2019年2月/中国医药大学/Food and Chemical Toxicology
文/陈予靖(台湾大学工管系四年级)
慢性骨髓性白血病(chronic myeloid leukemia , CML)是一种由骨髓造血细胞发生突变,使染色体上有部分片段互换,而造成白血球发生大量增生的现象的癌症。
根据维基百科的资料,慢性骨髓性白血病在男性发生的比率较女性多出四倍,其中又以成人占大多数;在西方国家中,慢性骨髓性白血病患的比例也占了全部白血病成年患者的15~25%。而根据台湾癌症防治网的资料,台湾每年新增的慢性骨髓性白血病人数则在100~1000人左右。
传统上对於慢性骨髓性白血病的治疗,包括骨髓移植和干扰素、化疗等几种常用在癌症治疗的方式。近几年在标靶药物被开发出来以後,又多了一种新的治疗选择,且标靶药物治疗也能较有效地控制病情和治癒疾病。
然而由於标靶药物治疗仍存在许多副作用,而且有些病人对於标靶药物的治疗效果不佳,因此开始有许多研究希望透过「诱发癌细胞自行进入死亡的程序」的方式来达到治疗癌症的效果。
由中国医药大学杨新玲等人於2019年2月发表在《Food and Chemical Toxicology》期刊的论文中指出,他们发现松杉灵芝(Ganoderma tsugae)乙醇萃取物(GT)可以干扰人类慢性骨髓性白血病细胞的分裂过程,使细胞分裂无法完成,进而诱发白血病细胞出现细胞凋亡和细胞自噬,证明灵芝萃取物对於慢性骨髓性白血病有抑制功效。
抑制白血病细胞增生
从杨新玲等人做的研究可以发现,以松杉灵芝乙醇萃取物处理的人类慢性骨髓性白血病细胞K562,在经过24小时後,数量较没处理过的细胞少了许多(图1)。
图1 松杉灵芝乙醇萃取物处理过後的K562细胞型态与数目
诱导白血病细胞凋亡
细胞凋亡程序分为「外生性」和「内生性」两大类。外生性的细胞凋亡是由於细胞表面上的一些受体接收到讯号後,将细胞内的caspase-8(半胱天冬酶8)活化,启动後续让细胞死亡的细胞凋亡程序。
内生性的细胞凋亡则是因粒线体中的cytochrome c(细胞色素c)被释放到细胞质内,再启动下游一序列caspase-3(半胱天冬酶3)和caspase-9(半胱天冬酶9)等的反应,开启细胞凋亡的程序,使细胞自行死亡。
该研究团队以不同浓度的松杉灵芝乙醇萃取物处理K562细胞,检测细胞凋亡相关分子在细胞质中的表现量,结果发现,无论是cytochrome c、caspase-3、caspase-9,以及被截切後会与细胞内生性凋亡很有关系的蛋白质PARP的表现量,在各种浓度下都较没有经松杉灵芝乙醇萃取物处理过的细胞还要多(图2),证明松杉灵芝乙醇萃取物可以引发人类慢性骨髓性白血病细胞进行「内生性细胞凋亡」程序。
图2 经松杉灵芝乙醇萃取物处理的K562细胞
内生性细胞凋亡相关分子表现量
另外研究者也检测经过松杉灵芝乙醇萃取物处理过後的K562细胞中,一些与外生性细胞凋亡有相关的分子表现量是否有增加。实验结果显示,与外生性细胞凋亡相关的分子,如caspase-8、Fas等蛋白质的表现量,随着加入的松杉灵芝乙醇萃取物的量增加,这些蛋白质的量也随之增加(图3)。
综合上述实验结果可知,松杉灵芝乙醇萃取物同时具有诱发人类慢性骨髓性白血病细胞「内生性」与「外生性」细胞凋亡程序的作用,使白细胞死亡。
图3 经松杉灵芝乙醇萃取物处理的K562细胞
外生性细胞凋亡相关分子表现量
诱导白血细胞自噬
该研究也对松杉灵芝乙醇萃取物是否会启动K562细胞的细胞自噬作用进行探讨。研究团队利用细胞自噬作用发生时可以被观察到的LC3-I与LC3-II,透过检测这两个分子的表现量作为评估指标。
结果发现,在经过松杉灵芝乙醇萃取物处理24小时後的白血病细胞,细胞内的LC3-I与LC3-II表现量都比没有经过松杉灵芝乙醇萃取物处理者还要多,且其表现量会随着松杉灵芝乙醇萃取物浓度的升高而提升,因此证实松杉灵芝乙醇萃取物也有促进慢性骨髓性白血病的细胞启动细胞自噬的效果(图4)。
图4 经松杉灵芝乙醇萃取物处理的K562细胞
细胞自噬作用相关分子的表现量
相对於传统的治疗方式,使用灵芝萃取物来治疗癌症,可大幅降低传统治疗癌症所使用的化疗、放疗方式会引发许多副作用的缺点。而根据此篇论文的研究结果可知,松杉灵芝乙醇萃取物不仅能抑制人类慢性骨髓性白血病细胞的分裂过程,同时亦能诱发白细胞凋亡和细胞自噬作用的发生,值得进一步探讨其发展为慢性骨髓性白血病治疗新策略的可能性。
〔资料来源〕Hseu YC, et al. Ganoderma tsugae induced ROS-independent apoptosis and cytoprotective autophagy in human chronic myeloid leukemia cells. Food Chem Toxicol. 2019 Feb;124:30-44.