楊壹羚 綜述，張 恒 審校

(1.天津醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心 天津市腫瘤防治重點實驗室 乳腺病理研究室，天津 300060；2.天津市人民醫(yī)院 放射治療科，天津300121)

放射治療是目前惡性腫瘤的重要治療手段，提高腫瘤放療敏感性可以提高放療患者依從性，改善預(yù)后，是當前研究的熱點。白藜蘆醇(Resveratrol，Rev)是一種非黃酮多酚類化合物，具有抗氧化、抗衰老、抗凋亡的作用，Rev在放射治療中具有阻斷腫瘤的發(fā)生和進展的特性，其分子機制的得到廣泛的研究。Rev對活性氧系統(tǒng)的功能具有二像性，一方面可以對等地生成苯酚和間苯二酚相關(guān)的2個峰，對多種腫瘤細胞具有顯著的殺傷作用，另一方面可以強有力地清除氧自由基保護正常組織；Rev可以與DNA直接結(jié)合，生成具有遺傳毒性、可代謝的活性氧(reactive oxygen species,ROS)，調(diào)節(jié)DNA代謝、維持和修復(fù)系統(tǒng)，抑制末端轉(zhuǎn)移酶端粒和拓撲異構(gòu)酶；此外，Rev還能通過多種途徑促進腫瘤細胞凋亡。

白藜蘆醇(Resveratrol,Rev)是一種非黃酮多酚類化合物，化學(xué)名為3,5,4’-三羥基反-二苯代乙烯(3,5,4’-trihydroxy-trans-stilbene)，分子量228.24，分子式為C14H12O3，主要來源于蓼科植物虎杖(Polygonumcuspidatum)的根莖提取物，還廣泛存在于葡萄、花生等植物中。Rev是一種天然的抗氧化劑，可降低血液粘稠度，抑制血小板凝結(jié)；防治動脈粥樣硬化、冠心病、缺血性心臟病、高血脂癥；對神經(jīng)退行性疾病也具有治療或改善預(yù)后的作用；對多種生物具有延長壽命的作用。近期研究表明，Rev對腫瘤細胞具有增加放療敏感性的作用。本文擬從氧化還原、DNA損傷、凋亡等方面綜述白藜蘆醇對腫瘤放療敏感性的分子機制。

1 對氧化-還原系統(tǒng)的作用

細胞內(nèi)源ROS的來源主要是線粒體內(nèi)氧化磷酸化途徑生成的O2-和NO。細胞可以通過自身的抗氧化系統(tǒng)消除這些有害的自由基，O2-被超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)轉(zhuǎn)化為活性較低的H2O2，H2O2可以在谷胱甘肽過氧化物酶(GPX1)和過氧化氫酶(CATALASE)的催化下轉(zhuǎn)化為無害的H2O和O2。

Rev緩沖活性氧系統(tǒng)的功能具有二像性。在自由基電化學(xué)中，Rev的氧化是復(fù)雜、不可逆和pH依賴的過程，可以對等地生成苯酚和間苯二酚相關(guān)的2個峰，對多種腫瘤細胞具有顯著的殺傷作用[1]。另一方面，Rev可以強有力地清除O2-自由基、羥自由基·OH、過氧亞硝酸鹽ONOO-等，在RAW264.7單核細胞中，Rev清除O2-自由基的速率達到9.45×108M-1s-1[2]。將前髓細胞性白血病(HL-60)細胞用

4-8 μM的Rev孵育，可以使細胞內(nèi)O2-自由基水平輕度升高，卻能阻斷H2O2誘導(dǎo)的細胞酸化、caspase活化和凋亡[3]。高濃度的Rev可以使腫瘤細胞生成大量自由基，破壞細胞內(nèi)環(huán)境平衡，導(dǎo)致細胞死亡[4]。Rev對NADPH依賴的O2-生成具有雙向調(diào)節(jié)作用，并與PI3K活化相關(guān)[5]。Rev對抗氧化酶和代謝酶具有調(diào)節(jié)作用，通過酶修飾作用或調(diào)控氧化-還原相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)揮對自由基的滅活作用，對基因的調(diào)節(jié)主要是通過轉(zhuǎn)錄因子AP-1、NRF-2、FOXO和SP-1調(diào)節(jié)的。Rev可以穿透血腦屏障，腹腔注射可以降低腦內(nèi)的丙二醛水平，增強SOD和過氧化物酶的活力[6]。通過多種給藥途徑，Rev可以在腦組織中增強錳SOD的表達和活力，通過對抗氧化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)而起到保護神經(jīng)系統(tǒng)的作用，Rev對錳SOD的調(diào)節(jié)可能是通過活化NAD+/sirtuin，并活化FOXO3A實現(xiàn)的[7]。

