汪 溪,李建業(yè),夏春咸

(連云港市第二人民醫(yī)院連云港市腫瘤醫(yī)院,江蘇 連云港 222006)

青蒿素及其衍生物是一類臨床奏效快、治愈率高而毒性低的抗瘧藥物,尤其對(duì)耐氯喹或?qū)Χ喾N藥物耐藥的腦型瘧和惡性瘧有效,因此在臨床上得到廣泛的應(yīng)用[1]。雙氫青蒿素 (Dihydroartemisinin,DHA)就是青蒿素的重要衍生物之一,其分子式為C15H24O5,分子量為 284.35,具有水溶性強(qiáng)、抗瘧活性好的特點(diǎn)。隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)雙氫青蒿素除了具有抗瘧作用外,還具有抗炎、調(diào)節(jié)免疫、抑制瘢痕增生及抗腫瘤作用[2]。尤其是在抗腫瘤方面,抗腫瘤活性強(qiáng),而對(duì)正常組織細(xì)胞的毒性很低。我們知道從天然植物中提取和篩選抗腫瘤藥物是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一,本文就國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其抗腫瘤作用方面的研究作一綜述。

1 雙氫青蒿素的抗腫瘤作用

早在 1992年孫瑋辰等[3]報(bào)道了青蒿素衍生物-四種青蒿酸及青蒿 β衍生物體外對(duì)人肝癌細(xì)胞SMMC-7721和人胃癌細(xì)胞 SGC-7901均具有抑制作用,但是對(duì)正常人體細(xì)胞作用輕微,從而提示青蒿酸及青蒿 β衍生物對(duì)癌細(xì)胞殺傷作用是具有選擇性的。這種選擇性的殺傷作用在以后的研究中多次得到證實(shí),如:Singh等[4]發(fā)現(xiàn) DHA對(duì)正常人乳腺細(xì)胞HTB125沒有明顯的細(xì)胞毒作用,但是對(duì)放射抗拒的人乳腺癌細(xì)胞 HTB27卻表現(xiàn)出了很強(qiáng)的殺傷作用,而且添加轉(zhuǎn)鐵蛋白能夠提高這種殺傷能力。Jiao Y等[5]應(yīng)用青蒿素的衍生物包括蒿甲醚、青蒿琥酯、蒿乙醚及雙氫青蒿素作用于卵巢癌細(xì)胞及正常的卵巢細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)它們可抑制卵巢癌細(xì)胞增殖,促進(jìn)其凋亡,存在時(shí)間與劑量依賴性,但對(duì)正常的卵巢細(xì)胞作用輕微,其中 DHA作用最強(qiáng)。在體內(nèi)抗腫瘤研究方面,曹智剛等[6]采用 C57小鼠 B16-BL6黑色素瘤、H22肝癌、Lewis肺癌移植瘤觀察 DHA的抑瘤作用,發(fā)現(xiàn)其最大抑瘤率分別為 35.3%、69.7%和42.2%,呈現(xiàn)劑量反應(yīng)關(guān)系。在 DHA 30 mg/kg給藥濃度時(shí),提前 6 h給予 FeSO45 mg/kg口服可增強(qiáng)DHA對(duì) B16-BL6黑色素瘤和 H22肝癌的抑制作用。鑒于青蒿素及其衍生物的確切抗癌作用,美國(guó)國(guó)家癌癥研究所(National cancer institute,NCI)已將其納入抗癌藥物篩選與抗癌活性研究計(jì)劃。

