-转录因子（JAK-STAT）信号转导通路
JAK-STAT信号通路由细胞因子刺激引起，由酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶以及转录因子组成。受体不具有激酶的活性，但胞内段具有JAK的結合位点。受体与配体结合，通过与之相结合的JAK的活化，使靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化，从而将信号传递至胞内。
马玲娣[4]等在用苦参碱对慢性髓性白血病K562细胞影响的研究中发现，苦参碱处理后细胞中JAK2、STAT3蛋白磷酸化受抑，提示K562细胞增殖受抑与JAK-STAT3介导的信号通路抑制有关，而IL-6表达抑制可能是苦参碱调控该通路活性的始动机制。殷飞[5]等研究显示苦参碱可下调SMMC-7721细胞STAT3、STAT5 mRNA表达水平，影响上述因子蛋白激酶的活化，说明苦参碱可能在JAK-STAT通路中抑制肿瘤增殖。张培[6]等通过western blot法，用苦参碱作用宫颈癌SiHa细胞的JAK1、JAK2和STAT3通路，发现以上三种蛋白表达水平下降，说明宫颈癌细胞增殖抑制与该信号转导通路抑制有关。
2 丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号转导通路
MAPK为一种丝/苏蛋白激酶，在所有真核细胞的转导通路中，其信号转导通路对调节细胞增殖和凋亡、调控基因表达和细胞质功能活动起到关键作用。MAPK链由3类蛋白激酶MAP3K-MAP2K-MAPK组成，依次磷酸化将上游信号传递至下游应答分子。而MAPK通路的异常激活，可使一部分肿瘤细胞的恶性转化。MAPK有4个主要亚族：ERK、JNK、p38MAPK和ERK5。其中，ERK1/2信号转导通路调控细胞生长和分化，JNK和p38 MAPK信号转导通路在炎症与细胞凋亡等应激反应中发挥重要作用。
2.1 MAPK-ERK信号通路
MAPK-ERK信号通路是哺乳动物中研究最早、最深入，也是最重要的一条通路。它将细胞信号从表面受体转导至细胞核，参与多种生物学效应。在苦参碱抗肿瘤研究中，阮梦然[7]等发现苦参碱作用于人横纹肌肉瘤RD细胞后不仅ERK mRNA含量减少，且抑制了ERK1/2蛋白激酶的活化，表明苦参碱可能在MAPK-ERK信号通路中发挥抑癌作用。殷飞[5]等研究显示苦参碱抑制了肝癌SMMC-7721细胞ERK mRNA表达，进而抑制ERK蛋白表达，与抑制ERK蛋白的磷酸化有关。MAPK可促进血管内皮细胞增殖和新血管生成。新血管生成后可为肿瘤提供更多的营养，加速肿瘤的生长，促进癌细胞的扩散。卢进昌[8]等经研究认为血管生成因子刺激的内皮细胞后激活MAPK∕ERK 信号通路，促进了血管内皮细胞的增殖。苦参碱作用于人脐静脉内皮细胞时，明显抑制细胞增殖及 ERK 磷酸化，提示苦参碱通过抑制 MAPK∕ERK 信号通路中的信号分子 ERK 的磷酸化，从而抑制肿瘤环境下内皮细胞的增殖过程。
2.2 p38 MAPK信号通路
p38 MAPK信号通路中，细胞外信号结合细胞受体，使MAPKKK、MAPKK、MAPK先后磷酸化，最后活化p38 MAPK。活化的p38 MAPK可诱导p38 MAPK基因转录，参与细胞的增殖、凋亡。大部分研究表明p38 MAPK信号转导通路与细胞凋亡关系密切。Liu[9]等发现苦参碱能够通过该信号通路诱导人伯基特淋巴瘤细胞的凋亡。此外，Ren[10]等报道苦参碱可以通过 p38信号抑制结肠癌细胞的增殖。
3 其他信号转导通路
3.1 Wnt/β-catenin信号转导通路