2 Rev和DNA損傷

核酸損傷包括DNA鏈斷裂、堿基缺如、堿基和核糖損傷和DNA蛋白交聯(lián)。在不同的濃度下，Rev可以發(fā)揮多種作用：與DNA直接結(jié)合；生成具有遺傳毒性、可代謝和炎性的ROS；調(diào)節(jié)DNA代謝、維持和修復(fù)系統(tǒng)；抑制末端轉(zhuǎn)移酶端粒和拓撲異構(gòu)酶。使用紫外光譜分析和傅里葉變換紅外光譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)，Rev與DNA是通過氫鍵結(jié)合的[8]。在淋巴細胞中，Rev可以誘導(dǎo)DNA損傷，細胞周期阻滯和S期的細胞凋亡[9]。X射線照射細胞用Rev干預(yù)，可以減少細胞凋亡，減少射線引起的G2周期阻滯。Rev能降低H2O2孵育細胞的凋亡[10]，但Rev與紫外線聯(lián)合可干預(yù)HaCaT細胞導(dǎo)致DNA的氧化損傷[11]。

在腫瘤細胞中，低濃度的Rev可以通過線粒體途徑生成過量ROS造成細胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)并導(dǎo)致細胞復(fù)制壓力，誘導(dǎo)細胞衰老[12]，p38 MAPK、p53、p21和ATM激酶都參與了這一過程。腫瘤抑制基因BRCA家族與DNA損傷修復(fù)相關(guān)，在乳腺癌的發(fā)病和遺傳中起重要作用[13]，在微克濃度下，Rev可以在乳腺癌細胞系(MCF-7、HBL-100和MDA-MB 231)中增加BRCA1和BRCA2的表達[14]。研究發(fā)現(xiàn)SIRT1-BRCA1途徑調(diào)控DNA損傷修復(fù)SIRT1+/-BRCA1+/-小鼠具有多發(fā)腫瘤的傾向，使用Rev激活SIRT1可以消除該小鼠的腫瘤發(fā)生傾向[15]。BRCA1與 SIRT1的啟動子結(jié)合，使SIRT1抑制Survivin的表達，在BRCA1突變腫瘤細胞中SIRT1不能抑制Survivin的表達[16]。在沒有BRCA1作用下，使用Rev可以激活SIRT1，起到抑制細胞增殖的作用。Rev可以通過非生長和凋亡調(diào)節(jié)功能抑制HR和NHEJ過程，但呈ATM/ATR、p53和Nbs1依賴性[17]。

3 Rev與凋亡

細胞質(zhì)膜上有很多細胞凋亡促進因子，包括受體、脂類、分泌蛋白和自由基。細胞膜上的脂類參與多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如磷脂酰絲氨酸和線粒體心肌磷脂可以在時間和空間上通過脂筏調(diào)節(jié)受體，使PI3K/AKT-PTEN通路活化，導(dǎo)致細胞增殖或死亡。

Rev可以下調(diào)線粒體Ca2+閾值，打開線粒體膜上的跨膜孔，自由進入線粒體并發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[18]。Rev可以通過F1催化域抑制F1FO-ATP酶泵[19]，Rev還可以調(diào)節(jié)構(gòu)成KATP通道的磺酰脲受體1(SUR)[20]，起到促凋亡的作用[21,22。使用L6大鼠骨骼肌細胞研究發(fā)現(xiàn)，Rev可以增加鈉-質(zhì)子交換蛋白1(NHE-1)的表達，NHE-1可以通過離子和H2O2依賴途徑活化Caspase-3和Caspase-6而調(diào)節(jié)pH值[23]，但Rev直接和間接活化caspase的機制任未得到闡明。在腫瘤細胞中，Rev活化caspase-2，觸發(fā)Bax/Bak和線粒體介導(dǎo)凋亡，與NF-κB和caspase-8無關(guān)[24]。

