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学术前沿

蜂毒素促进肿瘤细胞凋亡作用研究进展

发表者:胡春华 565人已读

摘要常德市第一中医院疼痛康复科胡春华

蜂毒作为一味传统中药,其主要的活性及药理成分是蜂毒素。随着现代药理学的研究,蜂毒素具有一定的抗肿瘤作用,是其多靶点作用于肿瘤细胞的结果,本文将主要从蜂毒素促进肿瘤细胞凋亡作用进行综述。

关键词

蜂毒;抗肿瘤;细胞凋亡

蜂毒作为一味传统中药治疗疾病由来已久,对于自身免疫性疾病有较好的疗效。而当今,蜂毒素抑制肿瘤的作用越来越受到人们的重视。

蜂毒是由工蜂的毒腺和附属腺体分泌的一种具有芳香味的透明胶状毒液,其化学成分复杂,主要分三类:多肽类、酶类和非肽类物质。约占蜂毒干重 50%的蜂毒素是蜂毒的主要组成及活性成分。蜂毒素是分子量为2840Da的中性两性多肽物质,由26个氨基酸组成[1]。

蜂毒素药理作用广泛,具有抗炎镇痛、广谱杀菌、抗病毒、抑制血小板凝集、抑制肿瘤和抗艾滋病等多重作用。蜂毒素抗肿瘤是多靶点作用于肿瘤细胞的结果,其中促进凋亡是其主要抗肿瘤作用之一。

Kerr等在1972年首次提出细胞凋亡这个名词,细胞凋亡是机体细胞在正常生理或者病理状态下发生的一种自发的、程序化的死亡过程,它的发生受到机体的严密调控。本文将主要从蜂毒素诱导细胞凋亡的方面来总结其可能作用的途径。

一、蜂毒素对细胞凋亡相关调控基因和蛋白的影响

1.蜂毒素通过Caspases途径诱导细胞凋亡

Caspases即天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶系,在不同的细胞凋亡因素刺激下,Caspases在细胞内可以通过不同的途径被活化,目前认为其一旦活化,凋亡必将发生。

凋亡起始分子Caspases-9的活化与线粒体密切相关,Caspase-9在细胞色素C和dATP的存在先,通过与Apaf-1的CABD结合形成的复合体后被活化,继续激活下游分子如凋亡效应分子Caspase-3,而Caspase-3是Caspase家族在介导细胞凋亡的过程中最关键的执行分子[2-3],Ahn等[4]研究发现,蜂毒能诱导肺癌细胞凋亡,而凋亡的机制可能是上调Bax和下调Bcl-2的蛋白表达以及活化caspase-3有关。

Moon等[5]在对人白血病细胞U937与蜂毒素体外试验中发现,一定浓度的蜂毒素能引起Bcl-2的降低和Bax的增加,呈时间依赖性,同时随着蜂毒素的浓度升高,Caspase-3表达上升,且该表达受PI3K-AKT信号转导途径的影响。

2.蜂毒素对Bcl-2家族蛋白调控作用

Bcl-2是迄今研究的最深入、广泛的凋亡调控基因之一,主要分为凋亡抑制蛋白和凋亡诱导蛋白。

凋亡抑制蛋白主要有Bcl-2、Bcl-XL和 A1/Bf-1等,具有促进凋亡的如Bax、Bad和Bak等。Bax和Bcl-2两者之间的比例在决定细胞是否发生凋亡中起着重要作用。

李玉梅等[6]用蜂毒素处理骨肉瘤(U2OS)细胞后,研究证明蜂毒素可增高 Bax/Bcl-2比例,由此推断其后续的效应可能是促进Bax-Bax同源二聚体的形成,后者大量定位于线粒体膜,从而诱发线粒体膜电位转换孔开放及线粒体膜电位耗散,诱导U2OS细胞凋亡。

黄雪强等[7]采用人T淋巴细胞白血病细胞株6T-CEM观察蜂毒素的促凋亡作用,实验表明其在杀伤6T-CEM的同时能明显诱导细胞凋亡,诱导凋亡的机制可能与bcl-2基因表达明显下降有关。

二、蜂毒素对细胞转导的影响

1.蜂毒素对细胞内转导介质的影响

(1)蜂毒素对凋亡诱导剂Ca2+的影响

Ca2+处于众多第二信使中的枢纽地位,同时也是一种能够诱导细胞凋亡的信号,Ca2+浓度在凋亡发生的过程中有明显的变化。

Chu等[8]在人骨肉瘤细胞MG63体外试验中,蜂毒素能让对蜂毒素敏感的L-型Ca2+通道开放,促进Ca2+内流,诱导细胞的凋亡,但是运用L-型Ca2+通道阻滞剂后,Ca2+内流明显减少,同时大量减少该细胞株的凋亡,并且这种Ca2+内流不依赖PKC和PLA2的活性

Tu等[9]在对黑色素瘤A2058细胞的研究中证实:蜂毒素能导致细胞外Ca2+内流,导致细胞内Ca2+升高。而运用 Na+-K+-ATP酶抑制剂和Ca2+螯合剂都能对抗蜂毒素所诱导的凋亡。

(2)蜂毒素诱导神经酰胺合成

今年来的研究证实:神经酰胺(CM)是一种新的细胞内第二信使,具有激活蛋白激酶、调节蛋白的磷酸化和影响磷脂酶A2 (PLA2)活性等多种生物学功能,而且CM被认为是引起细胞生长、分化和凋亡的有效诱导剂。

