多糖抗肿瘤研究进展(1)
中图分类号：R979.1 文献标识码：A 文章编号：1006-1533(2007)07-0309-03
多糖是来自高等植物、动物细胞膜、微生物细胞中的天然大分子物质，一般常由100个以上甚至几千个单糖通过糖苷键连接而成，分子量在数万至数百万之间[1]。多糖类包括植物多糖、动物多糖及微生物多糖，在某种程度上均具有免疫促进作用，而植物多糖尤为重要。多糖作为生物效应调节剂，主要影响网状内皮系统、巨噬细胞、淋巴细胞、白细胞，以及RNA、DNA和蛋白质的合成，CAMP与CGMP的含量、抗体或补体的形成以及干扰素的诱生[2]。多糖具有多方面的生物活性，能够调节机体免疫机能，具有抗病毒、抗菌、抗寄生虫、抗肿瘤、抗辐射、抗衰老等功能，因而越来越受重视，尤其是对其抗肿瘤作用的研究已达到分子受体水平。多糖的抗肿瘤途径主要为直接抑制肿瘤细胞的生长、抗氧化、清除自由基，改变肿瘤细胞膜的生长特性、诱导肿瘤细胞凋亡及影响癌基因的表达等[3]。
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1 直接抑制肿瘤细胞生长
据报道，牛膝多糖和人参多糖能够提高荷瘤小鼠的自然杀伤细胞(NKC)活性，诱生肿瘤坏死因子(TNF)，激活NKC与T淋巴细胞，对肿瘤细胞株起不同程度的杀伤和抑制作用。从松杉灵芝(Ganoderma tsugae)中提取纯化的 6 种多糖组分 GTM1～6，对小鼠 S180肿瘤的抑制效果表明，GTM1、 GTM2和 GTM3 表现出明显的抑制效果，抑制率都超过 50%， GTM2 的浓度为 16 mg/kg 时，抑制率最高达73%[4]。海枣(Phoenix dactylifera L.)多糖对小鼠S180肿瘤处理 30 d 后，肿瘤体积明显缩小，最适宜的浓度为 1 mg/kg。其抗癌活性可能与其β-(1，3)的葡聚糖有关[5]。香菇多糖作为已经投入临床使用的抗癌药物，亦能提高NKC的活性，激活巨噬细胞，在一定程度上抑制肿瘤细胞的生长。
2 抗氧化、清除自由基作用
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细胞的氧化状态在肿瘤发生、发展中起着重要作用，这是由于肿瘤启动因子使细胞产生过多的活性氧或者细胞缺乏清除活性氧的能力，而DNA分子的氧化性损伤是突变和致癌的始发因素。利用细胞电生理方法，通过对爪蛙卵母细胞电学功能的测试，观察到自由基可使膜电学参数受影响，即膜功能受损，表现为静息电位值降低、膜阻抗和时间常数下降，与自然衰老神经细胞膜的电学变化基本一致。枸杞多糖能有效地对抗自由基过氧化，使受损膜电学功能发生逆转[6]。铁筷子多糖(HFPS)抑瘤实验结果显示，它能提高机体抗氧化酶活性的作用，服用后超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性显著增加，并能改善荷瘤鼠抗氧化酶活性低下的状况。由于加强了抗氧化能力，使因肿瘤生长而活跃的自由基代谢受到有效抑制，减少了自由基对机体的损伤，机体的全身状况和免疫功能明显优于肿瘤对照组，肿瘤的生长速度慢，瘤块小。镜下可见癌细胞生长欠佳，多发生变性坏死，并有中性粒细胞和淋巴细胞浸润[7]。此外，波叶大黄多糖可增加12月龄小鼠红细胞和脑组织SOD活性，降低肝组织中脂质过氧化物(LPO)和心肌中脂褐素(LF)的含量[8]。通过提高机体内源性SOD活性，减轻O2-对机体的损伤，可能是多糖抗肿瘤、延缓衰老的重要机制之一。
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3 改变肿瘤细胞膜的生长特性
