大蒜素对肝癌细胞的作用.pdf

中国中医急症 2 0 0 8年 1月第 l 7卷 第 1期 J E T C M J a n 2 0 0 7 V o 1 1 6 N o 1 大蒜素对肝癌细胞的作用 张 园 审校 谢朝 良 中图分类号 R 7 3 0 5 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 7 4 5 X 2 0 0 8 0 1 0 0 9 5 0 3 关键词 肝癌细胞大蒜素抑制作用 大蒜素 a l l i c i n 为百合科植物大蒜 鳞茎 中提取的特有 的含 硫化合物 为多种烯丙基有机硫化合物复合体 主要成分 为二烯 丙基三硫化合物 其次为二丙烯二硫化合物等 传统上大蒜素被 用于抗细 菌 病毒和真菌的感染 近年来 国内外的流行病学 调查和实验研究表明 大蒜素对 胃癌 结肠癌 肝癌 肺癌等多种 肿瘤均有 明显抑制作用 并可通过增强免疫力 而发挥抗肿瘤 作用 1 3 而且这种抑制作用对机体 几乎没有毒副作用 为此 人 们就大蒜素对人肝癌细胞 的作 用进行 了多方面的研究 已有的 报道表 明 大蒜素对肝 癌细胞 的作用 可能表现 为以下几个 方 面 1 大蒜素对人肝癌细胞超微形态的影响 钟宁等 用不 同剂量的大蒜素对体外培养的肝癌细胞进行 处理后 用倒 置相差显微镜 观察发现 处理 3 0 m i n后 多数细胞 之间连接减少 胞 浆退缩 边缘不规则 内部颗粒增多 但 不同剂 量组之间无显著差异 处理 3 h 后 上述 细胞之间连接的变化更 加 明显 出现脱落死亡细胞 处理 8 h后 有较大量 的细胞死亡 尤以 l O 0 z g m l 大蒜素组表现明显 H E染色观察 部分细胞体 积缩小 核染色质深染 聚集 出现典型的凋亡小体 扫描 电镜观 察 多数贴壁细胞胞浆 回缩 细胞之间的连接减少 空隙加大 界 限清晰 细胞 表面 的丝状微绒毛 明显减少 部分细胞体积 明显缩 小 细胞从玻片表面脱落 表面微绒毛减少或者脱 落殆尽 出现 典型凋亡小体 透射 电镜观察 多数细胞表面的微绒毛 明显减 少 部分完全消失 表面呈圆形或椭圆形 细胞浆内部 的微管和 微丝结构减少 消失 线粒体变化不 明显 少数 出现线粒体肿胀 变性 有些细胞内出现大量空泡 细胞核体积缩小 核 仁消失 染 色质染色加深 向边缘聚集 出现凋亡小体等典 型凋亡细胞形态 学改变 由此研究结果证实 大蒜素可以导致培养人肝癌细胞 的 凋亡 大剂量时可致细胞坏死 小剂量大蒜素可 引起细胞表面微 绒毛的变化 突出表现为肝癌细胞表面微绒毛消失 细胞 内部微 丝 微管等影响细胞运动功能的细胞器减少 而在相同的条件 下 用阿霉素处理的人肝癌细胞 虽然可以导致相 同程度 的细胞 死亡 但是对细胞表面微绒毛的影响较小 二者差别显著 这 同 时也提示大蒜素对肝癌细胞的侵袭能力可能也具有 特异性 的抑 制作用 2 大蒜素抑制体外肝癌细胞的侵袭能力 原发性肝癌的预后差 其主要原因在于其侵袭和转移 由于 肝癌早期临床症状缺乏特异性 使得发现时己到晚期并且出现 泸州医学院附属第二医院 泸州 6 4 6 0 0 0 95 综述 了肝 内或肝外的转移 丧失 了手术时机 另一方面 肝癌根治性 切除后的复发率 高达 6 0 以上 是影响手术疗效 的重要因素 因此肝癌侵袭与转移 的防治研 究成为肝癌研究 的热点和难点 2 1 大蒜素对肿瘤侵袭转移抑制基 因 n m2 3一 Hl 表达 的影 响 目前已分离出多种能抑制肿瘤侵袭与转移 的候选基因 研究 最多和被认为最有前途 的是 n m 2 3基 因 许多研究表 明 n m 2 3 基因表达水平与肝癌等肿瘤侵袭转移呈显著负相关性 且 n