蛇毒抗肿瘤成分的研究进展

蛇毒抗肿瘤成分的研究进展

赵健楠;孙晋民

【摘 要】Objective To explore the application of the anti-tumor

components of snake venom in the field of medicine and to provide a

reference for research of the components of snake venom in the field of

anti-tumor.Methods The literature of research and review of the anti-tumor components of snake venom both at domestic and abroad were

summarized.Results Snake venom contained a variety of anti-tumor

components by inhibiting the expression of tumor-related gene,the

proliferation of tumor cell,tumor angiogenesis and inducing the apoptosis

of tumor cell.Conclusion Study of the anti-tumor components of snake

venom in depth has great value in the field of anti-tumor drugs research.%目的 探讨蛇毒抗肿瘤成分的作用及其在医药领域的应用,为蛇毒成分在抗肿瘤领域的研发提供参考.方法 查阅并总结资料文献,对国内外蛇毒抗肿瘤成分的研究进行综述.结果 蛇毒具有多种抗肿瘤成分,对多种肿瘤均有抑制作用,可抑制肿瘤相关的基因表达、抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡和抑制肿瘤血管再生与转移等.结论 对蛇毒抗肿瘤成分进行深入研究,开发其在抗肿瘤药物研究领域的价值.

【期刊名称】《西北药学杂志》

【年(卷),期】2017(032)003

【总页数】3页(P391-393)

【关键词】蛇毒;抗肿瘤;抗肿瘤成分 【作 者】赵健楠;孙晋民

【作者单位】中国医科大学,沈阳 110013;中国医科大学科学实验中心,沈阳

110013

【正文语种】中 文

【中图分类】R979.1

蛇毒是从毒蛇的毒腺中分泌出的黏液，是动物毒中组成最复杂的，除致死性毒素外，还含有多种无毒或低毒的酶和多肽等成分[1]。蛇毒潜在的药用价值得到广泛研究，据报道[2]，以江浙蝮蛇毒为原料精制的蛇毒酶凝胶剂具有抗炎、去纤及降脂等作用。科学家对蛇毒相关成分进行分离纯化，发现解离素、细胞毒素、金属蛋白酶和蛇毒素等多种成分均具有抗肿瘤作用。对蛇毒抗肿瘤成分的研究将有助于人们了解其抗肿瘤机制，对研制抗肿瘤药物具有重大意义。

1.1 解离素 解离素是从蛇毒中提取的一类同源性很高的多肽，半胱氨酸含量丰富，蛋白质相对分子质量为5～9 ku[3] 。根据活性中心的3个氨基酸序列的不同，可分为精-甘-天冬氨酸(RGD)序列、赖-甘-天冬氨酸(KGD)序列、赖-苏-丝氨酸(KTS)序列和蛋-亮-天冬氨酸(MLD)序列等；根据解离素多肽链的长短又可分为短链解离素、中链解离素和长链解离素；根据结构不同又可分为单体解离素和二聚体解离素，二聚体解离素又可分为同二聚体解离素和异二聚体解离素[4]。

1.1.1 抑制肿瘤转移 细胞周围的基质蛋白包括纤维结合蛋白(fibronectin)、胶原蛋白(collagen)、玻璃体结合蛋白(vitronectin)和层粘连蛋白(laminin)等，也含有RGD 序列，细胞表面有1种称为整合素(integrin)的受体，可识别基质蛋白中的RGD 序列并与之结合，解离素可竞争性地抑制这个过程[5]，从而使癌细胞的高黏附特性遭到破坏，而这种性质直接与其高转移性有关，因此解离素可防治癌细胞的转移[6]。

1.1.2 抑制肿瘤血管生成 血管的生成是血管内皮细胞沿血管排列增殖的过程，而整合素在血管内皮细胞迁移增殖分化过程中具有重要的调节作用[7]，尤其是整合素αvβ3和αvβ5，虽然机制不同，但都与配体分子中的RGD肽结合发挥促进血管生成作用[8]。解离素是整合素受体的有效阻断剂，可显著抑制肿瘤细胞血管生成，从而抑制其转移与生长。

