腫瘤的防治作用研究進(jìn)展
肖春華
云南施普瑞生物工程有限公司 650106
【摘要】論述了鈍頂螺旋藻中重要的生理活性物質(zhì)多糖和藻藍(lán)蛋白抗腫瘤和調(diào)節(jié)免疫的作用。筆者通過介紹及分析國內(nèi)、外關(guān)于螺旋藻體內(nèi)外抗腫瘤、促進(jìn)造血、化療有效減毒、抗輻射等研究的最新進(jìn)展，從而提出了螺旋藻多糖和藻藍(lán)蛋白對腫瘤的防治作用可能是多階段、多種作用的綜合效應(yīng)的觀點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】螺旋藻多糖、藻藍(lán)蛋白、抗腫瘤、促進(jìn)造血、化療減毒
鈍頂螺旋藻(Spirulina platensis)為藍(lán)藻門，顫藻綱，螺旋藻屬，是含有極豐富營養(yǎng)成分和有抗腫瘤、抗輻射及調(diào)節(jié)免疫功能的耐鹵藻類。是目前非常具有開發(fā)前途的保健食品和藥品的新資源。近年大量的研究表明，螺旋藻中抗腫瘤和調(diào)節(jié)免疫作用的生理活性物質(zhì)主要是多糖(PSP)[1]和藻藍(lán)蛋白(PC) [2] [3]。
螺旋藻多糖是一種酸性雜多糖，由 L-鼠李糖、D-木糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、D-阿拉伯糖和葡糖醛酸組成，基本無毒，分子量約為2.95萬。[4]
目前國內(nèi)外研究的螺旋藻多糖的提取純化大都利用其不溶于醇、醚、酮等有機(jī)溶劑的理化特性，采用不同濃度的有機(jī)溶劑或柱色譜得到不同級分的多糖，以最后紙色譜呈現(xiàn)條帶或柱色譜是現(xiàn)單峰作為純度的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，分離純化時所用的溶劑過酸或偏堿常常會使多糖復(fù)合體降解，用不同類型凝膠作為分離介質(zhì)或洗脫液的收集部分不同，其多糖組成也往往不同,因此在藥理研究工作方面目前仍大多采用復(fù)合成分的螺旋藻多糖. [5] [6]
藻膽蛋白(phycobiliprotein,PBP)是存在于某些藻類(主要是紅藻、藍(lán)藻)的藻膽體〔phycobilisome, PBS)中的一類捕光色素復(fù)合蛋白，按光譜特性可把藻膽蛋白分為:藻藍(lán)蛋白(phycocyanin, PC)、別藻藍(lán)蛋白(allophycocyanin,APC)和藻紅蛋白(phycoerythrin. PE)等，均溶于水。藻膽蛋白由脫輔基蛋白和藻藍(lán)素通過一個或兩個硫醚鍵共價連接而成.這種連接狀態(tài)對紫外線很敏感.一般認(rèn)為在藻膽體內(nèi).藻藍(lán)蛋白以(αβ)3,和(αβ)6存在，而別藻藍(lán)蛋白只以(αβ)3存在，藻藍(lán)蛋白六聚體(αβ)6由兩個（αβ)3組成，且聚集態(tài)越高，其捕獲和傳遞光能的能力越強(qiáng)，從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以看出藻藍(lán)蛋白的光敏性最強(qiáng)。[7] [8] [9] [10] [11]
螺旋藻還含有豐富的β胡蘿卜素和α生育酚，前者在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為維生素A，屬于維甲類天然抑癌藥物。這三者在體內(nèi)均具有突出的抗氧化作用，保護(hù)體內(nèi)的生物活性物質(zhì)不被氧化，抑制微核的形成，且維甲類物質(zhì)可促進(jìn)和誘導(dǎo)異常增值細(xì)胞分化為正常細(xì)胞，并可提高骨髓造血干細(xì)胞對CSF的敏感性，促進(jìn)造血和免疫增強(qiáng)作用。[12]
