大蒜素的抗腫瘤作用

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摘要大蒜素是大蒜中主要生物活性成分的總稱，為多種烯丙基有機(jī)硫化物復(fù)

合體。大蒜素可以降低某些腫瘤的患病率。試驗(yàn)證明，大蒜素不僅能抑制致癌物的致癌作用，而且對腫瘤細(xì)胞的增殖也有抑制作用。目前的研究結(jié)果顯示，大蒜素的抑癌機(jī)制為：抗氧化，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，阻斷致癌物的合成，對抗腫瘤藥物有增敏作用等。

關(guān)鍵詞大蒜素，抗腫瘤，腫瘤，細(xì)胞凋亡

AbstractAlliciningarlicisthemainbiologicallyactivecomponent,whichisa

varietyoforganicallylsulfidescomplex.Allicincouldrestrainincidenceofsomecancercells.Itwasprovedbyexperimentthatallicinnotonlyinhibitedcarcinogenfunction,butalsodecreasedcancercellproliferation.Researchresultsshowedthattheanticancermechanismsofallicinwereantioxidant,inhibitingtumorcellproliferationandinducingapoptosis,blockingthesynthesisofcarcinogensandenhancingeffectofantitumordrug.

Keywords：allicin,antitumor,tumor,apoptosis

1引言

大蒜素是大蒜中主要生物活性成分的總稱，是多種烯丙基有機(jī)硫化物復(fù)合體，主要成分含50%～80%的二烯丙基三硫化物(DADS)、20%～50%的二烯丙基二硫化物(DAS)以及8%雜質(zhì)（如丙酮、乙醇等）。其中，蒜氨酸是大蒜素的前體物質(zhì)，以穩(wěn)定無臭的形式存在于大蒜中，當(dāng)大蒜中的酸酶被激活后，催化蒜氨酸形成大蒜素為無色油狀物。大蒜素有多種生物活性，并具有抗菌、殺菌、抗氧化、降血酯、降血壓和防治動脈粥樣硬化等心血管疾病的作用[1，2]，大蒜素在抗菌[3，

4]

，抗腫瘤[5-7]，抗真菌[8]，和抑制免疫調(diào)理[9]中的活動已有相關(guān)的報(bào)道。早在40年代，VonEuler就發(fā)現(xiàn)了蒜氨酸能抑制大鼠的Jensea腫瘤生長。

1960年JADIPAOIO和CCARRHTHERS發(fā)現(xiàn)大蒜素有抑制腫瘤細(xì)胞生長的作用。70年代發(fā)現(xiàn)新鮮大蒜液對C3H和DDD小鼠的自發(fā)性乳腺癌的生長有抑制作用。80年代有報(bào)道大蒜提取物能抑制Morris肝癌的生長。90年代，Wargovich發(fā)現(xiàn)大蒜中所含的有機(jī)硫化合物能顯著抑制Bp或DNEA誘發(fā)的小鼠前胃癌和肺

腫瘤，以及DMH或NMBZA誘發(fā)的大鼠結(jié)腸癌和食管癌的發(fā)生。

近年來，大蒜素的主要有效成分烯丙基硫化物的抗腫瘤作用及其機(jī)制倍受關(guān)注。國內(nèi)外的流行病學(xué)調(diào)查和試驗(yàn)研究均說明，大蒜素對胃癌、結(jié)腸癌、肝癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌、白血病等多種腫瘤均有明顯抑制作用[10]。同時對大蒜素抗腫瘤作用機(jī)制的研究好多，但是其確鑿的抗癌機(jī)制尚未完全明白。大量試驗(yàn)研究說明，大蒜素不僅具有預(yù)防惡性腫瘤發(fā)生的作用，而且可以抑制體內(nèi)外惡性腫瘤細(xì)胞的生長，而且其作用可能是多途徑、多靶點(diǎn)的。

