天花粉蛋白作用机制研究进展

【关键词】 天花粉蛋白； 抗肿瘤； 抗病毒； 免疫调节

天花粉蛋白（trichosanthin，tcs）是从葫芦科科植物栝蒌的块根中分离纯化得到的一种碱性蛋白，属于ⅰ型核糖体失活蛋白（ribosome inactivating proteins, rips）。tcs成熟肽是由247个氨基酸残基组成，分子量约24 000，pⅰ=9.4，为不含糖的单链核糖体失活蛋白。天花粉蛋白一直以来多用于引产临床治疗妇科疾病，如宫外孕，葡萄胎，绒癌等。另外，因其具有 n2糖苷酶活性 ,能水解真核细胞核糖体的 28srrna 的 4324 位上的腺苷酸的 n-c糖苷键,使核糖体不可逆失活,从而抑制蛋白质的合成,使得其应用范围已涉及抗肿瘤、 抗病毒,免疫调节等方面。鉴于其越来越重要的研究地位，本文将对其作用机制展开综述，为天花粉蛋白的进一步研究和临床应用提供理论依据。

　　1 治疗妇科疾病

天花粉自古在民间用来堕胎和治疗胞衣不下，其有效成分tcs不但可以用于引产，还能治疗葡萄胎，宫外孕，死胎，过期流产等妇科疾病。其原理是tcs可迅速引起胎盘的滋养层细胞变性坏死，坏死细胞的崩解碎片充斥在绒毛间隙，导致了血循环障碍，然后加速了绒毛组织退化坏死，造成胎儿死亡；同时，tcs引起的滋养叶细胞坏死, 导致hcg 和甾体激素迅速降低, 绒毛及蜕膜组织变性及进一步坏死, 激发内源性前列腺素的合成与释放, 继而触发宫缩、 诱发流产［1］。

　　2抗肿瘤

肿瘤是全世界范围内死亡率最高的疾病之一，目前的各种治疗手段，效果不甚令人满意。在世界范围内，中草药在抗肿瘤的研究中越来越受关注。近年来通过对天花粉蛋白结构和功能的深入研究，发现其对肿瘤也具有抑制作用 ,现就天花粉蛋白抗肿瘤的作用机制综述如下。

　　2.1 抑制肿瘤细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡凋亡是细胞在正常发展过程中或做出应激反应时表现出的生理性死亡过程。caspase-3 是这个死亡程序的关键环节之一。研究人员发现天花粉蛋白可以通过抑制pkc和激活caspase途径诱导细胞凋亡。李洁等［2］将天花粉蛋白作用于人慢性髓性白血病细胞株k562，然后分别观察了pkc和caspase-3的激活剂和抑制剂的状态与细胞凋亡的关系，得出tcs是通过抑制pkc和激活caspase-3来诱导k562细胞凋亡。李洁等［3］还进一步对天花粉蛋白诱导的细胞凋亡进行了研究。他们把tcs作用于白血病hl-60细胞，结果发现首先caspase-9依赖的线粒体途径和caspase-4依赖的内质网压力激发途径被激活，接着依赖caspase-9和caspase-4 的caspase-8 被激活，以上一系列级联反应最终直接或间接激活caspase-3途径，从而诱导细胞凋亡。

　　周欣阳等［4］观察了天花粉蛋白对黑色素瘤凋亡的影响，结果显示，天花粉蛋白可使黑色素瘤b-16细胞内ca2+，no, ros增加。ca2+可以激活钙依赖性酶活性和蛋白激酶pkc，引起离子通道改变g蛋白磷酸化，最终导致细胞凋亡。no 增加，可抑制三羧酸循环，使atp产生减少或可直接抑制线粒体呼吸，导致细胞内atp水平降低，从而诱导b-16细胞凋亡。ros作为细胞内第 2信使 ,在细胞内酶的激活、 细胞生长和分化及细胞凋亡中起着非常重要的作用。

bcl -2 基因家族在程序性细胞死亡的调控方面具有十分重要的作用，其结构中包含一个可以控制其表达水平的转录因子-creb （cre -binding protein）。王平等［5］的研究发现creb介导的单信号途径调控bcl-2 的表达，tcs 能够通过抑制creb的活性从而降低bcl-2的表达，最终使hela细胞凋亡。王平实验小组［6］又对tcs 抑制细胞增殖的信号途径进行了研究。结果发现，tcs抑制hela细胞增殖与细胞内camp水平有关，它可以通过pka介导的pkc/mapk信号途径来抑制hela细胞增殖。

