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林志彬:靈芝抗腫瘤與免疫調節之活性與機制(下)

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靈芝熱水萃取物與靈芝多醣,對於多種接種腫瘤的動物都能發揮明顯的抗腫瘤效果,其主要是透過提升免疫系統的活性而達成。此外,靈芝酒精萃取物和三萜類也有抗腫瘤活性,其似乎能直接毒殺腫瘤細胞,並透過「抑制血管增生」使腫瘤無法生長、繁殖與擴散。

撰文/林志彬教授、張慧娜(北京大學醫學部藥理系)   編譯/吳亭瑤

 

原文出處/Acta Pharmacol Sin 2004 Nov; 25 (11): 1387-1395

◎中文譯本原載於2005年7月《健康靈芝》第29期 36~41頁

 

Part 2靈芝的抗腫瘤活性與機制

靈芝熱水萃取物與靈芝多醣,對於多種接種腫瘤的動物都能發揮明顯的抗腫瘤效果,其主要是透過提升免疫系統的活性而達成。此外,靈芝酒精萃取物和三萜類也有抗腫瘤活性,其似乎能直接毒殺腫瘤細胞,並透過「抑制血管增生」使腫瘤無法生長、繁殖與擴散。 

靈芝對動物的抗腫瘤活性

(一) 靈芝多醣能抑制腫瘤,若與西藥併用效果更好

過去三十年的科學研究已證實,靈芝熱水或酒精萃取物對小鼠身上的 Sarcoma 180 惡性腫瘤、肌纖維惡性腫瘤(fibrosarcoma),以及由致癌物 azoxymethane 所誘發的結腸癌,都有抑制腫瘤生長的功效(36-42)

許多實驗也發現,靈芝熱水萃取物和靈芝多醣對 S-180 惡性腫瘤的抑制效果與劑量成正比(39,40,43)。而同時使用靈芝多醣和抗腫瘤藥物(環磷醯胺,cyclophosphamide)治療罹癌小鼠,其抑制腫瘤的效果遠比單獨使用靈芝多醣或藥物來得顯著。(10)

Hu 和 Lin 從靈芝菌絲分離出一種多醣,其在 50 和 100 mg/kg 的劑量下,對長在兩種不同種小鼠身上的 S-180 惡性肉瘤的抑制率達37.8~78.1%(43)。靈芝多醣也能延長 Lewis 肺癌小鼠的壽命,同時增強化療藥物的治療效果(44)

 

(二) 靈芝三萜類能抑制癌細胞轉移

除了靈芝多醣之外,靈芝三萜類也有抗腫瘤活性。動物實驗發現,分離自靈芝子實體的三萜類,在 100 和 200 mg/kg的劑量下,不僅能抑制初期淋巴瘤轉移脾臟與肝臟,對於已經轉移至肝臟的 Lewis 肺癌小鼠,也有抑制腫瘤避免進一步擴散的作用(45)

 

(三) 靈芝孢子裡的脂質,抗癌效果顯著

此外也有研究指出,正在萌芽中的靈芝孢子和破壁靈芝孢子,其中所蘊含的脂質,對於發生在小鼠身上的肝癌和 S-180 惡性肉瘤能發揮 80~90% 的抑制率,且效果和劑量成正比(46)

綜合上述研究我們可以瞭解,不論是整朵靈芝或其中某一種活性成分,都能在動物體內發揮抑制腫瘤生長的作用。值得一提的是,靈芝多醣對抗癌西藥有相當的輔助作用,兩者併用能提升癌症的治療效果。

 

靈芝水萃取物和多醣的抗腫瘤機制

雖然科學家證實靈芝有抗腫瘤活性已有很長一段時間,不過關於靈芝到底透過哪些機制達到抗腫瘤效果,還有待瞭解。靈芝能直接毒殺腫瘤細胞嗎?或者還有其他的作用方式?

