姜黄素抗白血病作用及其机制的研究进展

朱国华， 沈 群

(1. 南京中医药大学，江苏 南京210023;2. 南京中医药大学第一附属医院，江苏 南京210009)

姜黄素是从亚热带地区多年生草本植物姜黄根茎中提取的一种黄色素，分子式为C21H20O6，分子量为368.39，具有抗肿瘤、抗炎和抗氧化等多方面的药理作用［1］。90 年代以来，姜黄素的抗肿瘤作用日益引起人们的重视，它对多种肿瘤细胞的产生、增殖、转移均有抑制活性，如结肠癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、皮肤癌、白血病等［2-5］。临床I、Ⅱ期试验已经证明，姜黄素应用于人类十分安全，能发挥抗肿瘤治疗效果，美国国立肿瘤研究所已将其列为第3 代癌化学预防药［6］。近年来，姜黄素的抗白血病作用及其机制也逐渐成为国内外学者的研究热点，本文将对此作一综述。

1 姜黄素通过内外源性途径诱导白血病细胞的凋亡

细胞凋亡存在两个核心途径，即外源性死亡受体途径和内源性线粒体途径。其中，死亡受体途径以Fas 配体(Fas-L)和Fas 的结合为起始，Fas/Fas-L 复合物、死亡域含蛋白质(FADD)及proCaspase-8 聚合，形成死亡诱导信号复合物(DISC)，进而激活procaspase-8，从而引发procaspase-3 执行细胞凋亡过程;内源性线粒体途径中线粒体起着核心作用，当细胞受到刺激时，外线粒体膜可变得通透，释放细胞色素C，在胞浆中聚集Apaf-1 和Caspase-9 组成凋亡小体，进一步触发Caspase-9/3 活化，引起PARP 裂解，启动凋亡，无论是外源或内源信号通路均可最终并入Caspase 激活的共同路径［7］。参与细胞凋亡的Caspase 在功能上分为凋亡发起者Caspase-2/8/9/10 和凋亡执行者Caspase 3/6/7［8］，但这两者最终是受几个枢纽蛋白来调节的，如P53、Bcl-2、NF-κB、MAPK 等［9］。

Harikumar 等［10］将姜黄素作用于FmuLv (弗林德鼠白血病病毒)诱导的红白血病BALB/c 小鼠体内，发现它通过诱导P53 的表达，并降低Bcl-2、Raf-1 及Erk-1 等蛋白的表达，能延长荷瘤小鼠的生存时间，并抑制白血病细胞在脾脏内的浸润。Tomita 等［11］发现，姜黄素通过抑制细胞周期蛋白D1、Cdk1 及Cdc25C 的表达来阻滞细胞周期，再通过抑制NF-κB 的活性来减少survivin 及XIAP 的表达，最终促进HTLV-I 感染的ATL 白血病细胞凋亡。Anand 等［12］报道，姜黄素通过抑制NF-κB 的活性，从而下调其下游炎症因子COX-2、细胞增殖相关基因cyclin D1 以及血管内皮生长因子VEGF 的表达，进而抑制白血病细胞株KBM-5 及Jurkat 的增殖，发挥姜黄素的抗炎和抗增殖作用。Yang等［13］证实，姜黄素可体外诱导急性单核THP-1 细胞的凋亡，而且在凋亡过程中p-ERK、p-JNK 及其下游分子c-Jun和Jun B 的表达增加，说明它是通过JNK/ERK/AP1 途径来诱导TPH-1 细胞的凋亡。

Tima 等［14］将姜黄素作用于FLT3 基因过表达的EoL-1白血病细胞株，发现它可抑制细胞于G0/G1 期，并通过下调FLT3 及STAT5A 蛋白的表达来诱导细胞发生凋亡。Wang 等［15］发现，姜黄素可与L-门冬酰胺酶协同促进ALL细胞的凋亡，其具体分子机制既包括激活Caspase-8/9/3，促进细胞色素C 的释放，从而启动Caspses 介导的细胞凋亡，还能同时下调磷酸化Akt 及其通路下游FoxO1、GSK3β、IKKα、NF-κB、XIAP 等分子的表达，进而抑制AKT 信号通路促进ALL 细胞的凋亡。Anuchapreeda 等［16］将姜黄素分别作用于体外培养的来自于70 例儿童白血病人的白血病细胞(含58 例ALL、10 例AML 及2 例CML)，经RT-PCR 检测发现，它诱导了其中35 例(50%)病人WT1基因表达的减少。Kizhakkayil 等［17］首次报道，在人白血病细胞中，姜黄素还可通过激活ROX，耗竭胞内的谷胱甘肽GSH，进而激活Caspses、抑制鞘磷脂合酶(SMS)活性及促使神经酰胺生成，最终诱导白血病凋亡。