此外，螺旋藻含有50-70%的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、維生素及礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)素對腫瘤病人具有良好的營養(yǎng)作用，非常有利于機(jī)體的恢復(fù)。
一、螺旋藻體外抗腫瘤研究
1、螺旋藻多糖對體外腫瘤細(xì)胞的抑制作用:
劉力生等[13] 研究發(fā)現(xiàn)螺旋藻多糖(PSP)(200mg/kg)可顯著抑制小鼠骨肉瘤180細(xì)胞的增殖和抑制腹水型肝瘤細(xì)胞DNA,RNA和蛋白質(zhì)的合成，抑制作用在3一24h內(nèi)隨時間的延長而提高.并通過對不同癌細(xì)胞的半抑制劑量(ID50 )的計算分析說明不同的癌細(xì)胞對螺旋藻多糖的敏感性不一樣，且對DNA的抑制始終比RNA和蛋白質(zhì)高，即螺旋藻多糖對癌細(xì)胞增殖的抑制主要是通過抑制DNA合成起作用，主要屬于代謝抑制。張以芳等研究也發(fā)現(xiàn)螺旋藻多糖對體外培養(yǎng)的肺癌細(xì)胞、人白血病淋巴細(xì)胞及胃癌細(xì)胞均具有殺傷抑制作用。
于紅等[14]在體外分別以濃度為2.5mg/ L 、5mg/ L 、10mg/ L 、20mg/ L 、40mg/ L 的PSP作用于Hela 癌細(xì)胞及人肝癌細(xì)胞HepG2 48h和72h 。發(fā)現(xiàn)隨藥物濃度及培養(yǎng)時間的增加,細(xì)胞存活率逐漸降低,抑制率逐漸增加,以PSP(40 mg/ L) 作用72h 最為顯著。而上述各濃度組PSP 對人二倍體成纖維細(xì)胞（正常體細(xì)胞）無明顯作用。PSP作用24～48h后,Hela細(xì)胞出現(xiàn)明顯的形態(tài)學(xué)改變,提示PSP對Hela細(xì)胞具有明顯的直接殺傷或抑制作用。流式細(xì)胞儀分析結(jié)果表明,PSP對Hela 細(xì)胞存在周期特異性,能使細(xì)胞DNA損傷,發(fā)生G1期阻滯。
因胰島素樣生長因子（IGFs）與某些腫瘤細(xì)胞的自身分泌及旁分泌生長調(diào)節(jié)有關(guān)，閻博民等發(fā)現(xiàn):不同濃度的PSP均可抑制人肝癌細(xì)胞株HepG2中IGF-2mRNA的表達(dá)，從而能夠抑制IGF-2的分泌導(dǎo)致的肝癌細(xì)胞的自主性生長。[15]
2、藻膽蛋白對體外腫瘤細(xì)胞的抑制作用:
藻藍(lán)蛋白作為藻膽蛋白的一種，具有捕光作用即光敏效應(yīng)，正被開發(fā)為光敏劑用于輔助激光治癌。早在1988年，Morcos等[16]用0.25mg/mL的藻藍(lán)蛋白處理培養(yǎng)小鼠骨髓瘤細(xì)胞，再經(jīng)激光輻照.發(fā)現(xiàn)細(xì)胞存活率僅為15%，而單純采用激光輻照細(xì)胞存活率為69%。蔡心涵[17]等發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞存活率隨藻藍(lán)蛋白濃度增加而遞減。具有良好的濃度劑量效應(yīng)，且發(fā)現(xiàn)對癌細(xì)胞具有一定的殺傷作用。采用流式細(xì)胞技術(shù)檢測He1a細(xì)胞所處的細(xì)胞周期，初步認(rèn)為這種抑制機(jī)制為藻藍(lán)蛋白使HeLa細(xì)胞由合成期(S)或分裂期(M)向G1期轉(zhuǎn)變和積聚，細(xì)胞DNA合成衰減。
二、螺旋藻體內(nèi)抗腫瘤研究
