李蓉，谭小武

(南华大学附属第二医院 呼吸内科，湖南 衡阳 421001)

·综述·

黄芪多糖诱导肿瘤细胞凋亡机制的研究进展

李蓉，谭小武*

(南华大学附属第二医院 呼吸内科，湖南 衡阳 421001)

黄芪的临床应用历史悠久，是一味常用的传统中药。黄芪多糖为黄芪的主要活性成分，其抗肿瘤作用日益受到关注。黄芪多糖的药理作用主要有抗肿瘤、抗病毒、抗辐射、抗衰老、抗应激、抗氧化等，其中抗肿瘤作用已被大量的体外细胞实验及动物实验研究所证实。本文就黄芪多糖诱导肿瘤细胞发生凋亡的主要机制作一综述，以期为临床抗肿瘤新药研究提供参考。

黄芪多糖；肿瘤细胞；细胞凋亡；调亡机制

细胞凋亡是生物体细胞的主动消亡过程，是细胞生物体维持机体平衡的关键，其过程极为复杂，涉及一系列调控因子，肿瘤的产生、进展及治疗受多种凋亡调控蛋白的调控。

中药毒副作用较小、药效独特，使其在细胞凋亡等方面的应用受到重视。中药可从不同环节调控细胞凋亡的发生，在细胞凋亡过程中发挥作用，在临床上得到应用。

1 黄芪多糖主要成分及主要药理作用

黄芪多糖是黄芪主要活性成分之一，具有多种药理作用[1]，其抗肿瘤、抗病毒、抗衰老[2]、抗辐射、降血糖[3]、抗应激、抗氧化[4]等作用已被普遍认可。黄芪多糖在抗肿瘤过程中可降低阿霉素引发的免疫耐受现象，从而减少抗肿瘤耐药的产生[5]；黄芪多糖联合顺铂及长春瑞滨可改善晚期非小细胞肺癌患者的中位生存期及生存质量[6]。大量的体外细胞实验及动物实验研究发现，黄芪多糖有较强诱导肿瘤细胞发生凋亡的作用[7-8]。本文就其诱导肿瘤细胞调亡机制作一综述，以期为临床研究抗肿瘤新药提供参考。

2 黄芪多糖可诱导肿瘤细胞发生凋亡的主要机制

2.1 调节Bcl-2家族基因蛋白的表达

Bcl-2家族基因在细胞凋亡过程中起重要作用，其多表达于正常细胞活化和发育过程中，在凋亡细胞中低表达或不表达。Bax与Bcl-2共同调节细胞的凋亡，Bcl-2是最重要的凋亡抑制因子，能够抑制细胞的凋亡；Bax则促进细胞凋亡，与Bcl-2形成异型二聚体，细胞凋亡的发生取决于二者之间的比例[9]。刘爱平等[10]研究发现，黄芪多糖可能是通过上调Bax及下调Bcl-2的表达，抑制人肺癌A549细胞增殖，从而启动细胞的凋亡；研究发现，黄芪多糖可抑制凋亡相关基因Bcl-2的表达，诱导肿瘤细胞发生凋亡[11]；黄惠风等[12]研究发现，黄芪多糖联合紫杉醇可能是通过上调Bax蛋白的表达，下调Bcl-2蛋白的表达，从而诱导胃癌细胞产生凋亡；黄芪多糖通过降低人肝癌HepG2细胞Bcl-2的表达，增加Caspase-3的活性，从而对HepG2细胞的凋亡起促进作用[13]；黄芪多糖通过下调Bcl-2的表达，上调Bax的表达，抑制人胃癌MKN45细胞的增殖，对人胃癌MKN45细胞有直接杀伤作用，从而诱导肿瘤细胞发生凋亡[14]。

2.2 调控细胞生长周期

细胞周期在肿瘤的生长调控过程中起着重要作用，因此人们希望通过改变细胞周期来阻止肿瘤细胞的无限增殖，从而抑制肿瘤的发生。细胞周期可分为4个阶段：Gl期、S期、G2期和M期。黄芪多糖可阻滞S-180肉瘤细胞于G1期，使S期细胞减少，从而使细胞的生长、增殖受到明显地抑制，促进细胞凋亡的发生[15]；黄芪多糖作用于MCF-7细胞后，细胞被阻滞于G1期，S期细胞减少，从而诱导细胞调亡[16]；冯涛等[17]研究发现，黄芪多糖联合5-fu使用后，可以将细胞周期阻滞于G1期，抑制人肝癌HepG2细胞株的增殖，从而诱导细胞发生凋亡；黄芪多糖抑制MGC-803细胞增殖主要是将细胞阻滞于G1期，从而延缓细胞进程[18]。黄芪多糖可阻滞肿瘤细胞于G1期，为其在协同化疗药物抗肿瘤作用等方面的应用及实验研究提供了依据。