m 2 3 基因低表达患者 的生存期短 预后不 良 发现 n m 2 3基因及其产 物的低 表达 与疾病的进展及转移能力呈明显负相关 人 n m 2 3 基因分为 n m 2 3一Hl 和 m 2 3一H 2两个亚型 其 中 n m 2 3 一Hl 与 肿瘤侵袭转移更为密切 将 n m 2 3一Hl 基因转染肝癌细胞可使 其转移能力 明显降低 检索文献发现 n m 2 3基因的表达可能 抑 制肿瘤细胞的运动功能 细胞运 动是肿瘤细胞转移克隆化的 前提 n m 2 3基 因产物引起的细胞运动能力下降 可能是抑制肿 瘤转移 的基础 马亚兵等 用流式细胞检测 显示 经 大蒜素处理 后 的人肝癌细胞 可以有效提高人肝癌细胞 n m 2 3一H1 的表 达 水平且呈剂量依赖性 即随着剂量 的提高 n m 2 3 一H 1 的表达水 平也相应升高 提示大蒜素在基 因水平上调节肿瘤细胞侵袭和 转 移 能 力 2 2 大蒜素对人肝癌细胞 中 V E G F m R N A表达 的抑制 肿瘤 血管是任何实体肿瘤在生长过程 中所必须的 且肿瘤血管密度 与人类肿瘤 的恶性进展有一定关系 肝癌为富含血管的肿瘤 现 已清楚 在肿瘤血管生成过程中 血管生成 因子主要是血管表皮 生长 因子 V E G F 发挥着重要 的正性 调控作用 B r o w n和 We i d n e r o 等 I 发现原位癌在成为浸润癌之前 先产生 V E G F 因为 V E G F的生物学效应引起肿瘤血管的通透性增高等使周围基质发 生明显改变 这样就利于原位癌 向周围组织蔓延和侵犯 肿瘤在 生长过程 中由于 V E G F分泌急剧增加 血管形成加速 使肿瘤生 长更快 与此 同时结构和功能异常的血管增多 使癌细胞更容易 侵入血管 出现远处转移 因此 V E G F是肿瘤细胞在侵袭过程中 最重要 的因子之一 高艳景等 I 应用逆转录聚合酶链反应方法 以 H P R T为内标 采用半定量方法 计算各个样品的V E G F与 H P R T 电泳条带的峰面积积分 比值 显示人肝癌细胞经大蒜素处理后 V E G F的表达明显降低 3 大蒜素诱导人肝癌细胞凋亡的作用 肿瘤的发生 发展与细胞增殖和凋亡的不平衡有关 由大蒜 素对人肝癌细胞超微形态的影响可知 大蒜素可以导致培养人肝 癌细胞的凋亡 但对其诱导细胞凋亡的机制尚处初期 已有的报 道表明 大蒜素可能通过以下途径诱导人肝癌细胞凋亡 维普资讯 9 6 中国中医急症 2 0 0 8年 1 月第 1 7卷 第 1 期 J E T C M J a n 2 0 0 7 V o 1 1 6 N o 1 3 1 对 c a s p a s e 蛋 白表达的影响 细胞凋亡的参与分子均是在 基因控制下组成性存在的 c a s p a S e 是一组细胞凋亡蛋 白酶 参与 死亡信号转导 在正常情况下 c a s p a s e 活化 酶的严格底物特异 性和高度有效性 确保 了在细胞 凋亡过程中发生专一性的蛋白 水解 即 c a s p a s e 以一种和谐的方式选择地剪切一组蛋 白质 导 致其结构变化或功能的丧失 以致发生细胞凋亡反应 尽管有少 数 的 c a s p a s e非依赖的细胞凋亡 但大多数的细胞凋亡依赖 于 c a s p a s e 当 c a s p a s e的活性受到抑制而引起 细胞凋亡障碍 即细 胞凋亡与增殖之间动态平衡失调时就可引起肿瘤 的发生发展 c a s p a s e的两条不同激 活途径 c a s p a s e 8和 c a s p s e 9酶激活途径 皆激活共 同的下 游死亡信号转 导途径上 的 c a s p a s e 一3 一 6 一 7 以 c