Nusse等用小鼠乳头瘤病毒诱导小鼠乳腺癌中发现Wnt基因。目前已发现19种人类Wnt基因。Wnt信号转导通路主要有3条分支：（1）经典通路：Wnt/β-catenin信号转导通路，由β-catenin/T细胞因子（TCF）调节Wnt靶基因的表达。（2）planar细胞极性（PCP）通路，主要调节细胞骨架的重排、细胞形态的改变和运动，建立细胞极性。（3）Wnt/Ca2+通路，调节细胞黏附和活力。
在正常成熟细胞中，Wnt信号转导通路处于关闭状态，主要在胚胎发育阶段被激活。因此，癌基因、抑癌基因或者Wnt信号转导分子（如β-catenin）的突变引起的不当激活与肿瘤的发生发展有关。大量研究证明，多种肿瘤细胞中存在β-catenin基因的突变。β-catenin蛋白在丝氨酸∕苏氨酸富集区，该位点磷酸化导致此蛋白的降解。而突变使该蛋白稳定，激活Wnt/β-catenin信号转导通路，引起肿瘤[11]。Guo[12]等在苦参碱作用人肝癌细胞HepG3B 细胞系研究中发现，细胞的增殖受到抑制，促进凋亡，细胞周期受调控显著，提示苦参碱可能通过Wnt/β-catenin信号转导通路来抑制肝癌细胞生长增殖。
3.2 PI3K/AKT信号转导通路
磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K），由一个调节亚基（p85）和一个催化亚基（p110）组成，具有蛋白激酶活性和脂类激酶活性，是细胞内重要的信号转导物质。当配体与膜受体结合后，受体激活p85亚基，招集p110，进而催化膜内表面的PIP2生成PI3P。PI3P作为第二信使，进一步激活AKT和PDK1。AKT是一种丝氨酸∕苏氨酸蛋白激酶，是PI3K重要的下游分子。PI3K/AKT信号转导通路可调节细胞的分裂、分化和凋亡。PI3K通过激活AKT，抑制促凋亡蛋白Bad的激活，增强转录因子NF-kB活性，上调拮抗蛋白Bcl-2的表达，促进细胞存活[2]。在恶性肿瘤中，该信号转导通路的异常激活导致肿瘤细胞恶性增殖和血管形成。
研究表明，苦参碱抑制骨髓瘤细胞、培养的人结肠癌细胞、乳腺癌细胞增殖，诱导凋亡，伴AKT的磷酸化水平下调；神经胶质瘤、人肝癌及肺癌等细胞经苦参碱下调AKT的磷酸化水平而凋亡[13]。在视网膜母细胞瘤细胞中，陈瑶[14]等发现苦参碱可使PI3Kp85α亚基、p-AKT/AKT减少。以上表明苦参碱可能通过抑制该信号通路发挥细胞的增殖、促凋亡的作用。
3.3 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号转导通路
mTOR是一类丝/苏氨酸激酶。mTOR蛋白的C末端具有激酶活性。它是细胞生长和增殖的关键调节分子，可接收生长因子、营养、能量等多种信号，并通过PI3K/AKT或Ras/ERK信号通路来实现对细胞生长、细胞周期等多种生理功能的调控作用，而对mTOR信号通路的抑制可使细胞停滞于G1期而激发细胞凋亡。任志俭[15]（下转第29页）（上接第27页）等研究认为苦参碱干预人肝癌 HepG2细胞后，mTOR与苦参碱浓度的增加呈正相关，而磷酸化的mTOR蛋白与之呈负相关，提示苦参碱可抑制mTOR 蛋白的磷酸化。且用 Western blot 技术检测自噬现象发生必要基因 Bechn mRNA 及标志性分子 LC3，表明苦参碱作用的肝癌细胞 HepG2可能经mTOR 信号转导通路诱发其发生自噬。