2 姜黄素逆转白血病细胞的多药耐药

恶性肿瘤的治疗目前采用手术结合化、放疗等综合措施，但化疗的最大障碍是肿瘤细胞的多药耐药性(MDR)。目前其机制包括(1)膜转运蛋白介导的肿瘤多药耐药，如P 糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)、多药耐药相关蛋白(multidrug resistance-associated protein，MRP)、肺耐药蛋白(lung resistance protein，LRP)等。(2)酶系统介导的肿瘤多药耐药，如拓扑异构酶Ⅱ(topoisomeraseⅡ，Topo Ⅱ)、谷胱甘肽转移酶(glutathione transferase，GST)、蛋白激酶C (protein kinase C，PKC)等。(3)凋亡相关基因介导的肿瘤多药耐药，如Bcl-2/BAX、p53、Survivin 等［18-19］。近年来，也有不少研究表明，姜黄素可逆转多种肿瘤的多药耐药。

在治疗白血病方面，Anuchapreeda 等［20］将姜黄素分别作用于体外培养的来自临床78 例白血病人(含61 例ALL、14 例AML 及3 例CML)的白血病细胞，经RT-PCR 检测发现，它可减少33 例患者的MDR1 mRNA 表达，而且在MDR1 高水平表达组中的抑制率达到70%。Choi 等［21］发现，姜黄素可能通过抑制PI3K/Akt/NF-kB 信号通路的转导，进一步抑制P-gp 糖蛋白的表达，从而逆转小鼠白血病细胞系L1210/Adr 细胞的多药耐药。常宏宇等［22］报道，姜黄素可部分逆转K562/A02 细胞(耐阿霉素ADM 的K562细胞)的MDR，减低ADM 对其的IC50值，降低细胞膜蛋白P-gP 的表达和功能。张长林等［23］发现，姜黄素可活化caspase3，降低BCL-XL 表达，从而抑制耐维甲酸的NB4-R1 细胞生长，并诱导其凋亡。魏小娟等［24］研究表明，姜黄素能使细胞线粒体膜电位ⅢmA 发生异常，并激活Caspase-3，诱导耐伊玛替尼的人慢性粒细胞白血病K562/Glv 细胞凋亡。Wu 等［25］报道，姜黄素衍生物C817 不仅能抑制对伊玛替尼敏感的K562 细胞及耐药的K562/G01、32D-T315I、32D-Q252H、32D-Y253F c 等细胞的增殖，而且在低剂量(0.5 ～1.0 μmol/L)下，还能抑制耐伊玛替尼的K562/G01 细胞中致病融合基因Bcr-Abl 磷酸化及下游STAT-5、CrkL 等蛋白表达，从而诱导耐药白血病细胞的凋亡。

Misra 等［26］将姜黄素与临床常用化疗药多柔比星(Doxorubicin，DOX)共同做成一个小微米粒，然后作用于K562 细胞，发现姜黄素不仅延长了DOX 在胞核中的存在时间，而且通过抑制多药耐药MDR1 及BCL-2 分子的表达，增加其对K562 细胞的毒性，从而协同促进该细胞的凋亡。Sánchez 等［27］证实，将低浓度的姜黄素联合ATO 或氯尼达明时，均可显著增强两者对人急性髓性白血病细胞株U937及HL60 的诱导凋亡作用，但对于人慢性髓性白血病K562细胞凋亡的影响则很小，但将其联合DNA 靶向药物顺铂时，则无上述作用。其分子机制可能是激活ERK 磷酸化，并同时降低Akt 磷酸化活性，最终通过线粒体途径协同促进细胞凋亡，这也为临床急性白血病的治疗提供了一个有用的新思路。