a s p a s e 一 3最为重 要 O o m m e n S等 发现大蒜素作用于肝 癌细胞可引起 c a s p a s e 一3 c a s p a s e 一8 c a s p a s e 一9的活化 从而 诱导肝癌细胞的凋亡 3 2 大蒜 素上调人肝癌 细胞 F a s F a s L系统 的表达 死亡信 号转导的序列效应 分子 c a s p a s e 皆是 以其非活性 的酶原形式存 在 只有 当其中某个关键效应分子的酶原被诱导激活后 才引起 效应分子 问的级联反应 最终导致细胞凋亡 F a s 是广泛表达于 正常细胞 和肿瘤细胞膜表面的 1型受体 其胞浆段 内含有死亡 域及抑制域 F a s 与其配体 F a s L结合后形成一个 四分子组成的 复合体 称为诱导死亡的信号复合体 D I S C 完成由 F a s 介导的 死亡信号起始转导 接下来进行级联反应激活下游 的靶 c a s p a s e 以启动凋亡过程 张志勉等 将人肝癌细胞移植于裸小鼠皮 下 模拟介 入治疗用药方法 在瘤体 内注射大蒜 素后 中心细胞 出现大量坏死 边缘部位的细胞则大量凋亡 瘤体细胞坏死较多 的原因可能是移植瘤中心部位的药物浓度较高 且瘤体 中心部 位 的血液供应减少 其结果与体外细胞学研究结果相似 说明大 蒜素在体内的抗肝癌作用与其诱导凋亡有关 用 R T P C R技术 分析处理前后细胞的 F a s L m R N A结果显示 注射大蒜素的 F a s L mR N A移植瘤组织表达 明显增强 因此上调 F a s F a s L系统可能 是大蒜素诱导凋亡的重要机制 4 大蒜素对人肝癌 细胞增殖的抑制作用 4 1 大蒜素对肝癌 细胞生长周期的影响 真核 细胞在 分化 增殖过程中 其完整的细胞周期包括分裂间期 分成 G 0 G s c 期 以及有丝分裂期 M期 细胞周期中有三个调控点分别是 G 0 G G s G 2 M 细胞周期 的调控其实也就是细胞 周期调控点的 调控 是多因素参与 的过程 在这些因素中 主要有细胞周期素 的合成和降解 周期素有五类 分别参 与细胞周期中不 同时期的 调节 细胞周期素依赖性激酶 C D K s 的激活和灭活 相关的抑 制性因素如 C D K s 抑制物合成和降解等 张燕等 通过 MT T法 发现大蒜素对肝癌细胞 的生长有抑制作用 且 随着剂量的增加 抑制作用随之增强 其抗增殖效应呈剂量一效应关系 在细胞生 长的 4个周期中 G G 期阻滞与细胞增殖 和凋亡密切相关 G G 期是 D N A修 复期 使损伤 D N A在染色体分离前得到修 复 不能修复者则不能进入细胞增殖周期 因此阻止 D N A损伤 后再修复是抑制细胞增殖 的一个重要前提 本研究采用流式细 胞技术方法 发现大蒜素能影响肝癌细胞 的生长周期 大蒜素处 理组 G 0 G 细胞期 比例增加 s 期细胞数量减少 研究结果表 明 在肝癌细胞的生长周期中大蒜素抑制 了细胞通过 G 期 向 s 期 的转换 同时还可能诱导细胞进入 G期 s期细胞数量 的减少 提示大蒜素可能通过减少或抑制处于增殖期的肿瘤细胞达到其 抑制作用 这与国内外文献报道是一致的 上述实验结果表明 大蒜素对肝癌细胞有抑制作用 其抑制作用可能与诱导肝癌细 胞凋亡 阻抑细胞周期进程有关 4 2 大蒜素抑制 E G F上调人肝癌细胞 中E G F R表达生 长因 子是刺激细胞增殖 和引起其它细胞效应 的多肽类物质 生长因 子通过它们的受体 将信号传递到细胞 内 细胞运用复杂的细胞 内机制整合处理这些信号 以推动细胞进入细胞周期 生长因子 受体在细胞普遍存在 现已证 明人肝癌组织中存在表皮生长因 子 E G F Mo