2 雙氫青蒿素的抗腫瘤分子機(jī)制

2.1 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡 腫瘤的發(fā)生與細(xì)胞的過度增殖及細(xì)胞凋亡受阻有關(guān)。Singh等[4]發(fā)現(xiàn)DHA作用于乳腺癌細(xì)胞 16 h后可觀察到凋亡小體。Zhou等[7]進(jìn)行了 DHA對(duì)人白血病 HL60細(xì)胞的體外抑制作用研究,應(yīng)用 MTT法測(cè)定 DHA對(duì) HL60細(xì)胞存活的影響,AO/EB雙染法、DNA凝膠電泳、流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡。結(jié)果顯示 DHA對(duì) HL60細(xì)胞有顯著抑制作用,IC50值為1.74μmol/L,95%可信區(qū)間為 0.86-2.60μmol/L。AO/EB雙染可見明顯的晚期凋亡細(xì)胞核形態(tài)和染色特征。DHA1μmol/L作用 HL60細(xì)胞 48 h后可以看見典型的梯形條帶,顯示凋亡細(xì)胞的典型特征。不同濃度的 DHA作用作用 HL60細(xì)胞 48 h后,G1期峰前均出現(xiàn)了代表細(xì)胞凋亡的亞二倍體峰,呈現(xiàn)濃度依賴性。并且進(jìn)一步通過 Western-blot等方法研究發(fā)現(xiàn)在此過程中Caspase-3活化,Bax表達(dá)增加,Bcl-2表達(dá)下降同時(shí)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體下調(diào),認(rèn)為 DHA可能是通過線粒體途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。陳衛(wèi)強(qiáng)等[8]的研究也表明,230 nmol/L的 DHA作用 A549細(xì)胞 24 h、48 h均可使其G0/G1期細(xì)胞增加,S期細(xì)胞減少,抑制 A549細(xì)胞增殖,使其滯留在 G0/G1期,在 G0/G1期前出現(xiàn)亞二倍體凋亡峰,細(xì)胞凋亡率上升,表明 DHA抑瘤機(jī)制與誘導(dǎo) A549肺腺癌細(xì)胞凋亡有關(guān),但還有待于進(jìn)一步研究其引起凋亡的途徑。邵義如等[9]研究 DHA對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞系 SW480增殖凋亡的影響,同樣發(fā)現(xiàn)DHA可以抑制 SW480細(xì)胞增殖,促進(jìn) SW480細(xì)胞凋亡,并通過免疫組化方法發(fā)現(xiàn) DHA作用 SW480細(xì)胞 48 h后凋亡抑制蛋白 Survivin表達(dá)減弱,而凋亡效應(yīng)蛋白 caspase-3表達(dá)增強(qiáng),從而發(fā)現(xiàn) DHA顯著抑制 SW480細(xì)胞増殖,促進(jìn) SW480細(xì)胞凋亡,可能與抑制 Survivin蛋白表達(dá),促使 Caspase-3表達(dá)增強(qiáng)有關(guān)。另外有研究顯示,DHA誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡與細(xì)胞內(nèi) Ca2+以及 P38 MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路有關(guān)[10-11]。具體 DHA是如何誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的還有待于進(jìn)一步研究,但是可以大膽推測(cè) DHA誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡與抑制及降解 NF-k B活性密切相關(guān),多種倍半萜內(nèi)酯化合物包括青蒿素類藥物均可通過烷化NF-k B或阻斷抑制性蛋白 kIB的降解削弱 NF-kB的活性[12]。而活化的 NF-kB可直接作用于細(xì)胞周期或 DNA復(fù)制導(dǎo)致癌癥的發(fā)生[13],NF-kB的活化與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[14]。

2.2 通過 Fe2+介導(dǎo)的直接殺傷作用 有研究認(rèn)為 DHA抗腫瘤作用可能與其抗瘧機(jī)制類似,需要Fe2+的參與。惡性腫瘤細(xì)胞需要大量的 Fe2+作為合成去氧核糖的原料,惡性腫瘤細(xì)胞表面存在著大量的鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋受體,所以在惡性腫瘤細(xì)胞中 Fe2+含量要比正常細(xì)胞大得多。而 DHA其鐵介導(dǎo)的自由基生成的細(xì)胞毒作用和靶細(xì)胞內(nèi)的鐵水平呈正相關(guān)。Singh等[4]發(fā)現(xiàn)增加轉(zhuǎn)鐵蛋白后能夠提高雙氫青蒿素對(duì)人乳腺癌細(xì)胞 HTB27的細(xì)胞毒作用,而對(duì)正常的乳腺細(xì)胞沒有明顯的細(xì)胞毒作用。林芳等[15]研究發(fā)現(xiàn)外源添加 FeCl350-150μmol/L可以使 DHA對(duì) MCF-7細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制率提高 30%-50%。近期研究表明,許多過表達(dá)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的腫瘤細(xì)胞,如白血病細(xì)胞株 CCRF、CEM和星形細(xì)胞瘤細(xì)胞株U373,只有在應(yīng)用了高劑量青蒿素,并和鐵劑合用后才有一定的治療效果[16-17]。也就是說,如果在DHA治療腫瘤的同時(shí),配合增加一些鐵劑或者誘導(dǎo)轉(zhuǎn)鐵蛋白的表達(dá),使腫瘤細(xì)胞內(nèi)的 Fe2+水平增加,會(huì)大大提高藥物對(duì)耐藥腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。