(一) 靈芝熱水萃取物或靈芝多醣不能毒殺癌細胞,但能提升免疫系統的抗癌能力

把靈芝熱水萃取物或靈芝多醣與 S-180 惡性肉瘤或 HL-60 血癌細胞株一起培養,並不會出現癌細胞增殖受到抑制或癌細胞凋亡的現象,即便把靈芝多醣的濃度提高到 400 mg/L,癌細胞增殖依舊不變、活力依舊(39,40,43)。顯然,靈芝多醣抗腫瘤的活性與毒殺癌細胞無關,而是另有途徑。

曾有人做過這樣的實驗:給 34 位晚期癌症病患每天服用三次靈芝萃取物膠囊,每次劑量 1,800 mg,十二週以後檢測其血液裡的免疫細胞因數,結果發現多數患者體內的介白素 2、介白素 6 和干擾素 γ  濃度均比服用靈芝前要來得多,自然殺手細胞活性也比較高(47)

再看另一個細胞實驗:把服用靈芝水萃取物動物的血清(含靈芝血清)與 S-180 癌細胞一起培養,癌細胞無法順利增殖,有些甚至會走向凋亡(38)。同樣的,服用靈芝多醣動物的血清,對白血病細胞株 HL-60 也有抑制增殖與促使凋亡的能力(30,44,48)。    

 

(二) 靈芝能提高腫瘤壞死因子 α 和干擾素 γ 的濃度

顯然,服用靈芝熱水萃取物或靈芝多醣的動物血清具有抗腫瘤活性,其對癌細胞的殺傷力主要來自腫瘤壞死因子 α(TNF-α)和干擾素 γ(IFN-γ)。這兩種細胞激素對許多腫瘤細胞都有抑制生長和促進凋亡的作用,即便靈芝水萃取物或靈芝多醣是經由消化系統進到動物體內,也能刺激這兩種細胞激素的生成。

將實驗動物分組,各別給予 5、10 和 20 g/kg 的靈芝熱水萃取物,以及 50、100 和 200 mg/kg 的靈芝多醣,然後檢測上述兩細胞激素在血清裡的含量。結果發現,服用靈芝萃取物的動物,血清總 TNF-α 濃度增加 18.3~40.1%,IFN-γ 提高 3~7 倍;服用靈芝多醣的動物,血清 TNF-α 濃度增加 14.1~28.1%,IFN-γ 提高 4~8倍 (39,40)

 

(三) 靈芝多醣能提升T細胞和巨噬細胞的抗癌能力

在人體的免疫系統裡,TNF-α 主要由活化的巨噬細胞分泌,而 IFN-γ 則是由活化的T細胞生產製造。因此,我們想進一步瞭解,靈芝多醣是否能促進T細胞和巨噬細胞生成這兩種細胞激素,以及經靈芝多醣處理的T細胞和巨噬細胞,對癌細胞增殖與凋亡是否也有影響。

我們把巨噬細胞各別與不同濃度的靈芝多醣一起培養 12~72 小時,並以未加靈芝多醣培養的巨噬細胞作為對照組。結果發現,不論是多少濃度的靈芝多醣,都能提高巨噬細胞抑制 HL-60 血癌細胞株增殖、誘導 HL-60 凋亡的能力。以同樣的方式對T細胞進行實驗,得到的結果與巨噬細胞相仿 (39,40)。另一個細胞實驗也觀察到,經靈芝菌絲多醣活化的脾臟細胞或巨噬細胞,其誘導 HL-60 凋亡的能力顯著獲得提升(39,43,48)

 

(四) 靈芝多醣能使T細胞和巨噬細胞分泌更多不利癌細胞的細胞激素

那麼,靈芝多醣對巨噬細胞、T細胞分泌細胞激素的影響又是如何?