t o o 等 使用 E G F单克隆抗体证明 E G F存在于癌细胞 的细胞质 中 在癌细胞核及无癌部分均未发现 E G F 提示癌组织 中的 E G F 是 由人肝癌细胞产生的 而用 E G F抗体 能在无血清培 养基 中抑制人肝癌细胞的生长 这说明 E G F对人肝癌细胞 的生 长具有 自分泌调节作用 许多学者对肝癌组织中 E G F R的表达 进行 了研究 结果表明在肝癌的发生过程 中 癌组织 中及癌旁组 织中 E G F R有过度表达 提示 E G F R过度表达可能与癌变的过 程密切相关 且封 闭或阻断 E G F R能抑制人肝癌细胞 的生长 促 进癌细胞凋亡作用 E G F通过与 E G F R结合 激活受体特异性酪 氨酸激酶 导致受体 自身和蛋 白底物磷酸化 进而激活 N a H 交换 和引起癌细胞 内 c a 高 致使癌细胞 D N A合成增加 袁孟彪 等 应用免疫组化的方法评 价含大蒜素和 E G F培养液在 1 2 h 后对人肝癌细胞 E G F R表 达水平的影响 结果表明 大蒜素能显 著抑制人肝癌细胞 E G F R的表达 明显降低 E G F刺激人肝癌细 胞造成 的 E G F R的上调 从而证实其抑制癌细胞生长 促进癌细 胞凋亡 的作用途径之一是通过抑制人肝癌细胞 E G F R的表达而 实现的 5 大蒜素对肝癌细胞 中遗传 性毒性 因子诱导 D N A损伤 的抑 制作用 许多试管内及试管外研究均显示 了大蒜素存在着广泛的生 物学活性 包括抗诱变 抗氧化 抗增殖促 凋亡等作用 这些在抑 制癌症过程 中起着关键 性的因素 L e B o n a n d S i e s s l 2 0 0 0 T h o m s o n a n d A l i 2 0 0 3 遗传性损伤是致癌作用中关键性的 起 始因素 遗传毒性 因子如黄曲霉素 二 甲基亚硝胺 苯并芘等 在肝癌形成过程 中对遗传性物质 D N A的损伤是其致癌 的重要 原因 已经做了大 量研究并且证实了大蒜素有抑 制化学性致癌 物质遗传毒性的活性作用 L e B o n a n d S i e s s 2 0 0 0 但这类实验 中大多数是在实验 条件下 利用从 老鼠肝脏获得 突变细菌细胞 和一外源性代谢激活物混合而成 和人类环境下的相关性受到 限制 并且 相 比较而言 关于大蒜素在哺乳动物细胞模型和人 类代谢 能力的细胞 中的抗诱变活性的研究报道较少 C B e l l o i r 和 V S i n g h t 等使用快速而敏感 的在单细胞水平分析 D N A损 伤作用 的单细胞凝胶 电泳测定法 分析 了大蒜有机硫化复合物 O S C 中不 同的成 分 包括 二烯 丙 基硫 化物 D A S 蒜 素 D A D S O 二烯丙基二硫化物 D A D S 硫一烯 丙基半胱氨酸 S A C 烯丙硫醇 A M 对肝癌细胞处理后 对黄曲霉素 二 甲基 亚硝胺 苯并芘的遗传毒性 作用有明显的抑制作用 研究显示除 A M之外所有的 O S C均能有效 的使黄曲霉素处理 的肝癌细胞中 的遗传毒性降低 在 降低苯并芘处理 的肝癌细胞中的遗传毒性 作用中 D A D S 起着主要作用 S A C和 A M显 著降低二 甲基亚硝 胺处理的肝癌细胞的 D N A损伤 此外 研究还显示 所有 的 O S C 都降低直 接作用 的复合物 的遗传 毒性 过 氧化氢及 甲磺 酸 甲 酯 维普资讯 中国中医急症 2 0 0 8年 1 月第 l 7卷 第 1 期 J E T C M J a n 2 0 0 7 V o 1 1 6 N o 1 6 结语 第二信号系统 中 c A MP是体内很多激素 的第二信使 其主 要功能是激活蛋 