黄酮类化合物的抗血液肿瘤作用(1)
【摘要】 黄酮类化合物是广泛存在于自然界中的一类多酚化合物,有许多潜在的药用价值,抗血液肿瘤活性是其研究热点之一。其抗血液肿瘤作用主要表现在影响细胞周期、抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、干预信号转导、抗氧化和清除自由基、诱导细胞分化、逆转肿瘤细胞多药耐药性、促进抑癌基因表达和抑制癌基因表达等方面。文中就黄酮类化合物抗血液肿瘤作用的研究进展进行综述。
【关键词】 黄酮类化合物;抗血液肿瘤作用
自然界中许多植物的叶、皮、根和果实中都含有一定量的黄酮类化合物,它们是一类多酚化合物,基本结构是2个苯环(A-环与B-环)通过中央三碳链相互联结而成,每个苯环上可连接上取代基,取代基可为羟基、糖基或多糖,之所以把它们称为黄酮类化合物是因为结构中含有酮基,而且很稳定。根据中央三碳链的氧化程度、B-环联结位置以及三碳链是否构成环状等特点,可将重要的天然黄酮类化合物分为黄酮类、异黄酮类、黄酮醇类、黄烷-3-醇类等14大类[1]。现在已能用人工合成的方法合成一些能溶于水的黄酮类化合物,使之方便使用。因其具有多种药理活性,且有极大的抗肿瘤潜力,黄酮类化合物已成为研究的热点与重点,其中对抗血液肿瘤作用研究已久[2],国内外文献报道较多,体外研究中,已发现黄酮类化合物许多抗血液肿瘤效应,本文就该类化合物在抗血液肿瘤研究中取得的进展进行综述。
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1 黄酮类化合物影响血液肿瘤细胞周期
研究已证实肿瘤是多基因变化导致细胞周期紊乱的结果。彭志刚等[3]研究发现芒果甙具有干预白血病细胞周期的作用,25~200umol/L浓度芒果甙作用于白血病K562细胞24 h后,G0/G1及S期细胞比例逐渐减少,G2/M期细胞不断增多,出现G2/M期阻滞,并呈现剂量依赖性,到100umol/L浓度时已达到24.4%,此后随着药物浓度增大,G2/M期细胞比例无明显增加。Gupta S等[4]研究发现芹菜苷配基能干预p34cdc2H1激酶活性,调节细胞周期素B1蛋白的形成,从而使人白血病细胞HL-60周期停止于G2/M期。黄华艺[5]还研究发现芹菜素具有诱导人白血病细胞HL-60周期停止于G2/M期的作用,此作用于除去芹菜素后可逆转。
2 黄酮类化合物抑制血液肿瘤细胞增殖
彭志刚等[6]观察芒果甙在体外对K562细胞生长的影响,用台盼兰拒染色法、MTT法及集落形成试验3种实验方法均显示芒果甙对K562细胞的增殖具有明显的抑制作用,不同浓度芒果甙均能抑制白血病K562细胞增殖,且其抑制作用随药物浓度增加而增加。研究结果证明芒果甙能显著抑制慢粒白血病K562细胞的增殖。Salucci等[7]也研究发现槲皮素可抑制HL-60细胞生长,并呈剂量依赖性。流式细胞仪检测显示,槲皮素引起G2/M期细胞升高,而G0/G1期细胞下降,也呈剂量依赖关系,这些作用于除去槲皮素后得到逆转,可能通过与微管蛋白结合,干扰微管的多聚化而达到抗细胞增殖的作用。
, 百拇医药
3 黄酮类化合物诱导血液肿瘤细胞凋亡
