白藜芦醇对结直肠癌的化学预防作用⠓体外、体内机制综述”

摘要

结肠直肠癌(CRC)是世界范围内的主要死亡原因之一。结直肠癌的发展是一个多步骤的过程(腺瘤-癌序列)，其特征是癌基因和抑癌基因的遗传改变。膳食植物化学物质因其在降低结直肠癌风险方面的潜在作用而受到相当大的关注。白藜芦醇(反式3,4,5 -三羟基苯乙烯)主要存在于葡萄、红酒、花生和浆果中，其化学预防结直肠癌的潜力归因于抑制参与肿瘤发生、促进和进展的细胞事件。其机制包括抗氧化、抗增殖、抗炎、促进细胞凋亡、抗血管新生还有抗激酶活性。白藜芦醇通过抑制环加氧酶、鸟氨酸脱羧酶、热休克蛋白、半胱天冬酶和粘蛋白的激活，对癌前细胞和癌细胞具有抑制作用。此外，白藜芦醇还包括上调或下调多种转录因子，从而抑制结直肠癌细胞的炎症、集落形成和细胞生长。这篇综述的目的是强调白藜芦醇对结直肠癌的化学预防作用，特别关注这种作用在体外和体内可能发挥的细胞和分子机制。

关键字

结直肠癌，白藜芦醇，环氧化酶，化学预防

介绍

结直肠癌的病因学

结直肠癌(CRC)是全球第二大致命癌症[1]．结肠癌变是一个多步骤的过程，其特点是涉及多种致癌基因(Kras，勇敢，pik3ca,pten)和肿瘤抑制基因(Apc， β-catenin, tp53, bax, smada, tgfbr2) ［2]．在遗传性结直肠癌中，遗传性基因突变发生在关键基因中，如肿瘤抑制基因和与DNA错配修复相关的基因。然而，散发性crc是由于暴露于环境因素(如饮食致癌物)导致的体细胞基因突变[3.]．慢性炎症性肠病也是CRC发展的一个病因因素，因为炎症粘膜的高氧化应激负荷改变了重要的细胞功能[1]．饮食因素占结直肠癌病例的70%至90%，被认为是造成世界不同地区癌症发病率和死亡率差异的主要因素之一[2]．使用植物化学物质进行癌症化学预防被广泛认为是管理该疾病的另一种策略。

白藜芦醇的来源和代谢

白藜芦醇(3,5,40-三羟基反式二苯乙烯)是一种植物抗毒素，在葡萄、干葡萄皮、红葡萄酒和白葡萄酒、葡萄汁、花生和大黄干根等各种食物中都含有中量至高的白藜芦醇。反式白藜芦醇代谢为二氢白藜芦醇、硫酸盐和葡萄糖醛酸缀合物[4]．代谢产物的生物活性尚不清楚，但一般而言，二氢白藜芦醇在抑制细胞生长方面的作用强于白藜芦醇[5]．

白藜芦醇对大肠癌的化学预防作用在体外和在活的有机体内模型

白藜芦醇拥有一系列的chemopreventive抗癌前细胞或癌细胞的特性。白藜芦醇的化学预防作用与其通过调节控制细胞分裂和生长的信号转导途径阻断癌变的所有三个阶段(起始、促进、进展)的能力有关;细胞凋亡、炎症、血管生成和转移[1，5]．白藜芦醇的抗肿瘤活性已在CRC的人类细胞系和动物模型中得到证实[6]，人们对确定白藜芦醇对结直肠癌化学预防的生化和分子靶点越来越感兴趣，如下所述。

抑制肿瘤生长:异常隐窝灶和黏液缺乏灶

结直肠癌的发展是一个多步骤的过程，其中正常隐窝开始形成异常隐窝灶(ACF)和粘液蛋白缺陷灶(MDF)，后者通过隐窝裂变增殖形成微腺瘤(MA) [5]．肿块增大可见腺瘤，腺瘤性息肉，最后腺癌。白藜芦醇作为一种潜在的抗癌药物，在动物实验模型中具有抑制或延缓肿瘤生长的作用。几项研究表明口服反式-白藜芦醇在1,2二甲基肼(DMH)处理的大鼠中，导致结肠癌发生的肿瘤前标志物显著减少。根据Alfaras的说法等, (4]，总ACF(50%)和MDF(45%)的减少被报道为口服反式-白藜芦醇(60 mg/kg每日)，49天。Tessitore的其他研究等, (7[200 μg /kg]反式-白藜芦醇100天)和Sengottuvelan等, (8[8毫克/公斤反式-白藜芦醇治疗30周)也显示ACF降低。此外，口服15mg /kg后观察到结肠肿瘤减少70%反式-白藜芦醇7周[9]．然而,齐格勒等。［10]报告在给药4、20、90 mg/kg后腺瘤性息肉病无显著减少反式-白藜芦醇7周，采用Apc Min+小鼠模型。然而，结果的差异在活的有机体内模型归因于诸如剂量水平、给药方法、饮食成分、其他饮食成分及肿瘤来源[2]．下调炎症、细胞增殖和粘膜完整性以及上调细胞凋亡被认为是白藜芦醇降低ACF和MDF的潜在机制[j]。5]．