2.3 上调Caspases蛋白

天冬氨酸特异性的半胧氨酸蛋白水解酶(Caspase)是一组可选择性切割某些蛋白质的酶，是可以诱导细胞发生凋亡的蛋白酶，其诱导细胞凋亡的途径主要有内源性途径和外源性途径。内源性途径(线粒体途径)在细胞凋亡过程中处于凋亡调控的中心位置，发挥关键性作用。凋亡细胞蛋白激酶活因子能与cyt-c相结合，各种凋亡信号刺激细胞损伤，引发线粒体内凋亡分子Caspases的联锁反应，从而导致细胞凋亡的发生[19]。外源性途径能使Caspase-8活化，激活Caspase-3，与特定的凋亡底物相结合，从而诱发细胞凋亡的发生。外源性和内源性凋亡途径均是通过活化Caspase-3和Caspase-7的方式，与特定的凋亡底物结合，从而使细胞发生凋亡。冯涛等[17]研究发现，黄芪多糖可提高人肝癌HepG2细胞中Bax的表达，降低抑凋亡蛋白Bcl-2的表达，激活HepG2细胞内的凋亡系统，促进Caspase-9、Caspase-3的表达，抑制人肝癌HepG2的生长，从而诱导细胞发生凋亡。

2.4 抑制核因子-κB活化

核因子-κB(NF-κB)在未受刺激时能与特异性抑制蛋白形成无活性的复合体，从而存在细胞浆中。受到刺激后，NF-κB发生磷酸化，降解进入细胞核中，从而引起靶基因的表达。NF-κB在正常细胞一般不表达，多表达于肿瘤细胞中，其与肿瘤的关系被广泛研究。NF-κB的表达与肿瘤的发生、进展及耐药等作用密切相关，活化的NF-κB可抑制肿瘤细胞发生凋亡。吴朝妍等[20]研究发现，黄芪多糖可能是通过下调人肺腺癌A549细胞NF-κBp65的表达，抑制NF-κB的转录活性，抑制人肺腺癌A549细胞的增殖，从而促进肿瘤细胞发生凋亡。

2.5 抑制Survivin表达

凋亡相关蛋白(Survivin)是一个新发现的凋亡蛋白抑制蛋白(AIP)的家族成员，其广泛表达于恶性肿瘤组织中，能够调节细胞增殖和抑制细胞凋亡。抑制Survivin的表达可以预防和逆转肿瘤的发生。Survivin可通过有丝分裂的微管结合，直接抑制Caspase的活性，使Caspase不能水解微管结构蛋白，而通过内源性和外源性凋亡途径共同抑制Caspase-7和Caspase-3的活性，从而阻止凋亡的发生。Survivin基因也可以通过与Caspase-9相结合，阻断Caspase-9依赖的凋亡信号传导，从而诱导细胞发生调亡[21]。体外细胞实验研究发现，由黄芪多糖组成的中药复方金安粉可能是通过上调Caspase-3的表达，并下调凋亡相关蛋白Survivin的表达，从而促进人肺腺癌细胞A549发生凋亡。

2.6 抑制MAPK信号通路

细胞信号转导通路出现异常，可导致肿瘤的发生，使恶性肿瘤无限生长并快速增殖。细胞外信号调节激酶(ERKI/2)是细胞内重要的信号转导途径，属于有丝分裂原激活蛋白激酶(MAPK)家族的一员。ERKI/2在真核细胞中常见，ERK1/2MAPK是细胞恶性转化过程中的关键步骤。ERK1/2的表达异常在肿瘤的产生进展及细胞的恶性转化等过程中起着重要的作用。研究[22]发现，在肺癌细胞中ERK1/2MAPK信号通路被明显激活，ERK1/2在非小细胞肺癌患者中高表达，其磷酸化增加。通过抑制ERK1/2磷酸化能够抑制细胞增殖，诱导细胞产生凋亡，从而达到抗肿瘤的作用。王宏艳等[23]研究发现，黄芪多糖可能通过抑制ERK1/2信号通路，下调ERK1/2蛋白的表达量，抑制其磷酸化，诱导肝癌HepG2细胞发生凋亡。

