大蒜素抗肿瘤机制研究进展

大蒜素抗肿瘤机制研究进展摘要：大蒜素(Allicin)是大蒜中主要生物活性成分的总称，化学名为二烯丙基三硫化物（DADS），具有抗肿瘤、降胆固醇、抗血小板聚集、护肝、降血压等生理学作用。近年来大蒜素抗肿瘤作用的相关报道很多，可通过不同途径、多种机制实现抗肿瘤作用，本文对大蒜素抗肿瘤机制相关研究进展予以综述。关键词：大蒜素；肿瘤；机制；研究进展大蒜素又名大蒜新素,化学名为二烯丙基三硫化物，是大蒜中蒜氨在蒜酶的作用下生成不稳定的大蒜辣素分解而来。有学者通过光谱分析法对比大蒜素核酸结合特性，指出大蒜素具有抗肿瘤潜力[1]。研究发现，大蒜素对胃癌、结肠癌、肝癌、乳腺癌、白血病、胶质瘤等多种肿瘤均有明显抑制作用，作用机制与抗氧化、抑制血管生成、破坏细胞骨架、直接杀伤肿瘤细胞、抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞的转移和侵袭、对机体免疫功能的影响、增强抗癌药物的敏感性等有关。1、大蒜素抗肿瘤作用1.1抗氧化在肿瘤的发生、发展中细胞内的氧化水平起重要作用，当各种致癌物导致细胞产生过多的活性氧簇时，这些氧化物质造成细胞内的DNA发生氧化性损伤成了癌变的始发因素[2]。已有研究表明：大蒜素的琉基和亲电子基团能清除氧自由基，可以对抗毒物对机体的氧化性损伤[3-4]。杨军领等[5]发现大蒜素可显著减轻6-羟多巴胺所致的PC12细胞损伤，这种保护作用可能是通过激活BK通道，增加内源性抗氧化酶活性，进而抑制细胞凋亡而实现的。研究肝癌证实大蒜素可以增加谷胱甘肽的合成，其作用可能是通过诱导肝癌细胞中谷胱甘肽S转移酶的表达实现的[6-7]。1.2抑制血管生成近来对肿瘤生长的不断深入研究，发现血管生成对肿瘤的生长起着至关重要的作用。研究证实，大蒜素提取物可以抑制人脐静脉内皮细胞的生长、转移和管腔样小管的形成[8]。大蒜素抗血管作用与抑制血管内皮生长因子的分泌及其VEGF受体蛋白的下调和丝氨酸/苏氨酸激酶的失活相关[9]。穆颖等[10]对大蒜素作用的相关机制进行研究发现，大蒜素可明显降低ＭＭＰ－９的活力，并且能有效抑制肿瘤细胞迁移过程中的调控因子ＶＥＧＦ的蛋白表达水平。1.3破坏细胞骨架微管是由众多微管蛋白的单体分子以非共价键结合在一起构成的蛋白多聚体，主要功能是为细胞运输营养物质和参与形成纺缍体进行有丝分裂和染色体形成。由于微管在有丝分裂及细胞分裂过程中扮演重要角色，使其成为抗肿瘤药物的作用靶点。Hosono等[11]利用脂溶性的大蒜素DATS处理人类结肠癌HCT-15和DLD-1细胞，发现DATS不但可以抑制微管的聚合和形成，而且可以引起微管解聚破裂。1.4直接杀伤肿瘤细胞解云涛等[12]透射电镜观察，大蒜素抑制小鼠S180的生长，发现肿瘤细胞膜和核膜皱缩，断裂，线粒体肿胀及空泡样改变，证实大蒜素直接杀伤肿瘤细胞。俞超芹等[13]发现高浓度大蒜素(50~100mg/L)对HO8910(卵巢癌细胞株)细胞呈直接杀伤作用。1.5抑制肿瘤细胞增殖细1.5.1对细胞周期的影响细胞周期是指一个母细胞分裂结束后形成细胞至其下一次再分裂结束形成两个子细胞的这段时期，包括G1,S,G2,M四期，细胞在正常状态下沿着上述时相的演进，发生相应的形态学和生化变化[14]。细胞周期反映了细胞的增殖过程，在这个过程中，任何一个时相的进程受阻都可阻滞整个周期的进程。在人体细胞周期中S期所占细胞总数百分比代表S期分数(SPF)，SPF值的大小直接影响肿瘤细胞的生长周期，因此在多种人体肿瘤中被作为一个重要的预后指标。梁宗英等[15]发现长期大蒜素干预条件下SD大鼠血清能通过阻断食管癌EC109细胞DNA的合成，使实验组S期分数明显低于对照组。邵淑丽等[16]采用流式细胞术分析大蒜素对结肠癌细胞HT-29细胞周期的影响发现，其可将细胞阻滞于S期和G2期，使细胞不能有效进入下一个周期从而阻抑HT-29细胞的增殖。由上可见大蒜素可通过改变细胞周期来阻止肿瘤细胞的增殖。