多糖抗肿瘤作用机制研究进展_王晗.pdf

第 14 卷 第 11 期 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 Vol.14 No.11 2023 年 6 月 Journal of Food Safety and Quality Jun.,2023 基金项目:2019 年度哈尔滨市雏鹰计划暨科技创业奖补专项项目(2019CYJBCG0326)Fund:Supported by the 2019 Harbin Eaglet Program and Technology Innovation Award Special Project(2019CYJBCG0326)*通信作者:李冲伟,博士,教授,主要研究方向为微生物代谢产物及功能食品开发。E-mail:*Corresponding author:LI Chong-Wei,Ph.D,Professor,College of Life Sciences,Heilongjiang University,No.74 Xuefu Road,Nangang District,Harbin 150080,China.E-mail: 多糖抗肿瘤作用机制研究进展 王 晗1,2,刘子坤1,2,李冲伟1,2,3*(1.黑龙江大学农业微生物技术教育部工程研究中心,哈尔滨 150080;2.黑龙江大学生命科学学院,黑龙江省寒地生态修复与资源利用重点实验室,哈尔滨 150080;3.黑龙江大学,黑龙江省普通高校微生物重点实验室,哈尔滨 150080)摘摘 要要:恶性肿瘤正在威胁人类的身体健康,抗肿瘤药物的研发已引起国内外学者的广泛关注。已有研究表明,多糖不但能够参与生物机体细胞的新陈代谢和免疫调节,还具有抗肿瘤、抗抑郁、抗病毒、抗氧化、抗衰老和保肝护肝等多种生理功能,且多糖因具有毒副作用小、来源广泛、价格低廉等优点,成为潜在的新型抗肿瘤药物资源。然而,不同来源多糖的抗肿瘤作用机制并不相同。本文通过查阅国内外关于多糖抗肿瘤作用机制方面的研究文献,从多糖抑制肿瘤细胞增殖、干扰肿瘤细胞生长周期和细胞膜流动性、抑制肿瘤细胞的入侵和转移以及增强机体免疫调节功能等多个方面综述了多糖抗肿瘤的作用机制,以期促进多糖抗肿瘤作用的深入研究,为多糖类物质在肿瘤治疗方面的产品开发和临床应用奠定理论基础。关键词关键词:多糖;抗肿瘤活性;免疫调节活性;细胞因子;作用机制 A review of the anti-tumor mechanisms of polysaccharide WANG Han1,2,LIU Zi-Kun1,2,LI Chong-Wei1,2,3*(1.Engineering Research Center of Agricultural Microbiology,Ministry of Education,Heilongjiang University,Harbin 150080,China;2.College of Life Sciences,Heilongjiang University,Heilongjiang Key Laboratory of Ecological Restoration and Resource Utilization in Cold Region,Harbin 150080,China;3.Key Laboratory of Microbiology in Ordinary Universities of Heilongjiang Province,Heilongjiang University,Harbin 150080,China)ABSTRACT:Malignant tumors are threatening human health,and the development of anti-tumor drugs has attracted widespread attention from scholars both domestically and internationally.Previous studies have shown that polysaccharides not only participate in the metabolism and immune regulation of biological cells,but also have various physiological functions such as anti-tumor,antidepressant,antiviral,antioxidant,anti-aging,and liver protection.Moreover,polysaccharides have become potential new anti-tumor drug resources due to their advantages of low toxic side effects,wide sources,and low price.However,the anti-tumor mechanisms of polysaccharides from different sources are not the same.This article reviewed the research literature on the anti-tumor mechanism of polysaccharides both domestically and internationally,from multiple aspects such as inhibiting tumor cell proliferation,interfering with tumor cell growth cycle and cell membrane fluidity,inhibiting tumor cell invasion and