于紅等[14]觀察了PSP對右前腋窩皮下種入S-180肉瘤的昆明小鼠的作用，觀察PSP對荷瘤小鼠的抑制作用、脾淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化、NK細(xì)胞活性及外周血白細(xì)胞等方面的影響。發(fā)現(xiàn)PSP在50～200mg/kg的劑量范圍對小鼠S2180肉瘤,均有一定的抑制作用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果平均抑瘤率在31.7%～53.6%之間,其中高劑量抑制作用較強(qiáng)。同時對荷瘤小鼠具有明顯增加脾指數(shù)和胸腺指數(shù)的作用,并不伴有降低體重或其他毒副作用,PSP具有明顯升高小鼠外周血白細(xì)胞的功能,而對正常小鼠白細(xì)胞水平無明顯影響。PSP 具有明顯促進(jìn)荷瘤小鼠脾淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化作用, 并有較好的劑量效應(yīng)關(guān)系。PSP能促進(jìn)荷瘤小鼠脾N K細(xì)胞對靶細(xì)胞的細(xì)胞毒作用 ,荷瘤對照組小鼠脾NK細(xì)胞活性明顯低于正常對照組。
機(jī)體的免疫功能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系。其中由T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫起著更重要的作用, T細(xì)胞的激活是發(fā)揮細(xì)胞免疫效應(yīng)的重要條件;NK細(xì)胞是細(xì)胞免疫中的非特異性成分,是一類在早期腫瘤免疫機(jī)制中起重要作用的效應(yīng)細(xì)胞,處于機(jī)體抗腫瘤的第一道防線。于紅等的研究證實(shí)了PSP具有良好抗腫瘤效果：首先是對兩個主要免疫學(xué)器官脾臟和胸腺的增重作用,呈劑量依賴性關(guān)系。其次各劑量組PSP均可誘導(dǎo)體外小鼠淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化,對荷瘤小鼠體內(nèi)NK細(xì)胞活性亦有明顯促進(jìn)作用。提示PSP可通過全面調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫力,刺激T細(xì)胞、NK細(xì)胞等功能來達(dá)到控制和殺滅腫瘤細(xì)胞的目的。
劉力生等[13]發(fā)現(xiàn)螺旋藻多搪對體內(nèi)移植性癌細(xì)胞的增殖有顯著的抑制作用.能提高帶瘤小鼠的存活率和存活天數(shù)，但螺旋藻多糖不能損傷癌細(xì)胞DNA的復(fù)制模板，不能直接殺傷癌細(xì)胞，因此帶瘤小鼠會逐漸死亡。而防治組對體內(nèi)癌細(xì)胞增殖的抑制率卻高達(dá)91%，主要是因?yàn)槁菪宥嗵悄軌蝻@著提高機(jī)體非特異性細(xì)胞免疫功能和特異性的體液免疫功能，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力.間接地起到抗腫瘤作用。
三、螺旋藻抗腫瘤作用的臨床應(yīng)用
曾波航等[18]研究螺旋藻多糖對白血病病人的治療效果時發(fā)現(xiàn)，在體外(10Oμg/mL)對正常人NK細(xì)胞活性無影響，但能不同程度提高初發(fā)、復(fù)發(fā)期病人外周血NK細(xì)胞活性、且在IL-2的激活下能提高白血病病人外周血 LAK 細(xì)胞活性。對處于緩解期急性白血病病人，螺旋藻多糖能使其NK細(xì)胞活性恢復(fù)正常，即螺旋藻多糖提高腫瘤病人NK細(xì)胞活性作用與機(jī)體帶瘤狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)腫瘤負(fù)荷?。ň徑馄?時作用明顯，對腫瘤負(fù)荷低患者療效優(yōu)于腫瘤負(fù)荷大的病人(初發(fā)、復(fù)發(fā)時)，預(yù)示著螺旋藻多糖在腫瘤的預(yù)防和早期治療方面很有前景。
