刘 倩 刘 英

广州市南方医院放疗科，广东广州 510515

鼻咽癌（NPC）是我国南方较为常见的恶性肿瘤之一，其发病率日益增高，常规治疗方案采用放射治疗为主，联合化疗和手术治疗的方案使得NPC 近期疗效有所提高，但其根治性治疗仍有失败的，其主要原因就是癌细胞对放疗不敏感或是疗后复发、病灶转移，这些放射抗拒性的产生是临床NPC 放疗的主要障碍。姜黄素是一类具有多重生物学效应的多酚类化合物，具有抗肿瘤、抗病毒、清除氧自由基、抗炎、抗凝、抗动脉粥样硬化等药理作用，受到了国内外医学界的广泛研究。由于姜黄素具有较好的体内外抗肿瘤细胞生长、毒副性小、抗癌谱广且抗突变抗促癌效能，被美国国立肿瘤研究所列为第三代癌化学预防药物[1]。姜黄素抗肿瘤作用靶向多种肿瘤细胞，如乳腺癌、肺癌、前列腺癌、脑癌，且作用途径多样，作者对姜黄素在NPC 放射性治疗的作用机制研究进展作一综述。

1 姜黄素诱导细胞周期阻断

细胞周期失控是肿瘤发生发展的重要关键环节。研究者通过分析比较NPC 放射抗性细胞株CNE-2（R743）与亲本细胞株差异蛋白表达，发现24个差异显著表达的蛋白控制着细胞周期的进程，导致细胞周期S期升高，G0/G 和G2/M期比例下降，表明放射性治疗使细胞增殖发生了改变。关于姜黄素通过对细胞周期的调控来阻断肿瘤细胞生长的研究较为清楚，Badr 等[2]研究表明姜黄素类似物通过靶向PI3K/AKT/mTOR 和PKC-theta信号通路介导人乳腺癌细胞的生长阻滞和凋亡。研究者采用姜黄素处理人乳腺癌细胞系MCF-7，发现其细胞周期被阻断在G2/M期，DNA合成受阻，最终抑制肿瘤生长。此外，姜黄素通过抑制结肠癌COLO205 细胞中抑癌基因p53（tumor protein 53）的表达，引起癌细胞内钙离子的非正常损耗，导致细胞分裂进程紊乱，最终导致细胞周期阻断在分裂周期的G1期[3]。同时还发现姜黄素通过干扰细胞分裂周期进程诱导HL-60 细胞凋亡，其机制可能与细胞内在的凋亡因子控制G1/S 和G2/M期检测点功能有关[4]。以上研究表明姜黄素能够精细有效地调控癌细胞周期来加速其凋亡，这为针对杀死放疗抗拒性癌细胞提供了有效的治疗潜能，进一步提高了放射治疗敏感性的效果[5]。

2 姜黄素诱导肿瘤细胞凋亡

细胞增殖和凋亡之间平衡的失调是癌症发生的主要原因之一，主要表现为凋亡信号的缺失跳跃性死亡的发生，从而导致了细胞增殖失控，诱发多种肿瘤。姜黄素能通过诱导恶化肿瘤细胞凋亡，清除受损细胞或非正常免疫原性细胞。研究者在进行NPC 肿瘤放射治疗的研究过程中，通过建立NPC 放射抗性动物模型，在细胞水平上分析重组表达绿色荧光蛋白追踪标记的放射抗性肿瘤大小，发现绿色荧光蛋白标记的放射抗性肿瘤在X 线照射期间其体积缩小明显低于非抗性株。同时还检测到该抗性肿瘤DNA 修复能力明显增强，细胞抗凋亡基因显著上升，姜黄素处理后的抗性株并没有表现明显增强的细胞损伤修复能力和凋亡基因表达上升的表型，经研究探测到姜黄素能够积极地阻断诱抗性或非抗性癌细胞分裂周期，上调细胞周期蛋白依赖型激酶（CDK）、关键性基因p53、p27kip1（cyclin-dependent kinase inhibitor 1B）、p21（cyclin dependent kinase inhibitor ck1）的表达上调，下调细胞周期蛋白B1 和周期蛋白依赖蛋白激酶CDC2，从而诱导肿瘤细胞凋亡[6]。此外，肿瘤细胞内在凋亡途径主要涉及刺激线粒体膜抑制bcl-xl（B cell lymphoma extra large）的表达，姜黄素的加入可以扰乱线粒体膜电位平衡，导致对bcl-xl 蛋白的抑制增强。事实上，Zheng 等[7]研究也揭示姜黄素通过靶向线粒体诱导肿瘤细胞凋亡，它能够使线粒体膜通透性增强，膜电位失衡，能量合成受阻导致细胞凋亡。肿瘤放疗后癌细胞胞内的生长因子和存活基因的表达是上调的，姜黄素可通过下调这些基因的表达，从而抑制肿瘤细胞的增殖以致细胞的凋亡[8]。Zhang 等[9]和Han 等[10]系列研究表明低浓度的姜黄素足以抑制未成熟淋巴瘤细胞BKS-2 细胞增殖，其诱导凋亡效应呈量-效关系和时-效关系，同时下调核因子（NF）-κB 表达，下调早期生长反应基因-Ⅰ、原癌基因C-myc，上调抑癌基因p53的表达，还发现减少p210bcr/ab1 量，阻断Ras信号通路，下调核内转录因子c-jun 的表达，均可抑制肿瘤细胞生长。姜黄素能够影响肿瘤细胞增殖和凋亡过程的调控来抑制肿瘤的发生发展，临床治疗中结合姜黄素的放疗能显著促进癌细胞的凋亡，提升放疗疗效。