metastasis,and enhancing immune regulatory function,in order to promote in-depth research on the anti-tumor activity of polysaccharides,to lay a theoretical foundation for the development and clinical application of polysaccharides in tumor treatment.DOI:10.19812/ki.jfsq11-5956/ts.2023.11.035284 食品安全质量检测学报 第 14 卷 KEY WORDS:polysaccharide;anti-tumor activity;immunoregulatory activity;cytokines;mechanism 0 引 言 随着社会经济的高速发展以及人类日常生活节奏的改变,肿瘤已成为人类最大的健康威胁。肿瘤疾病的发展形势越来越严重,严重威胁我国人民的健康水平和生活质量。肿瘤是机体中正在发育或已成熟的细胞,在外界各种因素的刺激下,部分基因发生突变,从而使机体内细胞异常增生、分化而形成新的产物。迄今为止,临床上治疗肿瘤通常是采用中西药配合常规放、化疗的治疗手段,这些传统方法不仅会引起继发性并发症、机体免疫力下降,而且会带来肿瘤细胞转移或复发等不良反应,效果不甚令人满意1。因此,研究开发有效的天然抗肿瘤药物对治疗肿瘤疾病具有重大意义。经研究证实,多糖化学结构的多样性表现为生物活性的多样性,包括抗氧化和抗肿瘤作用、抗病毒、降血脂和免疫调节等生物活性,具有安全、高效、毒副作用小、来源广、成本低等优势,逐渐成为了抗肿瘤药物开发研究的热点2。国内已经对黄芪多糖3、紫苏多糖4、裙带菜多糖5、香菇多糖6的抗肿瘤作用及机制开展了深入探究。近年来,多糖在生物医学领域日益受到重视,在诱导细胞凋亡、抑制细胞转移、激活免疫系统等方面发挥着重要作用。多糖抑制肿瘤细胞的机制主要分为两种:一是直接杀死细胞;二是通过提高机体免疫力间接杀死细胞。这两种作用方式途径不同,如图 1 所示。注:TOLL 样受体-4(toll-likereceptor4,TLR-4);髓样分化蛋白-2(myeloid differentiation protein-2,MD-2);磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol3-kinase,PI3K);核因子-B(nuclear factor-gene binding,NF-B);丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK);干扰素调节因子3(interferon regulatory factor 3,IRF3)。图 1 多糖抑制肿瘤作用机制 Fig.1 Anti-tumor mechanisms of polysaccharide 本文从多糖抑制肿瘤细胞增殖、干扰肿瘤细胞生长周期和细胞膜流动性、抑制肿瘤细胞的入侵和转移以及增强机体免疫调节功能等多个方面综述了多糖抗肿瘤的作用机制,以期促进多糖抗肿瘤作用的深入研究提供理论基础。1 多糖对肿瘤细胞的直接抑制作用 肿瘤细胞不仅破坏周围正常细胞和组织(包括组织间隙、淋巴管或血管),而且经淋巴循环系统转移到身体其他部位。已有研究证实,实体瘤的增长和扩散与肿瘤细胞的增殖、自噬、凋亡有密切关系。1.1 抑制肿瘤细胞的增殖 正常情况下,人体细胞进行有序的增殖、分化、衰老和凋亡等有规律的活动。然而,由于发生基因突变或染色体变异,细胞发生癌变,癌变后的细胞增殖分化活动变得异常活跃,直接决定了肿瘤的恶性程度。因此,阻断肿瘤细胞的生长成为癌症治疗的一种重要工具7。郑学芝等8研究发现,黄芪多糖能够抑制人结肠癌 COLO 205 细胞中增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)的表达,降低细胞的增殖速度,诱导细胞逐渐凋亡。LI 等9研究表明,绿蘑菇多糖对 A549 人上皮肺癌细胞、MCF-7人乳腺癌细胞和 HepG-2 人肝癌细胞均具有抑制增殖作用,且呈时间-剂量依赖关系。研究证明,多糖能有效地抑制肿瘤细胞的生长增殖分化,降低肿瘤细胞数量。1.2 触发肿瘤细胞的自噬 自噬是指细胞对其破损的细胞器和未适当折叠的蛋白质等进行降解并再应用的生物学过程10。多数学者认为,肿瘤细胞的自噬也是人体对抗细胞癌变的一种机制,在多糖的调控诱导下,肿瘤细胞发生自噬,从而降低肿瘤细胞的数量。白皓天等11研究发现,红花多糖(safflower polysaccharide,SPS)有可能通过抑制 PI3K/Akt/mTOR 信号通路来诱导人肝癌 SMMC-7721 细胞发生自噬;PARK 等12研究发现,海藻糖通过激活乳腺癌 MCF-7 细胞中 mTOR信号传导途径,增强细胞的自噬作用。多糖通过肿瘤细胞自噬和凋亡的共同作用抑制肿瘤细胞的增殖。ZHANG等13研究表明,人参多糖(ginseng polysaccharide,GPS)通过下调 p38 和 AKT 信号通路的磷酸化以及 Bax 和 Caspase3 的表达,阻碍骨肉瘤 MG-63 细胞的增殖,并诱导该细胞提前自噬和凋亡。除此之外,多糖还可以阻止肿瘤细胞自噬,预防其自我修复和获取能量10。细胞自噬就像是一把“双刃剑”,在特定条件下一部分肿瘤细胞发生自噬,并提供营养物质供其他肿瘤细胞生长,使其继续生长和分化。多糖通过抑制自噬的方式,不能为快速分化的肿瘤细胞提供营养物第 11 期 王 晗,等:多糖抗肿瘤作用机制研究进展 285 质,降低肿瘤细胞的生长速度。CHAO 等14研究发现,使用自噬诱导剂 mTOR 激活自噬后,黄山桦水溶性多糖(water-soluble polysaccharide extract from the inonotus taiwanensis,WSP