四、螺旋藻具有促進(jìn)造血的作用
近10年來，越來越多的證據(jù)表明許多化療藥物通過啟動凋亡(或程序化細(xì)胞死亡)機(jī)制殺傷腫瘤細(xì)胞[19] 。由于目前臨床所用的抗癌藥物選擇性不高，在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時對機(jī)體正常細(xì)胞也具有殺傷作用，特別對骨髓細(xì)胞等增殖旺盛的細(xì)胞殺傷作用明顯。而使用適當(dāng)?shù)募?xì)胞因子則可抑制其凋亡，因而產(chǎn)生了對造血系統(tǒng)的保護(hù)作用。細(xì)胞因子阻止細(xì)胞死亡則是通過誘導(dǎo)抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)等途徑實(shí)現(xiàn)的，在原始造血細(xì)胞，干細(xì)胞一般表現(xiàn)為低或無Bcl-2表達(dá)、高Bcl-XL表達(dá)，而祖細(xì)胞則表現(xiàn)為高Bc1-2表達(dá)。CTX在明顯抑制腫瘤生長的同時可抑制CFU-GM增殖及誘導(dǎo)骨髓細(xì)胞凋亡，明顯降低荷瘤小鼠血清中IL-1和IL-3含量，也使GM-CSF含量輕度減少；另外，化療還明顯抑制了荷瘤小鼠造血細(xì)胞Bcl-2表達(dá)。而PSP在不降低CTX的抗腫瘤作用同時則明顯促進(jìn)CFU-GM增殖、減輕化療引起的骨髓細(xì)胞凋亡；此外，PSP還提升了血清中IL-1，IL-3和GM-CSF含量并上調(diào)了造血細(xì)胞Bc1-2表達(dá)。以上結(jié)果提示PSP促進(jìn)了荷瘤小鼠化療后粒單系造血祖細(xì)胞增殖并抑制了骨髓造血細(xì)胞凋亡?？傊?，PSP通過促進(jìn)內(nèi)源性細(xì)胞因子的分泌間接上調(diào)抗凋亡蛋白Bc1-2表達(dá)可能是其促進(jìn)造血細(xì)胞增殖并抑制其凋亡的分子機(jī)制之一。
五、螺旋藻對化療有增效減毒的作用
張洪泉等[20]的研究表明PSP12.5-50mg·kg-1 iv于S180、H22荷瘤小鼠，抑瘤率分別達(dá)到55％和51％，作用顯著。在S180、H22、C26、HepA荷瘤小鼠的治療中，PSP與CY、PDD、5-Fu配伍，可顯著抑制化療藥物引起的白細(xì)胞減少，并明顯增強(qiáng)其抑瘤效果。
化療藥阿霉素有心臟毒性。Mahmood Khan等[21]在使用阿霉素治療小鼠的同時使用PSP，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)經(jīng)阿霉素治療的小鼠，其死亡率較高（53%），而同時使用PSP的小鼠，死亡率降低（26%）。病理切片發(fā)現(xiàn)PSP可顯著改善阿霉素導(dǎo)致的心肌細(xì)胞損害。
六、螺旋藻具有抗輻射的作用
·OH和o2- 自由基產(chǎn)生是輻射損傷生物學(xué)效應(yīng)之一，SOD能有效清除o2-，起到防輻射作用，而螺旋藻多糖能顯著提高機(jī)體SOD活性，因此螺旋藻多糖具有較好抗輻射作用，它可用于減輕放射性治療對癌癥病人血細(xì)胞破壞，可作為癌癥病人進(jìn)行放療和化療輔助治療藥物。[22]
七、螺旋藻對腫瘤的預(yù)防作用
螺旋藻多糖和藻膽蛋白作用于腫瘤發(fā)生的不同階段:腫瘤發(fā)生的過程涉及到正常細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)變并增生，形成可用臨床和病理學(xué)方法檢出的腫瘤的整個過程，是正常細(xì)胞在多因素作用下經(jīng)多階段的改變而形成的病變。其發(fā)生過程是多階段的至少包括激發(fā)、促進(jìn)和演進(jìn)3個階段。