1.1.3 解离素的其他研究 通过对短尾蝮蛇毒(Gloydiusbrevicaudus venom，GBV)中分离纯化获得的解离素(disintegrin，GBV-DI)进行研究，陈艺云[9]发现，其具有降低人绒毛膜癌细胞株JEG-3的增殖、黏附、迁移和侵袭等能力。研究结果及细胞划痕实验表明，解离素体外抑制JEG-3细胞黏附的机制可能是通过竞争能够与细胞外环境中和层粘连蛋白(fibronectin，FN)的 RGD 序列结合的整合素，阻断整合素介导的细胞黏附活动，从而抑制肿瘤细胞的黏附性。采用 Annexin V

FITC/PI双染流式细胞术检测细胞凋亡率，以0和18 μg·mL-1解离素作用于JEG-3 细胞 24 h 后,分别计数各组4个象限细胞比例。分析发现，解离素 18

μg·mL-1质量浓度组的早期凋亡率、存活率和晚期凋亡率分别为17.3%±2.24%，67.3%±6.63%和14.7%±3.54%，与对照组的 6.0%±5.89%，85.4%±8.78%和7.8%±4.31%相比，实验组早期凋亡率和晚期凋亡率均增高，差异具有统计学意义(P<0.05)。分别以0和4 μg·mL-1解离素作用于JEG-3细胞24 h，提取RNA进行RT-PCR检测，结果实验组和对照组细胞分化抑制因子1(inhibitor

ofdifferentiation or inhibitor of DNA binding 1,Id1)、金属基质蛋白酶-9(MMP-9)和胞外-5′-核苷酸酶(Ecto-5′-Nucleotidase，EC 3．1．3．5，ecto．5′-NT，CD73)mRNA的表达均有明显变化。Id1的转录负性调节作用可抑制细胞分化、促进细胞增生，因此 Id1又被称为细胞分化抑制因子或DNA抑制因子。采用原位杂交和免疫组织化学技术在多种肿瘤中发现的Idl均有异常表达，通过 RT-PCR法，在mRNA水平检测解离素处理后的JEG-3细胞中 Id1的表达，显示解离素可以降低Id1的表达[10]。研究表明，MMP-9的高表达与许多肿瘤侵袭转移及较差的预后密切相关[11-12],通过RT-PCR从mRNA水平检测JEG-3细胞中MMP-9的表达，结果显示,解离素可降低MMP-9的表达，Wang L等[13]证实CD73能通过腺苷促进乳腺癌细胞的侵袭和迁移。解离素能显著降低人绒毛膜癌细胞中CD73的 mRNA表达，从而说明解离素可抑制JEG-3细胞的增殖、分化、侵袭及黏附能力。Lucena S等[14]对重组解离素mojastin 1和viridistatin 2与人胰腺癌细胞系(BXPC-3)的作用进行了研究,结果显示，解离素mojastin 1和viridistatin 2均可抑制BXPC-3的增殖、黏附和迁移，在浓度为5 μmol·L-1时可显著诱导BXPC-3细胞凋亡。

1.2 细胞毒素 细胞毒素(cytotoxin，CTX)是蛇毒的主要毒性成分之一，占蛇毒干质量的40%～50%。随着生物化学与分子生物学的发展，目前已有100多种细胞毒素从眼镜蛇毒中分离提纯出来。细胞毒素是强碱性的小分子单链蛋白，由60～63个氨基酸残基组成，含大量疏水性残基和较多的赖氨酸和亮氨酸，8个半胱氨酸交叉联接成4对二硫键；相对分子质量为6 000～7 000 Da[15]。细胞毒素的氨基酸组成和相对位置高度保守，分子中高度保守的4个二硫键聚集成紧密的内核像个手掌，由此核心区域伸出的3个紧邻的富含折叠的指状环，形成典型的“三指”状结构，被形象地称为“三指”毒素。“三指”毒素的指端为疏水性氨基酸，指侧则是带有正电荷的精氨酸和赖氨酸，该种三指状结构有利于其发挥膜毒素(membrane toxin，MT)的功能[16]。