多糖对肿瘤细胞膜的影响主要与唾液酸(SA)与磷脂(PI)转换有关。 SA 位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的聚糖链末端，具有阻碍病原体附着细胞及使细胞产生免疫抗体的作用。PI 转换是指存在于细胞膜与内质网上的磷脂酸肌醇在其激酶催化下发生磷酸化反应的过程。李宗锴等[9]用牛膝多糖(ABP)作用于S180细胞，对S180细胞膜成分的研究表明，牛膝多糖与细胞接触24 h，引起细胞膜唾液酸显著升高，膜磷脂蛋白显著降低， 与对照组比较差异均有显著性意义(P180与K562细胞膜唾液酸的含量升高，膜磷脂下降，磷脂脂肪酸组成发生明显改变，茯苓多糖干扰膜的肌醇磷脂代谢，明显抑制磷脂酰肌醇转换，推测PPS的抗瘤机理与膜生化特性改变有关[10]。
, http://www.100md.com 4 抑制肿瘤细胞增殖，诱导分化
许多细胞组织具有周期性的自我生长调节机制，一些细胞在组织发育的一定阶段将自然死亡，称之为细胞程序化死亡或细胞凋亡。这一过程涉及细胞内外的一系列信息传递过程，进入这一过程的细胞发生一系列的特征性形态学和生化的变化，以至最终死亡。肿瘤细胞可能失去细胞凋亡的功能，恢复这一功能可用于肿瘤治疗。另外，与正常细胞相比，肿瘤细胞对细胞凋亡的诱导更为敏感。Hattori 等[11]研究了一种从担子菌(Basidiomycetes)属的蘑菇中提取的蛋白结合多糖 PSK(Protein-bound Polysaccharide K)，PSK 对 3 种恶性血液细胞瘤作用，发现对血管淋巴瘤细胞有明显抑制作用。经过对 PSK 处理后的血管淋巴瘤细胞的细胞周期分析，发现有34%的细胞处于G0～G1期，20%处于G2～M期，46%处于S期，未经过PSK处理的细胞系的细胞周期分别是55%、15%和30%。
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季宇彬等[11]采用流式细胞仪，利用 Fluo-3/AM 探针标记、激光共聚焦技术观测细胞内[Ca2+]i，证实羊栖菜多糖(SFPS)可以阻滞SGC-7901人胃癌从 G0/G1期进入 S 期，升高细胞凋亡指数(APO，%)，可使 SGC-7901 细胞内[Ca2+]i先升高然后下降，给 CaCl2后，[Ca2+]i又升高。经分析可能是羊栖菜多糖通过升高细胞内[Ca2+]i，从而启动了肿瘤细胞凋亡机制而达到抗肿瘤的作用。
Kamei等[13]将云芝多糖与结肠癌细胞AGS一起培养2 d后，肿瘤细胞的数量比对照组明显减少，通过流式细胞术研究发现，肿瘤细胞生长阻滞于细胞周期S期和G2/M期。云芝多糖、猪苓多糖和茯苓多糖抗肿瘤作用的机制是不同程度诱导IL-2和干扰素(IFN)的产生，通过影响肿瘤细胞的分裂、增殖、生长等多个环节实现的。
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5 影响肿瘤基因的表达
P53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的抑癌基因。导致细胞转化或肿瘤形成的P53蛋白是P53基因突变产物，是一种肿瘤促进因子，可以消除正常PP53的功能。细胞增殖和细胞凋亡是生物体正常生存的关键环节，如发生异常均有可能引起肿瘤发生。P53基因作为抗癌基因，其表达产物对细胞增殖起负调节作用，表达产物增多意味着癌细胞活性下降；同时，它还可通过调节 Bcl-2 家族和 Bax 基因的表达来影响细胞凋亡，前者可逆，后者则不可逆，在这两个环节的调控中，P53基因都起了极其重要的作用。对于受损伤的细胞，当P53蛋白表达量增高到一定程度后，可以使细胞停止在G1期至凋亡，P53抑制细胞生长的机理目前主要认为是经过调控其下游基因P21，P21wt是细胞周期蛋白激酶(CDK)的抑制剂。在正常细胞中，细胞周期受到细胞周期蛋白、CDK以及细胞周期调控的转录子控制。