3 姜黄素的抗炎作用

肿瘤微环境强烈的炎症反应会极大地促进肿瘤生长，抑制肿瘤细胞凋亡，显著抑制体内抑癌基因的表达，上调原癌基因的表达。肿瘤放射性治疗常引起患者强烈的炎症反应，最终导致放疗疗效受损[11]。机体炎症的发生涉及一些调控癌症细胞生长分化的信号通路改变[12-13]。NF-κB 是一类控制炎症发生的重要的核转录因子，并且与癌症的发生紧密相关，可调节肿瘤细胞转录信号的改变、从而影响凋亡和炎症发生的多个关键基因表达。NF-κB信号通路激活对于肿瘤细胞存活有极大促进作用。姜黄素可通过表观调控抑制NF-κB 和另一类组蛋白乙酰转移酶的活性来抑制蛋白激酶复合物，阻断细胞因子诱导的核转录因子的激活以及促炎因子白细胞介素-6、肿瘤坏死因子等的表达，在肿瘤的放疗过程中发挥较强的抗炎性作用[14-15]。此外，在肿瘤的浸润物中，姜黄素还可通过表观遗传调控作用对一些肿瘤浸润的髓系来源的免疫细胞发挥调控作用，一方面可以促进抑癌免疫细胞的增殖分化，主要通过上调控制这些免疫细胞发育的转录因子、生长因子等蛋白来实现；另一方面抑制促癌免疫应答的发生，主要通过抑制促癌基因，促癌免疫细胞的活化来实现。姜黄素如何有效调节炎症反应，研究前景非常可观，但是关于姜黄素治疗方案的优化还有待深入研究，主要涉及用药剂量、用药频率及药物间交互作用的消除[16]。目前有研究表明，姜黄素靶向的免疫应答治疗主要通过减轻肿瘤浸润髓系中性粒细胞浸润，从而加速肿瘤细胞的凋亡[17]。放射治疗后缺氧也是肿瘤细胞产生放射抗性的主要表征之一，缺氧肿瘤微环境主要表现为缺氧诱导因子的高表达，通过激活缺氧诱导因子信号通路启动下游一系列促进肿瘤生长的基因表达，包括血管表皮生长因子、细胞周期抑制子、抗凋亡基因等，从而产生肿瘤的放疗后抗性，严重影响放疗疗效。姜黄素联合放射治疗后能够有效抑制活性氧产生加速癌细胞凋亡[17]，降低部分促瘤基因表达，减轻肿瘤细胞的放疗抗性，抑制肿瘤生长，加速肿瘤凋亡及延缓血管生成，其具体作用机制有待进一步深入研究。Kim 等[18]研究结果显示姜黄素通过下调基质金属蛋白酶（MMP）9 的蛋白丰度来抑制肿瘤浸润血管生成，采用cDNA 微阵列测序技术检测姜黄素处理后的或未处理的人静脉内皮细胞遗传序列，结果表明9个与血管生成相关的基因与未处理组相比均被显著下调超过5倍。Gururaj 等[19]也发现腹膜血管和尿囊绒膜血管这两种体内血管生成系统也受到姜黄素调控的影响。肿瘤微环境炎症的加强提高了放疗抗性产生的风险，姜黄素的使用为癌症患者放疗之后炎症的缓解提供了新的治疗方案。

