紫草素诱导肿瘤细胞程序性坏死的研究进展

摘要】程序性坏死是近年来发现的一种由死亡受体介导的 caspases 非依赖性细胞死亡模式，通常在凋亡被抑制的情况下发生，具有坏死细胞的形态学特征。程序性坏死在炎症性病变、缺血性心脑血管病等多种疾病的发生发展及肿瘤细胞的耐药方面具有重要意义。研究发现紫草素可能通过诱导肿瘤细胞程序性坏死的方式来发挥抗肿瘤的作用，从而减少产生抗癌药物的耐药性。但其详细作用机制还有待进一步阐述。

【关键词】 肿瘤 程序性坏死 紫草素

【中图分类号】R73-3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2013）13-0100-02

细胞的死亡机制一直是生物医学研究的核心热点之一。目前公认的主要细胞死亡类型有3种，即“坏死”、“凋亡”和“自噬”[1-2]。但自上世纪 90年代以来,这一观点开始受到一些实验事实的挑战。研究发现有部分坏死可能像凋亡那样, 由特定因子启动, 按照一定通路和程序发生[3-5]。2005年, 这种与死亡受体配基相关的程序性坏死被命名为 “ necroptosis”，即“程序性坏死”[6]。近年来，研究发现紫草素可能通过诱导肿瘤细胞程序性坏死的方式来发挥抗肿瘤的作用，从而减少产生抗癌药物的耐药性[7-9]。但其详细作用机制还有待进一步探索。本文现对紫草素通过诱导肿瘤细胞程序性坏死的研究状况进行综述。 1 程序性坏死

1.1 程序性坏死的特征

程序性坏死（Necroptosis）是指由死亡受体配基启动、通过死亡受体介导的, 在凋亡通路受到抑制的情况下发生的一类细胞坏死[10-11]。

在病理学特征方面，程序性坏死具有明显的坏死特性。首先，它具有典型的坏死样形态：细胞膜完整性严重破坏，细胞、细胞器肿胀，乃至崩解，而核内染色质缺乏明显的形态改变。其次，程序性坏死引起显著的炎症反应，表现为大量的炎症细胞浸润和激活[12]。它与凋亡和自噬有明显的区别，三者可以通过光、电镜观察和PI染色得到明确的区分[6]。

程序性坏死可以被小分子化合物 necrostatin- 1(Nec-1)特异性阻断；而不会为凋亡和自噬的特异性抑制zVAD (benzyl oxycarbonyl-Val-Al a-Aspfluoromethy l

ketone）和3-甲基腺嘌呤( 3- methy laden ine, 3MA ) 等所阻断。Nec- 1的分子量为 2593 D，属于生物碱类物质，其主体是一个吲哚与乙内酰脲的连接体。它对于凋亡和自噬没有任何抑制作用，不具有直接的抗氧化作用，对于正常细胞的形态、增殖、黏附以及ATP、钙和氧自由基水平等均无显著影响[10-12]。

在程序性坏死的发生中，可能伴有自噬的出现。主要表现为细胞内大量的自噬小体形成；使用自噬特异性阻断剂后，坏死的进程不会被改变，但自噬小体不再形成，细胞内转而出现大量的电子致密物沉积，表明自噬是细胞对程序性坏死发生的一个反应，负责清除程序性坏死过程中产生的破碎的细胞结构，而非决定过程[10-12]。此外，在程序性坏死的发生中，还伴有线粒体膜电势缺失；部分发生程序性坏死的细胞中伴有活性氧（reactive oxygen species，ROS）的增加[6]。 1.2 程序性坏死与疾病的关系

与程序性坏死相关的疾病主要包含两大类，一个是包括急性缺血、急性器官功能衰竭、急性炎症等在内的急性危重病理过程[13]。这是因为caspase的活性有赖于一定水平的ATP，而在这时细胞能量代谢严重障碍，生成的ATP不足以支 持

caspase的功能。这也是在急性危重的病理过程中，病变区细胞死亡的主要方式是坏死，而凋亡只见于边缘区损伤较轻细胞的原因。在这种情况下，程序性坏死有可能是病变细胞死亡的主要方式；抑制它的发生可能具有治疗意义。

