丁海鵬，李相鵬，張偉，丁寧，王鵬，李國強(qiáng)，李英霞

(1.中國海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院海洋藥物教育部重點實驗室山東省海洋藥物重點實驗室，山東青島266003;2.復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院藥物化學(xué)系，上海201203)

雷公藤紅素藥理作用分子靶點的研究進(jìn)展

丁海鵬1，李相鵬1，張偉2，丁寧2，王鵬1，李國強(qiáng)1，李英霞2

(1.中國海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院海洋藥物教育部重點實驗室山東省海洋藥物重點實驗室，山東青島266003;2.復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院藥物化學(xué)系，上海201203)

雷公藤紅素是從傳統(tǒng)中藥雷公藤中提取分離得到的一種醌甲基三萜，具有抗炎、免疫抑制及抗腫瘤等藥理活性。雷公藤紅素幾個特殊的分子靶點大多會抑制IKK-NF-κB信號通路，包括:①抑制IKKα/β激酶;②失活熱休克蛋白90的分子伴侶蛋白細(xì)胞分裂周期蛋白37及P23;③抑制蛋白酶體的功能;④激活熱激因子1誘導(dǎo)熱休克蛋白反應(yīng);⑤影響腫瘤細(xì)胞的增殖;⑥影響細(xì)胞凋亡;⑦影響絲裂原活化蛋白激酶;⑧影響Akt/mTOR信號級聯(lián);⑨影響血管生成和轉(zhuǎn)移;⑩抗炎作用。本文對其藥理作用分子靶點研究進(jìn)展做一綜述。

雷公藤紅素;藥理作用;分子靶點;NF-κB;熱休克蛋白90;細(xì)胞分裂周期蛋白;P23

雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook.f.)屬于衛(wèi)予科多年生藤本植物，至今已從雷公藤屬植物中分離出近200種化合物，其中雷公藤紅素(celastrol，又稱南蛇藤素，以下簡稱紅素)和雷公藤內(nèi)酯是目前研究比較深入且具備較好成藥性的2個化合物。紅素是第一個從雷公藤屬植物分離得到的活性化合物，是藥用雷公藤的主要活性成分。

紅素屬于五環(huán)三萜類化合物(圖1)，通過對其原子軌道能量分析發(fā)現(xiàn)，紅素中A環(huán)的C2和B環(huán)的C6容易發(fā)生親電反應(yīng)［1］。紅素能與半胱氨酸的巰基發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)形成共價鍵產(chǎn)物［2-4］。雖然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定域也能影響它們與紅素的相互作用及邁克爾加成產(chǎn)物的構(gòu)象，但這可能是紅素能影響很多蛋白質(zhì)功能的一個重要原因。雷公藤在臨床上用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎［5］和系統(tǒng)性紅斑狼瘡［6-7］等疾病。體外藥理實驗結(jié)果表明，紅素具有抗炎、抑制腫瘤細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)白血病細(xì)胞凋亡等作用［8-10］。紅素具有抑制支氣管哮喘小鼠氣道炎癥的作用，其可能機(jī)制為通過下調(diào)肺組織干細(xì)胞因子(stem cell factors，SCF)的產(chǎn)生，抑制肥大細(xì)胞激活釋放組胺和eotaxin，從而減輕哮喘的氣道炎癥反應(yīng)。一些體外實驗表明，紅素能抑制在巨噬細(xì)胞、小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞中由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導(dǎo)的炎癥應(yīng)答［3，11-12］。紅素可抑制血小板活化。除此之外，它還能抑制多種腫瘤細(xì)胞的增殖和血管生成。紅素可有效地誘導(dǎo)人肥大細(xì)胞白血病細(xì)胞系HMC-1細(xì)胞凋亡，凋亡主要發(fā)生在S期，凋亡的發(fā)生與其上調(diào)促進(jìn)凋亡基因bax，cmyc和下調(diào)抑凋亡基因bcl-2的表達(dá)有關(guān)，可能具有治療肥大細(xì)胞白血病的作用。紅素體外可明顯抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cell of vessels，ECV)增殖，IC50為1.33 mg·L-1;可抑制ECV的遷移和小血管形成，并且呈明顯的劑量依賴性;同時具有抑制雞胚尿囊膜血管生成和基質(zhì)凝膠栓(matrigel plug)中的血管新生的作用。紅素之所以具有如此廣譜的生物活性與其作用于眾多分子靶點密切相關(guān)，本文對其作用分子靶點研究進(jìn)展作一綜述。

圖1 雷公藤紅素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1 抑制IκB激酶(IκB kinase，IKK)α/β激酶