將巨噬細胞與 12.5~400 mg/L 濃度的靈芝多醣一起培養,結果發現巨噬細胞在 24 小時內合成的 TNF-α 變多了,而且效果與劑量呈正比;同樣的,把T細胞與 12.5~400 mg/L 濃度的靈芝多醣一起培養,結果當靈芝濃度提高至 400 mg/L 時,T細胞在 24 小時內產生的 IFN-γ 也逐步增加。而且 TNF-α 與 IFN-γ 的濃度愈高,經靈芝多醣處理的巨噬細胞和T細胞,其抗腫瘤活性也愈強(39)

我們也在另一個實驗看到相似的結果:將分離自靈芝菌絲的多醣,在 12.5、50 和 200 mg/L 濃度下與巨噬細胞各別培養,結果 TNF 的合成量增加,抑制 HL-60 癌細胞增殖和誘導 HL-60 血癌細胞株凋亡的效果也變得更好(48)

從上述幾項研究及其他實驗室發表的成果,也許可以這麼說,靈芝多醣在動物體內之所以會有抗腫瘤活性,主要是因為它能刺激免疫細胞分泌更多不利癌細胞的細胞激素。以下兩項實驗結果同樣在說明這件事:

將 50~200 mg/L 靈芝多醣各別加入巨噬細胞和T細胞的培養基,可以很清楚觀察到,靈芝多醣濃度愈高,TNF-α 和 IFN-γ mRNA的表達就愈強(10)。同樣的結果也在動物實驗裡重現:以 5、10 和 20 g/kg 的靈芝 萃物劑量強行灌胃,動物血液裡的 TNF-α 和 IFN-γ mRNA 表達明顯提高(40)

 

(五) 靈芝能直接調控 AP-1 和 NF-kB 分子,進而抑制癌細胞增殖擴散

MDA-MB-231 乳癌細胞和 PC-3 攝護腺癌細胞是兩個極具侵略性、很容易轉移擴散的癌細胞,而 Sliva 等的報告則指出,靈芝孢子和子實體能有效抑制這兩個癌細胞的活動力。癌細胞若要移動,細胞內相關的蛋白分子傳達出「移動」的訊息,而靈芝能直接阻斷這條訊號傳導路徑,使癌細胞寸步難行。

此外根據 Sliva 等的研究,靈芝還能抑制 MDA-MB-231 乳癌細胞和 PC-3 攝護腺癌細胞裡兩個轉錄因子的活性──AP-1 和 NF-kB,缺少它們的參與,癌細胞的 DNA 將無法複製,一個變兩個、兩個變四個、四個變八個……的增殖計劃也就必須被迫終止。靈芝在這方面的調控機制特別讓科學家感到興趣,因為最近許多癌症治療的研究都把焦點集中在如何調控 AP-1 和 NF-kB (48)

 

(六) 靈芝能抑制uPA與uPA受體,阻止癌細胞轉移

癌細胞的轉移還與 uPA、uPAR 密切相關。癌細胞會分泌一種叫作「尿激酶型血漿素原活化因子」(urokinase-type plasminogen activator,uPA)的物質,它會與癌細胞表面的 uPA 受體(uPAR)結合,這個動作會活化癌細胞裡的蛋白分子,包括 TGF-β(轉形生長因子)和 FGF(纖維細胞生長因子),此時的癌細胞就好像一部已經暖好引擎的汽車猛然被踩下油門,使盡全力轉動的輪胎可以把車身帶到任何有道路可行的地方。

醫生最不願看到病人的癌細胞從一個器官擴散到另一個器官,這將使癌症的治療變得更加棘手,而靈芝似乎能阻止這種情況發生。研究人員從乳癌細胞 MDA-MB-231 和攝護腺癌細胞 PC-3 觀察到,靈芝不僅能抑制癌細胞分泌 uPA,還會干擾 uPA 與 uPA 受體的結合(49)

 

(七) 多醣肽也有抗腫瘤作用

我們最近的研究發現,靈芝多醣肽 GLPP(劑量 80μg per disc)或者服用 50 mg/kg  GLPP 小鼠的血清(10 μl per disc),對雞胚絨毛尿囊膜的血管增生有顯著的抑制作用。