1.2.1 对细胞膜的直接杀伤作用 细胞毒素特有的“三指”结构在其通过静电力、疏水力与生物脂膜结合的基础上，指侧插入生物脂膜中，形成孔洞至细胞裂解。Zaheer A等[17]认为,细胞毒素的二硫键被转移至Na+-K+-ATPase的疏基上，干扰膜转运机制使该酶失活，从而导致细胞内外Na+、K+比例失调致使细胞肿胀裂解。

1.2.2 诱导细胞凋亡 张锦宏等[18]在研究眼镜蛇细胞毒素(CTX)对S180荷瘤小鼠的影响中，表明CTX能够明显抑制其生长。0.2，0.4和0.8 mg·kg-1CTX剂量组的抑瘤率分别为23.8%，54.1%和63.2%；透射电子显微镜和流式细胞仪检测显示S180肿瘤细胞发生凋亡；免疫印迹结果显示，pro-Caspase-3蛋白表达降低，提示Caspase-3 被激活。结果表明，CTX可诱导S180细胞的凋亡，从而抑制其生长。

1.2.3 对肿瘤的杀伤具有选择性 研究表明，CTX-Ⅲ能够显著抑制人慢性粒细胞白血病细胞株K562[19]、人早幼粒白血病细胞株HL-60[20]、人乳腺癌细胞株MCF-7[21]和人结肠癌细胞Colo205[22]等多种肿瘤的生长，而对人外周血T淋巴细胞、人外周血单核细胞[23]、大鼠心肌母细胞[24]和人胚肾细胞HEK-293

cells[21]等正常细胞的毒性较低，表明CTX-Ⅲ对肿瘤细胞的杀伤作用具有一定的选择性。Márquez M等[25]指出，携带较多正电荷的“三指”结构更易与较正常细胞膜带有更多负电荷的肿瘤细胞膜结合，从而表现出其对肿瘤细胞杀伤作用的选择性。

1.3 蛇毒金属蛋白酶 蛇毒金属蛋白酶(SVMPs)是蝰蛇等血循环类毒蛇毒液中一类含锌离子的蛋白酶，具有水解基底膜、促细胞凋亡、抑制血小板聚集、水解胶原和纤维蛋白原以及诱导白细胞滚动等活性，能够导致局部和系统性出血，属于金属蛋白酶M12家族的Reprolysin成员。SVMPs具有广泛的出血作用。出血性SVMPs通过降解内皮细胞膜蛋白(如整合素和钙粘素)和基底膜成分(如纤维蛋白、层粘连蛋白、巢蛋白及Ⅳ型胶原)的机制干扰内皮细胞和基底膜的相互作用。另外，凝血因子(如纤维蛋白原、FX和凝血酶原)也是其蛋白水解靶点。

1.4 蛇毒半胱氨酸蛋白酶抑制剂 重组蛋白蛇毒半胱氨酸蛋白酶抑制剂(snake

venom cystatin，sv-cystatin)是从眼镜蛇毒中分离纯化出的一种新型小分子蛋白质。谢群等[26]通过基因工程合成sv-cystatin全基因，通过毕氏酵母表达系统表达并通过固定化金属离子配体亲和层析法纯化生产sv-cystatin重组蛋白。结果显示，sv-cystatin重组蛋白体外处理可下调人肝癌MHCC9711细胞分泌TGF-β2和TNF-α2种在肿瘤发生早期起重要调控作用的细胞因子，同时降低人肝癌MHCC9711细胞TGF-β2和TNF-α转录水平和蛋白水平的表达，从而抑制肿瘤细胞的生长。