2.7 影响端粒酶活性

端粒酶是一种由蛋白和核糖核酸(RNA)组成的核糖核蛋白，其以RNA为模板逆转录合成基因，从而延长端粒长度，使细胞具有无限增殖的能力。端粒酶是细胞无限增殖和恶性肿瘤的一个重要标志，在肿瘤细胞中高表达，在正常细胞中低表达或不表达。其对维持恶性肿瘤细胞的增殖起重要作用，因此抑制端粒酶的活性可能达到抑制肿瘤生长的作用。目前发现端粒酶与肿瘤的产生及进展密切相关，抑制端粒酶的活性是中药抗肿瘤作用的重要机理，可成为治疗肿瘤的一个新思路。姚金凤等[24]研究发现，黄芪多糖可能是通过降低端粒酶的活性，从而诱导人早幼白血病HL-60细胞发生凋亡。

2.8 升高细胞内Ca2+浓度

细胞信号转导通路受细胞内Ca2+浓度变化影响，Ca2+浓度升高可诱导细胞凋亡等过程发生，促进细胞发生调亡。研究发现，细胞内游离Ca2+作为第二信使在细胞内信号传递系统及细胞凋亡过程中发挥重要作用。当第一信号的刺激强度达到或超过阈值时，可影响细胞膜相关的受体，使膜通道发生异构，使细胞内Ca2+的浓度升高，从而促进细胞凋亡的发生。黄芪多糖可以通过Ca2+的信使作用，影响细胞的信号转导，激活基因的调控表达、底物蛋白质磷酸化、转录因子的活化等一系列功能活动，从而诱发细胞的凋亡。罗利琼等[25]研究发现，黄芪多糖可能通过提高细胞内钙离子浓度，影响鼠S-180肉瘤细胞增殖，诱导细胞凋亡。

3 展望

空气污染等因素对人类的健康造成极大的危害，肿瘤已经成为严重威胁人类健康的疾病，抑制肿瘤的发生发展受到人们的重视，研究者希望发现新型药物，能够抑制肿瘤的进展。黄芪多糖作为传统中药黄芪的主要成分，在肿瘤的治疗中具有巨大潜力。笔者将黄芪多糖诱导肿瘤细胞发生凋亡的主要机制作简要概述，发现对其抑制肿瘤细胞调亡作用的研究已经有很多，但其减轻肿瘤细胞耐药，抑制肿瘤细胞增殖，抑制肿瘤血管生成等作用还需要深入研究。笔者期望随着黄芪多糖防癌、抗癌机制不断明确，黄芪多糖能够成为肿瘤临床治疗中的新型药物。

[1] Deng Y，Chen H F.Effects of Astragalus injection and its ingredients on proliferation and Akt phosphorylation of breast cancer cell lines.[J].Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao，2009，7(12)：1174-1180.

[2] H Zhang，N Pan，S Xiong，et al.Inhibition of polyglutamine-mediated proteotoxicity by Astragalus membranaceus polysaccharidethrough the DAF-16/FOXO transcription factor in caenorhabditis elegans[J].Biochem J，2012，441(1)：417.

[3] X Q Mao，F Yu，N Wang，et al.Ou yang hypoglycemic effect of polysaccharide enriched extract of Astragalus membranaceus in diet induced insulin resistant C57BL /6J mice and its potential mechanism[J].Phytomedicine，2009，16(5)：416.

[4] Y F Wang，X F Yang，B Cheng，et al.Protective effect of Astragalus polysaccharides on AT Pbinding cassette transporter A1 in THP-1 derived foam cells exposed to tumor necrosis factor-alpha[J].Phytother Res，2010，24(3)：393.

[5] J Li，Y Bao，W Lam，et al.Immunoregulatory and anti-tumor effects of polysaccharopeptide and Astragalus polysaccharides on tumor-bearing mice[J].Immunopharmacol Immunotoxicol，2008，30(4)：771.

[6] L Guo，S PBai，L Zhao，et al.Astragalus polysaccharide injection integrated with vinorelbine and cisplatin for patients with advanced non-small cell lung cancer：effects on quality of life and survival[J].Med Oncol，2012，29(3)：1656.

[7] 何文涓，袁志坚，何晓升.黄芪多糖的药理作用研究进展[J].中国生化药物杂志，2012，33(05)：692-694.

[8] 柴旺，何小娟，朱军璇，等.黄芪多糖对B16-F10荷瘤鼠髓样抑制细胞免疫活性的影响[J].中国中医基础医学杂志，2012，18(01)：63-65.