「血管新生」是腫瘤生長繁殖的必需的步驟,當腫瘤只有 2~3 mm大小時,它可以依靠滲透作用自外界取得養分;一旦超過這個大小,就必需長出新的血管並入侵到動物體內的血管,從中吸取養分。如果能抑制這些血管的生長,便能阻斷腫瘤細胞的營養供給,使腫瘤停止生長,甚至縮小或消失。

「內皮細胞增生」是腫瘤形成新血管的步驟之一,而根據我們的研究,1、10 和 100 mg/L 濃度的 GLPP,對於人臍靜脈內皮細胞(HUVEC cell)增生有直接的抑制作用。GLPP 的作用機制可能與誘導內皮細胞凋亡有關,目前我們正在進一步研究中(50)

 

(八) 高分子量多醣的抗腫瘤活性較明顯

許多研究都指出,多醣體是靈芝抗腫瘤的主要成分。然而這些用不同方式萃取出來的活性多醣,由於化學組成、化學結構與物理性質各不相同,抗腫瘤活性也大有差異。更複雜的是,它們其中有些還不單純只是多醣,而是糖與蛋白質的組合,例如糖蛋白或多醣月太。

雖然目前尚無法釐清這些多醣的全貌,不過可以確定的是,大部分具抗腫瘤活性的靈芝多醣,結構上都是以「β-1,3 為主鏈,β-1,6 為側鏈」;若是以 β-1,6 為主結構的靈芝多醣,則抗腫瘤活性較不明顯。此外,高分子量靈芝多醣的抗腫瘤活性也明顯超過低分子量靈芝多醣(36, 52-55)

 

靈芝酒精萃取物的抗腫瘤機制

雖然多數靈芝抗腫瘤的藥理研究和臨床應用,都把焦點集中在靈芝熱水萃取物(多醣),不過也有一些研究發現,靈芝酒精萃取物亦能抗腫瘤。其抗腫瘤機制與靈芝水萃取物截然不同,它能直接毒殺腫瘤細胞。

(一) 毒殺腫瘤細胞,誘導腫瘤細胞凋亡

從靈芝子實體以乙醛萃取出三種新的羊毛固烷,Lucialdehyde A、B、C,其中Lucialdehyde B 和 C 能直接毒殺 LLC 肺癌細胞株、T-47D 乳腺癌細胞株、S-180 惡性肉瘤,以及 Meth-A 纖維肉瘤,其中又以 Lucialdehyde C 的毒殺效果最強,其 ED50 值為 10.7、4.7、7.1 和 3.8 mg/L(56)

從動物實驗中也觀察到,六種萃取自靈芝孢子的高度氧化型三萜類能直接毒殺 Meth-A 纖維肉瘤和 LLC 肺癌細胞株(57)。來自松杉靈芝的某種三萜類則能誘導人類肝癌細胞株(Hep3B)邁向凋亡的不歸路,並且干擾其細胞週期(cell cycle),使其無法順利生長分裂 (58)。    

 

(二) 調控癌細胞裡與「生長分化」或「凋亡」有關的蛋白分子

另一個細胞實驗則發現,萃取自靈芝菌絲體的三萜類 WEES-G6 能有效抑制人類肝肉瘤細胞株(Huh-7)生長。已知它能調控癌細胞內三個與細胞生長、增殖有關的蛋白分子──降低蛋白激酶C(PKC)活性,活化 JNK 和 p38 MAPK,使癌細胞無法正常生長,進而邁向凋亡(59)

靈芝酒精萃取物也能抑制腫瘤細胞增殖,而且劑量愈高、作用的時間愈長,抑制的效果愈好,此與靈芝酒精萃取物能提高抑癌基因 p21/Waf1 的表達,並抑制過度活化的癌變基因 cyclin D1,有密切關係。

研究還發現,該酒精萃取物能誘導 MCF-7 乳腺癌細胞凋亡,此作用並非透過免疫系統,而是活化了能加速癌細胞凋亡的基因 Bax,因而促使失控的癌細胞走向自我終結一途(60)

 

