芹菜素抗肿瘤作用及机制研究进展

[摘要] 恶性肿瘤是目前严重危害人类健康的主要疾病之一，且其发病率呈上升趋势，因此如何预防和治疗肿瘤，是当今医学领域中重点研究的课题。大量流行病学及膳食调查研究显示，肿瘤的发生发展与饮食结果密切相关，其中植物中的芹菜素可以预防和治疗多种类型肿瘤的发生。本文综述芹菜素抗肿瘤作用的机制，以其为芹菜素在抗肿瘤领域的开发及研究提供科学依据。

[关键词] 芹菜素；抗肿瘤；机制

[中图分类号] R73 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2014）07（c）-0165-04

芹菜素（Apigenin）是一种天然存在于多种蔬菜、水果、茶叶和豆类中的黄酮类化合物[1]。近年通过大量的研究发现它具有抗肿瘤、抗突变、抗氧化、抗病毒、抗炎、镇静等多方面的作用，其中其抗肿瘤作用较为显著，其抗肿瘤作用的主要机制有抑制肿瘤细胞的增殖、诱导肿瘤细胞的凋亡、干扰肿瘤细胞的信号传导、抑制肿瘤血管的生成，侵袭和转移、抗氧化等。现就芹菜素在抗肿瘤方面的作用机制研究进展综述如下：

1 调控细胞周期运行、抑制肿瘤细胞增殖

细胞周期素（cyclin）就像是细胞周期调控的“变速器”，而周期素依赖激酶（CDK）就像是细胞周期调控的发动机，只有当他们结合为cyclin/CDK复合物，才能调控细胞周期。因cyclin/CDK复合物可作用于不同底物从而引发细胞周期时相的改变，启动DNA的合成，运行细胞的分裂，进一步推进细胞周期的运行。研究表明，芹菜素通过抑制细胞周周期素、CDK及CDK抑制因子（CDKI）等物质的活性使得肿瘤细胞阻滞于G2/M、G0～G1期等，因此细胞周期无法正常运行，细胞的增殖受到抑制，进而肿瘤细胞生长受到抑制[2]。

1.1 乳腺癌

Choi等[3]研究表明，芹菜素可以通过降低cyclin A、cyclin B及CDK1蛋白的表达，抑制CDK1激酶的活性使乳腺癌细胞（SK-BR-3）发生G2/M期阻滞。刘博文等[4]研究发现，芹菜素处理乳腺癌细胞（T47D）后，cyclin B1蛋白的含量表达减少，而G2/M期细胞所占的比例增加，同样说明了芹菜素可以将细胞周期阻滞在G2/M期从而抑制肿瘤细胞增殖。

1.2 前列腺癌

芹菜素也可以抑制前列腺癌细胞的生长，Kobayashi等[5]发现芹菜素可通过p53依赖途径诱导p21表达，抑制CDK1活性，将细胞周期阻滞在G2/M期，而Gupta等[6]发现以不同浓度的芹菜素处理细胞后可以剂量依赖性的阻滞细胞于G0～G1期，抑制了S期、G2～M期细胞的生长，减少了CDK2、4、6及cyclin D1、D2、E的表达，从而抑制前列腺癌细胞的生长（CA-HPV-10）。另外Shukla等[7]报道芹菜素可以抑制前列腺癌细胞（DU145）的增殖，其作用机制是使其细胞周期阻滞在G1期。

1.3 卵巢癌

杜俊瑶等[8]也证实芹菜素可通过使人卵巢癌细胞（CAOV3）细胞周期停滞在G2/M期，从而诱导细胞的凋亡、抑制其增殖。

1.4 宫颈癌

Zheng等[9]发现芹菜素可通过上调p21/WAF1蛋白的表达使人宫颈癌细胞周期阻滞在G1期从而抑制癌细胞的生长。

1.5 结肠癌

Wang等[10]研究发现，芹菜素可以通过抑制G2期到M期的重要酶类-p34（Cdc2）的活性，使细胞周期阻滞在G2/M期，降低p34的表达，并减少cyclin B1的积聚，从而抑制3种结肠癌细胞（SW480，HT-29，Caco-2）的生长。

1.6 胰腺癌

芹菜素可通过下调细胞周期素cyclin A、B的表达，减少cdc2、cdc25的磷酸化诱导胰腺癌细胞G2/M期阻滞[11]。

1.7 黑色素瘤

Casagrande等[12]研究发现芹菜素可以抑制黑色素瘤细胞的生长，其机制可能是通过抑制CDK1使黑色素瘤细胞（OCM-1）发生G2/M期阻滞。

2 诱导肿瘤细胞的凋亡

细胞凋亡是一种有序的自主性死亡方式，它涉及多种基因的激活、表达和调控等过程。肿瘤细胞凋亡受抑制会增加恶性细胞的潜能及数量，最终会导致肿瘤的发生。

2.1 乳腺癌

Choi等[13]研究发现，芹菜素可通过释放细胞色素c（Cyt c），激活caspase-3等线粒体凋亡途径，促进人乳腺癌细胞（MDA-MB-453）凋亡从而抑制细胞生长。