还有一个是肿瘤和病毒感染。某些肿瘤细胞和病毒感染的细胞，常高表达抗凋亡基因，阻断caspase的功能，以逃避机体释放的包括TNF -β等在内的炎症因子诱导的凋亡[14-15]。这样，程序性坏死就可能作为机体杀死病变细胞的一种替代方式而发挥作用，促进它的发生，可能对机体有利。 1.3 程序性坏死在肿瘤耐药方面的意义

程序性坏死与凋亡的关系极为密切。二者通路有相当部分重合，这提示它们可能相互转化，是两个互为补充的细胞死亡途径。抑制凋亡可以导致程序性坏死的发生。这提示，程序性坏死极有可能在凋亡通路障碍的情况下，扮演重要角色[10]。临床化疗药物尽管有不同的作用靶点和机制，但多数最终都是引起肿瘤细胞发生凋亡。大部分肿瘤细胞起初对凋亡诱导比较敏感，但随着化疗时间的延长，部分细胞会产生凋亡耐受，从而导致肿瘤耐药的形成。鉴于程序性坏死的特征，开发以通过诱导肿瘤细胞发生程序性坏死为作用机制的化疗药物，就可以避免细胞产生凋亡耐受，从而达到克服耐药抵抗的目的。有研究发现可通过诱导肿瘤细胞发生程序性坏死来克服耐药[8,9,15]。此外，诱导细胞发生程序性坏死的药物较少产生耐药现象[16]。

2 紫草素诱导肿瘤细胞程序性坏死 2.1 紫草素抗肿瘤作用

紫草在我国有悠久的药用历史，中医临床主要用于治疗湿性斑疹、紫癜、血尿等。紫草素是从天然植物紫草中提纯出的小分子萘醌类化合物，是中药紫草的有效 化学成份之一。近年来的大量实验表明，紫草素及其衍生物具有抗氧化、抗炎、抗病毒以及抗肿瘤等作用[17]。在抗肿瘤作用方面，文献报道紫草素对大肠癌、喉癌以及宫颈癌等多种肿瘤细胞具有显著的抑制作用[18]。既往研究大多数集中在研究紫草素可能是通过诱导肿瘤细胞凋亡来实现抑制肿瘤细胞生长的。此外，研究表明：紫草素可通过抑制肿瘤细胞增殖、增强机体免疫力，抑制肿瘤侵袭等多种方式而达到抗肿瘤效果。

2.2 紫草素诱导肿瘤细胞程序性坏死的作用机制

近年来有研究表明[7-9]，紫草素可以通过诱导肿瘤细胞发生一种非凋亡性的程序性死亡来克服肿瘤耐药，这种死亡细胞具有坏死样形态学特征，并能被Nec-1抑制，紫草素可能诱导这些肿瘤细胞发生了程序性坏死。Xuan Y等[8]研究表明，紫草素可能通过诱导肿瘤细胞程序性坏死的方式来发挥抗肿瘤的作用，从而减少产生抗癌药物的耐药性。Han W等[9,20]研究发现，紫草素可以诱导恶性上皮细胞MCF-7、HEK293以及白血病细胞HL-60发生坏死；但这种坏死不为zVAD和3MA所影响，但可被Nec-1抑制；而且抑制程度很高，接近100%。这显示细胞发生的是zVAD。更有意义的是，在分别高度表达P-糖蛋白、Bcl-2、Bcl- xL等抗凋亡诱导剂蛋白的MCF- 7、HEK293细胞中，紫草素的作用并不减弱。这显示，紫草素可以绕过肿瘤细胞对凋亡的抵抗，通过程序性坏死途径而发挥作用；而诱导肿瘤细胞发生程序性坏死，为肿瘤的治疗，特别是为化疗抗药性肿瘤细胞的治疗，提供了一条新的途径。进一步研究发现：另外6类天然紫草萘醌类化合物也可诱导肿瘤细胞发生程序性坏死从而克服耐药[8-9]。

综上所述，紫草素可以通过诱导肿瘤细胞发生程序性坏死途径来发挥抗肿瘤，并通过这一作用机制发挥克服肿瘤耐药的作用。但目前，对紫草素抗肿瘤治疗方

面的研究，大多数集中在研究紫草素可能是通过诱导肿瘤细胞凋亡来实现抑制肿瘤细胞生长。对紫草素通过诱导肿瘤细胞发生程序性坏死途径来发挥抗肿瘤作用的研究，研究还不是很充分，对其如何诱导肿瘤细胞发生程序性坏死的发生，及其作用机制的研究还有待进一步深入探索。

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