NF-κB是免疫、炎癥和應(yīng)激反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，參與細(xì)胞增殖和凋亡的調(diào)控。NF-κB通常與抑制因子IκB相結(jié)合，以非活性形式存在于細(xì)胞質(zhì)中;當(dāng)細(xì)胞面臨生存危機(jī)，如機(jī)體為防御細(xì)菌、病毒或真菌的侵襲而啟動免疫反應(yīng)時，NF-κB被激活。NF-κB信號傳導(dǎo)途徑參與應(yīng)激反應(yīng)和免疫細(xì)胞活化、增殖、分化、凋亡及腫瘤形成等相關(guān)的400多種基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。抑制蛋白K激酶(IKK)復(fù)合體是NF-κB信號通路的主要調(diào)節(jié)成分，它由3個亞基組成:催化亞基IKKα(IKK1)，IKKβ(IKK2)和調(diào)節(jié)亞基IKKγ(NF-κB essential modulator)。IKK活化及經(jīng)典的NF-κB活化依賴IKKγ的完整性。但是非經(jīng)典的NF-κB信號通路激活不需IKKγ的參與?；蚯贸龑嶒灡砻?，IKKβ和IKKγ是炎癥因子激活NF-κB所必需的。研究表明，紅素的抗炎［3，12］及抗腫瘤活性與其對NF-κB信號通路的誘導(dǎo)抑制密切相關(guān)。Lee等［3］報道，紅素能以劑量依賴的方式抑制IKKα和IKKβ的活性，認(rèn)為紅素通過抑制IKKβ環(huán)路中的活性中心Cys-179來達(dá)到對NF-κB通路的抑制。紅素還可抑制IκBα的磷酸化和降解進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)NF-κB信號通道的作用。此外，IKKβ環(huán)路還有調(diào)節(jié)血管生成和腫瘤發(fā)生的作用。他們的研究還發(fā)現(xiàn)，紅素可誘導(dǎo)產(chǎn)生抗炎和抗腫瘤活性。他們認(rèn)為IKKβ上的Cys-179對許多具有抗炎抗腫瘤活性的三萜和倍半萜類化合物都是一個潛在的靶點區(qū)域。

Wang等［13］的一項最新研究表明，紅素可以通過抑制NF-κB和Notch信號通路進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖并以劑量依賴的方式誘導(dǎo)白血病U937細(xì)胞的細(xì)胞凋亡。紅素能夠抑制轉(zhuǎn)化生長因子β激活蛋白激酶1(transforming growth factor-betaactivated protein kinase 1，TAK1)并以此抑制IKK復(fù)合體的活性進(jìn)而發(fā)揮抑制NF-κB信號通路的作用，具體機(jī)制仍有待研究。

2 失活熱休克蛋白90(heat shock protein 90，HSP90)的分子伴侶蛋白細(xì)胞分裂周期蛋白37(cell division cycle protein 37，CDC37)及P23

HSP90是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)最活躍的分子伴侶，它是由多基因編碼的一類蛋白家族，在細(xì)胞質(zhì)中含量豐富。HSP90通常和其他輔助伴侶HSP70，HSP60和HSP23等形成蛋白復(fù)合體并作用于靶蛋白，在ATP存在條件下，HSP90作為復(fù)合體的核心促進(jìn)靶蛋白活化或穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)。此外，HSP90還能參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、周期調(diào)控、蛋白質(zhì)的降解及轉(zhuǎn)運等。眾多研究表明，HSP90與其底物蛋白之間的相互作用還需要一些輔助伴侶分子(co-chaperones)的參與，如HSP70，HOP，CDC37和P23等。在所有輔助伴侶分子中，CDC37可以特異性地介導(dǎo)多種蛋白激酶與HSP90的結(jié)合。由于這些蛋白激酶在細(xì)胞周期、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表達(dá)中都起著重要的作用，因此CDC37參與了細(xì)胞內(nèi)的多項生命活動。

腫瘤細(xì)胞內(nèi)大多數(shù)生長信號通路的活性依賴于以HSP90為基礎(chǔ)的分子伴侶復(fù)合體。大多數(shù)的HSP90受體蛋白例如HER-2/neu，表皮生長因子受體(epithelial growth factor receptor，EGFR)，蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)，CDK4，BCR-ABL融合基因(BCR-ABL fusion gene，BCR-ABL)，P53和Raf-1對于癌細(xì)胞的存活和增殖是至關(guān)重要的［14-15］。由于HSP90可以同時調(diào)控多種致癌蛋白，因此以分子伴侶復(fù)合體作為藥物靶點，比選擇性地抑制某一個癌基因的活性具有更大的優(yōu)勢［16］。目前，HSP90的功能抑制劑主要分為兩類，一類是以格爾德霉素(geldanamycin，GA)為代表的小分子化合物，它們能夠直接與HSP90結(jié)合，抑制其ATP酶活性，從而阻斷其分子伴侶活性，誘導(dǎo)底物蛋白經(jīng)泛素蛋白酶體通路降解;另一類是以FK228和LAQ824為代表的組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)抑制劑，它們能夠通過抑制HDAC6的活性，使HSP90發(fā)生乙酰化修飾，間接地抑制HSP90的分子伴侶活性，誘導(dǎo)底物蛋白降解。紅素扮演了HSP90的一種特殊抑制劑的角色，其抑制方式并不像HSP90的不可逆抑制劑格爾德霉素一樣在ATP的結(jié)合位點競爭性地與ATP結(jié)合，后續(xù)研究表明，紅素可能抑制了HSP90與CDC37蛋白的相互聯(lián)系。最初認(rèn)為紅素可能會與HSP90蛋白的羧基端相連，然而Sreeramulu等［2］研究認(rèn)為，紅素可能是對HSP90-CDC37的蛋白復(fù)合體進(jìn)行拆分進(jìn)而影響它們之間的相互聯(lián)系，而并不是最初所設(shè)想的直接與HSP90蛋白的羧基端相連。CDC37蛋白分子的不同區(qū)域中含有幾個半胱氨酸殘基，Peng等［17］注意到紅素可能會以共價的方式與CDC37蛋白氨基端的3個半胱氨酸殘基連接在一起進(jìn)而影響蛋白激酶的相互聯(lián)系。HSP90-CDC37蛋白復(fù)合體能夠激活一系列蛋白激酶，由于可誘導(dǎo)CDC37蛋白質(zhì)的失活，紅素具有抑制一些致癌蛋白激酶的潛力，作為潛在的抗癌藥物，其機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。紅素不僅可以抑制HSP90而且與傳統(tǒng)的HSP90抑制劑聯(lián)合給藥時能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

