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日志

 
 

维生素C在肿瘤防治中角色的再评估  

2011-06-23 13:57:36|  分类: 医学养生 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    [摘要] 维生素C是一种抗氧化剂,当它转化成脱氢维生素C的形式则被氧化。维生素C发挥的许多生物学功能与它的氧化还原作用有关。近年来维生素C作为一般的抗氧化剂受到人们的重视,作为抗氧化剂它能用于预防和治疗动脉粥样硬化和肿瘤等。值得注意的是在治疗和预防肿瘤过程中,由于摄入过多的维生素C也会带来一定的负面影响。弄清这些矛盾的结果,对临床合理使用维生素C具有重要意义。

  [关键词] 维生素C;抗氧化剂;肿瘤;综述

      维生素C(又称抗坏血酸)是电子供体,由于它的这一性质,它在人体表现为抗氧化作用。许多人类疾病像动脉粥样硬化、肿瘤被认为部分是由于组织氧化损伤的结果。一些流行病学调查显示,食用新鲜蔬菜水果或补充维生素C能降低心血管病和肿瘤的发病率,但近年来也有一些矛盾的结果。一些研究显示过量服用维生素C有毒副作用,甚至还有致瘤作用。因此,澄清这些问题对人们合理使用维生素C非常有必要。作者就这方面的研究进展作一综述。

  1 生物化学和分子生物学功能

     维生素C是具有许多生物学功能的水溶性葡萄糖类物质,一个具有6个碳原子的酸性多羟基化合物,其分子中2位和3位碳原子的两个烯醇式羟基极易解离,释放出H+ ,而被氧化成脱氢维生素C。这种氧化型与还原型维生素C之间可相互转变,在生物组织中形成一个氧化还原体系。它的许多生理活性都与这种性质有关。例如,它是体内参与多种代谢途径的一系列酶的辅酶或酶的底物,如脯氨酰或赖氨酰羟化酶的辅酶、铁新陈代谢中的辅酶等。在胶原的生物合成中脯氨酸或赖氨酸的羟化作用所需羟化酶的活性需要维 生素C维持;在肉毒碱的生物合成途径中的两种酶即三甲赖氨酸羟化酶和γ.三甲铵丁酸羟化酶需要维生素C支持;在激素的合成中,多巴胺β.单加氧酶和肽基.甘氨酸.α.单加氧酶都需要维生素C。维生素C还可以还原超氧化物、羟基、次氯酸以及其它活性氧化剂,这类氧化剂可能影响DNA转录或损伤DNA、蛋白质或膜的结构,所以维生素C在细胞氧化防御中可能起重要作用。维生素C也能自身氧化产生过氧化氢(hydrogen peroxide,H 2 O 2 )损伤DNA,诱导细胞凋亡,一些实验已证明维生素C与癌症的治疗和发生有非常密切关系。

     2 维生素C的抗肿瘤作用及相关机制

     一些流行病学观察发现,进食含丰富维生素类物质的食物,人群肿瘤的发病率低。Saygili等[1] 调查研究发现,在同年龄段的正常人血浆内维生素C的水平明显高于同年龄段结肠癌患者。研究人员给12735人在食物中添维生素C及维生素E,连续应用2年,然后通过8年的随访发现服用维生素组肿瘤发生率较对照组明显降低。Zeegers等 [2] 给120852名55~69岁荷兰志愿者食物中添加维生素C、维生素A、维生素E、叶酸等抗氧化剂,经6.3年随访,结果显示维生素C可明显降低膀胱癌的发病危险。