[9] Pritchard J R，Gilbert L A，Meacham C E，et al.Bcl-2 family genetic profiling reveals microenvironment-specific determinants of chemotherapeutic response[J].Cancer Res，2011，71(17)：5850-5858.

[10] 刘爱平，曾峰.黄芪多糖对人肺癌A549细胞增殖的作用及其机制的实验研究[J].肿瘤药学，2011，1(06)：499-501.

[11] Chen JinXin，Hu Jun，Zhang JuanJuan，et al.Effect of astragalus polysaccharides on expression of Bcl-2 in human hepatoma cell lines HepG2[J].Chinese Journal of Gerontology，2014，34(01)：124-126.

[12] 黄惠风，钱建业，谢少茹.黄芪多糖对人胃癌细胞MKN45诱导凋亡和细胞周期的影响[J].实用临床医药杂志，2010，14(19)：17-20.

[13] Lee K Y，Jeon Y J.Macrophage activation by polysaccharide isolated from Astragalus membranaceus[J].Int Immunopharmacol，2005，5(7-8)：1225-1233.

[14] 任美萍，刘明华，李蓉，等.黄芪多糖抗肿瘤活性研究[J].中国新药杂志，2010，19(03)：221-224.

[15] 孙舒玉，何小鹃，罗丹，等.黄芪多糖对顺铂治疗S180荷瘤鼠的增效减毒作用[J].中国中医基础医学杂志，2013，19(09)：1031-1033.

[16] 黄宏思，黄衍强，韦鹏涯.黄芪多糖协同紫杉醇对肿瘤细胞的杀伤作用[J].右江民族医学院学报，2010，10(01)：3-5.

[17] 冯涛，张保国.黄芪多糖对肝癌HepG2细胞的抑制作用及其机制[J].实用老年医学，2010，24(06)：486-488.

[18] 周杰.黄芪多糖治疗慢性萎缩性胃炎和胃癌癌前病变的机制研究[D].南京：南京中医药大学，2013：99.

[19] Zhao Jing，Qu Yi.Akt with mitochondrial apoptosis pathway[J].Chemistry of Life，2010，30(04)：528-532.

[20] 吴朝妍，张莹雯，叶太生，等.NF-κB抑制介导的黄芪多糖抗人肺癌细胞效应[J].武汉大学学报(医学版)，2013，34(02)：174-177.

[21] Dohi T，Beltrami E，Wall NR，et al.Mitochondrial survivin inhibits apoptosis and promotes tumorigenesis[J].J Clin Invest，2004，114(8)：1117-1127.

[22] Ji H，Wang Z，Perera SA，et al.Mutations in BRAF and KRAS converge on activation of the mitogen-activated protein kinase pathway in lung cancer mouse models[J].Cancer Res，2007，67(10)：4933-4939.

[23] 王宏艳.ERK1/2在黄芪多糖促进HepG2细胞凋亡中的作用[J].中国实验方剂学杂志，2012，18(07)：235-238.

[24] Yao Jin feng，Wu Chun Li，Chen Hui Xia，et al.astragalus polysaccharides on HL-60 cells telomerase activity[J].Henan Oncology，2005，18(04)：247-248.

[25] 罗利琼，黄培强，孔庆志，等.中药多糖对S-180肉瘤细胞内钙离子浓度的影响[J].肿瘤，2008，28(03)：236-237.

AdvancesinStudiesonTumorCellApoptosisMechanismInducedbyAstragalusPolysaccharide

LIRong，TANXiaowu*

(DepartmentofRespiratoryMedicine，theSecondAffiliatedHospitalofUniversityofSouthChina，HengyangHunan，421001，China)

Astragali Radix is a commonly used traditional Chinese medicine，and its clinical application has quite a long history.Astragaluspolysaccharide as the main active ingredient of Astragali Radix is attracted increasingly attention.Astragaluspolysaccharide shows anti-viral，anti-tumor，anti-aging effects，anti-radiation，anti-stress and anti-oxidation，anti-tumor effects，which have been confirmed by numerous animal experiments andinvitrostudies.In this paper，the studies on tumor cell apotosis mechanism induced byAstragaluspolysaccharide were briefly overviewed to provide a basis for clinical research of new anti-tumor drugs.

Astragaluspolysaccharide；tumor cells；apoptosis；apoptotic mechanism

10.13313/j.issn.1673-4890.2015.6.024

2015-01-09)

*

谭小武，副主任医师，硕士导师，研究方向：肺癌诊断与防治；E-mail：tanxiaowu1970@163.com