3 姜黄素诱导某些白血病细胞发生自噬

自噬，即Ⅱ型程序性细胞死亡，对维持细胞的稳定性至关重要，同时它也是一种肿瘤抑制基因，不同细胞的自噬能力不同，但是在癌变后，该能力均有所减弱。然而，在一些药物作用下，肿瘤细胞的自噬能力可再次被激活，从而抑制其恶性增殖［18，28］。姜黄素抗癌作用的机制复杂，目前的研究主要集中在诱导细胞凋亡方面，但近年也有研究表明，它还可在一定程度上激活肿瘤细胞的自噬功能。

潘红宁等［29］在研究姜黄素抑制K562 细胞增殖的过程中，经AO/EB 和MDC 荧光染色后观察到，姜黄素作用于细胞时同时发生了凋亡和自噬，从而协同提高对白血病细胞的药物毒性。Wu 等［30］也发现，姜黄素的主要代谢产物THC (Tetrahydrocurcumin)可诱导人髓性白血病HL-60 细胞发生自噬，而且其分子机制与PI3K/Akt-mTOR 及MAPK信号通路密切相关。Jia 等［31］报道，姜黄素不仅通过激活Caspase-3、下调Bcl-2 等分子表达来呈剂量及时间依赖性地诱导K562 细胞凋亡，而且还能通过增加LC3-II (microtubule-associated protein light chain 3，LC3)及beclin 1 等蛋白表达，从而诱导其发生自噬。

4 姜黄素诱导部分白血病细胞发生分化

诱导分化(induction of differentiation)是指恶性肿瘤细胞在体内外分化诱导剂的作用下，向正常或接近正常细胞方向分化逆转的现象。它作为治疗恶性肿瘤的一种新型方法，基本特点在于不杀伤肿瘤细胞，而是诱导肿瘤细胞分化为正常或接近正常的细胞［32］。

陈唐勇［33］发现，姜黄素可促进耐药的急性早幼粒细胞白血病NB4-R1 细胞AKT 磷酸化，而联合全反式维甲酸可进一步增强该作用，提示PI3K/AKT 通路失活可能是导致APL 细胞耐药的因素之一，而姜黄素通过活化PI3K/AKT信号通路来逆转APL 耐药，并促进NB4-R1 细胞发生部分分化。Kikuchi 等［34］报道，在维甲酸诱导人单核白血病U937 细胞向巨噬样细胞分化的过程中，姜黄素通过细胞溶质蛋白p47-phox 及67-phox 的积聚，显著增加超氧阴离子的生成，有望成为一种的临床白血病治疗免疫增强剂。Liu等［35］发现，10 μmol/L 姜黄素对HL-60 细胞具有一定的抑制增殖和诱导分化作用，并且与维甲酸或维生素D3 发生协同作用。1 ～10 μmol/L 下能明显提高两者的增殖抑制及诱导分化作用，但分化方向有所不同，姜黄素可促进维生素D3 和维甲酸将HL-60 细胞分别分化成单核细胞和杆状核粒细胞。

5 姜黄素抑制白血病细胞的浸润与转移

研究表明，癌细胞的浸润转移与细胞外基质的降解密切相关。MMPs 是一组锌离子依赖性蛋白水解酶家族，可介导肿瘤细胞对宿主细胞外基质(包括基底膜)的降解，其中明胶酶MMP-2 与MMP-9 是其降解和重构的主要作用者，与肿瘤的浸润和转移关系密切［36-37］。在人U937 细胞中，姜黄素下调与细胞生存相关的BCL-2、BCL-XL、XIAP、IAP1、IA12、FLIP、与增殖相关的cyclinD1、c-myc、与浸润相关的基质金属蛋白酶 (Matrix metalloproteinase，MMP)-9、与血管形成相关的血管内皮生长因子(VEGF)表达来发挥抗肿瘤作用［38］。本课题组前期也发现，它可通过激活MAPK 信号通路，下调MMP-2 及MMP-9 的转录与分泌，从而抑制人急性单核白血病SHI-1 细胞及多发性骨髓瘤RPMI8226 细胞的增殖与迁移［39-40］。

6 结论与展望

姜黄素诱导白血病细胞发生凋亡的作用已被国内外大量实验研究所证实，同时其诱导白细胞发生自噬、分化、逆转多药及耐药等活性也逐渐引起了人们的重视。因此，进一步阐明姜黄素抗白血病的作用及其分子机制，有望让它作为一种新型、高效、低毒的抗癌药，在临床白血病的治疗中发挥重要作用。

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