中國:經酵素水解的靈芝多醣,抗子宮頸癌更有效

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2019年8月29日/山東省濟寧市第一人民醫院/International Journal of Immunopathology and Pharmacology

文/林偉康(臺灣大學生化科技學系大學部四年級)

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靈芝裡的高分子量多醣向來被認為是靈芝能夠有效抗腫瘤的要角,然而也有越來越多證據顯示,低分子量的靈芝多醣也有很好的抗腫瘤活性。來自中國山東省濟寧市第一人民醫院婦產科的團隊於2019年8月29日線上發表在《International Journal of Immunopathology and Pharmacology》(國際免疫病理與藥理學雜誌)的報告,即利用纖維素酶類將高分子量靈芝多醣進行分解,經此方式獲得的低分子量靈芝多醣(即酵素水解靈芝多醣)被證實比原本的高分子量靈芝多醣更能抑制子宮頸癌的發展。  

子宮頸癌是女性生殖系統中最常見的一種惡性腫瘤疾病,每年全球都會診斷出超過五十萬起的新病例,嚴重影響女性的健康與生活。放射線療法、化療與手術是子宮頸癌診治中最常見的治療手法,可是以上幾種方式都有諸多限制,而且還會對病患造成副作用。因此,發展擁有高療效並且同時對病患具有低毒性的抗癌藥物是非常重要的。

靈芝是傳統中醫中擁有悠久使用歷史的食藥用菇,它的其中一種主要活性成分,靈芝多醣體,在過去許多研究中都被認為具有抗微生物、抗腫瘤和抗氧化等功效,而這些功效都與靈芝多醣體的分子結構有著密切的關聯。

近來有越來越多證據顯示,低分子量靈芝多醣對於多種不同癌症腫瘤有抗癌活性。而這些低分子量靈芝多醣體,可以利用酶類將高分子量靈芝多醣進行分解來製備。

此篇報告中,研究者即利用纖維素酶(cellulose)以酵素水解的方式製備了「酵素水解靈芝多醣體」(enzymatically hydrolyzed Ganoderma lucidum polysaccharides,簡稱EGLP),並且通過子宮頸癌腫瘤的動物實驗,證明了這個低分子量的EGLP比起原本的靈芝多醣體(G. lucidum polysaccharide,簡稱GLP)有更好的抗癌活性。

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圖一 以HPSEC-RI色譜系統分析GLP與EGLP的多醣組成特徵

 

 

低分子量的EGLP比高分子量的GLP更能抑制腫瘤生長

實驗所用的靈芝多醣體GLP是從人工栽培品種的靈芝子實體萃取而得,再以此GLP經纖維素酶作用得到EGLP。

動物實驗進行的方式則是:先將小鼠子宮頸癌細胞株(U14)植入小鼠皮下,二十四小時後將小鼠分成四組(每組八隻)給予不同的治療:

MC組是給予生理鹽水的控制組;CTX組每天給予25 mg/kg的子宮頸癌化療cyclophosphamide(環磷醯胺,商品名:癌德星);GLP組和EGLP組則是以口服方式每天給予80 mg/kg的靈芝多醣體GLP或酵素水解靈芝多醣體EGLP。

經過十四天的治療後將小鼠犧牲,收集其胸腺、脾臟和腫瘤組織樣本進行分析。結果發現:控制組小鼠的體重、脾臟與胸腺質量指數和腫瘤重量都是最高的,CTX組小鼠則最低。EGLP組的腫瘤重量比起GLP組來得更低,其腫瘤生長抑制率也比GLP組高出近兩倍(表一)。

此外,根據實驗第三、六、十二天測量的腫瘤體積顯示,EGLP抑制子宮頸癌腫瘤生長的作用雖比不上CTX,但比起GLP已有更好的效果(圖二)。

 

表一 各組子宮頸癌小鼠的體重、脾臟與胸腺質量指數、腫瘤重量,以及腫瘤生長抑制率

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圖二 實驗期間子宮頸癌小鼠的腫瘤體積變化(左圖)

&實驗結束時從小鼠體內取出的腫瘤組織(右圖)

 