2.3 抑制腫瘤血管生成 腫瘤的浸潤(rùn)生長(zhǎng)以及侵襲轉(zhuǎn)移常伴有大量的新生血管的生成以保證其旺盛的營(yíng)養(yǎng)需求。因此抑制血管的生成對(duì)抑制腫瘤生長(zhǎng)有著重要的意義。Chen等[18-19]用人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)的生長(zhǎng)、遷移及小管形成實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)雙氫青蒿素體外可以抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和管狀形成。李茵等[20]通過試驗(yàn)表明,DHA能夠有效抑制 K562細(xì)胞的增殖,同時(shí)較低濃度 2μmol/L的 DHA就能顯著抑制 K562細(xì)胞VEGF蛋白和 mRNA的表達(dá)。在對(duì) K562細(xì)胞條件培養(yǎng)基促血管新生作用的進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn),經(jīng)DHA處理后,K562細(xì)胞條件培養(yǎng)基促的促內(nèi)皮細(xì)胞增殖能力明顯減弱,其在促雞胚絨毛尿膜(CAM)血管新生研究模型中的促血管新生作用亦有所下降。也就是說 DHA不僅能夠顯著下調(diào) K562細(xì)胞 VEGF的表達(dá),而且可以抑制由其誘導(dǎo)的血管新生作用。從而提示 DHA具備既能抑制腫瘤細(xì)胞增殖分化,又能干擾 VEGF誘導(dǎo)的腫瘤血管新生的雙刃作用。這一點(diǎn)與 Wu等[21]對(duì)多發(fā)骨髓瘤 RPMI8226細(xì)胞研究結(jié)果相類似。

2.4 放化療協(xié)同及逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥 腫瘤耐藥機(jī)制極其復(fù)雜,研究表明,可能與以下因素有關(guān):體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)變化、藥物轉(zhuǎn)運(yùn)外排與亞細(xì)胞分布改變、藥物作用靶標(biāo)如拓?fù)洚悩?gòu)酶改變、DNA損傷修復(fù)加強(qiáng)、抗凋亡基因表達(dá)增強(qiáng)、細(xì)胞增殖速率變化等等。這些機(jī)制可能同時(shí)存在,不同機(jī)制間相互影響。由于青蒿素類藥物與傳統(tǒng)的化療藥物如甲氨蝶呤、長(zhǎng)春新堿以及羥基脲等作用機(jī)制不同。因此這使得青蒿素類藥物逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞對(duì)傳統(tǒng)化療藥物的耐藥性成為可能。陳衛(wèi)強(qiáng)等[22]以人肺腺癌 A549細(xì)胞及其耐順鉑細(xì)胞株 A549/CDDP為作用對(duì)象,研究DHA體外逆轉(zhuǎn)耐藥作用。發(fā)現(xiàn)順鉑單獨(dú)作用對(duì)人肺腺癌 A549細(xì)胞和 A549/CDDP細(xì)胞 IC50值分別為 0.270 g/ml和 5.703 g/ml,耐藥倍數(shù)為 21.12。而DHA與順鉑聯(lián)用,低劑量 DHA可部分逆轉(zhuǎn)順鉑耐藥,其 IC50值由 5.703 μg/ml變?yōu)?2.255 μg/ml,逆轉(zhuǎn)倍數(shù)為 2.53。高劑量 DHA逆轉(zhuǎn)效果更佳,經(jīng)與320 nMDHA共同作用,順鉑對(duì) A549/CDDP細(xì)胞的IC50值由 5.703μg/ml變?yōu)?0.464μg/ml,逆轉(zhuǎn)倍數(shù)為 12.29,與低劑量組比較差異顯著。說明 DHA對(duì)順鉑的逆轉(zhuǎn)效果存在濃度依賴性。進(jìn)一步研究認(rèn)為其機(jī)制可能與 DHA下調(diào) Bcl-2/Bax比例,從而解除 A549/CDDP細(xì)胞凋亡抑制有關(guān)[23]。Kim等[24]研究發(fā)現(xiàn),雙氫青蒿素可增加神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞U373MG的放射敏感性。其機(jī)制可能與青蒿素增加ROS生成及抑制谷胱昔肽轉(zhuǎn)移酶(CST)的表達(dá)有關(guān)。Han等[25]研究發(fā)現(xiàn)青蒿素及其衍生物可以明顯地抑制 weel激酶的活性,抑制 edc2T14和edc2Y15磷酸化,從而激活 edc2活性,抑制電離輻射誘導(dǎo)引起的 G2期阻滯,細(xì)胞帶著損傷進(jìn)入 M期發(fā)現(xiàn)凋亡或死亡。

3 展 望

綜上所述,大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示雙氫青蒿素具有抗腫瘤活性的特點(diǎn):抑制腫瘤細(xì)胞增殖;誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡;抑制新生血管形成;逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞耐藥;與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合提高對(duì)腫瘤細(xì)胞的特異性殺傷;對(duì)傳統(tǒng)的化療藥物具有增敏作用等。盡管關(guān)于雙氫青蒿素抗癌作用的臨床探索性研究以及關(guān)于它與腫瘤浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移相關(guān)因子如尿激酶型纖溶酶原激活劑(uPA)的研究較少,但是雙氫青蒿素在臨床抗瘧治療中具有其安全、高效、毒副作用小等特點(diǎn),對(duì)我們打破傳統(tǒng)抗癌藥物的研究思路,尋找抗癌新藥,抗癌新靶點(diǎn)具有重要意義。

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