抗炎作用:对环氧合酶2 (COX-2)的抑制作用

COX-2的表达升高和前列腺素E (PGE)的产生支持了COX-2和前列腺素在癌变中的作用₂)结肠癌[2，6]．进一步的证据包括cox -2转基因小鼠对化学诱导致癌的易感性增加，实验的废除肿瘤发生在COX-2敲除动物中，以及局部给药COX-2产品(15-脱氧- d12,14 -前列腺素J2, 15d-PGJ2)后皮肤肿瘤发生增强[1，2，6]．前列腺素，比如PGE₂调解人是炎症并且是促肿瘤的。它们参与抑制细胞凋亡，诱导血管生成，促进转移和颠覆免疫系统。COX-2是PGE的关键酶₂是结肠癌治疗中潜在的抗炎症靶点。白藜芦醇对Apc Min+小鼠的化学预防作用与抑制环氧化酶(COX)酶和干扰PGE有关₂的一代。Sengottuvelan的一项研究等。［8]，显示口服给药反式-白藜芦醇(8 mg/kg，连续30周)抑制dmh处理大鼠COX-2。在其他研究中，白藜芦醇显著抑制脂多糖(LPS)刺激的小鼠腹腔巨噬细胞和脂多糖(LPS) /干扰素-α (IFN-α)处理的RAW 264.7巨噬细胞中COX-2的表达[2，6]．白藜芦醇还可下调n-亚硝基甲基苄胺(NMBA)诱导的F344大鼠食管肿瘤中COX-2 mRNA转录物的表达[11]．

白藜芦醇可以通过直接结合或下调COX-2的活性转录因素(6]．在一项旨在确定白藜芦醇和COX-2相互作用动力学的研究中，Zykova等。［12]，报道白藜芦醇(50 μM)能够与COX-2结合，从而抑制PGE₂HT-29癌细胞的产生、集落形成和细胞生长。此外，白藜芦醇(60 μM)可抑制COX-2 +/+细胞的生长，但对COX-2-/-小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)细胞无抑制作用，提示COX-2可能是白藜芦醇的主要作用靶点。在Jang的一项研究中等, (13]，白藜芦醇85 μM抑制COX-2过氧化物酶活性，而Subbaramaiah等。［14在184B5/HER细胞中，白藜芦醇(30 μM)抑制了COX-2的表达。COX-2与白藜芦醇羟基化类似物之间的结合模式归因于与氨基酸残基Arg120, Ser530和tyr385的氢键[15]。

细胞增殖的调节:鸟氨酸脱羧酶的抑制作用

对异常细胞的抑制扩散通过调节细胞周期进程是CRC化疗预防和化疗的重要策略之一。鸟氨酸脱羧酶(Ornithine decarboxylase, ODC)是一种限速酶，参与多胺生物合成和细胞增殖，因此被认为是促进肿瘤的生化标志物[16]．结肠癌细胞中ODC表达和细胞多胺水平升高，因为肿瘤组织需要更多的多胺来维持生长(DNA、RNA合成)[17]．口服反式-白藜芦醇(8 mg/kg，连续30周)抑制dmh处理大鼠ODC活性[8]而白藜芦醇通过在人结肠癌(Caco-2)细胞中从头合成神经酰胺来抑制ODC活性[18]．各种细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶(Cdk)、Cdk抑制剂和检查点激酶(Chk 1、Chk 2)参与细胞生长和分化的稳态维持的信号传导[19]．因此，通过下调cyclin-Cdks或上调Cdk抑制剂抑制异常细胞增殖是膳食植物化学物质对结直肠癌进行化学预防和化疗的潜在靶点[j]。16]．白藜芦醇可以抑制各种癌细胞在培养物、动物组织中不适当的增殖和生长致癌物质通过调节细胞周期蛋白、Cdk、Cdk抑制剂和参与调节细胞周期进程的检查点激酶[2]．