EGLP提升體內抗氧化能力,保護組織器官 

一個良好的抗癌藥物除了應具備抑制腫瘤細胞生長的能力,同時對其它組織器官帶來的毒性也要越小越好。

SOD、CAT與GPx是阻止自由基傷害體內器官的防禦來源,MDA則是體內脂質過氧化反應的產物,具有致癌性,會損害細胞。因此研究者對四組子宮頸癌小鼠的這些指標進行分析。

圖三顯示,比起控制組,SOD、CAT與GPx在EGLP組中都有顯著提升,但在CTX組中則是明顯下降。相對的, MDA水平在EGLP組中顯著下降,在CTX組中則上升。

這些結果說明,EGLP在腫瘤小鼠裡能有效提升體內抗氧化酶的活性,並降低脂質過氧化反應,CTX則是完全相反。

將此實驗結果結合表一裡四組小鼠的脾臟和胸腺重量指數,可以看到:

CTX會顯著降低腫瘤小鼠的脾臟與胸腺重量指數,同時伴隨著降低抗氧化酶濃度和增加體內脂質過氧化反應的特性,因此CTX是一個能夠有效殺死子宮頸癌細胞,但又會為免疫器官帶來毒性與其他負面作用的治療藥物。

相反的,EGLP可有效增加這些免疫器官的重量指數,同時不會像CTX那樣帶來那麼強烈的毒性。

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圖三 子宮頸癌小鼠的血清抗氧化酶與脂質過氧化物濃度

 

EGLP不像化療藥有顯著毒性

ALT(GPT)、AST(GOT)、BUN(尿素氮)和CRE(肌酐酸)是肝臟與腎臟功能的指標,其在血清裡的濃度過高即表示肝臟或腎臟出現了問題。

而根據研究者的分析發現,比起控制組,CTX組這四項指標都明顯上升,而GLP與EGLP組這四項指標的水平則與控制組幾乎一樣,說明了CTX會為腫瘤小鼠的肝臟與腎臟帶來很大的毒性,而EGLP與GLP則不會(圖四)。

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圖四 子宮頸癌小鼠血清中與肝、腎功能相關的酵素濃度

 

EGLP可促進子宮頸癌細胞凋亡

為了了解EGLP與CTX兩者的細胞凋亡調節機制,研究者進一步對四組小鼠腫瘤組織的Bax(細胞凋亡的主要調節者)、Bcl-2(細胞凋亡的重要調節者)、COX-2(其過量表現與子宮頸癌的發病有關)和cleaved caspase-3(它的活化可以誘導子宮頸癌細胞凋亡)等四種蛋白酶的表現量做了定量研究。

結果發現,EGLP和CTX組腫瘤組織的Bcl-2與COX-2表現量比起控制組來得更低,Bax和cleaved caspase-3的表現量則顯著提升(圖五)。

細胞實驗也顯示,經EGLP或GLP處理四十八小時的小鼠子宮頸癌細胞株U14,比控制組更能誘導癌細胞凋亡,而且比起GLP,EGLP有著更高的促凋亡效率。這說明EGLP可以更有效的調節癌細胞中與細胞凋亡相關的蛋白酶,進而提升子宮頸癌細胞的凋亡(圖六)。

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圖五 子宮頸癌小鼠腫瘤組織中細胞凋亡相關蛋白酶的表現量

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圖六 不同處理方式對子宮頸癌細胞的促凋亡作用

 

總結上述實驗結果可知,比起化療藥CTX和高分子量靈芝多醣體GLP,經酵素水解而得的低分子量靈芝多醣體EGLP可以更有效的抑制子宮頸癌腫瘤的生長,最重要的是,其對免疫器官造成的毒性和副作用也比較小,EGLP所具備的癌症治療潛能,有望在未來通過更深入的研究,為癌症患者帶來新的希望。

〔資料來源〕Kong M, et al. Antitumor activity of enzymatically hydrolyzed Ganoderma lucidum polysaccharide on U14 cervical carcinoma-bearing mice. Int J Immunopathol Pharmacol. 2019 Jan-Dec;33:2058738419869489. doi: 10.1177/2058738419869489.