「摘要」 大蒜素是以大蒜鱗莖為原料提取的產(chǎn)品,也可化工合成,其有效成分大蒜辣素(alliinase),大蒜素可以抑制多種癌細(xì)胞的生長并誘導(dǎo)其凋亡。胃癌的發(fā)生和發(fā)展與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡已成為治療胃癌的新手段。大蒜作為一種可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的天然藥物,有望為胃癌治療開辟一條新途徑。本文將對大蒜素抗胃癌的機制做簡要綜述。
「關(guān)鍵詞」 大蒜素;胃癌;細(xì)胞凋亡;人程序化死亡因子5
大蒜在我國民間藥用已有3 000多年的歷史,在《本草綱目》和《驗方新編》中就有關(guān)于大蒜藥用價值的記載。大蒜素(又名大蒜注射液)是對大蒜進(jìn)行重整獲得的揮發(fā)油,有效成分為大蒜辣素,具有抗炎、抗癌的作用,可抑制多種腫瘤細(xì)胞生長,并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[1].胃癌在我國發(fā)病率較高,臨床上放療和化療是治療胃癌的主要手段,這些手段除了殺傷腫瘤細(xì)胞以外,對宿主的免疫系統(tǒng)也造成了傷害,且治療效果不甚理想。近年來治療腫瘤的方法已從化學(xué)治療發(fā)展到免疫治療。目前大家對大蒜素抑制癌的形成及生長的研究較多,大蒜素的抑癌和防癌作用機理尚不完全清楚,可能與其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡有關(guān),而人程序化死亡因子5(programmed cell death 5,PDCD5)在細(xì)胞凋亡的過程中發(fā)揮著重要作用[2].因此,我們對大蒜油對胃癌細(xì)胞凋亡基因PDCD5的影響做初步探索。
1 大蒜素的生理功效
大蒜(Allium sativum)為單子葉植物百合屬植物蒜的鱗莖,含有一些特殊的具有生物活性的物質(zhì),如硫化合物(蒜氨酸、蒜油、蒜素、阿霍烯等)、微量元素(高含量的鍺、硒、磷、鎂等)、超氧化物歧化酶(SOD) 等,使大蒜具有廣泛的藥效[3].大蒜素(alliinase)是指從大蒜中提取的一類與水不相混溶的有效成分的總稱,具有大蒜特有的辛辣味,不完全溶于乙醇,乃蒜中有效成分的精華,它集蒜的多功能于一身,具有多種生物學(xué)功效。
對消化道系統(tǒng)的作用。大蒜素可降低胃內(nèi)亞硝酸鹽含量和抑制硝酸鹽還原菌的作用,用于治療慢性胃病,對胃區(qū)不適、飽脹、隱痛、返酸、噯氣、燒灼及食欲不振等癥狀者有明顯改善,提示大蒜素對慢性胃病有一定治療作用。
抗菌、消炎、提高機體免疫作用。大蒜具有很強的抗菌、消炎作用,尤其對消化道的細(xì)菌,其抗菌殺菌作用更為明顯。大蒜素對治療HP相關(guān)性胃、十二指腸潰瘍有效。有報道可用于治療慢性結(jié)腸炎、真菌感染性腸炎、慢性細(xì)菌性痢疾、圓孢子蟲病。大蒜素還具有提高細(xì)胞免疫、體液免疫和非特異性免疫功能。
保護(hù)肝臟作用。大蒜素對化學(xué)性肝損傷的保護(hù)作用機理是大蒜素可抑制脂質(zhì)過氧化物對膜結(jié)構(gòu)的損傷。
抗腫瘤作用。大蒜素有良好的抗癌、防癌作用。近年國內(nèi)外的流行病學(xué)調(diào)查和實驗研究均表明,大蒜素對胃癌、結(jié)腸癌、肝癌、肺癌等多種腫瘤均有明顯抑制作用。Oommen S[4]等人發(fā)現(xiàn)大蒜素通過增強腫瘤細(xì)胞Caspases3、Caspases8、Caspases9蛋白的表達(dá),抑制腫瘤的生長,誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡小體的形成和核固縮。大蒜素對腫瘤細(xì)胞的毒性作用,引起細(xì)胞膜的破壞,增加細(xì)胞的通透性。大蒜素進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后,作用于細(xì)胞核,使處于分裂期的核破裂,染色體崩解,核質(zhì)溢出,最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的死亡。
對心腦血管與血液系統(tǒng)的作用。大蒜素具有降壓、抗心律失常、抗心絞痛作,用降血糖、血脂作用,抗缺血及缺血再灌注損傷作用[5].
