水飞蓟宾的抗肿瘤、抗氧化和免疫调节分子药理学机制研究进展
王红军1姜媛媛1路平1王琼1池岛乔1
(1.沈阳药科大学中日医药研究所,辽宁沈阳110016)
关键词：水飞蓟宾酪氨酸激酶抗氧化免疫调节
中图分类号：R285
文献标识码：A
Figure1ChemicalstructureofsilibininA
1水飞蓟宾对PTK途径的调节
1.1抑制表皮生长因子受体信号转导
水飞蓟宾能抑制IGF-1R的活化,因此提示可以采用抑制IGF-1R的策略协同水飞蓟宾的抗肿瘤作用。在作者的研究中发现[9],水飞蓟宾能部分抑制乳腺癌MCF-7细胞IGF-1R的磷酸化,而联合IGF-1R的特异抑制剂tyrphostinAG1024(竞争受体胞浆区ATP结合位点)进一步抑制IGF-1R的磷酸化,则能协同促进水飞蓟宾对MCF-7细胞的生长抑制与凋亡诱导作用,实验证明AG1024促进了水飞蓟宾对死亡受体途径和线粒体凋亡途径的启动。
1.3调节其他PTK途径
肿瘤过表达血管内皮生长因子(VEGF)及其受体(VEGFR)是肿瘤血管生成和维持生长的主要方式,Singh等[10,11]发现水飞蓟宾能分别抑制人结直肠癌、前列腺癌移植小鼠以及乌拉坦诱导的肺癌小鼠体内肿瘤微血管生成,检测到VEGF表达下调。Yang等[12]的研究表明,水飞蓟宾能抑制结肠癌LoVo细胞分泌VEGF,上调EA.hy926内皮细胞VEGFR-1(fms-liketyrosinekinase,Flt-1,VEGF的负调控受体)的mRNA水平,而对VEGFR-2(kinase-insert-domain-containingreceptor,KDR,VEGF的正调控受体)表达没有影响。还有研究表明,水飞蓟宾抑制JAK(Januskinase)-STAT(signaltransducerandactivatoroftranscription)途径,诱导前列腺癌DU145细胞凋亡[13];抑制胰岛素刺激的葡萄糖转运体(GLUT)4的转位[14];下调黏着斑激酶(FAK)以及基质金属蛋白酶-2(matrixmetalloproteinase-2,MMP-2)的表达来抑制人骨肉瘤MG-63细胞的黏附和侵袭能力[15]。
1.4p53与SIRT1参与水飞蓟宾对RTK的调节
在哺乳动物中,与酵母组蛋白去乙酰化酶Sirtuin家族蛋白Sir2(silentinformationregulator)高度同源的SIRT1蛋白(amammalianhomologueofyeastSir2,酵母Sir2基因在哺乳动物中的同源体)参与调节细胞代谢与衰老。同时SIRT1还是重要的凋亡拮抗蛋白,如SIRT1能去乙酰化p53,进而抑制p53依赖的转录活性及凋亡。在拮抗丝裂霉素C对A375-S2细胞的损伤过程中以及拮抗异丙肾上腺素(β-肾上腺素受体激动剂)对大鼠乳鼠心肌细胞的损伤[23]过程中,水飞蓟宾明显上调了SIRT1的表达,同时抑制了p53的活化。这提示SIRT1是参与水飞蓟宾保护作用的重要因子,然而这些研究都同时发现水飞蓟宾的保护作用依赖PTK的活性。作者在水飞蓟宾诱导MCF-7细胞凋亡的研究中发现,水飞蓟宾以及IGF-1R抑制剂AG1024都显著抑制了SIRT1的表达,这一现象说明了在不同细胞系水飞蓟宾可能通过调节IGF-1R/SIRT1/p53组成的回路中一个或几个环节,表现为损伤与保护的双向调节机制。