P23是熱休克蛋白HSP90分子伴侶復(fù)合體中相對分子質(zhì)量最小的蛋白質(zhì)(相對分子質(zhì)量18 000～25 000)，結(jié)構(gòu)相對簡單，在酵母到人還有植物中都存在它的同源物，是一個高度保守的蛋白質(zhì)［18］，最初從HSP90與孕酮激素受體復(fù)合物分離得到［19］。體外實驗發(fā)現(xiàn)，P23可以直接結(jié)合在HSP90的氨基端和羧基端結(jié)構(gòu)域［20-21］，穩(wěn)定HSP90與ATP的結(jié)合［22-23］。P23蛋白與細(xì)胞凋亡相關(guān)，是白血病細(xì)胞凋亡的靶點。P23作為HSP90的一種分子伴侶蛋白，對紅素顯示出高度的敏感性，當(dāng)紅素遇到P23蛋白時會改變其三維構(gòu)象誘導(dǎo)淀粉樣纖維的形成。紅素能夠改變P23蛋白的半胱氨酸殘基，但纖維的形成不僅需要半胱氨酸構(gòu)象的變化而且還需要triptohypol C的誘導(dǎo)。由于能誘導(dǎo)P23蛋白的失活，紅素可能成為治療激素介導(dǎo)腫瘤的一個潛在藥物。

據(jù)報道，CDC37和HSP90是IKK復(fù)合物的成分之一，當(dāng)用HSP90的抑制劑處理細(xì)胞時，IKK復(fù)合物的相對分子質(zhì)量減小，并且腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)誘導(dǎo)其活化的效應(yīng)也告喪失。曾報道，HSP90也與包括受體相互作用蛋白(receptor interacting protein，RIP)多種激酶相互作用，RIP是TNF-α激活NF-κB過程中必需的關(guān)鍵性激酶，因此，HSP90究竟是IKK復(fù)合物中的功能性成分，還是僅僅因為與多種激酶相互作用從而影響TNF-α信號途徑，仍需進(jìn)一步研究。雖然HSP90-CDC37復(fù)合體調(diào)節(jié)IKK信號通路的機(jī)制仍有待研究，但是可以肯定的是HSP90-CDC37復(fù)合體為IKK信號傳導(dǎo)體系的一個重要的調(diào)節(jié)因子，所以紅素誘導(dǎo)HSP90-CDC37復(fù)合體系失活在這里就顯得格外有意義。IKK信號傳導(dǎo)體系的活性取決于HSP90-CDC37和IKKα-IKKβ-IKKγ蛋白雜絡(luò)物相互作用時的構(gòu)象。許多細(xì)胞的應(yīng)激因子能切斷HSP90蛋白與IKK體系的相互聯(lián)系，從而實現(xiàn)對NF-κB通路的可逆抑制。紅素抑制IKK體系的活性可能是通過直接激活I(lǐng)KK信號通路上的半胱氨酸殘基或者是使HSP90-CDC37和IKK體系蛋白雜絡(luò)物的穩(wěn)定構(gòu)象失活來實現(xiàn)的。雖然機(jī)制仍有待研究，但紅素確實能誘導(dǎo)產(chǎn)生對IKK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)體系的長久抑制，在臨床治療上收到了良好效果。

以分子伴侶為靶標(biāo)的抑制劑并不與激酶本身直接作用，而是抑制維持激酶活性的相關(guān)分子伴侶蛋白，導(dǎo)致大量激酶被蛋白酶體降解。與傳統(tǒng)的激酶抑制劑相比，它可同時滅活多個癌蛋白的活性，并且沒有多種治療所引起的毒性累積作用。由于CDC37只在腫瘤組織中高表達(dá)，因此，靶向CDC37的臨床治療可以作為抑制HSP90功能的一個替代策略，而且特異性更好，為治療腫瘤，特別是目前缺少有效療法的雄激素非依賴性前列腺癌提供了新的治療策略。