白激酶 A 通过某些蛋 白质的磷酸化 进而影响 内源性核酸内切酶的活性 来实现其生理学效应 c A MP浓度升 高时 均可有效地诱导细胞凋亡 c A MP还是一种有效的诱 导分 化剂诱导增殖分化 细胞内 c A MP水平 的降低是引起 恶变 的直 接原因 恢 复细胞 内 c A M P的水平又是导致肿瘤逆转 的直接机 理 所 以 c A M P是细胞凋亡通路 中的一个主要 环节 c A M P水平 升高可诱导肿瘤细胞 向凋亡方向发展 有报道大蒜素对肝癌细 胞有 这方面的作用 1 7 l 综上所述 大蒜素对肝癌细胞 的凋亡诱 导 增殖的抑制 抗诱变等作用是 多因素 多水平的复杂生物过 程 其具体的作用机理还有待于进一步 的研究 为临床治疗癌 症 开发 高效低毒的抗癌新药提供实验基础 参考文献 1 胡红 潘洁 大蒜素 的临床应用进展 J 现代诊断与治疗 2 0 0 5 l 6 1 2 0 2 2 2 吕艳欣 李威 大蒜素诱导肿瘤细胞 凋亡作用 J 现代肿瘤医学 2 0 0 6 1 4 1 1 1 7 1 1 8 4 张志勉 高海青 魏瑗 等 大蒜素对肿瘤患者细胞免疫功能的影响 J 山东大学学报 2 0 0 3 4 1 2 1 4 8 1 5 0 4 钟宁 高海青 张尚忠 等 大蒜素对人肝癌细胞超微形态影响的研 究 J 山东 医学 2 0 0 2 4 2 1 9 1 3 1 5 5 L i u F Z h a n g Y Z h a n g XY e t a 1 T r a n s f e c t i o n o f th e n m2 3一H1 g e n e i n t o h u ma n h e p a t o c a r c i n o ma c e l l l i n e i n h i b i t s t h e e x p r e s s i o n o f s i a l y L e w i s X a l p h a l 3 f u c o s y l t r a n s f e r a s e V a n d me t a s t a t i c p o t e n t i a l J C a n c e r R e s Cl i n On c o f 2 00 2 1 2 8 1 8 9 1 9 6 6 钟宁 马亚兵 高海青 等 大蒜 素抑制体外人肝癌细胞 的侵袭能力 J 世界华人消化杂志 J 2 0 0 5 1 3 6 7 4 3 7 4 7 7 we i d e r n N Br e s t W J o k a ma n d D e t a 1 Tu mo r a n g i o g e n e s i s a n d m e t a s t a s i s C O r r e c t i o n i n i n v a s i v e c a rei n a ma J N E n g J M e d 1 9 9 1 97 3 2 4 l 8 B r o wn L F Be r s e B J a c k ma n R e t a 1 E x p r e s s i o n o f v a s c u l a r p e r me a b i l i t y f a c t o r v a s c u l a r e n d o t h e l i a l f a c t o r a n d r e c e p t o r s i n b e r e a s t c a n c e r J Hu m P a t h o l 1 9 9 5 2 6 8 6 9 高艳景 袁孟彪 辛华 等 大蒜 素抑制人肝癌细胞中 V E G F m RN A 表达 