诱导肿瘤细胞凋亡己成为肿瘤治疗研究的新靶点和抗癌药物及抗癌疗法的新筛选标准。国内外学者们对黄酮类化合物诱导血液肿瘤细胞凋亡做了大量的研究,发现黄酮类化合物可以通过多途径诱导肿瘤血液肿瘤细胞凋亡[8]。ChenYC等[9]研究发现汉黄芩素和漆黄素对于白血病细胞株HL-60细胞具有强大的凋亡诱导作用;且具有剂量依赖性,浓度为80μmol/L时,可以观察到典型的凋亡小体。进行分子研究表明,两者均能活化caspase 3/CPP32基因,但不能活化caspase 1基因,另外caspase 3抑制剂能消除汉黄芩素和漆黄素对SK-HEP1细胞的细胞毒作用,而caspase 1抑制剂则没有此作用。ShenSC等[10]研究发现槲皮素苷元(QUE)可以迅速短暂地诱导HL-60细胞中caspase-3/CPP32的活性,在QUE处理过的HL-60细胞中可以发现抗凋亡蛋白Mcl-1的降低,其他的Bcl-2家族蛋白保持不变,若在QUE的结构上联接上芸香糖或鼠李糖均可减弱QUE的凋亡诱导效应。
, 百拇医药
4 黄酮类化合物干预血液肿瘤细胞信号转导
信号转导被认为在细胞从正常转到恶性过程中能被癌基因或抑癌基因所影响的一种细胞外或细胞内信息传递过程,因此认为肿瘤是一种信号病。许多研究发现,黄酮化合物可通过影响细胞信号转导来发挥抗肿瘤作用。Shiono等[11]发现,金丝桃素及木犀草素能抑制人巨核细胞白血病CMK-7细胞PKC的活性。Li YC等[12]还研究发现红橘素可以抑制细胞外信号调节激酶1/2的磷酸化,但这种抑制作用并非红橘素独有,它的结构同源物也具有该效应。密橘黄素也可以抑制ERK通路的磷酸化,但对RAS的活性或 Raf的磷酸化无影响。密橘黄素对磷脂酰肌醇-3-激酶的活性和Akt 的磷酸化也没有影响。在十四烷酰佛波酯处理的细胞中,蜜橘黄素可以促进P13K-akt信号通路的下游信号元件c-jun 氨基末端激酶(JNK)的磷酸化。蛋白激酶C抑制因子实验表明,PKCβ/epsilon与蜜橘黄素介导的JNK的磷酸化的增强有关。
5 黄酮类化合物抗氧化和清除自由基
, 百拇医药
Stanislaw等[13]研究发现体内各种理化致癌因子必须在体内经过代谢活化形成自由基形式,并于其他自由基一起富集于脂质细胞膜周围,引起脂质过氧化,破坏细胞的DAN而致癌。同时,自由基作用于脂质产生的过氧化物及其产物丙二醇等既能致癌,也能致突变。Beate等[14]认为,类黄酮也具有清除超氧离子和羟基自由基的作用,因类黄酮酚羟基上的氢原子可与过氧自由基结合,生成黄酮自由基进而与其他自由基发生反应,从而终止自由基链式反应;并且发现类黄酮抗氧化作用大小与其分子中B环的邻位-二羟基结构及其A环上3,5位羟基群密切相关。
6 黄酮类化合物诱导血液肿瘤细胞分化
恶性肿瘤细胞在形态、功能等方面都类似于未分化的胚胎细胞,分化诱导剂可使肿瘤细胞向正常成熟方向逆转,一般不直接杀伤肿瘤细胞。已发现有多种中药成分可诱导肿瘤细胞分化。Kim等[15]研究发现,从桑叶中提取的两种黄酮化合物在2x10-4浓度时不仅能显著抑制HL-60细胞增殖,并能诱导HL-60细胞分化为表达CD66和CD14抗原的髓系细胞。研究还发现鸢尾黄酮能诱导HL-60细胞分化为粒细胞和单核/巨噬细胞,并降低bcl-2蛋白的表达,其抗肿瘤活性与异黄酮结构和5-羟基组有关,而与糖苷无关。
, 百拇医药
7 黄酮类化合物逆转血液肿瘤细胞的多药耐药
肿瘤细胞对多种化疗药物产生的交叉耐药性,是造成化疗失败的主要原因。90%以上的肿瘤患者死因或多或少都与耐药有关。肿瘤多药抗药性的产生原因十分复杂,与细胞膜有关的因素主要有P-糖蛋白、多药抗药性相关蛋白、肺多药抗药性相关蛋白、乳癌耐药性相关蛋白等。Imai Y等[16]研究发现槲皮素可以加强它莫西芬的抗肿瘤效应,与阿霉素合用可降低耐药细胞p-糖蛋白的数量。柔红霉素在耐药细胞中的异常分布与肿瘤细胞耐药基因形成有关,陈芳源等[17]也通过槲皮素逆转HL-60/ADR多药耐药机制的研究,发现槲皮素在体外直接抑制MRP1功能,恢复柔红霉素在细胞内的分布。机制可能通过下调膜转运蛋白MRP1的表达,抑制其“药物外流泵”的活性,提高化疗药物在白血病细胞内的有效浓度,从而达到逆转耐药的目的。, 百拇医药(唐涌连 彭志刚)