3 抑制蛋白酶體的功能

蛋白酶體(proteasome)是一種廣泛分布于真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中的多價催化蛋白酶復(fù)合物，可以選擇性地降解細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)，是細(xì)胞代謝的一個重要組成部分。蛋白酶體的功能是通過泛素-蛋白酶體通路實現(xiàn)的。泛素-蛋白酶體通路是由泛素、蛋白酶體以及一系列相關(guān)的活性蛋白酶如泛素激活酶E1、泛素結(jié)合酶E2和泛素連接酶E3組成的［24］。許多研究表明，泛素-蛋白酶體通路的異?？赡苁菍?dǎo)致神經(jīng)變性疾病以及風(fēng)濕性疾病的主要原因［25-26］。

蛋白酶體的底物參與多種重要的細(xì)胞功能，如轉(zhuǎn)錄、應(yīng)激、細(xì)胞周期調(diào)控、DNA修復(fù)、細(xì)胞分化和腫瘤形成等。另外，蛋白酶體還參與細(xì)胞內(nèi)錯誤折疊或是被破壞的蛋白質(zhì)分子等的降解。蛋白酶體抑制劑通過抑制蛋白酶體的活性，進(jìn)而影響細(xì)胞生長相關(guān)蛋白、細(xì)胞因子和信號分子的表達(dá)，干擾細(xì)胞的增殖、分化和凋亡過程，對腫瘤細(xì)胞的生長抑制更為明顯。蛋白酶體抑制劑可分為天然和人工合成物2類。天然蛋白酶體抑制劑包括乳胞素(lactacystin)，3，4-二氯異香豆素和PR-39等;人工合成蛋白酶體抑制劑，如醛基肽類蛋白酶體抑制劑(MG-132，MG-115和PSI等)，二肽硼酸類蛋白酶體抑制劑硼替佐米(bortezomib，PS341)。由于腫瘤細(xì)胞對由蛋白酶體抑制劑所引起的蛋白降解的抑制，比起正常細(xì)胞更加敏感，所以蛋白酶體抑制劑就極有可能成為選擇性殺傷腫瘤細(xì)胞的抗癌劑。硼替佐米作為唯一一個已在臨床應(yīng)用的蛋白酶體抑制劑，已經(jīng)表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景，然而該藥具有一些毒性作用，如肺部并發(fā)癥和周圍神經(jīng)疾病等［27-28］，而且還出現(xiàn)了耐藥病例，所以毒性作用低的新一類的蛋白酶體抑制劑的開發(fā)就顯得極其重要。紅素是一種天然蛋白酶體抑制劑，并且可以誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞凋亡［29］。Xie等［30-31］報道，紅素對胃癌細(xì)胞和多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞都具有誘導(dǎo)凋亡作用，紅素對KMS12及KMS18多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞不僅可抑制增殖、改變細(xì)胞周期，還具有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用，但具體的凋亡通路以及改變細(xì)胞周期的機(jī)制仍不清楚［32］。最近Walcott等［33］研究報道，紅素抑制蛋白酶體的效應(yīng)與HSP30和HSP70的表達(dá)上調(diào)密切相關(guān)，在與蛋白酶抑制劑MG-132聯(lián)合用藥時，紅素能夠與之產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。紅素能顯著抑制糜蛋白酶及前列腺癌細(xì)胞蛋白酶活性。PC-3(雄激素受體陽性)和LNCaP(雄激素受體陰性)細(xì)胞中蛋白酶活性抑制導(dǎo)致泛素及IκB-α，Bax和P27 3種蛋白酶底物的累積并誘導(dǎo)凋亡的發(fā)生。紅素能明顯抑制裸小鼠前列腺癌細(xì)胞生長。紅素在抑制蛋白酶體的同時還可以通過IκB-α體系中泛素蛋白的積累達(dá)到抑制NF-κB信號通路的作用。

化學(xué)合成的蛋白酶體抑制劑具有一定的毒性作用且呈劑量時間依賴性，與之相比天然蛋白酶體抑制劑具有更好的選擇性及療效，因為對于患者，它們具有更好的耐受性和較低的毒性。目前，紅素作為蛋白酶體抑制劑的抗癌新藥研制還有多項課題有待開展，高效低毒的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究是下一步的重點。

4 激活熱激轉(zhuǎn)錄因子1(heat shock transcription factor-1，HSF1)誘導(dǎo)熱休克蛋白反應(yīng)