(三) 阻斷癌細胞自我複製的過程、降低胞內鈣離子濃度,抑制癌細胞增生

Zhu 等的報告指出,兩種取自靈芝孢子的酒精萃取物(I 和 III)對於子宮頸癌細胞株 HeLa cells 的生長有強烈的抑制作用。尤其是萃取物 III,它能阻止癌細胞的細胞週期從 G1 進到 S 階段,亦即它能阻斷癌細胞自我複製的過程,使癌細胞無法順利繁殖。同時,萃取物 III 還能大幅降低癌細胞內的鈣離子濃度,進而使細胞內負責傳遞細胞增殖訊息的蛋白分子受到壓抑,降低癌細胞蔓延的機會(61)。  

 

(四) 抑制血管新生,阻礙腫瘤生長

最近的研究還指出,靈芝的抗腫瘤活性有一部分是來自於它對「血管新生」(angiogenic)的抑制作用。Kimura 等的體內實驗發現,自靈芝子實體分離篩選出的某種三萜類化合物,其在 800 mg/L 濃度時能抑制 Matrigel 所誘發的血管新生(45)

雞胚絨毛尿囊膜試驗(CAM assay)也是檢測某活性成分在動物體內是否具有抑制腫瘤血管增生活性的好方法。把不同濃度(1.25、2.5、5 和 10 mg)的靈芝酒精萃取物 GL 各別加入雞蛋裡,最後得到的「血管增生抑制率」各別是 47.1%、57.6%、64.7% 和 67.1%;其中靈芝酒精萃取物 GL 在 10mg 濃度下的抑制率,與控制組濃度 1mg 的維甲酸(retinoic acid,是目前正在實驗中的血管新生抑制劑之一)效果相當。

 

(五) 抑制一氧化氮的生成,不利癌細胞生長

此外,酒精萃取物GL還能抑制脂多醣(LPS)誘導巨噬細胞產生一氧化氮(NO)的能力(62)

一氧化氮具有擴張血管的作用,它會增加血管的通透性,使腫瘤組織更容易從周邊血管取得營養,加速腫瘤生長。許多實驗性腫瘤組織普遍都有一氧化氮合成偏高的現象;抑制一氧化氮的生成將不利癌細胞的生長,此作用最後得到的結果與抑制血管新生是一致的。

與化學療法比起來,使用血管新生抑制劑不會產生骨髓抑制、腸胃症狀、掉頭髮等現象,也沒有抗藥性的問題,因此是未來非常被看好的癌症治療法之一。

 

總結

從上述所有研究可以明瞭,靈芝不僅能調節免疫,也有很好的抗腫瘤能力。靈芝調節免疫的活性包括:加速抗原呈現細胞(如樹突細胞)的成熟與功能,增強吞噬細胞(如巨噬細胞、嗜中性白血球)的吞噬能力,還能同時調節由B細胞所主導的體液免疫(如增加抗體合成),以及由T細胞所主導的細胞免疫(如增強毒殺性T細胞的功能)。

至於抗腫瘤活性方面,則大多數是透過調節免疫系統來達成的。靈芝熱水萃取物與靈芝多醣對於許多長有不同腫瘤的動物,都有顯著的抗腫瘤活性。然而,不論是促使腫瘤細胞凋亡,或者是抑制腫瘤生長,靈芝多醣與熱水萃取物都沒有直接的作用,其主要是促進巨噬細胞或T細胞合成腫瘤壞死因子 α(TNF-α)和干擾素 γ(IFN-γ),靠這兩個細胞素的力量來對付腫瘤細胞。

相較於靈芝多醣和熱水萃取物的抗腫瘤活性是間接的,靈芝酒精萃取物和三萜類則能直接毒殺腫瘤細胞,並能抑制血管新生,但尚缺乏體內抗腫瘤試驗的佐證。

 

參考文獻

請至原文查詢:Lin ZB, et al. 2004. Anti-tumor and immunoregulatory activities of Ganoderma lucidum and its possible mechanisms.  Acta Pharmacol Sin. 25 (11) : 1387-1395.