【关键词】 黄酮类化合物;抗血液肿瘤作用
自然界中许多植物的叶、皮、根和果实中都含有一定量的黄酮类化合物,它们是一类多酚化合物,基本结构是2个苯环(A-环与B-环)通过中央三碳链相互联结而成,每个苯环上可连接上取代基,取代基可为羟基、糖基或多糖,之所以把它们称为黄酮类化合物是因为结构中含有酮基,而且很稳定。根据中央三碳链的氧化程度、B-环联结位置以及三碳链是否构成环状等特点,可将重要的天然黄酮类化合物分为黄酮类、异黄酮类、黄酮醇类、黄烷-3-醇类等14大类[1]。现在已能用人工合成的方法合成一些能溶于水的黄酮类化合物,使之方便使用。因其具有多种药理活性,且有极大的抗肿瘤潜力,黄酮类化合物已成为研究的热点与重点,其中对抗血液肿瘤作用研究已久[2],国内外文献报道较多,体外研究中,已发现黄酮类化合物许多抗血液肿瘤效应,本文就该类化合物在抗血液肿瘤研究中取得的进展进行综述。
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1 黄酮类化合物影响血液肿瘤细胞周期
研究已证实肿瘤是多基因变化导致细胞周期紊乱的结果。彭志刚等[3]研究发现芒果甙具有干预白血病细胞周期的作用,25~200umol/L浓度芒果甙作用于白血病K562细胞24 h后,G0/G1及S期细胞比例逐渐减少,G2/M期细胞不断增多,出现G2/M期阻滞,并呈现剂量依赖性,到100umol/L浓度时已达到24.4%,此后随着药物浓度增大,G2/M期细胞比例无明显增加。Gupta S等[4]研究发现芹菜苷配基能干预p34cdc2H1激酶活性,调节细胞周期素B1蛋白的形成,从而使人白血病细胞HL-60周期停止于G2/M期。黄华艺[5]还研究发现芹菜素具有诱导人白血病细胞HL-60周期停止于G2/M期的作用,此作用于除去芹菜素后可逆转。
2 黄酮类化合物抑制血液肿瘤细胞增殖
彭志刚等[6]观察芒果甙在体外对K562细胞生长的影响,用台盼兰拒染色法、MTT法及集落形成试验3种实验方法均显示芒果甙对K562细胞的增殖具有明显的抑制作用,不同浓度芒果甙均能抑制白血病K562细胞增殖,且其抑制作用随药物浓度增加而增加。研究结果证明芒果甙能显著抑制慢粒白血病K562细胞的增殖。Salucci等[7]也研究发现槲皮素可抑制HL-60细胞生长,并呈剂量依赖性。流式细胞仪检测显示,槲皮素引起G2/M期细胞升高,而G0/G1期细胞下降,也呈剂量依赖关系,这些作用于除去槲皮素后得到逆转,可能通过与微管蛋白结合,干扰微管的多聚化而达到抗细胞增殖的作用。
, 百拇医药
3 黄酮类化合物诱导血液肿瘤细胞凋亡
诱导肿瘤细胞凋亡己成为肿瘤治疗研究的新靶点和抗癌药物及抗癌疗法的新筛选标准。国内外学者们对黄酮类化合物诱导血液肿瘤细胞凋亡做了大量的研究,发现黄酮类化合物可以通过多途径诱导肿瘤血液肿瘤细胞凋亡[8]。ChenYC等[9]研究发现汉黄芩素和漆黄素对于白血病细胞株HL-60细胞具有强大的凋亡诱导作用;且具有剂量依赖性,浓度为80μmol/L时,可以观察到典型的凋亡小体。进行分子研究表明,两者均能活化caspase 3/CPP32基因,但不能活化caspase 1基因,另外caspase 3抑制剂能消除汉黄芩素和漆黄素对SK-HEP1细胞的细胞毒作用,而caspase 1抑制剂则没有此作用。ShenSC等[10]研究发现槲皮素苷元(QUE)可以迅速短暂地诱导HL-60细胞中caspase-3/CPP32的活性,在QUE处理过的HL-60细胞中可以发现抗凋亡蛋白Mcl-1的降低,其他的Bcl-2家族蛋白保持不变,若在QUE的结构上联接上芸香糖或鼠李糖均可减弱QUE的凋亡诱导效应。