2大蒜素抗腫瘤作用機(jī)制

2.1抗氧化作用

細(xì)胞的氧化狀態(tài)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，當(dāng)各種致癌因素導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生過多的活性氧并且超過細(xì)胞的清除能力時，細(xì)胞DNA分子的氧化性損傷就成了癌變的始發(fā)因素。體內(nèi)體外試驗(yàn)研究結(jié)果已證明，大蒜素能對抗某些毒物對機(jī)體的氧化性損傷[11-13]，它的有效成分所含的巰基和親電子基團(tuán)具有清除活性氧自由基的功能。Thomas等[14]認(rèn)為大蒜素中的有效成分之一DAS能抑制從雌性ACI鼠乳腺組織分開出的三種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)（微粒體、線粒體和細(xì)胞核）中已烯雌酚（DES）的氧化作用，研究證明白DAS能有效抑制乳腺組織代謝中DES氧化所導(dǎo)致細(xì)胞基因的不穩(wěn)定和癌變。國內(nèi)一些研究也初步證明白大蒜素可能通過降低活性氧類自由基水平，影響轉(zhuǎn)錄因子NF-KB的活性，抑制NF-KB通路，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞中某些基因表達(dá)水平改變，從而達(dá)到抑制癌細(xì)胞生長的作用。LYChung[15]證明蒜氨酸可以清理過氧化物，大蒜素可以抑制過氧化物的形成．他們的研究說明烯丙基二硫化物、蒜氨酸、大蒜素和烯丙基半胱氨酸是防止自由基損壞的保護(hù)成分，它們的抗氧化形式有所不同．

2.2抑制腫瘤細(xì)胞增殖

大蒜素對胃癌、結(jié)腸癌、肝癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、胃腺癌等多種腫瘤均有明顯抑制作用，它在適合的濃度下能明顯抑制腫瘤細(xì)胞增生，并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，對正常細(xì)胞則無此作用。

細(xì)胞的增殖、分裂失調(diào)是腫瘤發(fā)生的基礎(chǔ)，細(xì)胞周期是一個繁雜有序并受嚴(yán)作風(fēng)控的過程，細(xì)胞增殖周期可分為G0/G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、

G2期(DNA合成后期)和M期(有絲分裂期)，在細(xì)胞生長的四個周期中，G0/G1期阻滯與細(xì)胞增殖和凋亡密切相關(guān)，使損傷DNA在染色體分開前得到修復(fù)，不能修復(fù)者則不能進(jìn)入細(xì)胞增殖周期，因此阻止DNA損傷后再修復(fù)是細(xì)胞凋亡的一個重要前提。細(xì)胞周期調(diào)控障礙，引起細(xì)胞增殖過度，甚至異常細(xì)胞的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。研究說明大蒜的大量有效成分能夠作用于細(xì)胞周期的某一個環(huán)節(jié)，而使細(xì)胞增殖周期受阻，誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡。

Hirsch等[16]研究發(fā)現(xiàn)大蒜素能將人乳腺癌MCF-7細(xì)胞、子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞、結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞阻止在G0/G1和G2/M期，有效抑制細(xì)胞增生。蘭泓等人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，大蒜素能引起胃癌BGC-823細(xì)胞阻滯在G1期，可能與大蒜素抑制BGC-823細(xì)胞cyclinD1蛋白的表達(dá)和增加p27kip1蛋白的表達(dá)相關(guān)[17，18]。國內(nèi)有研究說明[19]：大蒜素作用于胃癌細(xì)胞能改變細(xì)胞周期的分布，增加G2/M期細(xì)胞比例，呈劑量依靠性誘導(dǎo)凋亡。同時檢測到癌細(xì)胞上端粒酶的活性受抑制，且抑制效應(yīng)和大蒜素作用時間和劑量有依靠性，端粒酶活性下降后，細(xì)胞有絲分裂受阻，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。國外另有些研究發(fā)現(xiàn)，大蒜素還可將人結(jié)腸癌HCT-15細(xì)胞、人乳腺癌MCF-7細(xì)胞、子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞、結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞阻止在G2/M期，有效抑制細(xì)胞增生[20]。