的研究 J 中国药学报 2 0 01 1 7 5 5 3 1 5 3 3 1 0 O o m m e n S A n t o R J S r i n i v a s G e t a 1 A l l i c i n f r o m g a r l i c i n d u c e s c a s p a s e m e d i a t e d a p o p t o s i s i n c a n c e r c e l l s J E u r J P h a r ma c o l 2 0 0 4 4 8 5 1 3 9 7 1 0 3 1 1 张志勉 钟宁 高海青 等 大蒜素对皮下移植肝癌 细胞生长抑制和 诱导调亡的实验研究 J 中国老年 医学杂志 2 0 0 5 2 4 3 2 1 3 2l 6 l 2 张燕 沈宜 大蒜 素诱导 鼠肝癌细胞 MM 4 5 T L i 细胞株凋亡 J 复 旦大学学报 2 0 0 6 3 3 2 2 4 0 2 4 3 1 3 袁孟彪 邵洪莲 王茜 等 大蒜素抑制 E C F上调人肝癌细胞 中 E GF R表达的研究 J 山东中医药大学学报 2 0 0 5 2 4 3 2 3 1 2 3 7 1 4 T h o ms o n M A l i M G a r l i c A l l i u m s a t i v u m a r e v i e w o f i t s p o t e n t i a l u s e a s a n a n t i c a n c e r a g e n t c u r r J c a n c e r D r u g T a g e t s 2 0 0 3 3 6 7 8l 1 5 B o n A M S i e l l M H Or g a n o s u l f u r c o mp o u n d s fro m Al l i u m a n d t h e c h e mo p r e v e n t i o n o f c a n c e r J D rug M e t a b D rug I n t e r a c t 2 0 0 0 1 7 5l一7 9 1 6 Bo l l o i r C s i n g h V Da u r a C e t a 1 P r o t e c t i v e e ff e c t s o f g a r l i c s u l f u r c o mp o u n d s a g a i n s t DNA d a ma g e i n d u c e d b y d i r e c t a n d i n d i r e c t a c t i n g g e n o t o x i c a g e n t s i n H e p G 2 c e l l s J F o o d c h e m T o x i c o l 2 0 0 6 4 4 6 8 2 7 8 3 4 l 7 邵红莲 辛华 翟玉梅 等 大蒜素诱导人肝癌 B E L 2 7 4 0 2细胞凋 亡 J 解剖学报 2 0 0 1 3 2 1 3 2 9 0 2 9 2 收稿 日期 2 0 0 7 0 7 0 4 上接第 9 1页 2 胡有志 石杰 屈松柏 等 血压平逆转二肾一夹肾性高血压大 鼠左 室重构 的作用及机制 的研 究 J 中西 医结合 心脑血管病杂 志 2 0 0 5 3 8 7 0 3 7 0 4 3 刘 自兵 张新芳 滋阴潜 阳法对肾性高血压大 鼠神经免疫调节的影 响 J 安徽 中医学院学报 2 0 0 5 2 4 3 3 2 3 3 4 张笑 丽 刘子旺 杨瑞霞 等 首乌降压胶囊对