Rev可以通過調(diào)整細胞周期阻滯誘導(dǎo)細胞凋亡。這一作用與多種機制相關(guān)，包括增強caspase的活力，細胞周期阻滯在G1期，阻止細胞從S期進入G2期，降低cyclin D1、Cdk4、Bcl-2和Bcl-XL的蛋白表達水平，增加Bax水平，誘導(dǎo)p21表達。在細胞內(nèi)，抗凋亡機制取決于促凋亡因子和促存活因子功能的動態(tài)平衡，如Bcl-2家族和IAPs因子的平衡[25]。Rev可以調(diào)節(jié)細胞凋亡抑制蛋白家族成員，其中Survivin具有雙向作用，可以調(diào)節(jié)細胞有絲分裂及細胞死亡。Rev可以通過降解和抑制轉(zhuǎn)錄途徑降低Survivin的水平，可以抑制腫瘤細胞增殖并提高放化療敏感性[26]。

綜上所述，Rev在放射治療中具有改變腫瘤細胞的生理學(xué)特性，阻斷腫瘤的發(fā)生和進展的作用。宮頸癌細胞株HeLa、SiHa和白血病細胞株K562的研究發(fā)現(xiàn)，輻射暴露前用Rev孵育可以抑制細胞增殖，阻斷細胞在S期，增強輻射對腫瘤細胞的殺傷作用，并與Rev呈劑量相關(guān)性[27]。此外，在腫瘤細胞系NCL-H838中，Rev的放療增敏作用與抑制NF-κB和S期阻滯相關(guān)；在具有輻射抗性的前列腺癌細胞系DU145中，用Rev孵育后可以增加其輻射敏感性[28]。由此可見，在多種類型的腫瘤細胞中，Rev具有放療增敏的作用，未來運用于臨床有望提高放療患者依從性、改善預(yù)后。

作者簡介：楊壹羚，女，博士，講師，從事腫瘤分子診斷及研究。

參考文獻：

[1]Kwon JY,Seo SG,Yue S,et al.An inhibitory effect of resveratrol in the mitotic clonal expansion and insulin signaling pathway in the early phase of adipogenesis[J].Nutr Res,2012,32(8):607.

[2]Liu L,Gu L,Ma Q,et al.Resveratrol attenuates hydrogen peroxide-induced apoptosis in human umbilical vein endothelial cells[J].Eur Rev Med Pharmacol Sci,2013,17(1):88.

[3]Soto BL,Hank JA,Darjatmoko SR,et al.Anti-tumor and immunomodulatory activity of resveratrol in vitro and its potential for combining with cancer immunotherapy[J].Int Immunopharmacol,2011,11(11):1877.

[4]Khan HY,Zubair H,Ullah MF,et al.Oral administration of copper to rats leads to increased lymphocyte cellular DNA degradation by dietary polyphenols:implications for a cancer preventive mechanism[J].Biometals,2011,24(6):1169.

[5]Spanier G,Xu H,Xia N,et al.Resveratrol reduces endothelial oxidative stress by modulating the gene expression of superoxide dismutase 1 (SOD1),glutathione peroxidase 1 (GPx1) and NADPH oxidase subunit (Nox4)[J].J Physiol Pharmacol,2009,60 Suppl 4:111.

[6]Zhang W,Xue J,Ge M,et al.Resveratrol attenuates hepatotoxicity of rats exposed to arsenic trioxide[J].Food Chem Toxicol,2013,51:87.

[7]Robb EL,Winkelmolen L,Visanji N,et al.Dietary resveratrol administration increases MnSOD expression and activity in mouse brain[J].Biochem Biophys Res Commun,2008,372(1):254.

[8]Kim JH,Chen C,Tony Kong AN.Resveratrol inhibits genistein-induced multi-drug resistance protein 2 (MRP2) expression in HepG2 cells[J].Arch Biochem Biophys,2011,512(2):160.

[9]Denissova NG,Nasello CM,Yeung PL,et al.Resveratrol protects mouse embryonic stem cells from ionizing radiation by accelerating recovery from DNA strand breakage[J].Carcinogenesis,2012,33(1):149.