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4 黄酮类化合物干预血液肿瘤细胞信号转导
信号转导被认为在细胞从正常转到恶性过程中能被癌基因或抑癌基因所影响的一种细胞外或细胞内信息传递过程,因此认为肿瘤是一种信号病。许多研究发现,黄酮化合物可通过影响细胞信号转导来发挥抗肿瘤作用。Shiono等[11]发现,金丝桃素及木犀草素能抑制人巨核细胞白血病CMK-7细胞PKC的活性。Li YC等[12]还研究发现红橘素可以抑制细胞外信号调节激酶1/2的磷酸化,但这种抑制作用并非红橘素独有,它的结构同源物也具有该效应。密橘黄素也可以抑制ERK通路的磷酸化,但对RAS的活性或 Raf的磷酸化无影响。密橘黄素对磷脂酰肌醇-3-激酶的活性和Akt 的磷酸化也没有影响。在十四烷酰佛波酯处理的细胞中,蜜橘黄素可以促进P13K-akt信号通路的下游信号元件c-jun 氨基末端激酶(JNK)的磷酸化。蛋白激酶C抑制因子实验表明,PKCβ/epsilon与蜜橘黄素介导的JNK的磷酸化的增强有关。
5 黄酮类化合物抗氧化和清除自由基
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Stanislaw等[13]研究发现体内各种理化致癌因子必须在体内经过代谢活化形成自由基形式,并于其他自由基一起富集于脂质细胞膜周围,引起脂质过氧化,破坏细胞的DAN而致癌。同时,自由基作用于脂质产生的过氧化物及其产物丙二醇等既能致癌,也能致突变。Beate等[14]认为,类黄酮也具有清除超氧离子和羟基自由基的作用,因类黄酮酚羟基上的氢原子可与过氧自由基结合,生成黄酮自由基进而与其他自由基发生反应,从而终止自由基链式反应;并且发现类黄酮抗氧化作用大小与其分子中B环的邻位-二羟基结构及其A环上3,5位羟基群密切相关。
6 黄酮类化合物诱导血液肿瘤细胞分化
恶性肿瘤细胞在形态、功能等方面都类似于未分化的胚胎细胞,分化诱导剂可使肿瘤细胞向正常成熟方向逆转,一般不直接杀伤肿瘤细胞。已发现有多种中药成分可诱导肿瘤细胞分化。Kim等[15]研究发现,从桑叶中提取的两种黄酮化合物在2x10-4浓度时不仅能显著抑制HL-60细胞增殖,并能诱导HL-60细胞分化为表达CD66和CD14抗原的髓系细胞。研究还发现鸢尾黄酮能诱导HL-60细胞分化为粒细胞和单核/巨噬细胞,并降低bcl-2蛋白的表达,其抗肿瘤活性与异黄酮结构和5-羟基组有关,而与糖苷无关。
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7 黄酮类化合物逆转血液肿瘤细胞的多药耐药
肿瘤细胞对多种化疗药物产生的交叉耐药性,是造成化疗失败的主要原因。90%以上的肿瘤患者死因或多或少都与耐药有关。肿瘤多药抗药性的产生原因十分复杂,与细胞膜有关的因素主要有P-糖蛋白、多药抗药性相关蛋白、肺多药抗药性相关蛋白、乳癌耐药性相关蛋白等。Imai Y等[16]研究发现槲皮素可以加强它莫西芬的抗肿瘤效应,与阿霉素合用可降低耐药细胞p-糖蛋白的数量。柔红霉素在耐药细胞中的异常分布与肿瘤细胞耐药基因形成有关,陈芳源等[17]也通过槲皮素逆转HL-60/ADR多药耐药机制的研究,发现槲皮素在体外直接抑制MRP1功能,恢复柔红霉素在细胞内的分布。机制可能通过下调膜转运蛋白MRP1的表达,抑制其“药物外流泵”的活性,提高化疗药物在白血病细胞内的有效浓度,从而达到逆转耐药的目的。, 百拇医药(唐涌连 彭志刚)