2.2 宫颈癌

Zheng等[9]发现芹菜素可诱导与凋亡有关的p53、caspase-3、Fas/Apo-1表达，并降低了凋亡抑制因子Bcl-2蛋白的表达，从而导致细胞凋亡发生。

2.3 肝癌

Khan等[14]发现芹菜素可以通过增加肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）的表达及激活caspase途径中caspase-3、caspase-7、caspase-9及caspase-10的释放，进而诱导肝癌细胞进入程序性死亡。

2.4 胃癌

胡太平等[15]发现20-80 μg/mL的芹菜素作用于人胃癌BGC823细胞48 h能呈剂量依赖性的促进凋亡促进因子（Bax蛋白）的表达，抑制凋亡抑制因子Bcl-2蛋白的产生，使得Bax/Bcl-2的比值上升，并通过降低线粒体跨膜电位，促进Cyt c的释放，增加caspase-9活性及其下游的级联反应，最终诱导人胃癌细胞的凋亡。

2.5 白血病

Vargo等[16]研究发现芹菜素进入细胞后集中于线粒体内，通过激活caspase-9、caspase-3及蛋白激酶Cδ（PKCδ）诱导细胞凋亡。

2.6 肺癌

Lu等[17]研究发现芹菜素可以诱导Bax/Bcl-2触发的线粒体凋亡途径，促进Cyt c、核酸内切酶G及凋亡诱导因子的释放，激活caspase-9、caspase-3，从而诱导肺癌细胞的凋亡。

2.7 神经母细胞瘤

Das等[18]研究发现芹菜素通过激活钙蛋白酶，并使细胞内游离的钙离子增加、Bax/Bcl-2的比例升高，促进Cyt c的释放及激活caspase-9和caspase-3，最终诱导神经母细胞瘤细胞（SH-SY5Y）的凋亡。

3 干扰肿瘤细胞的信号传导

人体细胞之间的信号传导保证着生命活动的正常运行，它可以协调不同细胞的行为、代谢及功能，同时也被认为是细胞从正常转化到癌变的过程中能被癌基因或肿瘤抑制基因所控制的一种细胞内或细胞外信号传递过程。

3.1 TNF-α信号传导通路

Shukla等[19]研究发现芹菜素可阻滞前列腺癌PC-3细胞的TNF-α信号传导，通过下调细胞核内的核转录因子-κB（NF-κB）反应基因NF-κB/p65和NF-κB/p50的核转录从而抑制NF-κB的活化诱导肿瘤细胞的凋亡。肿瘤坏死因子家族新成员-凋亡素2配体/肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（Apo2L/TRAIL）可以选择性的诱导肿瘤细胞发生凋亡，Oishi等[20]发现芹菜素通过结合腺嘌呤核苷酸转移酶2（ANT2）蛋白上调后转录水平死亡受体5（DR5）的表达从而诱导前列腺癌细胞LNCAP/DU145的Apo2L/TRAIL凋亡的发生。

3.2 β-catenin信号传导通路

Shukla等[21]又发现芹菜素可通过抑制β-catenin信号通路途径，上调TRAMP鼠背外侧前列腺组织的E-cadherin蛋白的表达，并降低核内β-catenin蛋白的表达及其下游因子c-Myc和cyclin D1蛋白的表达而产生抑制前列腺癌作用。

3.3 胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor，IGF）信号传导通路

Shukla等[22]研究发现芹菜素可通过上调IGF结合蛋白-3（insulin-like growth factor binding protein-3，IGFBP-3）的表达，同时IGF-I的表达，抑制22RV1前列腺癌裸鼠移植瘤的生长，并诱导肿瘤细胞的凋亡。另外，又通过灌胃芹菜素于前列腺癌裸鼠移植瘤，发现芹菜素可IGF-Ⅰ受体（IGF-IR）的自身磷酸化及抑制AKT的磷酸化，从而进一步抑制了GSK-3β磷酸化及cyclin D1的表达，升高p27/kip1的表达而产生抑制移植瘤的生长及诱导细胞凋亡作用[23]。

3.4 丝裂原活化蛋白（MAP）激酶（MAPK）信号传导通路

MAPK属于丝/苏氨酸蛋白激酶类，包括MAPK的激酶（MEK）、MEK的激酶（MEKK）、ERK1/2及p38丝裂原活化蛋白激酶等。Vargo等[16]研究发现芹菜素可以通过降低ERK中MAPK的磷酸化和内皮生长因子受体（EGFR）酪氨酸的磷酸化，从而抑制胸腺癌细胞的生长。