2 胃癌的發(fā)生與治療
2.1 胃癌發(fā)病機制
相關(guān)研究報道胃癌發(fā)病機制的影響因素有以下幾點:環(huán)境因素,一般認(rèn)為居住在高緯度、寒冷潮濕地區(qū),含有機物和微量元素高的土壤,以及泥炭土壤、煤礦區(qū)的居民,其胃癌發(fā)病率較高。飲食因素,食物中含有化學(xué)性致癌物質(zhì),其中研究最多并認(rèn)為與人類胃癌發(fā)生關(guān)系密切的是亞硝胺類化合物,在胃內(nèi)硝酸鹽還原菌轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁},再與胺結(jié)合成亞硝胺而誘發(fā)癌變;食物在熏制、鹽腌或在高熱煎炸等加工、烹飪過程中可產(chǎn)生致癌物質(zhì);發(fā)霉的食物,如花生、玉米等含有黃曲霉素,可誘發(fā)肝癌和胃癌;嗜煙、酒等不良生活習(xí)慣,或可引發(fā)或加重潰瘍病或胃炎,繼而發(fā)生胃癌。感染因素,幽門螺桿菌(HP)感染可致急性胃炎,感染一旦成立,常持續(xù)存在。近年來的許多研究表明,HP感染是慢性活動性胃炎的主要病因之一,并對胃炎的發(fā)展起著加重和加速的作用,甚至有促進(jìn)慢性胃炎突變或癌變的作用;殘胃內(nèi)細(xì)菌過度生長(IBO)是導(dǎo)致殘胃癌變的主要原因之一[6].
2.2 胃癌相關(guān)基因
與胃癌發(fā)生密切關(guān)系的基因主要有三種。抑癌基因:p53基因是目前研究最多的抑癌基因,人們發(fā)現(xiàn)p53基因異常廣泛表達(dá)可出現(xiàn)在胃癌癌前病變——不典型增生的上皮中,不出現(xiàn)在有小腸上皮化生的一般慢性萎縮性胃炎中,即它可能是胃癌前病變的晚期標(biāo)志物之一;關(guān)于Rb基因的研究發(fā)現(xiàn),胃癌組織和細(xì)胞系中均存在Rb基因的缺失和重排,同時,有Rb基因異常的均為黏液腺瘤,這一結(jié)果表明有Rb基因的失活可能參與黏液腺瘤的發(fā)生、發(fā)展;除p53、Rb外,又發(fā)現(xiàn)一些新的抑癌基因如APC、MCC、DCC等,與細(xì)胞周期相關(guān)抑癌基因以及PTEN基因。癌基因:歐美學(xué)者CongC等研究表明,ras基因免疫組化染色與腫瘤浸潤深度、轉(zhuǎn)移和預(yù)后相關(guān),發(fā)現(xiàn)胃腸化生、異型增生和胃癌中均存在ras基因突變,表明ras突變可能發(fā)生于胃癌發(fā)生早期;cmyc基因的研究發(fā)現(xiàn)癌區(qū)和癌旁cmyc基因普遍存在的甲基化現(xiàn)象;fos基因,fos與jun結(jié)合成轉(zhuǎn)錄因子參與細(xì)胞增殖分化的調(diào)控,同時fos也與細(xì)胞凋亡和甲基化有關(guān)。程序死亡基因:Bcl2是對細(xì)胞凋亡起抑制作用的基因,它通過抑制細(xì)胞凋亡而延長細(xì)胞壽命,從而增加了腫瘤發(fā)生的機會并促進(jìn)腫瘤發(fā)展,其還可以與其他癌基因如Cmyc和抗癌基因p53相互作用,間接地調(diào)控細(xì)胞程序性死亡[7].TFAR19(TF1 cell apop to sisrelated gene 19)是北京大學(xué)人類疾病基因研究中心馬大龍等[8]從人白血病細(xì)胞株TF1細(xì)胞中克隆所得的新凋亡相關(guān)基因,國際人類基因命名委員會建議命名為PDCD5,是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新功能基因。PDCD5參與細(xì)胞凋亡調(diào)控過程,是一個表達(dá)廣泛、進(jìn)化保守的重要凋亡正調(diào)控基因,在多種腫瘤和白血病中表達(dá)下調(diào),具有臨床檢測價值,并有可能作為腫瘤的凋亡促進(jìn)劑應(yīng)用于臨床。研究表明該基因在胃癌、腎癌、肺癌、宮頸癌、骨關(guān)節(jié)病、白血病[914]等許多疾病中表達(dá)明顯下降。
PDCD5使凋亡的正調(diào)節(jié)分子能夠結(jié)合Caspase3并體外延長其半衰期。較多證據(jù)表明PDCD5在腫瘤組織的表達(dá)低于正常組織,PDCD5有可能成為腫瘤、自身免疫病的標(biāo)志或作為一種治療靶點。PDCD5基因的進(jìn)化保守性提示它是具有重要生物學(xué)功能的基因。PDCD5經(jīng)過真核表達(dá)載體導(dǎo)入或大腸桿菌表達(dá)重組蛋白導(dǎo)入多種細(xì)胞后,單獨不能對細(xì)胞產(chǎn)生明顯的影響,但加入誘導(dǎo)凋亡的因素如撤除細(xì)胞因子撤除血清、化療藥物處理、抗FAS抗體處理、射線照射等,均可明顯促進(jìn)其凋亡。這些結(jié)果表明PDCD5是凋亡促進(jìn)劑,而不是凋亡誘導(dǎo)劑[15].