[10]Quincozes-Santos A,Andreazza AC,Goncalves CA,et al.Actions of redox-active compound resveratrol under hydrogen peroxide insult in C6 astroglial cells[J].Toxicol In Vitro,2010,24(3):916.

[11]Liu GS,Zhang ZS,Yang B,et al.Resveratrol attenuates oxidative damage and ameliorates cognitive impairment in the brain of senescence-accelerated mice[J].Life Sci,2012,91(17-18):872.

[12]Rusin M,Zajkowicz A,Butkiewicz D.Resveratrol induces senescence-like growth inhibition of U-2 OS cells associated with the instability of telomeric DNA and upregulation of BRCA1[J].Mech Ageing Dev,2009,130(8):528.

[13]Titus S,Li F,Stobezki R,et al.Impairment of BRCA1-Related DNA Double-Strand Break Repair Leads to Ovarian Aging in Mice and Humans[J].Sci Transl Med,2013,5(172):172ra21.

[14]Hilbers FS,Meijers CM,Laros JF,et al.Exome sequencing of germline DNA from non-BRCA1/2 familial breast cancer cases selected on the basis of aCGH tumor profiling[J].PLoS One,2013,8(1):e55734.

[15]Wang RH,Sengupta K,Li C,et al.Impaired DNA damage response,genome instability,and tumorigenesis in SIRT1 mutant mice[J].Cancer Cell,2008,14(4):312.

[16]Wang RH,Zheng Y,Kim HS,et al.Interplay among BRCA1,SIRT1,and Survivin during BRCA1-associated tumorigenesis[J].Mol Cell,2008,32(1):11.

[17]Gatz SA,Keimling M,Baumann C,et al.Resveratrol modulates DNA double-strand break repair pathways in an ATM/ATR-p53- and -Nbs1-dependent manner[J].Carcinogenesis,2008,29(3):519.

[18]Delmas D,Rebe C,Micheau O,et al.Redistribution of CD95,DR4 and DR5 in rafts accounts for the synergistic toxicity of resveratrol and death receptor ligands in colon carcinoma cells[J].Oncogene,2004,23(55):8979.

[19]Pandey NR,Renwick J,Rabaa S,et al.An induction in hepatic HDL secretion associated with reduced ATPase expression[J].Am J Pathol,2009,175(4):1777.

[20]Chen YR,Yi FF,Li XY,et al.Resveratrol attenuates ventricular arrhythmias and improves the long-term survival in rats with myocardial infarction[J].Cardiovasc Drugs Ther,2008,22(6):479.

[21]Burke MA,Mutharasan RK,Ardehali H.The sulfonylurea receptor,an atypical ATP-binding cassette protein,and its regulation of the KATP channel[J].Circ Res,2008,102(2):164.

[22]Sattiraju S,Reyes S,Kane GC,et al.K(ATP) channel pharmacogenomics:from bench to bedside[J].Clin Pharmacol Ther,2008,83(2):354.

[23]Jhumka Z,Pervaiz S,Clement MV.Resveratrol regulates the expression of NHE-1 by repressing its promoter activity:critical involvement of intracellular H2O2 and caspases 3 and 6 in the absence of cell death[J].Int J Biochem Cell Biol,2009,41(4):945.

[24]Zhang W,Wang X,Chen T.Resveratrol induces apoptosis via a Bak-mediated intrinsic pathway in human lung adenocarcinoma cells[J].Cell Signal,2012,24(5):1037.

[25]Wight RD,Tull CA,Deel MW,et al.Resveratrol effects on astrocyte function:relevance to neurodegenerative diseases[J].Biochem Biophys Res Commun,2012,426(1):112.

[26]Athar M,Back JH,Kopelovich L,et al.Multiple molecular targets of resveratrol:Anti-carcinogenic mechanisms[J].Arch Biochem Biophys,2009,486(2):95.

[27]Nambiar D,Rajamani P,Singh RP.Effects of phytochemicals on ionization radiation-mediated carcinogenesis and cancer therapy[J].Mutat Res,2011,728(3):139.

[28]Busch F,Mobasheri A,Shayan P,et al.Resveratrol modulates interleukin-1beta-induced phosphatidylinositol 3-kinase and nuclear factor kappaB signaling pathways in human tenocytes[J].J Biol Chem,2012,287(45):38050.