HSP是生物體在不利環(huán)境因素刺激下應(yīng)激合成的一組特殊的蛋白質(zhì)，HSF1本質(zhì)上是具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性的蛋白質(zhì)，可在熱休克基因的表達(dá)過程中與相應(yīng)啟動子結(jié)合，啟動基因的轉(zhuǎn)錄過程，最終促進(jìn)HSP的表達(dá)。紅素能激發(fā)熱休克反應(yīng)，能誘導(dǎo)HSF1的高度磷酸化，使之暴露出DNA結(jié)合域，獲得與熱激元件(heat shock element，HSE)結(jié)合的能力，激活受體中HSP70蛋白的啟動子，誘導(dǎo)HSP70的mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而對熱休克治療產(chǎn)生有利影響。此過程中，HSF三聚體與HSE的結(jié)合水平取決于HSE中三聚體結(jié)合位點之間的轉(zhuǎn)錄活化協(xié)同效應(yīng).在較低的濃度及溫度下紅素依然能誘導(dǎo)此協(xié)同效應(yīng)的發(fā)生，表明紅素能夠在較低的溫度下誘導(dǎo)熱休克反應(yīng)。除了熱休克反應(yīng)基因，紅素還能通過激活抗氧化轉(zhuǎn)錄因子Yap1的方式誘導(dǎo)抗氧化基因的表達(dá)，紅素修飾Yap1氧化還原中心羧基端半胱氨酸殘基的方式可能為直接使半胱氨酸殘基發(fā)生烷基化反應(yīng)。紅素誘導(dǎo)HSP70蛋白表達(dá)的能力為一些疾病的治療打開了新思路，比如可以維持細(xì)胞蛋白內(nèi)穩(wěn)態(tài)，還可以通過與IKK通路中NEMO(IKKγ)調(diào)節(jié)單元的結(jié)合來抑制炎癥應(yīng)答并降低其活性等等。HSP70蛋白還能與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TNF receptor-associated factor 6，TRAF6)結(jié)合在一起以此來抑制特定的免疫應(yīng)答，如對內(nèi)毒素介導(dǎo)的影響。目前，HSP70的小分子誘導(dǎo)劑已成為治療由蛋白質(zhì)錯誤折疊而誘發(fā)疾病的潛在藥物。例如，紅素被報道作為一種高效的蛋白質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)劑來治療高雪病。此外，紅素還能穩(wěn)定突變的亨廷頓蛋白抑制其在亨廷頓紋狀體細(xì)胞中多聚介導(dǎo)的聚集。

5 影響腫瘤細(xì)胞的增殖

紅素已被證明能夠抑制多種腫瘤細(xì)胞株包括C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞、人單核細(xì)胞白血病、黑色素瘤、胰腺癌、RPMI8266骨髓瘤、K562和人慢性髓系白血病等癌細(xì)胞的惡性增殖［13，17，34-38］。此外，紅素還能增強(qiáng)癌細(xì)胞對放療的敏感度，例如，它可以增強(qiáng)放射線對黑色素瘤，鱗狀細(xì)胞癌及前列腺癌細(xì)胞的殺傷作用［39-41］。Peng等［17］發(fā)現(xiàn)，在U937細(xì)胞中，紅素可以誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞周期停滯，進(jìn)而抑制HSP90的ATP酶活性，影響細(xì)胞周期蛋白D1，CDK4和CDK6的表達(dá)。他們認(rèn)為紅素與分子的巰基發(fā)生作用后形成了一種新的化合物，而這正是它能影響U937細(xì)胞周期的主要原因。

6 影響細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是指生物體內(nèi)細(xì)胞在特定的內(nèi)源和外源信號誘導(dǎo)下，其死亡途徑被激活，并在有關(guān)基因的調(diào)控下發(fā)生的程序性死亡過程，通過銷毀多余、損壞和不正常的細(xì)胞在細(xì)胞死亡和更新之間建立了一種平衡。以往的研究結(jié)果表明，NF-κB的活化可以促進(jìn)細(xì)胞的存活和增殖，抑制NF-κB通路則可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的產(chǎn)生［42-43］。紅素可以誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞凋亡，包括HL-60細(xì)胞、人前列腺癌細(xì)胞、小鼠黑色素瘤SW1細(xì)胞、人黑色素瘤LU1205細(xì)胞、U937細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)瘤C6細(xì)胞［29，35-37，44］。紅素能夠增強(qiáng)人PC-3前列腺癌細(xì)胞對放療的敏感度［41］，促進(jìn)乙酰藤黃酸誘導(dǎo)的人口腔鱗癌細(xì)胞凋亡［39］，提高替莫唑胺誘導(dǎo)產(chǎn)生的黑色素瘤細(xì)胞SK-MEL-173的細(xì)胞毒性［40］，增強(qiáng)化學(xué)療法對K562和人白血病Jurkat T細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)［45］，促進(jìn)TNF-α誘導(dǎo)的人髓樣白血病KBM5胞凋亡，增強(qiáng)凋亡素2配體(apoptosis 2 ligand，TRAIL)對人乳腺癌MDA-MB-231和T47D的誘導(dǎo)凋亡作用以及提高人的卵巢癌細(xì)胞OVCAR-8［46］，肺癌細(xì)胞95-D和大腸癌SW620細(xì)胞中死亡受體基因的表達(dá)水平［47-48］。Nagase等［29］報道，紅素之所以能夠誘導(dǎo)人早幼粒細(xì)胞白血病HL-60細(xì)胞凋亡與其抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ的能力密切相關(guān)。紅素可以以劑量依賴的方式抑制細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)W256細(xì)胞凋亡發(fā)生。近期Ge等［36］報道，紅素誘導(dǎo)C6細(xì)胞凋亡是通過上調(diào)促凋亡蛋白Bax和下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2和XIAP來實現(xiàn)的。Wang等［13］認(rèn)為，紅素能夠抑制NF-κB信號通路是其誘導(dǎo)人白血病U937細(xì)胞凋亡的重要原因。Dai等［41］報道，紅素能以劑量和時間依賴的方式增強(qiáng)PC-3細(xì)胞對射線的敏感性，它能顯著延長紅外誘導(dǎo)產(chǎn)生的γ-H2AX的存在時間并增強(qiáng)細(xì)胞凋亡作用，提前1 h用紅素預(yù)處理過的PC-3細(xì)胞可以實現(xiàn)最大的放射增敏。研究報道，紅素能夠有效地增強(qiáng)伊馬替尼對BCR-ABL蛋白的敏感度，抑制KBM5細(xì)胞進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)發(fā)生線粒體依賴的細(xì)胞凋亡并減少K-562和Ba/F3細(xì)胞中BCR-ABL蛋白的表達(dá)水平［37，45］。此外，紅素能夠降低雄激素受體在LNCaP細(xì)胞中的表達(dá)水平，這可能是紅素能夠抑制增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的一個原因。

