血根碱抗肿瘤作用及机制研究进展

摘 要：血根碱（Sanguinarine，SAN）是一种苯并菲啶类生物碱，有多项研究显示其在体外能够抑制多种肿瘤细胞增殖，包括人类的早幼粒白血病HL-60细胞、宫颈癌细胞、前列腺癌细胞、骨肉瘤细胞、淋巴瘤细胞等多种细胞系。SAN诱导肿瘤细胞凋亡的机制比较复杂，目前的研究显示其主要的诱导凋亡途径是线粒体途径，Ras/MAPK信号途径和PI3K/Akt信号途径也参与了SAN诱导细胞凋亡的过程。作为一种潜在的天然抗肿瘤药物，SAN逐渐成为现代生命科学研究的热点。

1 SAN简介

SAN是一种苯并菲啶类生物碱（如图1），主要来源于血根草Sanguinaria canadensis的根或者罂栗紫堇植物，罂栗科植物野生资源丰富，易于栽培，主要分布于我国的长江流域，华南、华东地区也有分布。天然的SAN是罂栗科植物受到外界环境的有害刺激时产生的用于对抗真菌和细菌病原体等的抗毒素类物质，其本身可以被烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP）还原为低毒的二氢还原体，使植物本身不受影响。由于其具有抗菌消炎的作用，最初作为牙膏添加剂来降低牙菌斑和牙龈炎的发生或者用于空腔消毒清洗，它独特作用已受到国内外的高度重视。随后国内外的很多研究表明SAN具有抑制肿瘤增殖和诱导细胞凋亡的作用，具有很高的临床应用价值。

图1 血根碱的分子结构图

Fig1 the Structure of Sanguinarine

2 SAN诱导肿瘤细胞凋亡作用

SAN能显著抑制大鼠成胶质瘤细胞C6、人类成纤维细胞、前列腺癌细胞PC3、乳腺癌细胞MCF-7、人结直肠腺癌上皮细胞DLD-1、肺癌A549细胞、人类骨肉瘤细胞MG-63和SaOS-2细胞的生长，诱导细胞凋亡，降低细胞的生存能力，IC50值在0.9-3μM的范围内，并呈现时间和浓度依赖性。倒置显微镜下观察到，细胞出现了明显的凋亡特质，胞体收缩、胞质凝结、细胞质中出现丝状物。

3 SAN诱导肿瘤细胞凋亡的机制

3.1 SAN与线粒体途径

其诱导肿瘤细胞凋亡的机制复杂，Alex等人的研究表明，SAN可降低人源MT-4细胞线粒体中的Cyt C含量，增加细胞质中的Cyt C含量，同时使Caspase-3和caspase-9的活性和Bax的数量均明显增加，说明SAN通过调节MT-4细胞的线粒体途径诱导细胞凋亡。Min等人通过western blot实验表明经过SAN能上调细胞内凋亡前体蛋白Bax与Bad的表达水平， 升高Bax/Bcl-2和Bad/Bcl-2的比率。SAN能够升高C6细胞caspase-3，caspase-8和caspase-9的活性，降低IAP家族基因XIAP与cIAP-1的表达水平，进而使caspase-3下游作用底物DNA修复酶PARP和信号转导分子磷脂酶C-γ1（PLC-γ1）不断地被水解分离。而caspase-3抑制剂氟甲基酮z-DEVD-fmk则可以抑制上述情况，表明caspase-3是血根碱诱导细胞凋亡途径的关键步骤。Hyunjin等人研究发现，SAN可增加人类骨肉瘤细胞MG-63、SaOS-2、PC3细胞、人早幼粒白血病HL-60细胞、大鼠黑色素瘤细胞K1735-M2的caspase-8、Caspase-7、caspase-9的活性，使细胞的线粒体膜电位降低。这与SAN通过激活caspase-3诱导HaCaT细胞凋亡的结果相一致。Priya等人的研究发现， SAN可以通过增加Bax/Bcl-2比例和激活caspase-3来克服P-糖蛋白调节的多药耐药。

3.2 SAN与GSH

细胞内谷胱甘肽（Glutathione，GSH）耗竭作为一种肿瘤细胞化疗增敏策略的研究已有十多年。Eric等人研究发现， SAN可显著降低细胞内的GSH含量显著降低，而此时细胞膜未遭到的破坏，细胞未产生凋亡形态学变化，细胞内的ROS水平也没有明显的增加，结果说明细胞的凋亡和GSH的消耗不来源于ROS的产生。这样的结果暗示了经SAN处理后的GSH早期消耗可能与GSH和SAN的直接反应有关，GSH消耗是比诱导ROS产生更为直接的化学反应，并且此反应具有浓度和时间依赖性。

3.3 SAN与DNA损伤

Min等人研究报道表明SAN可以诱导IAP家族成员XIAP 和cIAP-1的表达降低，ICAD/DFF45蛋白的分解，并具有浓度依赖性，但是CAD/DFF40的水平保持不变；琼脂糖凝胶电泳实验结果显示出核内片段有明显的梯度，可能是由于细胞凋亡抑制蛋白IAP家族与 ICAD/DFF45蛋白是caspase-3的底物，而SAN可以使caspase-3激活的原因。Min等人的研究证实在SAN诱导的C6细胞的凋亡过程中，caspase-3的激活发挥着重要的作用。Smita等人在研究人结肠癌细胞时也表明SAN并非直接引起DNA损伤，DNA的损伤是氧化作用分压的增加与自由基产生的结果。Teresa等人研究发现，SAN作用黑色素瘤K1735-M2细胞24小时后，S期的细胞数量降低，结果表明SAN提高了细胞复制DNA的敏感性，从而诱导了DNA损伤，使细胞死亡。

总结

综上所述，当细胞受到凋亡信号的刺激后，线粒体可以产生多种凋亡因子；同时 Ras/MAPK信号途径和PI3K/Akt信号途径可以通过调节caspases和Bcl-2家族的表达，协助线粒体途径加速SAN诱导细胞凋亡的过程。SAN还可以通过GSH的消耗来诱导细胞凋亡。SAN可以诱导DNA损伤，但不是SAN与DNA直接相互作用的结果。Wen-Hsiung Chan*等人研究报道称SAN可以诱导小鼠胚胎细胞凋亡，并使早期胚胎发育受到阻滞，然而SAN对正常组织细胞有怎么样的细胞毒作用还需要进一步的研究。大量研究证明SAN对于抑制肿瘤细胞生长方面具有一定的积极作用，但这种作用是多位点多途径的，SAN是否通过其他的信号途径作用于肿瘤细胞还需要我们进一步的实验探索。