细胞凋亡的调节:诱导半胱天冬酶和抑制热休克蛋白

的选择性诱导细胞凋亡在癌前细胞或癌细胞中，癌细胞被认为是预防和治疗结直肠癌的重要策略。白藜芦醇可通过激活细胞死亡机制的外在和内在途径，诱导多种癌变或转化细胞凋亡[20.]．白藜芦醇通过激活促凋亡信号分子和抑制细胞内信号转导通路的抗凋亡分子诱导细胞凋亡[j]。2]．口服反式-白藜芦醇(8mg /kg，连续30周)激活dmh处理大鼠的促凋亡级联前体caspase-3的表达[8]．在其他研究中，白藜芦醇通过诱导p53、细胞色素c的释放、Bax的激活、Bcl-2的抑制以及caspase (caspase 9、caspase 3)的加工和聚(ADP)核糖基聚合酶(PARP)的裂解，诱导化学诱导的小鼠皮肤乳头瘤细胞凋亡[5，10，21]．白藜芦醇还可以激活caspase-2和caspase-8，导致下游caspase的加工和死亡受体或细胞死亡线粒体-独立的方式[20.]．据董说[5]，用白藜芦醇预处理人前列腺癌(PC-3、DU-145)细胞可导致Trail、Fas或TNF-α-介导的细胞死亡，其机制包括下调凋亡蛋白抑制剂(IAPs)、抑制Akt磷酸化以及随后激活caspase。热休克蛋白(HSP)的过度表达导致凋亡过程中caspase的加工被阻断。在Sengottuvelan的一项研究中等, (8，口服反式-白藜芦醇(8 mg/kg，连续30周)抑制dmh处理大鼠HSP70和HSP27的表达。

粘膜完整性的调节:粘蛋白(muc2, muc1)的含义

muc2等粘蛋白在维持粘膜完整性中起重要作用。MUC-2缺乏与结肠炎症有关，导致结肠炎的发生[22]．口服白藜芦醇(8 mg/kg，连续30周)激活dmh处理大鼠MUC-2的表达，抑制MUC-1的表达，白藜芦醇维持结肠正常完整性[j]。8]．白藜芦醇的作用归因于对启动粘蛋白o -糖基化的酶的调节[2]．

白藜芦醇对转录因子的调控

多阶段癌变涉及正常细胞内信号网络的破坏。一系列受体蛋白、上游激酶、dna相互作用蛋白和转录调节的基因产物在癌变过程中功能异常，从而有利于受损细胞的癌前和恶性转化[23]．来自培养细胞和实验动物的证据表明，白藜芦醇可以调节各种上游激酶和转录因子的异常开启或关闭[15]．白藜芦醇能够通过上调C - jun、nh2末端激酶1、2和p38来调节丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的转导途径，但下调细胞外调节激酶(ERK-1、ERK-2)、Src酪氨酸激酶、局灶黏附激酶、蛋白激酶C亚型α和γ;蛋白激酶B和kappa B激酶抑制剂[1，2，6]．下调早期生长反应蛋白1、活化蛋白1转录因子、c-myc、c-Fos、p65、核因子κB (NF-κB)亚基等转录因子，抑制表皮生长因子(EGF)、血管内皮生长因子(VEGF)和表皮生长因子受体(EGFR)的活化[1，2，6]．总体而言，白藜芦醇对结直肠癌的抑制作用的临床研究非常有限[24，25]．然而，这些研究的重点一直是白藜芦醇的生物利用度。因此，进一步的人体研究将为白藜芦醇在结直肠癌治疗中的潜在作用提供更多的知识。特别是，此类试验的设计应侧重于确定与其他饮食因素的可能相互作用，并开发该化合物的生物可利用类似物。

结论

白藜芦醇具有抑制癌前和癌前细胞的作用，是治疗结直肠癌的有效化学预防药物。白藜芦醇靶向与肿瘤发展有关的多种分子和生化途径，包括抑制环氧化酶、鸟氨酸脱羧酶、热休克蛋白、半胱天冬酶和粘蛋白的激活。此外，白藜芦醇还可以上调或下调多种转录因子，从而抑制COX-2介导的PGE₂结直肠癌细胞的产生、集落形成和细胞生长。可用的在体外和在活的有机体内研究表明，白藜芦醇可能是一种很有前景的植物化学物质，可用于结直肠癌的化学预防。

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