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多糖是来自高等植物、动物细胞膜、微生物细胞中的天然大分子物质，一般常由100个以上甚至几千个单糖通过糖苷键连接而成，分子量在数万至数百万之间[1]。多糖类包括植物多糖、动物多糖及微生物多糖，在某种程度上均具有免疫促进作用，而植物多糖尤为重要。多糖作为生物效应调节剂，主要影响网状内皮系统、巨噬细胞、淋巴细胞、白细胞，以及RNA、DNA和蛋白质的合成，CAMP与CGMP的含量、抗体或补体的形成以及干扰素的诱生[2]。多糖具有多方面的生物活性，能够调节机体免疫机能，具有抗病毒、抗菌、抗寄生虫、抗肿瘤、抗辐射、抗衰老等功能，因而越来越受重视，尤其是对其抗肿瘤作用的研究已达到分子受体水平。多糖的抗肿瘤途径主要为直接抑制肿瘤细胞的生长、抗氧化、清除自由基，改变肿瘤细胞膜的生长特性、诱导肿瘤细胞凋亡及影响癌基因的表达等[3]。
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1 直接抑制肿瘤细胞生长
据报道，牛膝多糖和人参多糖能够提高荷瘤小鼠的自然杀伤细胞(NKC)活性，诱生肿瘤坏死因子(TNF)，激活NKC与T淋巴细胞，对肿瘤细胞株起不同程度的杀伤和抑制作用。从松杉灵芝(Ganoderma tsugae)中提取纯化的 6 种多糖组分 GTM1～6，对小鼠 S180肿瘤的抑制效果表明，GTM1、 GTM2和 GTM3 表现出明显的抑制效果，抑制率都超过 50%， GTM2 的浓度为 16 mg/kg 时，抑制率最高达73%[4]。海枣(Phoenix dactylifera L.)多糖对小鼠S180肿瘤处理 30 d 后，肿瘤体积明显缩小，最适宜的浓度为 1 mg/kg。其抗癌活性可能与其β-(1，3)的葡聚糖有关[5]。香菇多糖作为已经投入临床使用的抗癌药物，亦能提高NKC的活性，激活巨噬细胞，在一定程度上抑制肿瘤细胞的生长。
2 抗氧化、清除自由基作用
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细胞的氧化状态在肿瘤发生、发展中起着重要作用，这是由于肿瘤启动因子使细胞产生过多的活性氧或者细胞缺乏清除活性氧的能力，而DNA分子的氧化性损伤是突变和致癌的始发因素。利用细胞电生理方法，通过对爪蛙卵母细胞电学功能的测试，观察到自由基可使膜电学参数受影响，即膜功能受损，表现为静息电位值降低、膜阻抗和时间常数下降，与自然衰老神经细胞膜的电学变化基本一致。枸杞多糖能有效地对抗自由基过氧化，使受损膜电学功能发生逆转[6]。铁筷子多糖(HFPS)抑瘤实验结果显示，它能提高机体抗氧化酶活性的作用，服用后超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性显著增加，并能改善荷瘤鼠抗氧化酶活性低下的状况。由于加强了抗氧化能力，使因肿瘤生长而活跃的自由基代谢受到有效抑制，减少了自由基对机体的损伤，机体的全身状况和免疫功能明显优于肿瘤对照组，肿瘤的生长速度慢，瘤块小。镜下可见癌细胞生长欠佳，多发生变性坏死，并有中性粒细胞和淋巴细胞浸润[7]。此外，波叶大黄多糖可增加12月龄小鼠红细胞和脑组织SOD活性，降低肝组织中脂质过氧化物(LPO)和心肌中脂褐素(LF)的含量[8]。通过提高机体内源性SOD活性，减轻O2-对机体的损伤，可能是多糖抗肿瘤、延缓衰老的重要机制之一。
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3 改变肿瘤细胞膜的生长特性