     2.1 维生素C对机体细胞抗损伤作用

     人体内由于代谢原因可产生氧自由基,这种氧自由基的氧化反应对体细胞的许多结构有损害作用。许多癌症的发生都是由于活性氧(reactive oxygen species,ROS)对DNA的氧化损伤造成的,尽管其中大部分损伤可以修复,但仍有一些被氧化的碱基留在DNA中,这些氧化产物足以产生十分严重的基因突变。维生素C作为抗氧化剂在体内可以和氧自由基结合发生还原反应,清除有害的氧自由基,保护细胞的DNA免受氧化损伤,例如研究人员给志愿者补充富含维生素C的膳食后,测定淋巴细胞和尿液中的8.羟基脱氧鸟苷(8.OHdG)(假定的DNA氧化损伤的生物标志物)的排泄量发现,体内DNA的氧化损伤水平有所降低。近来研究人员用质粒为载体大量扩增相关基因的系统实验证明,维生素C能阻止H2 O2 诱导的人类细胞基因突变 [3] 。Schneider等[4] 认为吸烟会使体内氧自由基浓度上升而损害DNA,导致疾病如肺癌的发生。维生素C可以稳定氧自由基,阻止其对DNA的损伤,给24名吸烟及不吸烟的志愿者口服1000mg维生素C7d,然后检测细胞DNA损伤,发现吸烟者和不吸烟者的DNA损伤率都下降,而吸烟者下降更明显。维生素C亦能保护机体防止化疗药物对正常组织的损伤,Mura-likrishnan等5] 给予荷成纤维细胞肉瘤大鼠环磷酰胺、甲氨蝶呤及5.氟尿嘧啶引起血浆中脂质代谢异常,同时给予维生素C后可抑制这种脂质代谢异常,对化疗的个体起保护作用。Blasiak等 [6] 应用细胞培养方法,检测顺铂及三氧化硒造成的细胞及基因毒性,结果发现维生素C可保护这种损伤,而对DNA修复的细胞动力学无明显影响,故认为维生素C可减轻抗癌药物的副作用。次年,Blasiak等7] 通过实验发现50μmol?L-1 的维生素C能明显降低致癌物质N.甲基.N'.硝基.N.亚硝基胍(N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine,MNNG)诱导的人类淋巴细胞的DNA损伤。王晓红等 [8] 用维生素C联合电磁波和表阿霉素治疗晚期肺癌病人,明显降低了化疗药的心脏毒性且提高了疗效。长期暴露于电离辐射和过渡金属(如Fe 2+ 、Cu 2+ 等)条件下会引起DNA损伤,Cai等 [9] 发现0.08~8.00mmol?L  -1 的维生素C可明显降低电离辐射(130~150Gy)造成的细胞DNA损伤,降低率为30%~50%,其作用与谷胱甘肽相似,其机制亦为抗氧化剂作用,但当有铜离子(50 μmol?L  -1 )存在时能增强γ.射线诱导DNA的损伤。

    2.2 维生素C对肿瘤细胞的杀伤作用及其机制

     维生素C不仅对细胞有保护作用,而且对肿瘤细胞还有抑制及杀伤作用。Bachleitner.Hofmann等[10] 用维生素C和三氧化二砷(arsenic trioxide,As 2 O 3 )共培养急性前髓细胞性白血病(acute promyelocytic leukemia,APL)细胞,发现维生素C并不是抗肿瘤细胞凋亡,而是协同As 2 O3 诱导APL细胞凋亡。维生素C和As2 O3 共同诱导APL细胞的凋亡率是单独用As 2 O3 诱导APL细胞凋亡率的6倍,同样仅维生素C处理该细胞系则未出现与对照组差异明显的凋亡。Verrax等[11] 研究表明维生素C能协同维生素K3 杀伤肿瘤细胞,并指出主要是因为能激活肿瘤细胞死亡所需的酸性或碱性DNase,从而促进肿瘤细胞凋亡或死亡,其机制可能包括维生素的氧化还原作用形成H2 O  2 、氧化应激、DNA损伤和细胞膜损伤,在其过程中一些关键性蛋白的磷酸化水平改变导致的细胞核因子κB(nuclear factors.κB,NF.κB)的活化抑制是细胞内主要信号转导路径。Gillo-teaux等 [12] 将维生素C与维生素K同时加入培养的膀胱癌细胞系T24中,也发现可引起细胞膜及有丝分裂缺陷、细胞体积缩小,同时核改变、染色体裂解、核浓缩及碎裂、核体积缩小造成细胞类似于核裂解的死亡,这种细胞死亡不同于凋亡。此外,王晓红等 [7] 在临床应用中,通过大剂量天然维生素C加电磁波联合治疗中晚期非小细胞肺癌,疗效提高,无并发症发生,总有效率(CR+PR)治疗组达63.13%,对照组46.17%,在疗效方面两组有显著性差异。