Jayadew等[10]对人白血病细胞HL-60细胞研究表明:30 mmol/L TNF-α与HL-60细胞共同培养15min后,有10%鞘磷脂水解,而45min后达到30%,同时可以诱导花生四烯酸和神经酰胺的合成,蜂毒素是PLA2有效激活剂,具有和TNF-α相似的作用,100μg/ml与HL60细胞共同培养10 min,有15%~20%鞘磷脂水解,500μg/ml作用10min,有30%鞘磷脂水解。

2.蜂毒素对细胞转导信号通路的影响

众所周知,细胞信号转导通路是调节细胞的生长分化和衰老凋亡等生命活动。肿瘤的发生则是细胞转导失调的结果,对这些失调的靶点为研究的对象产生的阻滞剂 ,可能成为新的抗肿瘤药物。PI3K-Akt和MARK-ERK信号转导通路是细胞内两条重要的促增殖和抗凋亡通路[11-12]。

Dong等[13]用0.4~0.8μg/ml蜂毒素处理血管平滑肌细胞VSMC细胞后,通过抑制NF-κB和Akt的活性并可显著提高促凋亡蛋白表达,同时降低抗凋亡蛋白表达,诱导 VSMC 细胞凋亡。

Hao等[14]在对蜂毒素引起的感觉和痛觉的试验中发现 MAPK通路中的ERK、P38、JNK的表达受到蜂毒素的影响。

Wang等[15]报道蜂毒素能够通过活化CaMKII-TAK1-JNK/p38途径并抑制IKK-NF-κB途径诱导HCC细胞凋亡,并且能够通过此种方式增强HCC细胞对凋亡诱导剂TRAIL的敏感性。

蜂毒素作用于细胞膜后触发了PI3K-Akt 和MARK-ERK等信号转导通路,继而引起Caspase家族和bcl-2家族的变化,诱导凋亡的发生,但是中间的具体过程还有待进一步的研究。

三、蜂毒素对死亡受体Fas/FasL的影响

死亡受体Fas是隶属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)超家族一员。通过FasL分子通常以三聚体的形式与三个Fas分子进行交联,引起Fas的死亡结构域(DD)成簇,以DD为中介与Fas相关的死亡结构域(FADD),形成死亡诱导信号复合体 (DISC),然后FADD通过其死亡效应域与Caspase-8的死亡效应域作用,使Caspase-8 形成寡聚体并活化,活化的Caspase-8进一步活化效应Caspase,使细胞凋亡。

张晨等[16]用蜂毒素处理人肝癌细胞BEL-7402实验表明,蜂毒素可以增加BEL-7402肝癌细胞Fas蛋白和Fas的mRNA表达,但不影响FasL表达,蜂毒素诱导肝癌细胞表达有关,而FasL无表达可能与细胞特性有关。

四、蜂毒素对细胞周期的影响

真核细胞的细胞周期分为两部分:间期和分裂期(M期)。间期又包含G1期、S期、G2期,细胞周期大部分处于间期,G1期是细胞做出其去向的关键时期。细胞周期中存在两个基本调控点,一个处于G1和S期的过渡时期,其决定细胞是否进入细胞周期;而另外一个位于G2和M期之间。

肿瘤发生的主要机制是细胞调控异常使肿瘤细胞具有无限增殖能力,而肿瘤治疗的关键就是干扰肿瘤细胞的细胞周期。宋长城等[17]研究表明蜂毒可以影响人脐静脉内皮细胞周期的正常移行,阻止S期细胞进入G2/M期,造成S期细胞的集聚,并呈剂量依赖性,其作用机制可能是干扰细胞的有丝分裂,阻止细胞周期,最终导致细胞凋亡。

吴宝明等[18]研究表明蜂毒素具有较强的抗胃癌细胞株SGC-7901的活性,可阻滞SGC-7901细胞于G2/M期,该作 用蜂毒素抑制Cdc25 -CylinB1-CDK1的mRNA表达有关。

五、结语与展望

蜂毒素在体外实验中已经取得了比较好的实验效果。近年来,在体内实验中,蜂毒素对肿瘤细胞也有较好的作用。

王朋景等[19]研究蜂毒素能明显抑制人肝癌细胞 HepG-2细胞裸鼠移植瘤的生长,其机制可能是增强裸鼠的免疫能力和促进肿瘤细胞的凋亡有关。

秦进等[20]研究蜂毒素可以明显抑制 K562 细胞在裸鼠体内的生长。体内实验的结果也进一步的验证了蜂毒素良好的抗肿瘤效果。但是蜂毒素产量少和制备难度大,造成蜂毒素的价格很高,可能限制临床应用,基因工程也在努力解决这个问题。

朱文赫等[21]通过原核系统成功表达蜂毒肽,该蜂毒肽具有和天然蜂毒相同的溶血活性。

张红绪等[22]用能特异结合肝癌细胞膜上的小肽SP94与蜂毒素连接,构建重组表达载体,重组蛋白在大肠杆菌中高效表达,纯化后获得高纯度蛋白。蜂毒素毒性比较明显,特别是大剂量使用时对正常组织有一定的毒性作用。

柯学等[23]研究经泊洛沙姆188修饰的蜂毒素脂质体显著延长了药物在大鼠体内的驻留时间,提高了药物的生物利用度,且与膜修饰剂的用量有一定的正相关性。

钟铁诚等[24]采用吸附法制备载有蜂毒素的磷酸钙纳米粒切实可行,其释放机制可能是离子交换,其释放行为具有酸敏性特点,缓释作用提高了其抑瘤活性。

总之,随着对蜂毒素的研究和改造的深入研究,蜂毒素可能成为一种低毒高效的抗肿瘤药物。

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发表于:2019-11-28 14:44

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