2.3大蒜素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡2.3.1端粒酶的影響

端粒酶是一種核糖蛋白,由小分子RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成,其RNA組分的主要功能是延伸端粒重復(fù)序列、穩(wěn)定端粒的長度。末端復(fù)制的端粒的縮短決定正常細(xì)胞的有限增殖。腫瘤細(xì)胞大多數(shù)表現(xiàn)高的端粒酶活性,而使細(xì)胞能夠無限增殖?？梢娔[瘤細(xì)胞中的端粒酶活化能使細(xì)胞發(fā)展成為無限增殖的癌細(xì)胞,是惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要原因。近年來的研究說明大蒜素能有效抑制腫瘤細(xì)胞中端粒酶的活性,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞阻滯在G2/M期,引起腫瘤細(xì)胞凋亡。大蒜素所誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,認(rèn)為與其下調(diào)腫瘤細(xì)胞端粒酶活性有關(guān)。原因是端粒酶活性下降后,腫瘤細(xì)胞復(fù)制過程中端粒逐漸縮短,細(xì)胞有絲分裂受阻,不能進(jìn)行進(jìn)一步的分裂增殖,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[21，22]。這可能是大蒜素抗腫瘤的作用機(jī)制之一。

2.3.2對caspase蛋白表達(dá)的影響

近年來發(fā)現(xiàn)caspase(半胱天冬酶)家族在細(xì)胞凋亡中起重要作用。細(xì)胞凋亡信號傳導(dǎo)的關(guān)鍵是caspase的激活。Caspase家族是存在于哺乳動物細(xì)胞中,是與線蟲細(xì)胞死亡蛋白Ced23相像的一類蛋白酶,迄今已發(fā)現(xiàn)16個成員[23]。所有的caspase均以無活性的酶原形式存在,一經(jīng)激活將產(chǎn)生caspase級聯(lián)反應(yīng),最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。據(jù)N端前域的長短,可將caspase分為調(diào)控和效應(yīng)caspase。Caspase3屬效應(yīng)caspase,具有較短的N端前域,是迄今發(fā)現(xiàn)的所有caspase家族成員中與Ced23同源性最高者,而且caspase的2條不同激活途徑(caspase8和caspase9酶原激活途徑)均需caspase3的參與,因此caspase3被認(rèn)為是哺乳動物細(xì)胞凋亡中的關(guān)鍵蛋白酶。OommenS等[6]發(fā)現(xiàn)大蒜素作用腫瘤細(xì)胞可引起caspase-3、caspase-8、caspase-9的活化和poly(ADP-ri2bose)polymerase降解。2.3.3對bcl-2、bax蛋白表達(dá)的影響

bcl-2家族在細(xì)胞凋亡調(diào)控中起著重要的作用,其家族成員包括大量氨基酸序列具有很強(qiáng)的同源性的蛋白,如抑制凋亡蛋白bcl-2、bcl-xl等,促凋亡蛋白bax、bad等。已有的研究證明bcl-2表達(dá)的增加和/或bax表達(dá)的減少,都與腫瘤細(xì)胞異常增殖密切相關(guān)。

徐細(xì)明[24]等研究結(jié)果證明,大蒜素處理后淋巴細(xì)胞的凋亡增多,bcl-2表達(dá)陽性的淋巴細(xì)胞數(shù)減少,Bax陽性細(xì)胞數(shù)未見明顯改變。說明大蒜素可以通過減少bcl-2蛋白的表達(dá)來誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞的凋亡。但至于大蒜素是通過何種途徑來抑制bcl-2蛋白的表達(dá),則有待進(jìn)一步的研究。2.3.4對其次信號系統(tǒng)cAMP、PKC途徑的影響