    在肿瘤组织中,缺氧诱导因子(hypoxia.inducible factor,HIF)对基因表达模式起着非常重要的作用。HIF的活化与一些致瘤蛋白基因的表达有关。而维生素C是活化下调HIF酶所必需的物质,Knowles等 [13] 实验证明在生理条件下,25μmol?L -1 的维生素C能抑制HIF.1α蛋白的水平和HIF的转录靶点,可见维生素C能够影响HIF的表达,从而达到抑制肿瘤的目的。Reddy等[14] 在实验中先用不同浓度(5、10、100和1000μmol?L -1 )维生素C预处理宫颈癌细胞系HeLa细胞24h,随后用不同浓度顺铂(2、10、25和100μmol?L-1 )处理该细胞48h,结果显示随顺铂和维生素C浓度的加大,细胞的凋亡率逐步提高。他们还用细胞免疫组织化学方法检测p53、Bcl.2、Bax、人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)E6、AP.1的表达水平,结果发现维生素C下调氧化还原敏感性转录因子AP.1,从而降低对HPV E6的转录,稳定了p53,导致Bax基因上调,Bcl.2基因和端粒酶活性下调,引起p53及其Bax积聚而使HeLa细胞的细胞周期阻滞,引起细胞凋亡或死亡。另外有细胞培养试验表明,低浓度的维生素C(4mmol?L -1 )对纤维细胞瘤细胞SW620有一定保护作用,而高剂量(20mmol?L -1 以上)对瘤细胞有杀伤作用,因维生素C对肿瘤细胞的杀伤作用和能降低抗肿瘤药对机体的损伤而被建议作为肿瘤辅助治疗药物。近年来Park等[15] 报道5mmol?L-1 的维生素C能独立诱导H 2 O 2 介导的急性髓细胞性白血病(acute myeloid leukemia,AML)细胞的凋亡,并提出主要是通过抑制细胞外信号调控蛋白激酶(extracellular signal.regulated ki-nase,ERK)和NF.κB的活性来达到诱导凋亡目的。综上所述,维生素C能增强As  2 O3 、维生素K 3 、顺铂等对一些肿瘤细胞发挥诱导杀伤作用,并且在高剂量条件下能独立诱导肿瘤细胞凋亡。但目前还不太了解维生素C作用的具体分子机制,这就需要我们今后做大量相关的研究工作来进一步证实。

     2.3 维生素C增强肿瘤宿主的免疫功能

     在免疫学方面,维生素C可激活T淋巴细胞,增强T淋巴细胞的细胞毒作用,提高干扰素的产量,该作用不包括维生素C的细胞毒性作用。大剂量维生素C还能抑制炎症细胞释放超氧阴离子,提高谷胱甘肽过氧化物酶的活性,清除细胞内外羟自由基。高平[16] 临床实验发现,维生素C用于小儿抗感染治疗效果明显优于对照组,它用于肿瘤辅助治疗的效果也是不言而喻的。维生素C还和其它一些巯基抑制剂类似,可诱导产生抗肿瘤免疫力,由于维生素C的阴离子自由基很容易在富氧的癌组织内产生,它能和癌细胞表面的巯基作用而改变细胞的表面结构。此外,维生素C并不抑制肿瘤的发生,而只限制其发展过程。有科学家用N.乙基.N'.硝基.N.亚硝基胍诱发小鼠小肠癌,一组喂大剂量的维生素C,一组作对照,发现两组都有29只小鼠产生肿瘤;但对照组有25只发展到晚期阶段,而喂维生素C组只有13只。王晓红等  [8] 在实验中用大剂量维生素C治疗晚期小细胞肺癌能激活T淋巴细胞的功能,检测结果显示IgA由治疗前1.37±0.04增加到治疗后的2.67±0.10,IgM由治疗前0.92±0.02增加到治疗后的1.89±0.09,IgG由治疗前8.24±0.20增加到治疗后的15.73±1.01,从而提高了机体的抗肿瘤能力。

     2.4 维生素C抗炎及重建细胞间信号传递的作用

     我们知道炎症反应是一些肿瘤的形成早期特征之 一,许多抗氧化剂又都是炎症和肿瘤形成的抑制剂。 Feiz等 [17] 已有研究表明胃癌是连续的慢性炎症的结果,ROS是该慢性炎症主要诱导因素,维生素C则能降低该过程中的ROS从而达到最终抑制胃癌的效果。一些专家就发现,胃癌早期胃液里维生素C的含量很低。另外维生素C还能抑制炎症进程中的NF.κB活性,但这与维生素C的抗氧化性无关 [18] 。

    细胞间的间隙连接是细胞间的连接结构之一,间隙连接介导的细胞间信号转导对维持细胞稳定,调节细胞的增殖和分裂是必不可少的。细胞间信号传导的抑制与肿瘤的形成有关,特别是肿瘤的启动。H  2 O 2 能抑制细胞间间隙连接的功能,启动肿瘤形成,维生素C能抑制H 2 O2 这一作用,而Upharm等[19] 实验证明没食子酸丙酯等抗氧化剂则不能破坏H 2 O2 介导的细胞间间隙连接的抑制,这说明维生素C区别于其他抗氧化剂发挥其独特的功能,以上也是维生素C抗肿瘤的一重要途径。