1、 在腫瘤發(fā)生的激發(fā)階段起作用:
激發(fā)是腫瘤發(fā)生的第一階段。激發(fā)因子〔包括基因毒化學(xué)致痛物、生物因子或物理因子等)作用于靶細(xì)胞，在短時間內(nèi)引起單個靶細(xì)胞遺傳物質(zhì)的改變，經(jīng)細(xì)胞分裂后，這種改變即被“固定”，變得對外源性激發(fā)因子更為敏感，更易向癌前病變以及癌轉(zhuǎn)變。這種激發(fā)細(xì)胞DNA的改變可通過細(xì)胞內(nèi)一種核酸內(nèi)切酶、DNA修復(fù)酶加以修復(fù)或經(jīng)細(xì)胞凋亡清除部分激發(fā)細(xì)胞[22]。用核酸內(nèi)切酶實(shí)驗(yàn)和放射自顯影術(shù)證明螺旋藻多糖能通過提高核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶活性，增加輻照后的程序外DNA合成。
螺旋藻中的葡萄糖醛酸能預(yù)防紫外線誘發(fā)的DNA損傷。螺旋藻中的葡萄糖醛酸含量較高，可與致癌物結(jié)合而加速其從體內(nèi)的排泄，這可能也是其腫瘤防治機(jī)制的一部分。藻藍(lán)蛋白亦能顯著減輕輻射對小鼠外周血細(xì)胞和骨髓細(xì)胞的損傷，加速外周血細(xì)胞和骨髓有形細(xì)胞的恢復(fù)，還可能作為一種穩(wěn)定因子起到防治腫瘤的作用。
2、 在腫瘤發(fā)生的促進(jìn)階段起作用:
促進(jìn)是腫瘤形成過程的第二個階段。在內(nèi)源性或外源性促癌因子的作用下，激發(fā)的細(xì)胞發(fā)生克隆性增生，并伴隨細(xì)胞表型的改變，形成可用各種方法檢出的病灶，而促癌因子可能是通過刺激激發(fā)細(xì)胞DNA復(fù)制或降低細(xì)胞凋亡的數(shù)量來促進(jìn)激發(fā)細(xì)胞的克隆性擴(kuò)增。將螺旋藻多糖從培養(yǎng)的腹水型肝癌細(xì)胞培養(yǎng)基中撤除后，癌細(xì)胞DNA合成的速度迅速恢復(fù)，說明螺旋藻多糖對瘤細(xì)胞增殖的抑制是通過抑制DNA合成完成的。但這種抑制是螺旋藻多糖獨(dú)自起作用還是作用于促癌因子起作用，尚不清楚。
藻藍(lán)蛋白除作為光敏劑外，其本身對腫瘤細(xì)胞的生也有明顯的抑制作用，但目前對該抑制作用是不是通過程序性死亡這機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的還有不同的結(jié)論，而且藻藍(lán)蛋白抑制腫瘤細(xì)胞的生長是否是通過影響DNA和RNA的合成或以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞內(nèi)信息分子的改變來實(shí)現(xiàn)，還需進(jìn)一步研究。
3、 在腫瘤發(fā)生的演進(jìn)階段起作用:
演進(jìn)是腫瘤發(fā)生的最后階段，在演進(jìn)因子或完全致癌因子的作用下，癌前狀態(tài)的細(xì)胞其遺傳基因再次發(fā)生不可逆改變。并獲得一些新的生物學(xué)特性，如細(xì)胞染色體核型向異倍體轉(zhuǎn)變、具有相對自主的生長能力等，最后癌出現(xiàn)以致發(fā)生轉(zhuǎn)移。Morcoa等1992年研究發(fā)現(xiàn)藻藍(lán)蛋白能被腫瘤細(xì)胞選擇性吸收到細(xì)胞膜中，但對藻藍(lán)蛋白是否作用于演進(jìn)因子或完全致癌因子還是直接作用于腫瘤細(xì)胞的遺傳基因還不太清楚，螺旋藻多糖是否也作用于兩種因子，尚有待深入研究。
總之，螺旋藻多糖和藻膽蛋白對腫瘤的防治作用可能是多階段的多種作用的綜合效應(yīng)。
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