1.5.2对细胞信号转导系统的影响P38信号通路是人体内最为常见和重要的信号通路之一。既往研究发现P38信号通路能够通过调节肿瘤细胞中ＭＭＰ-２和ＭＭＰ-９的表达调控多种肿瘤瘤细胞的侵袭转移[17]。通过大蒜素对U87细胞中P38信号通路的影响发现随着大蒜素的升高，P38的磷酸化水平明显降低，而且能明显抑制ＭＭＰ-２和ＭＭＰ-９转录和表达水平[18]。1.6诱导细胞凋亡1.6.1对bcl-2、bax基因蛋白表达的影响Bcl-2原癌基因是细胞生存基因，能抑制细胞凋亡，促进细胞生存。Bax是bc1-2的拮抗基因，同属于Bcl-2家族，有促凋亡作用。诱导凋亡时，bax增多，由胞质移到线粒体外膜，开放线粒体膜通道，线粒体跨膜电位下降，细胞色素C释放入胞质，激活Caspase酶，并启动Caspase级联反应，发生细胞凋亡[19]。Bcl-2可以阻止bax移到线粒体外膜，或阻止细胞色素C释放,来拮抗细胞凋亡。已有研究证实bcl-2与bax的比值是决定细胞凋亡与否的重要因素,细胞对死亡信号的敏感性取决于bc-l2与bax形成的二聚体变化过程,当bc-l2表达低时,形成bax-bax二聚体,诱导细胞凋亡;当bc-l2表达高时,形成bax-bc-l2二聚体,使细胞不会发生凋亡[20]。有研究发现大蒜素作用HT-29细胞后，Bcl-2蛋白和mRNA表达水平均下调，而Bax蛋白和mRNA表达水平均上调，提示大蒜素可能是通过上调Bax/Bcl-2基因表达比率诱导结肠癌HT-29细胞凋亡[16]。1.6.2对Caspase蛋白表达的影响Caspase蛋白在细胞凋亡过程中发挥十分重要的作用,细胞凋亡信号传导的关键是Caspase的激活。张敏等[21]研究发现大蒜素通过上调死亡受体4、5的表达、提高Caspase-3、8的活性以增强TＲAIL诱导肿瘤细胞凋亡，从而抑制人卵巢癌细胞SKOV-3的增殖。李民华等[22]研究显示，大蒜素通过上调TRAIL表达，进而活化Caspase-3、8、9诱导细胞凋亡，从而实现对宫颈癌HeLa和Caski细胞生长的抑制作用。1.6.3对肿瘤细胞端粒酶活性的影响端粒酶是基本的核蛋白逆转录酶，能把端粒DNA加到真核细胞染色体末端，负责端粒的而延长。端粒对稳定染色体和细胞活性有重要作用。端粒的缩短能限制细胞复制能力，而端粒酶却能通过延长缩短的端粒来增强体外细胞的增殖能力。正常人体组织中端粒酶的活性受到抑制，但在肿瘤组织中被激活，表明端粒酶参与细胞恶性转化。王旭光等[23]通过试验证实3种不同浓度的大蒜素均能不同程度降低早幼白血病细胞HL-60细胞端粒酶的活性,抑制细胞生长,从而使HL-60细胞凋亡。1.7抑制肿瘤细胞的转移和侵袭侵袭和转移是影响肿瘤预后的重要因，E钙黏蛋白主要起到细胞与细胞之间的黏附作用，因此它的表达下调可以促进细胞的侵袭和转移作用。E钙黏蛋白的表达下调是转移癌最常报道的指标[24]，恢复癌细胞中E钙黏蛋白的表达可以抑制癌细胞的侵袭和转移能力[25]。相关研究发现，大蒜素能够有效抑制肺癌H460细胞及结肠癌细胞的体外迁移及侵袭，其机制是大蒜素抑制了侵袭与迁移相关蛋白MMP2、MMP9以及血管内皮生长因子VEGF的表达[26-30]。1.8对机体免疫功能的影响辛国华等[31]通过大蒜素对NMBA诱发食管癌SD大鼠的免疫调节以及抗肿瘤作用进行研究，发现给予大蒜素进行干预的实验组大鼠食管癌患病率明显下降，且免疫功能得到了明显提高。李慧[32]等曾通过脾淋巴细胞转化实验和DTH实验，证实0.2、0.4和1.2g/kg剂量的大蒜素给小鼠灌胃30d，能明显调节小鼠脾细胞免疫功能。1.9增强抗癌药物的敏感性大蒜素能与化疗药物联合应用，来增强其疗效。张磊等[33]研究发现大蒜素可提高K562细胞对Ara-c的敏感性，从而减少Ara-c的用药剂量及细胞毒性，加强Ara-c疗效。大蒜素与紫杉醇联用可显著抑制人乳腺癌MDA-MB-231细胞增殖，促进凋亡，增强癌细胞对紫杉醇的敏感性。2.