2水飞蓟宾的抗氧化作用和自由基清除作用
2.1强的羟自由基清除能力以及超氧阴离子自由基诱导能力
因此水飞蓟宾的主要抗氧化机制可以解释为,当氧化应激形式为·OH时,水飞蓟宾能直接通过理化反应将其清除,同时抑制脂质过氧化反应,减少MDA等产生;而对抗O2-·和H2O2产生的氧化应激则主要依赖水飞蓟宾能够及时清除O2-·或H2O2所转化的·OH等反应性较强的自由基,从而减少或消除·OH等对抗氧化酶系的抑制,并维持非酶类抗氧化物GSH、维生素E、C及β-胡萝卜素等的水平来实现。一定水平的O2-·可以参与细胞内信号转导或调节氧还敏感蛋白表达,促进细胞生长或存活,作者在用水飞蓟宾诱导MCF-7细胞凋亡的研究中发现,水飞蓟宾诱导的O2-·可对抗其凋亡诱导作用,因此水飞蓟宾对O2-·和·OH这两种不同形式ROS的双向调节作用也是其重要作用机制之一。
2.2抑制UV诱导的氧化应激
UV照射皮肤可引起光老化和癌症。日光中的UV按波长分为3种,UVA(320~400nm)、UVB(290~320nm)和UVC(100~290nm)。自然环境下,全部的UVC和大部分UVB在臭氧层被吸收,而UVA不被臭氧层吸收,皮肤接触到的紫外线95%以上是UVA。UV诱导细胞损伤通过两个不同的机制:第一是直接途径,细胞内发色基团/光敏物质如RNA、DNA和蛋白质携带的芳香氨基酸等,可以直接吸收UV光子导致光化学反应,以DNA碱基损伤为代表;第二为间接途径,光敏物质吸收UV光子成为激发的单线态,与其他分子通过电子传递形成自由基或ROS。研究报道[29-31]了水飞蓟宾对抗3种波长UV对人永生化的角朊HaCat细胞诱导的损伤。然而其中只有在Svobodová等[29]报道的UVA诱导的HaCat细胞损伤中,水飞蓟宾以抗氧化作用为主要保护机制:水飞蓟宾抑制ROS产生和膜的脂质过氧化,减少细胞内ATP和GSH的消耗,并抑制了caspase-3的活力和DNA单链的断裂。因此,水飞蓟宾通过自由基清除作用对抗UVA的损伤,而对抗UVB和UVC的作用则可能主要与DNA损伤修复有关。
2.3抑制β淀粉样肽引起的记忆缺陷
Figure2SilibininattenuatestheimpairmentoflearningandmemoryinducedbyAβpeptidethroughitsantioxidativeandanti-inflammatoryproperties
2.4心肌保护作用
线粒体通过氧化磷酸化合成ATP,是心脏收缩/舒张的供能器,线粒体功能的异常则会导致ROS的产生;而过氧化物质大量堆积、抗氧化能力下降又会加重线粒体和心肌细胞损伤。作者在研究异丙肾上腺素对大鼠乳鼠心肌细胞损伤的实验中发现,异丙肾上腺素能明显上调MDA水平,而SOD活力明显下降;同时还检测到了线粒体膜电位降低,以及细胞色素c从线粒体向胞浆转位。用水飞蓟宾预处理,能清除MDA,恢复SOD活力,并抑制线粒体的损伤[34]。
2.5抑制酒精性肝损伤