TRAIL是TNF家族的一員，屬于Ⅱ型跨膜蛋白范疇。Sung等［46］報道，紅素能夠增強(qiáng)TRAIL誘導(dǎo)的對腫瘤細(xì)胞增殖的抑制及促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用;研究其作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，紅素抑制了細(xì)胞存活蛋白如cFLIP和IAP-1等的表達(dá)水平并促進(jìn)Bax的表達(dá)。此外，紅素能夠在多種腫瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)TRAIL受體DR4和DR5在細(xì)胞表面的表達(dá)。He等［39］報道，紅素可與藤黃酸發(fā)生協(xié)同作用進(jìn)而抑制口腔鱗癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其細(xì)胞凋亡。Jo等［49］最近報道，紅素也可以以微管蛋白為靶標(biāo)并促進(jìn)由微管藥物導(dǎo)致的有絲分裂細(xì)胞死亡。體外實驗發(fā)現(xiàn)紅素能夠調(diào)節(jié)微管蛋白異源二聚體的生化特性，當(dāng)與傳統(tǒng)的微管靶向藥物聯(lián)合用藥時可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并且對耐紫杉醇的腫瘤細(xì)胞顯示出很好的療效。綜上所述，紅素單獨使用可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，與細(xì)胞因子、化學(xué)藥物或者γ射線聯(lián)合用藥具有協(xié)同效應(yīng)。

7 影響絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)

體外和體內(nèi)實驗結(jié)果表明，紅素可調(diào)節(jié)多種癌癥模型中MAPK［12，50］。紅素能夠誘導(dǎo)人肺癌95-D和小鼠黑色素瘤細(xì)胞MAPK P38激活進(jìn)而部分抑制β-1的整合活動，抑制黏著斑激酶的磷酸化使之不能與纖連蛋白黏附。Abbas等［35］報道，紅素可以通過調(diào)節(jié)活化轉(zhuǎn)錄因子2(activating transcription factor 2，ATF2)的活性來誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞凋亡，因此通過食療劑調(diào)節(jié)MAPK的通路可以誘導(dǎo)對腫瘤細(xì)胞生長和增殖的抑制。

8 影響Akt/mTOR信號級聯(lián)

紅素能夠通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞中Akt/mTOR信號通路(Akt/mTOR pathway)來影響細(xì)胞的壽命。Pang等［34］報道，紅素能夠抑制血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)誘導(dǎo)的Akt和mTOR的活化及前列腺癌細(xì)胞中核糖體蛋白S6激酶(ribosomal protein S6 kinase，P70S6K)的激活，紅素抑制前列腺癌細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其凋亡作用的強(qiáng)弱與其對Akt/mTOR/P70S6K的抑制程度密切相關(guān)。Li等［6］報道，紅素能不同程度地抑制p-Akt在HL-60細(xì)胞中的表達(dá)，且該作用具有濃度和時間依賴性。