2.3 胃癌的治療方法
我國住院胃癌患者中,Ⅲ、Ⅳ期占50%~60%,此類患者手術(shù)切除率低,獲得根治性切除的比例更少,即便擴大切除和淋巴結(jié)清掃范圍,術(shù)后局部復(fù)發(fā)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的發(fā)生率仍然較高,5年生存率一般為30%~50%,治療效果差[16].國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為提高胃癌的手術(shù)切除率、尋求更有效的手術(shù)治療以外的其他治療手段,是胃癌治療手段研究的發(fā)展方向,F(xiàn)今,胃癌的主要臨床治療手段是以手術(shù)為主的綜合治療,即手術(shù)切除輔以化療、放療、免疫治療等其他治療方法[17].
3 大蒜素對胃癌的治療作用
在以往的研究中發(fā)現(xiàn),大蒜素抗胃癌的作用機制主要表現(xiàn)在:1)抑制腫瘤細(xì)胞增殖或殺傷腫瘤細(xì)胞,體外實驗表明大蒜液可間接或直接損傷癌細(xì)胞染色體的結(jié)構(gòu),由于染色體的退行性改變從而導(dǎo)致癌細(xì)胞核的退行性改變,最終引起癌細(xì)胞死亡;2)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,主要表現(xiàn)在對端粒酶的影響、對cyclinD1和P27表達(dá)的影響和對第二信號系統(tǒng)cAMP、PKC途徑的影響;3)對腫瘤細(xì)胞周期的影響,以往相關(guān)實驗表明,大蒜素對傳代培養(yǎng)人胃癌細(xì)胞SGC7901和BGC823的生長均有明顯抑制作用,且呈濃度依賴性,細(xì)胞周期被阻滯在G2/M期;4)對腫瘤宿主免疫的影響,實驗表明大蒜中含硫化合物大蒜素能促進(jìn)T細(xì)胞激活,并對抗一些腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的腫瘤免疫抑制因子的抑制作用,促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬功能。5)阻斷致癌物N亞硝基化合物的合成;6)對幽門螺桿菌的影響;7)抗氧、抗自由基作用;8)與抗腫瘤藥協(xié)同增效;9)抑制胃炎向胃癌的發(fā)展[18].
臨床上治療胃癌的機制主要是通過抗癌藥物、化療的治療手段來誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞的凋亡,從而達(dá)到治療目的。以細(xì)胞凋亡為研究手段,進(jìn)一步探討腫瘤的發(fā)生機制,開發(fā)新的腫瘤治療方法是控制腫瘤的好途徑。細(xì)胞凋亡(apoptosis),即程序性細(xì)胞死亡(programmed cell death,PCD)是在生理或病理條件下,由基因調(diào)控的細(xì)胞主動程序化死亡過程[19].凋亡在胚胎發(fā)育、生物體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定及多細(xì)胞生物防御外在及內(nèi)在傷害方面均起著非常重要的作用,F(xiàn)已證明,細(xì)胞凋亡的失衡與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。細(xì)胞凋亡受許多基因調(diào)節(jié),可將與細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因大致分為促凋亡基因和抗凋亡基因兩大類。當(dāng)細(xì)胞促凋亡基因活性被抑制和/或抗凋亡基因被激活,使該細(xì)胞不能凋亡而長期生存,如再加上癌基因和抑癌基因的異常高表達(dá)和/或腫瘤抑制基因活性受抑制,最終可能導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤形成[20].凋亡異常與許多疾病(尤其是腫瘤)的形成及發(fā)展進(jìn)程密切相關(guān)。細(xì)胞凋亡控制機制研究證明,多種基因參與了細(xì)胞凋亡的調(diào)控過程,其中包括了新近發(fā)現(xiàn)的PDCD5基因。
4 結(jié)語
綜上所述,大蒜素具有明顯的殺傷腫瘤、提高免疫力、降低惡性腫瘤的發(fā)病率作用,且其副作用小,療效確切,應(yīng)該倍受關(guān)注。
目前,應(yīng)用大蒜素對胃癌細(xì)胞表達(dá)研究已有報道,但檢測其對PDCD5表達(dá)的影響尚未見報道。我們可以建立實驗加以證明是否PDCD5在胃癌組織中的低表達(dá)是胃癌產(chǎn)生的原因之一,并研究大蒜素對相關(guān)凋亡基因PDCD5的影響。采用形態(tài)學(xué)觀察方法和RTPCR技術(shù)檢測胃癌細(xì)胞凋亡情況及PDCD5表達(dá)水平的改變,證實上調(diào)PDCD5表達(dá)對抑制人胃癌細(xì)胞增生的作用。
上一條·長壽有可能源于基因突變
下一條·醫(yī)生-公信力
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