　　巨噬源性的no被认为是t细胞增殖强烈的抑制剂。低浓度的no可以促进细胞增殖，抑制细胞凋亡。机体内细胞增殖和细胞凋亡处于一种平衡状态，no的升高恰好打破这个平衡，抑制了细胞增殖，促进细胞凋亡［7］。

　　2.2 抑制肿瘤细胞蛋白质的合成tcs能抑制真核细胞蛋白质的合成，因而抑制细胞生长。天花粉蛋白是rna n-糖苷酶型的核糖体失活蛋白，作用于核糖体大亚基rrna中a4324特定位点，专一性的使真核细胞的核糖体失活，而阻断其蛋白质合成［8］。

　　2.3 对自然杀伤细胞及红细胞免疫功能的作用实验发现，天花粉蛋白在6 mg/kg和12 mg/kg剂量时能明显促进小鼠nk细胞杀伤活性，提示tcs可通过促进小鼠nk细胞活性提高机体免疫力，从而增强机体抗肿瘤能力。另有报道称tcs可使血液肿瘤患者的红细胞免疫黏附功能明显上升，其机理是天花粉蛋白与红细胞膜上的糖蛋白受体结合激活红细胞c3b 受体活性［8］。

　　2.4 对细胞因子及补体的作用白细胞介素在介导机体肿瘤免疫中发挥着重要作用。白细胞介素-2 (il-2) 具有广谱的免疫增强活性,可诱导 t、 b 细胞的增殖和分化,可促进细胞毒性 t细胞的前体细胞分化为细胞毒性 t 细胞 ,并增强其杀伤效应 ,还可促进nk细胞的功能及释放干扰素。白细胞介素-6 ( il-6)能诱导 b 细胞分化 ,促进浆细胞分泌免疫球蛋白 ,增强机体的免疫力。另有报道称tcs可通过替代途径激活补体系统，这个过程中tcs被分解成的两个羟胺片段依然具有激活补体的作用，并能明显提高补体介导的免疫复合物溶解能力，起到抗肿瘤作用。

　　3 抗病毒

　　天花粉蛋白作为一种单链核糖体失活蛋白只有活性链而无细胞结合链，只能选择性的进入病毒感染的异常细胞内，对正常细胞毒性很小，极具临床应用价值。tcs除对多种植物病毒有效以外，体外实验表明它还可以抑制流感病毒，乙脑病毒，科萨奇病毒，麻疹病毒，单纯疱疹病毒，脊髓灰质炎病毒，肝炎病毒及腺病毒以及t淋巴细胞内hiv病毒的复制［9］。对单核、巨噬细胞内的hiv也有抑制作用［10］。陈光福等［11］进行了tcs对单纯疱疹病毒-1dna复制的影响的研究，结果显示天花粉蛋白对体内外hsv-1 dna复制有抑制作用。其作用机制可能与抑制病毒dna聚合酶或具有核酸内切酶活性有关。黄海等［12］研究了天花粉蛋白对hsv-1感染的细胞的作用，发现hsv-1感染的细胞内p38 mapk和bcl-2增加，而tcs可以抑制此二者的增加，从而影响病毒复制。
　　
　　天花粉蛋白的抗hiv作用一直是人们关注和研究的重点。天花粉蛋白可抑制hiv活性 ,它的抗hiv作用主要表现在: 抑制受hiv感染的细胞合成hiv复制所需要的酶及蛋白质 ,从而干扰hiv的复制；能选择性的杀死受hiv感染的细胞 ,从而降低机体的感染程度 ,并且不易产生抗药性［13］。tcs的抗hiv活性机制很可能包含了对丝裂原活化蛋白激酶 (mapk)信号通路下游蛋白的参与 ,因为 c - jun蛋白激酶抑制剂可以中和天花粉蛋白的抗hiv活性［14］。同时 tcs还可有效引起hiv - 1感染细胞的凋亡［15］。mcgrath等发现tcs对抑制单核巨噬细胞内hiv复制特别有效，其原因可能是tcs能选择性地和 hiv 感染的巨噬细胞相结合并被摄入胞内之故。ferrari 等发现 ,tcs能够抑制合胞体(由于 hiv 的感染而造成多个 cd4 细胞融合而成的融合体) 的生成 , 从而抑制hiv 的复制。王媛媛等［16］报道了关于tcs增加hiv感染细胞凋亡的行为。其通过实验进一步证明tcs抗病毒活性是通过诱导凋亡实现的。上海细胞所的研究小组通过大量的实验发现,天花粉蛋白能与人体细胞表面的趋化因子受体相互作用,并导致一系列的细胞反应,从而达到抑制 hiv病毒的作用［9］。王建华等［15］的研究表明天花粉蛋白抗hiv-1的特性与其核糖体失活活性有关。核糖体失活蛋白可诱导hiv-1细胞凋亡，诱发活性氧的产生及抑制hiv-1整合酶，从而起到抗hiv的作用。