9 影響血管生成和轉(zhuǎn)移

在腫瘤形成過程中，血管生成起著至關(guān)重要的作用，VEGF，VEGFR-1和VEGFR-2被認(rèn)為參與了腫瘤血管的生成［51-53］。Pang等［34］報道，紅素能夠抑制TNF-α誘導(dǎo)的VEGF表達(dá)上調(diào)。紅素能以劑量依賴的方式抑制VEGF誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖、遷移和浸潤，以及原代培養(yǎng)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)的形成。Zhou等［54］報道，紅素能夠抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞ECV-304的增殖，其IC50值為1.33 mg·L-1，在0.2 mg·L-1時紅素能顯著抑制細(xì)胞遷移和血管的生成。Zhu等［55］用人肺癌95-D和小鼠黑色素瘤B16F10細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，紅素也可以抑制黏附依賴性細(xì)胞的遷移和浸潤。Sung等［46］報道，紅素降低了具有HER-2(已知致癌基因誘導(dǎo)的趨化因子受體)轉(zhuǎn)染的乳腺癌MCF-7細(xì)胞中C-X-C家族趨化因子受體4(C-X-C chemokine receptor type 4，CXCR-4)的表達(dá)水平，并且可以下調(diào)結(jié)腸癌、鱗癌和胰腺癌細(xì)胞中CXCR-4的表達(dá)水平。CXCR-4表達(dá)下調(diào)并不是因為蛋白酶抑制劑或者是溶酶體的水解造成的，具體原因仍有待研究。逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)分析結(jié)果表明，紅素誘導(dǎo)的CXCR-4的mRNA表達(dá)水平的下調(diào)發(fā)生在翻譯階段，而且能夠同時抑制其配體CXCL-12誘導(dǎo)的結(jié)腸癌細(xì)胞浸潤。

10 抗炎作用

近來，可用于治療炎癥的分子靶點不斷被發(fā)現(xiàn)，包括TNF-α，白細(xì)胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)，IL-6，IL-8，γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)，趨化因子CXCR-4，誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)，黏附分子和血管生長因子等。紅素能夠抑制由LPS，IFN-γ，雙鏈RNA和抗原抗體的相互作用引起的炎性細(xì)胞因子的表達(dá)等誘導(dǎo)的多種炎癥反應(yīng)［11-12，50-57］。Huang等［58］報道，紅素能夠抑制人單核細(xì)胞和肺巨噬細(xì)胞中LPS誘導(dǎo)的TNF-α和IL-1β的活化。紅素能夠抑制小鼠巨噬細(xì)胞中LPS和IFN-γ誘導(dǎo)NO和IL-1β的產(chǎn)生，而在小鼠的腦血管內(nèi)皮細(xì)胞中，TNF-α和IFN-γ誘導(dǎo)的iNOS和血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1)的表達(dá)以及NO的產(chǎn)生則受到明顯抑制［11］。

在小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7中紅素能夠抑制LPS誘導(dǎo)的TNF-α，IL-6，NO，PGE2的產(chǎn)生和NF-κB的激活［59］。在人外周血單核細(xì)胞中，紅素能夠抑制LPS誘導(dǎo)的TNF-α，IL-1β，IL-6和IL-8的產(chǎn)生以及在THP-1細(xì)胞中NF-κB的易位［56］。Wu等［60］報道，紅素可以抑制LPS和IFN-γ誘導(dǎo)的JAK-2，ERK和c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)的磷酸化及IκB的降解。Nakamichi等［57］報道，紅素能夠?qū)﹄p鏈RNA誘導(dǎo)的激活因子IL-1β，IL-6和小膠質(zhì)細(xì)胞中的趨化因子CCL-3，CCL-5，CXCL-2，CXCL-10等產(chǎn)生抑制作用。此外，紅素還能夠以極低的濃度抑制TNF-α，IL-1β和IFN-γ誘導(dǎo)的表皮細(xì)胞黏附分子(endothelial cell adhesion molecule，ECAM)，細(xì)胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1)，VCAM-1以及E-選擇素的表達(dá)。

Yu等［61］報道，紅素能夠抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的ERK1/2和Akt的磷酸化并且降低HSP90的表達(dá)水平。然而當(dāng)存在血紅素氧合酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)抑制劑時，紅素的抗炎作用便不能有效發(fā)揮，表明紅素作用于血管平滑肌細(xì)胞是通過HO-1介導(dǎo)發(fā)生的。在炎癥反應(yīng)中血小板的活化起著舉足輕重的作用，Hu等［1］報道，處理過的血小板中P選擇蛋白的表達(dá)降低、血小板激活復(fù)合物-1(platelet activation complex-1，PAC-1)與纖維蛋白原的結(jié)合減少同時血小板凝集下降，表明紅素可以通過抑制ADP誘導(dǎo)的血小板的活化進(jìn)而起到抗炎作用。早期研究表明，在炎癥刺激下，角蛋白細(xì)胞可以促進(jìn)ICAM-1的表達(dá)［62］。Seo等［63］最近報道，在人角質(zhì)形成細(xì)胞系中紅素可以誘導(dǎo)mRNA和蛋白質(zhì)HO-1的表達(dá)。在用HO-1的特異性抑制劑錫原卟啉(Sn-protoporphyrin，SnPP)處理過的HaCaT細(xì)胞中，紅素對IFN-γ誘導(dǎo)的ICAM-1的mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)抑制效應(yīng)得到逆轉(zhuǎn)。除此之外，SnPP也逆轉(zhuǎn)了紅素抑制IFN-γ誘導(dǎo)激活I(lǐng)CAM-1啟動子的效應(yīng)。他們甚至觀測到被SnPP抑制活性的HO-1也逆轉(zhuǎn)了紅素對IFN-γ誘導(dǎo)的角質(zhì)形成細(xì)胞單核細(xì)胞黏附。為此他們認(rèn)為紅素可能通過對IFN-γ誘導(dǎo)的ICAM-1表達(dá)和隨后的單核細(xì)胞黏附的抑制來發(fā)揮抗炎作用的。紅素是LPS和細(xì)胞因子誘導(dǎo)的親炎癥信號級聯(lián)的強(qiáng)力抑制劑，抑制這些通路可能就會減緩炎癥的發(fā)生。