多糖对肿瘤细胞膜的影响主要与唾液酸(SA)与磷脂(PI)转换有关。 SA 位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的聚糖链末端，具有阻碍病原体附着细胞及使细胞产生免疫抗体的作用。PI 转换是指存在于细胞膜与内质网上的磷脂酸肌醇在其激酶催化下发生磷酸化反应的过程。李宗锴等[9]用牛膝多糖(ABP)作用于S180细胞，对S180细胞膜成分的研究表明，牛膝多糖与细胞接触24 h，引起细胞膜唾液酸显著升高，膜磷脂蛋白显著降低， 与对照组比较差异均有显著性意义(P180与K562细胞膜唾液酸的含量升高，膜磷脂下降，磷脂脂肪酸组成发生明显改变，茯苓多糖干扰膜的肌醇磷脂代谢，明显抑制磷脂酰肌醇转换，推测PPS的抗瘤机理与膜生化特性改变有关[10]。
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许多细胞组织具有周期性的自我生长调节机制，一些细胞在组织发育的一定阶段将自然死亡，称之为细胞程序化死亡或细胞凋亡。这一过程涉及细胞内外的一系列信息传递过程，进入这一过程的细胞发生一系列的特征性形态学和生化的变化，以至最终死亡。肿瘤细胞可能失去细胞凋亡的功能，恢复这一功能可用于肿瘤治疗。另外，与正常细胞相比，肿瘤细胞对细胞凋亡的诱导更为敏感。Hattori 等[11]研究了一种从担子菌(Basidiomycetes)属的蘑菇中提取的蛋白结合多糖 PSK(Protein-bound Polysaccharide K)，PSK 对 3 种恶性血液细胞瘤作用，发现对血管淋巴瘤细胞有明显抑制作用。经过对 PSK 处理后的血管淋巴瘤细胞的细胞周期分析，发现有34%的细胞处于G0～G1期，20%处于G2～M期，46%处于S期，未经过PSK处理的细胞系的细胞周期分别是55%、15%和30%。
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季宇彬等[11]采用流式细胞仪，利用 Fluo-3/AM 探针标记、激光共聚焦技术观测细胞内[Ca2+]i，证实羊栖菜多糖(SFPS)可以阻滞SGC-7901人胃癌从 G0/G1期进入 S 期，升高细胞凋亡指数(APO，%)，可使 SGC-7901 细胞内[Ca2+]i先升高然后下降，给 CaCl2后，[Ca2+]i又升高。经分析可能是羊栖菜多糖通过升高细胞内[Ca2+]i，从而启动了肿瘤细胞凋亡机制而达到抗肿瘤的作用。
Kamei等[13]将云芝多糖与结肠癌细胞AGS一起培养2 d后，肿瘤细胞的数量比对照组明显减少，通过流式细胞术研究发现，肿瘤细胞生长阻滞于细胞周期S期和G2/M期。云芝多糖、猪苓多糖和茯苓多糖抗肿瘤作用的机制是不同程度诱导IL-2和干扰素(IFN)的产生，通过影响肿瘤细胞的分裂、增殖、生长等多个环节实现的。
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5 影响肿瘤基因的表达
P53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的抑癌基因。导致细胞转化或肿瘤形成的P53蛋白是P53基因突变产物，是一种肿瘤促进因子，可以消除正常PP53的功能。细胞增殖和细胞凋亡是生物体正常生存的关键环节，如发生异常均有可能引起肿瘤发生。P53基因作为抗癌基因，其表达产物对细胞增殖起负调节作用，表达产物增多意味着癌细胞活性下降；同时，它还可通过调节 Bcl-2 家族和 Bax 基因的表达来影响细胞凋亡，前者可逆，后者则不可逆，在这两个环节的调控中，P53基因都起了极其重要的作用。对于受损伤的细胞，当P53蛋白表达量增高到一定程度后，可以使细胞停止在G1期至凋亡，P53抑制细胞生长的机理目前主要认为是经过调控其下游基因P21，P21wt是细胞周期蛋白激酶(CDK)的抑制剂。在正常细胞中，细胞周期受到细胞周期蛋白、CDK以及细胞周期调控的转录子控制。
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