4 姜黄素抑制肿瘤细胞侵袭和迁移

病灶转移是肿瘤进展加重的重要标志之一，同时放疗后复发及病灶转移是放疗抗性的另一个显著表征。Lin 等[20]的研究发现，姜黄素抗肿瘤侵袭能力是通过调控MMP-9 的分泌来实现，而且是剂量依赖性。研究采用10 μg/L 的姜黄素对人类高侵袭肝细胞癌细胞株SK-Hep-1 的侵袭抑制率为7.4%，转移抑制率为70%，同时发现SK-Hep-1 较低转移的肝细胞癌细胞株Huh7 显示出高水平的MMP-9 的分泌，这个高水平的MMP-9 分泌可被姜黄素显著抑制，这一表型与其抗侵袭能力一致，反映了姜黄素对SK-Hep-1细胞株有明显抗侵袭作用。此外研究表明姜黄素也可通过影响体内细胞受体的连接及细胞间信号的传导来调控恶性细胞的迁移与转化，它可使细胞和纤维粘连蛋白及N型胶原酶的结合在1 d 下降50%以上，2 d或15 d 下降达100%，此外，姜黄素还可以上调抗转移蛋白组织抑制金属蛋白酶、nm23 和E-钙粘蛋白的表达。Yang 等[21]证实姜黄素可通过下调局部粘附激酶和降低MMP-2 活性来实现抑制肿瘤细胞侵袭和迁移。姜黄素可通过组蛋白乙酰转移酶的功能来实现这个抑制过程，其中乙酰转移酶主要是P300/CEBP 的活性作用来调控细胞迁移通路中关键基因的表达。

5 姜黄素调节机体免疫应答

肿瘤的免疫治疗主要依赖于CD8+杀伤性T 细胞的活性作用，同时辅助性CD4+T 细胞也显示肿瘤细胞杀伤活性，主要通过产生大量的白细胞介素17a 发挥其抗肿瘤生物学功能。T 细胞杀伤毒性作用的激活依赖于先天性树突状细胞和巨噬细胞等专业的抗原递呈细胞的协助作用，将肿瘤的抗原物质通过机体特异的组织相容物质递呈给T 细胞，目前研究也显示自然杀伤（NK）细胞在肿瘤的阻断过程中也发挥了举足轻重的作用，但是这类细胞不需要先天性细胞的协助，它依靠自身活性受体和抑制受体的活性平衡来识别肿瘤细胞，通过分泌γ 干扰素和颗粒酶B 来行使杀伤功能。近年来研究表明，姜黄素可通过调节机体免疫系统产生抗肿瘤作用，主要表现为通过诱导肿瘤细胞凋亡激活抗原递呈细胞的活性产生相应的细胞因子与共刺激因子，最终增强机体杀伤性活性T 细胞的活性，NK 细胞的细胞毒性作用以及功能性抑癌细胞因子白细胞介素2 和γ 干扰素的产生[22]。此外，接受放射治疗的肿瘤患者外周血单核细胞和巨噬细胞在受到姜黄素处理之后分泌T 辅助细胞类细胞因子（γ 干扰素，白细胞介素2 及白细胞介素12）的能力显著提高，这些因子都可极大地增强机体的抑癌作用，此外姜黄素可增强肿瘤细胞抑癌NF-κB信号通路进一步活化，从而导致活化的巨噬细胞产生更多一氧化氮引起肿瘤细胞凋亡。有关姜黄素的免疫调节刺激活性的研究还在进一步的开展，对临床的肿瘤治疗将产生事半功倍的影响[23-25]。

6 小结

目前，癌症放射治疗抗拒性产生所涉及的原因主要在于抑癌或原癌基因表达水平的改变（包括mRNA和蛋白水平），细胞周期的捕获，凋亡途径的抑制和细胞DNA 损伤的修复能力及活性氧产生加强，最终导致了癌细胞放射敏感性降低，产生抗拒性使得放疗效果显著降低，最终导致治疗失败或是术后复发病灶转移。姜黄素作为一种生物提取物质，其机体代谢毒性相比于其他化疗药物更弱。肿瘤微环境免疫系统的改善为肿瘤的治疗提供更为广阔的发展空间，此外，表观遗传学的研究开阔了肿瘤治疗的发展视野，目前已在临床上有相关表观调控药物投入使用，如组蛋白去乙酰化抑制剂Vorinostat 已被美国食品药品管理局纳入正规临床使用药物。姜黄素作为抗癌、抗炎、抗氧化及免疫调节功能等广泛生物活性的安全多酚类植物提取物，同样能够对组蛋白乙酰转移酶的活性产生极大调控作用，从而影响下游一些肿瘤细胞发育发生相关的转录因子、生长因子和血管内皮生长因子的表达[24]。姜黄素已陆续被临床工作者纳入临床癌症治疗中，治疗过程中针对患者特性采用的姜黄素用量及使用频率还需要不断地优化到最佳效果[26]。免疫阻滞剂抗程序性死亡蛋白-1 及程序性死亡配体1 联合化疗放疗的肿瘤方案也在多项临床肿瘤治疗中展开，后续研究将进一步开展姜黄素联合抗免疫阻滞剂的治疗方案[27]来增强放疗效果的临床研究，如何产生最好的治疗效果是医务工作者不懈努力的动力。姜黄素治疗的机制还需深入研究，如何发挥其在放疗敏感性的促进作用还存在很多有待解决的问题。姜黄素作为一种天然物质，其结构上的进一步优化、给药方式的优化、患者对其生物利用度的增加、将其体内炎症副作用减少到最低、免疫激活作用加强等多方面研究都将是今后研究需要考虑的关键因素。