　　4 免疫调节

　　天花粉蛋白对人体免疫系统具有增强和抑制两方面的作用。目前对其机理做了如下一些研究。周宏等［17］进行的关于天花粉蛋白的研究表明tcs可以通过激活il-4/il-10分泌性t细胞来诱导hla相关的免疫抑制。周晓蓉等［18］进行的研究说明天花粉蛋白是通过抗原提呈依赖方式诱导免疫抑制的。树突状细胞是最有效的抗原提呈细胞，源于树突状细胞的il-10启动此免疫抑制。周芸等［19］还通过实验证实 tcs针对体外人体淋巴细胞增殖的免疫机制是由cd8 tc2细胞介导的。

　　tcs 对 t 淋巴细胞的增殖具有显著的抑制作用。 其作用机制可能是 tcs作用于核糖体 ,阻滞蛋白质的合成 ,导致免疫细胞不能增殖。李芳等的实验表明,天花粉蛋白可以抑制同种异体抗原和 cd3 单抗经由tcr/ cd3复合结构所介导的 t细胞活化途径 ,并检出其中胞浆钙离子浓度及 pkc转位变化 ,而对 pma等 pkc活化的作用途径无效 ,由此明确提示天花粉蛋白是通过干扰 tcr/cd3 信号传导途径发挥免疫抑制作用［20］。另有学者认为 , tcs是通过作用于抗原提呈细胞(apc ,主要是b 细胞和单核细胞)来诱导免疫抑制的。王保龙等［21］用低剂量的tcs（1～500 ng/ml）小鼠各增殖系统，分析结果低剂量 tcs对可溶性抗原 ova 诱发的 t增殖具有强烈的抑制作用 ,对 cona 增殖系统抑制较弱;而对 cd3联合 cd28 mcab及 il-2增殖系统的t细胞增殖几乎无抑制作用。这一现象与 4 个增殖系统所需的 apc量相平行 ,表明 tcs 对 t细胞增殖的抑制依赖于 apc 的参与。天花粉蛋白还可通过改变不同功能的免疫调节t细胞的比例，以增强体液免疫功能，还可通过增大t淋巴细胞膜上电压依赖性钾离子通道电流强度及促进pbmc分泌il-2和il-6，增强机体免疫功能［22］。另外 ,tcs对 t 淋巴细胞的分化具有一定的诱导作用,它能通过影响巨噬细胞分泌细胞因子的格局 ,来诱导功能性 t 细胞亚群向 th2方向分化［23］。

　　5 问题及展望

　　综上所述，天花粉蛋白具有治疗妇科疾病、抗肿瘤、抗病毒、免疫调节等生物学作用，其大部分作用机制尚不完全明确，现在所进行的研究都处于探索阶段。我国是举世公认的天然药物大国, 用中草药治病历史悠久, 所以在中草药中筛选新药具有得天独厚的优势。作为一种植物蛋白，有廉价、易获得、生物作用广泛等特点，使其具有了良好的研究前景及实用价值。但天花粉蛋白本身具有抗原性，以及在人体内半衰期较短［10］, 提取效率低等特点，都限制了它的推广应用。机制的研究是从根本上解决这些问题的关键，本课题对天花粉蛋白的作用机制做出综述，将为天花粉蛋白机制的进一步研究及其开发和临床应用提供有利的依据。

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