综上，对于不同的肿瘤细胞，苦参碱可通过不同的信号转导通路发挥抑制肿瘤的效应。在JAK-STAT通路中，苦参碱使慢性髓性白血病K562细胞、SMMC-7721细胞、宫颈癌SiHa细胞增殖受抑。苦参碱经MAPK-ERK信号通路抑制人横纹肌肉瘤RD细胞、肝癌SMMC-7721细胞，抑制内皮细胞增殖，诱导人伯基特淋巴瘤细胞的凋亡；通过 p38MAPK信号抑制结肠癌细胞的增殖。苦参碱可能通过Wnt/β-catenin信号转导通路来抑制肝癌细胞生长增殖。苦参碱经下调AKT的磷酸化水平，抑制PI3K/AKT信号通路而使多种细胞增殖受抑，促凋亡。苦参碱作用的肝癌细胞 HepG2可能经mTOR 信号转导通路诱发其发生自噬现象。
随着对苦参碱抗肿瘤作用研究的深入，人们逐渐关注其分子药理机制。大量研究仅通过实验结果来说明苦參碱抗肿瘤作用与某些机制有相关性，而对于苦参碱通过哪些转导通路发挥生物学效应、如何通过信号转导通路，具体的分子机制构架仍不明确。未来借助分子生物学的发展，积极运用基因芯片和蛋白质组学方法，推进分子机制的研究，为临床治疗方法开发新天地。
【参考文献】
[1]杨红，钱麟，周华，等.中药活性成分逆转卵巢癌化疗耐药机制的研究进展[J].中国中西医结合杂志，2013，06（6）：861-864.
[2]罗芳兰，严英.浅析苦参碱抗肿瘤作用机制及研究进展[J].中外女性健康研究，2015，（11）：16-17.
[3]陈滨海，周郁鸿，钱文斌.苦参碱抗肿瘤作用机制研究[J].浙江中西医结合杂志，2010，20（8）：524-526.
[4]马玲娣，朱志超，孙晓，等.IL-6/JAK/STAT3介导苦参碱对K562细胞的增殖抑制作用[J].中华血液学杂志，2015，36（5）：422-426.
[5]殷飞，赵军艳，姚树坤，等.苦参碱对SMMC-7721细胞MAPK、JAK—STAT信号通路的影响[J].肿瘤防治研究，2008，35（2）：84-87.
[6]张培，王海琳，张恒亮，等.苦参碱对宫颈癌SiHa细胞增殖的抑制作用及JAK-STAT信号通路的影响[J].现代肿瘤医学，2014，22（8）：1790-1793.
[7]阮梦然，薛天阳，薛洁，等.苦参碱对人横纹肌肉瘤 RD 细胞 MAPK/ERK 信号通路的影响[J].现代医药卫生，2014，30（24）：3692-3694.
[8]卢进昌，罗强，程萍，等.苦参碱和 MAPK/ERK 信号通路在抑制肺癌细胞诱导人脐静脉内皮细胞增殖和迁移中的作用[J].中国肺癌杂志，2009，12（7）：747-752.
[9]刘占术，罗章琴，谢波，等.苦参碱对Raji细胞凋亡的影响及其机制[J].中药材，2011，34（4）：576-579.
[10]Ren H，Zhang S，Ma H，et al.Matrine reduces the proliferation and invasion of colorectal cancer cells via reducing the activity of p38 signaling pathway[J].Acta Biochim Biophys Sin，2014，46（12）：1049-1055.
[11]杜彦艳，刘鑫，单保恩，等.Wnt/β-catenin信号转导通路与肿瘤关系的研究进展[J].肿瘤，2009，29（8）：803-805.
[12]郭丹，陈娜娜，周萍，等.苦参碱抑制肝癌Hep3B细胞生长及β-catenin的转录活性[J].中药材，2010，33（5）：778-781.
[13]杨婉，王兆林，王盖浩，等.苦参碱通过相关信号通路抑制恶性肿瘤的研究进展[J].肿瘤研究与临床，2016，28（1）：63-68.
[14]陈瑶，艾明.苦参碱对视网膜母细胞瘤细胞增殖、凋亡及PI3K∕AKT信号通路的影响[J].临床肿瘤学杂志，2015，20（7）：598-601.
[15]任志俭.苦参碱通过mTOR信号通路诱导人肝癌 HepG2 细胞发生自噬现象[D].兰州：兰州大学，2011.
[责任编辑：朱丽娜]