11 結(jié)語

紅素主要來源于中藥雷公藤的根皮，是一個具有多種生物活性的天然產(chǎn)物，可以與半胱氨酸殘基的巰基形成邁爾克加成共價產(chǎn)物。研究幾個特殊的分子靶點，發(fā)現(xiàn)它們中大多數(shù)會影響IKK和NF-κB信號通路的功能，這可能是紅素能對一些疾病產(chǎn)生療效的原因之一。作為NF-κB的一種高效抑制劑，紅素的藥用潛力十分巨大，它既可以單獨用藥又可以與其他藥物聯(lián)合用藥，用于治療各種炎癥性疾病和癌癥，提高患者的生活質(zhì)量。蛋白酶體抑制劑是抗癌藥研究的新熱點，紅素作為一種蛋白酶體抑制劑，可堪稱為一種天然抗腫瘤藥物，有望成為繼紫杉醇之后又一高效低毒的抗腫瘤植物藥。藥用紅素的另外一個潛在應(yīng)用是它能誘導(dǎo)熱休克反應(yīng)，HSP伴侶蛋白的小分子誘導(dǎo)劑被認(rèn)為是治療細(xì)胞蛋白內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡的潛在藥物，如其在對年齡相關(guān)的退行性疾病的治療中產(chǎn)生良好效果將給藥物科學(xué)家?guī)砭薮蟮墓奈琛?/p>

隨著腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中多種機(jī)制被發(fā)現(xiàn)和闡明以及現(xiàn)代分離分析技術(shù)的發(fā)展，為從分子機(jī)制上研究紅素抗腫瘤作用以及尋找其作用的明確靶點提供了條件。紅素可誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞凋亡，對腫瘤血管的生成有直接抑制作用。以紅素為先導(dǎo)化合物，通過化學(xué)合成得到更多的紅素衍生物，篩選高效低毒的化合物，應(yīng)用于臨床治療腫瘤，將成為紅素研究的重點。

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Research progress in pharmacologic molecular targets of celastrol

DING Hai-peng1，LI Xiang-peng1，ZHANG Wei2，DING Ning2，WANG Peng1，LI Guo-qiang1，LI Ying-xia2
(1.School of Pharmacy，Ocean University of China，Key Laboratory of Marine Drugs of Ministry of Education，Key Laboratory of Marine Drugs of Shangdong Province，Qingdao266003，China;2.Department
of Medicinal Chemistry，School of Pharmacy，F(xiàn)udan University，Shanghai201203，China)

Celastrol，a quinone methide triterpene，is a pharmacologically active compound present in Tripterygium wilfordii(Thunder God Vine)root extracts.As a potential medicine，celastrol shows significant pharmacological activity on many diseases，such as cancer，inflammatory and autoimmune diseases.Its molecular targets are mostly centered on the inhibition of IKK-NF-κB signaling，such as by①inhibiting the IKKα/β kinases，②inactivating the cell division cycle protein 37 and P23 proteins which are co-chaperones of heat shock protein 90，③inhibiting the function of proteasomes，④activating the heat shock transcription factor-1 and subsequently triggering the heat shock response，⑤affecting proliferation of tumor cells，⑥affecting apoptosis，⑦affcting mitogen-activated protein kinases，⑧affcting Akt/mTOR signaling cascade，⑨affecting angiogenesis and metastasis，and⑩exerting anti-inflammatory effect.

celastrol;pharmacologic action;molecular targets;NF-κB;heat shock protein 90;cell division cycle protein;P23

The project supported by National Mega-project of Science Research of China(2009ZX09102-014)

LI Ying-xia，E-mail:liyx417@fudan.edu.cn，Tel:(021)51980127

R285

A

1000-3002(2012)04-0570-07

10.3867/j.issn.1000-3002.2012.04.018

“十一五”國家新藥創(chuàng)制重大專項(2009ZX09102-014)

丁海鵬(1986-)，男，碩士研究生，主要從事雷公藤紅素類藥物合成的研究;李英霞(1964-)，女，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事糖類藥物和海洋肽類藥物研究。

李英霞，E-mail:liyx417@fudan.edu.cn，Tel:(021)51980127

2011-07-06接受日期:2011-12-07)

(本文編輯:齊春會)