環(huán)磷酸腺苷是ATP經(jīng)腺苷酸環(huán)化酶催化的產(chǎn)物,是體內(nèi)好多激素的其次信使,其主要功能是激活蛋白激酶A,通過某些蛋白質(zhì)的磷酸化,進(jìn)而影響內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶的活性,來實(shí)現(xiàn)其生理效應(yīng)。cAMP濃度升高時,均可有效地誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。cAMP還是一種有效的誘導(dǎo)分化劑,細(xì)胞內(nèi)cAMP水平的降低是引起惡變的直接原因。而恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)cAMP的水平又是導(dǎo)致腫瘤逆轉(zhuǎn)的直接機(jī)理。所以cAMP是細(xì)胞凋亡通路中的一個重要環(huán)節(jié)。cAMP水平升高可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞向凋亡方向發(fā)展。

蛋白激酶C是一種Ca2+、磷脂依靠性蛋白激酶,參與大量細(xì)胞活動的調(diào)控?；罨腜KC能使多種蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化,影響調(diào)理細(xì)胞內(nèi)生物信息

的傳遞。在調(diào)理細(xì)胞代謝、分化、增殖乃至癌變中具有重要作用。

活化的PKC可抑制cAMP、糖皮質(zhì)激素或激素TCR所誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞內(nèi)PKC含量增高、cAMP水平降低時,細(xì)胞凋亡受抑,正常細(xì)胞惡變;而當(dāng)細(xì)胞內(nèi)PKC含量降低,cAMP水平升高時,則腫瘤細(xì)胞增殖受抑,凋亡率增加,惡性度低。大蒜素可能通過其次信號系統(tǒng)cAMP、PKC途徑,引起細(xì)胞凋亡始動基因fas及凋亡促進(jìn)基因bax表達(dá)增加,凋亡抑制基因bcl-2的表達(dá)減少,提高細(xì)胞凋亡率

[24]

。

一些蛋白激酶途徑在各種模型系統(tǒng)是調(diào)理細(xì)胞增殖和凋亡信號眾所周知的

[25-28]

，在試驗(yàn)的數(shù)據(jù)中說明，抑制蛋白激酶阻斷大大減少了大蒜素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

的能力。此外，抑制PKA信號途徑造成Bax和AIF表達(dá)水平下降。蛋白激酶A參與大蒜素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過程和Bax表達(dá)和凋亡誘導(dǎo)因子是通過調(diào)理AGS細(xì)胞中蛋白激酶A介導(dǎo)通路。

此外，還有大蒜素在貧營養(yǎng)狀況抑制巨噬細(xì)胞凋亡的相關(guān)研究[29]，研究說明，在貧營養(yǎng)狀態(tài)對大蒜素進(jìn)行預(yù)處理，對腹腔巨噬細(xì)胞的細(xì)胞凋亡的進(jìn)行了檢查，細(xì)胞凋亡速率取決于所使用碘化染色分析流式細(xì)胞儀，DNA片段，和caspase-3法。通過DNA片段和碘化染色分析說明，大蒜素使?fàn)I養(yǎng)不良誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞降低。大蒜素處理了的巨噬細(xì)胞的一級Bax蛋白表達(dá)，從線粒體釋放的細(xì)胞色素醇的數(shù)量和caspase-3的活性也較比在一個貧營養(yǎng)狀態(tài)未經(jīng)處理的巨噬細(xì)胞低。此外，在一個貧營養(yǎng)狀況，MEK（有絲分裂原激活蛋白激酶/細(xì)胞外信號調(diào)理激酶）抑制劑抑制了大蒜素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和大蒜素提高了ERK1/2的磷酸化。大蒜素影響巨噬細(xì)胞的細(xì)胞凋亡，影響細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的表達(dá)。線粒體在細(xì)胞凋亡中，通過釋放細(xì)胞色素-C和凋亡誘導(dǎo)因素起著關(guān)鍵作用，造成在線粒體膜電位的降低

[30]