结语大蒜素作为纯天然药物，与其他化疗药比较，具有对人毒性小、体内无残留、不易产生耐药性以及不伤及正常细胞的优势，其抗肿瘤特性成为国内外学者研究的重点。随着国内外对大蒜素的抗肿瘤作用的研究及抗癌作用的证实和肯定，其在临床上的应用将会越来越广泛。参考文献：[1]孔春芳,丁江华,陈国安.大蒜素抗癌作用与信号传导通路[J].重庆医学，2013,42（10）：1175-1177.[2]张燕,沈宜.大蒜素抗肿瘤作用及其机制研究进展[J].国外医学肿瘤学分册，2005，32(7):527-529．[3]FanelliSL,CastroGD,deToranzoEG,eta1.Mechanismsofthepreventivepropertiesofsomegarliccomponentsinthecarbontetrachloride-promotedoxidativestress.Diallylsulfide;diallyldisulfide;allylmercaptanandallylmethylsulfide.ResCommunMolPatholPharmaco1，1998,102(2):163-174.[4]WangBH,ZuzelKA,RahmanK,eta1.Protectiveeffectsofagedgarlicex-tractagainstbromobenzenetoxicitytoprecisioncutratliverslice[J].Toxicology,1998,126(3):213-222.[5]杨军岭,杨侠.大蒜素对6-羟多巴胺所致PC12细胞损伤的保护作用及机制［J].中华神经外科疾病研究杂志,2015,14(3):209-212.[6]IzigovN,FarzamN,SavionN.S-allylmercapto-N-acetylcysteineup-regulatescellularglutathioneandprotectsvascularendothelialcellsfromoxidativestress[J].FreeRadicBiolMed,2011,50(9):1131-1139．[7]Horev-AzariaL,EliavS,IzigovN,etal.Allicinup-regulatescellu-larglutathionelevelinvascularendothelialcells［J］.EurJNutr，2009,48(2):67-74．[8]WangMJ,CaiWJ,ZhuYC.Mechanismsofangiogenesis:roleofhydrogensulphide［J］．ClinExpPharmacolPhysiol,2010,37(7):764-771．[9]XiaoD,LiM,Herman-AntosiewiczA,etal.Diallyltrisulfideinhib-itsangiogenicfeaturesofhumanumbilicalveinendothelicalcellsbycausingAktinactivationanddown-regulationofVEGFandVEGF-R2［J］.NutrCancer,2006,55(1):94-107．[10]穆颖,张云龙,王俊.大蒜素抑制非小细胞肺癌A549细胞迁移侵袭能力的实验研究［J].华南国防医学杂志,2015,9(29)647-656.[11]HosonoT，FukaoT，OgiharaJ，etal．Diallyltrisulfidesuppressestheproliferationandinducesapoptosisofhumancoloncancercellsthroughoxidativemodificationofbeta-tubulin［J］.JBiolChem,2005,280(50):41487-41493．[12]解云涛,杨国梁,杨庚等.大蒜素对小鼠s180的抑制作用及NK细胞活性的