4 抑制肿瘤血管生成、侵袭和转移

肿瘤细胞可以分泌多种促血管生成因子促进新血管的形成，血管生成对肿瘤的生长有着重要的作用，大量毛细血管的形成不仅可以促使肿瘤细胞从血液中获取营养物质供应自身迅速生长，还可以促使肿瘤细胞随着血流扩散转移，从而为肿瘤侵袭和转移至体内其他器官、组织提供良好的机会。因此通过抑制肿瘤新血管的生成，切断肿瘤营养物质的供应，阻滞肿瘤细胞扩散，不但可以抑制肿瘤细胞的迅速生长并能减少肿瘤浸润、转移的机会。

已知血管内皮生长因子（VEGF）和低氧诱导因子-1α（HIF-1α）是促血管生成因子。①肺癌：Liu等[24]研究发现芹菜素干预肺癌细胞A549后，肺癌细胞的增殖受到抑制，而且细胞中HIF-1α的表达降低，而VEGF的转录激活也受到抑制，另外，芹菜素的体内实验也提示芹菜素可以抑制抑制瘤的生长，且瘤体组织中的HIF-1α与VEGF的表达均减少。②前列腺癌、卵巢癌：Fang等[25]及Mirzoeva等[26]研究发现芹菜素可以通过诱导p53基因的表达和激活PI3K/Akt信号通路，抑制HIF-1α的释放，降低前列腺癌和卵巢癌细胞中VEGF基因的转录，从而减少了肿瘤细胞的转移。③乳腺癌：Lee等[27]研究发现，芹菜素通过干扰PI3/K信号通路、减弱整合素β4的功能及降低肝细胞生长因子（HGF）的产生，从而阻滞乳腺癌细胞MDA-MB-231的侵袭性生长、转移。

5 抗氧化作用

活性氧的损伤作用及抗氧化功能不全与肿瘤的发生密不可分。活性氧可以对DNA产生损伤，损伤后的DNA未修复或未能正确修复将会引起细胞发生突变，如果突变发生于某些重要的基因（抑癌或原癌基因）则会形成肿瘤。一氧化氮（NO）可以和自由基反应生成有高损伤活性的氧化腈，另外，NO本身也是一种自由基，高水平的NO也能够引起DNA的损伤和基因的突变。

5.1 芹菜素是一种很强的金属离子螯合剂

过渡金属铜和铁均是许多自由基产生过程的“催化剂”，铜离子及亚铁离子均能介导脂质的过氧化，如果铁缺乏，脂质过氧化损伤会加重，而铜超氧化物酶的活性中心结构，具有催化超氧阴离子成为氧与过氧化氢的能力，可以避免超氧阴离子损伤细胞。Topcu等[28]研究发现芹菜素可以螯合亚铁离子，并降低了脂质过氧化引起的损伤，而Baltrusaityte等[29]研究结果显示，芹菜素不仅可以与铁离子螯合，而且还可以与铜离子螯合。

5.2 芹菜素可以直接清除自由基

众多自由基种类中危害最强的包括羟自由基、超氧阴离子和脂质过氧化物等。Topcu等[28]研究发现芹菜素可以清除脂质过氧化物和超氧阴离子，而Baltrusaityte等[29]研究发现芹菜素可以清除脂质过氧化和自由基正离子。

5.3 芹菜素可以抑制NO的生成

有研究证明芹菜素可以抑制巨噬细胞的诱导型一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的转录激活，减少巨噬细胞表达iNOS蛋白质，下调iNOS mRNA的表达，最终抑制NO的生成。

5.4 芹菜素可以减少DNA的氧化损伤

芹菜素对自由基引起的DNA氧化性损伤有显著抑制作用。Kanazawa等[30]通过体外培养细胞，比较不同黄酮类物质对肝癌细胞（HepG2）细胞核内DNA氧化损伤的保护作用，结果发现槲皮素和芦丁对细胞核内DNA氧化损伤的保护作用均弱于芹菜素。

综上所述，寻找高效、低毒的天然抗肿瘤药物已成为当今肿瘤治疗研究的主要方向。芹菜素因其天然、来源丰富、毒副作用小等特点广受关注，其在抗肿瘤作用方面的研究更是深入到了一个全新的水平。虽然芹菜素在抗肿瘤作用主要机制上的研究已经做了大量的工作了，但其对肿瘤的作用研究尚处于体外试验和动物模型阶段，对于芹菜素是否能够进入与人类肿瘤密切相关的临床应用及对人体应用的安全性、副作用等还有待于进一步研究。

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（收稿日期：2014-03-18 本文编辑：李继翔）