3 维生素C致瘤促瘤作用

     3.1 维生素C的预防肿瘤作用之异见

     大量研究支持维生素C的抗瘤抑瘤作用,但目前也有人认为维生素C对某些肿瘤的预防效果不明显。Michaud等[20] 对27111个年龄在50~69岁之间的男性吸烟者进行11年的跟踪调查,发现其中有344名发展为膀胱癌,对该人群进行食谱调查分析及依赖性实验分析指出,维生素C的摄入与吸烟者膀胱癌的危险度无关,即不能明显降低膀胱癌的危险度,但对一般人群或许会有一定的预防膀胱癌的作用。Vojdani等[21] 研究给志愿者日服500~5000mg的维生素C后对DNA加合物、NK细胞活性及凋亡、外周血白细胞细胞周期的影响,结论是服用维生素C后既不诱导突变的形成,对NK细胞活性、凋亡及外周血白细胞细胞周期也无影响。Perez.Cruz等[22] 发现高浓度的维生素C(13mmol?L-1 )能抑制Fas诱导U937细胞(单核细胞性白血病)凋亡途径中的Caspase.3、Caspase.8和Caspase.10的活性,稳定线粒体的膜,抵抗Fas诱导U937细胞凋亡。此外,Lee等[23] 则认为蔬菜水果食物有利于防治肿瘤主要是其中含有多种酚类物质的结果,而非维生素C的缘故。因此,维生素C对癌症影响的一些假说有待进一步验证。

     3.2 维生素C的致瘤促瘤作用

     近年来有学者认为维生素C不仅没有抗癌作用,而且有一定的致癌危险性。Feskanich等[24] 研究美国妇女健康状况以证实大量摄入维生素C、维生素E或胡萝卜素是否有患黑色素瘤的危险。他们调查了16.2万25~77岁年龄段高加索白人妇女,结果患有浸润性黑色素瘤者有414例。对他们的饮食每4年作1份问卷调查,两年作1次补充报告,结果表明维生素C、维生素A、维生素E与患黑色素瘤的危险度无明显相关性,并发现大量服用维生素C有较高的患黑色素瘤的危险性,且有明显的剂量依赖性,推测维生素C可能有致癌作用,机制还不十分清楚,须做进一步研究证实。Lee等[23] 认为维生素C也有一定的亲氧化作用,特别在有过渡金属离子(如Cu 2+ 、Fe 2+ 等)存在的情况下,维生素C主要表现为促DNA氧化损伤,如它能结合铁离子反应产生H2 O2 和自由基而引起基因突变,促进肿瘤的形成。Mitchel等[25] 实验表明80μmol?L -1 维生素E能促进7,12.二甲苯蒽(7,12.dimethylbenz(a)an-thracene,DMBA)诱导肿瘤形成,而同样浓度的维生素C(80μmol?L -1 )能明显放大维生素E的促癌作用,主要是延长维生素E促氧化作用,这可能与维生素C的亲氧化功能有关,但单独用同浓度的维生素C却不能诱导肿瘤。

    最近Lee等 [26] 的体外细胞培养研究发现,在细胞培养液中逐步加入浓度25μmol?L-1 ~2mmol?L-1 的维生素C,pH7.0,温度37℃培养2h,在无过渡金属铁离子条件下,可诱导脂质过氧化物分解成为与DNA反应的亲电子物质4,5.环氧.2.环烯丙基,而4,5.环氧.2.环烯丙基是次乙基.2.脱氧腺苷的前体,后者对人类DNA有高度致突变作用,因此,认为维生素C可将脂质过氧化物降解为内源性的基因毒性物质。同年有实验显示,培养的U937细胞间维生素C浓度的增高,可以导致过氧化亚硝酸盐诱导DNA毒性及单股DNA链的断裂,认为细胞间维生素C浓度的急性增高对细胞可能具有毒性作用,有可能导致细胞的癌变。

  4 展  望

     近年来的调查显示,肿瘤已成为危害人类健康的重大疾病之一,因而对肿瘤防治也提出了新的要求。消除和减少接触致癌因素是防治肿瘤的一个策略,但是完全避免致癌因素是不现实的。由于肿瘤形成具有氧化和炎症反应的特点,维生素C又作为一种较易获得且抗氧化作用较强的抗氧化剂用于防治肿瘤成为可能。维生素C能增强抗肿瘤药的抗肿瘤治疗效果和减轻抗肿瘤药的毒副反应,预防放射治疗所致的放射损伤,消除体内致癌物质,从而改善癌症患者的临床症状,提高生存质量,延长生存期。但其性质复杂,具体 机制还不十分明确。进一步明确维生素C的性质及其在抗肿瘤中的机制,有利于指导维生素C在临床抗肿瘤应用中的推广,降低肿瘤的发病率,提高临床治愈率。但由于新近的研究发现维生素C量的使用不当会给机体细胞带来毒副作用、致DNA损伤作用以及放大某些致癌剂的致癌作用,因此我们在利用维生素C优势的同时也要充分考虑它可能的负面效应。

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