乙醇可以通过诱导活性氧产生造成肝损伤,如乙醇能诱导肝细胞表达细胞色素P4502E1(CYP2E1),而CYP2E1能氧化乙醇产生羟乙基自由基,是酒精性肝损伤的主要原因。研究显示,水飞蓟宾明显抑制乙醇对CYP2E1的诱导和活性氧的生成,并能恢复抗氧化酶的活力[35,36]。O2-·或·OH在铁离子存在的情况下,可能通过非酶性反应参与肝微粒体产生羟乙基自由基。水飞蓟宾对O2-·清除能力很差,同时对铁离子的螯合作用也极微弱,且在较高浓度下才能与乙醇竞争结合·OH,因此水飞蓟宾抑制酒精性肝损伤主要通过直接清除羟乙基自由基实现。
2.6抑制冷藏/再灌注损伤
2.7调节糖代谢与脂代谢
单核细胞对动脉内皮的黏附是动脉粥样硬化早期表现之一。低密度脂蛋白(LDL)含有大量的不饱和脂肪酸,在氧自由基的作用下可生成脂类自由基,介导更多的脂质过氧化反应,最终形成多种活性醛(如MDA)。这些活性醛与LDL中的脂质蛋白结合,产生新的抗原决定簇,形成氧化性低密度脂蛋白(oxLDL)。oxLDL的产生会诱导单核细胞活化并黏附到炎性血管内皮后转化成巨噬细胞,巨噬细胞通过表面的清道夫受体(scavengerreceptor,SR)无限制地识别摄取oxLDL,最后凋亡形成充满脂质的泡沫细胞,导致胆固醇在血管处聚积,引起动脉粥样硬化病变。因此,抑制oxLDL的形成可以阻止动脉粥样硬化病变或促使其消退。水飞蓟宾能阻止LDL氧化生成oxLDL,从而抑制了单核细胞和巨噬细胞的SR和FcγR对oxLDL所携带的氧化特异抗原决定簇(如MDA修饰的LDL)的识别[40],因此其抗动脉粥样硬化功能是通过抗氧化和清除自由基作用实现的。
3水飞蓟宾对免疫反应及炎症的调节
3.1细胞免疫调节
一般而言,促炎性的辅助性T细胞亚群1(Th1)细胞因子(如IL-2、IFNγ、TNFα)和抗炎性Th2细胞因子(如IL-4、IL-5、IL-10、IL-13)处于相对平衡状态,Th1/Th2细胞因子失平衡将导致免疫失调。很多研究表明,水飞蓟宾抑制了Th1细胞因子的过量产生。过度的免疫刺激会引起肝损伤,如病毒性肝炎和自身免疫性肝炎,这种病理过程依赖于CD4+T细胞的活化。给小鼠静脉注射刀豆素A(ConA)诱导T细胞依赖的肝损伤,模拟自身免疫性肝炎,研究发现水飞蓟宾不影响CD4+T细胞在肝内的聚集,但抑制了肝内的TNFα、IFNγ、IL-2、IL-4、iNOS水平,而升高了IL-10水平[43];同时水飞蓟宾还抑制了NF-κB的活化,由于NF-κB介导TNFα、IFNγ、IL-2和iNOS的表达,可以推测抑制NF-κB活性是水飞蓟宾保护作用的一个主要机制。
炎症因子如TNFα是介导肝脏损伤的重要介质,由于NF-κB一方面可介导TNFα的表达,另一方面NF-κB又是TNFα信号通路下游的转录因子,而水飞蓟宾对NF-κB的抑制可以有效阻断这种正反馈回路。水飞蓟宾能显著抑制赫曲毒素A(ochratoxinA,OTA)和LPS刺激的大鼠离体肝和离体枯否细胞对TNFα的分泌作用,并明显减少两个细胞毒指标谷氨酸脱氢酶(GLDH)和乳酸脱氢酶(LDH)的水平[44]。说明水飞蓟宾对抗肝脏炎症损伤的机制是同时通过抑制TNFα分泌和抑制TNFα活性的双重作用来完成的,而这一作用很可能是通过抑制转录因子如NF-κB的活性来实现的。
3.3抗氧化作用与免疫调节
4结语
水飞蓟宾在抗肿瘤、抗氧化、抗炎、高安全性等方面表现出良好的应用和开发前景,目前作者还针对水飞蓟宾在自噬、衰老、神经退行性疾病等方面的作用,开展了细胞/干细胞/癌干细胞、线虫及动物体内模型研究,随着水飞蓟宾分子药理机制的深入阐明,必将为临床治疗提供更为有力的支持。