王麗婭 徐明娟 吳 薇

多西環(huán)素(doxycycline，DOX)，別名脫氧土霉素、強力霉素，屬于第三代半合成四環(huán)素類廣譜抗生素，多為鹽酸鹽，易溶于水或甲醇，微溶于乙醇或丙酮中，不溶于乙醚、氯仿、苯。DOX具有四環(huán)素類藥物共性，可以絡合金屬離子如Zn2+、Cu2+。主要作用于細菌核蛋白體30S亞基，干擾氨基酸t(yī)RNA與30S亞基上的作用位點結合，阻斷氨基酰tRNA與核糖體-mRNA復合體結合，抑制蛋白質(zhì)合成而發(fā)揮抑菌作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，除抗感染作用外，DOX還可通過多種途徑影響腫瘤細胞增殖凋亡、侵襲轉移、血管生成等過程。有相當數(shù)量體內(nèi)外實驗已經(jīng)初步證實DOX的抗腫瘤作用。研究報道，DOX可抑制乳腺癌細胞、非小細胞肺癌細胞的增殖，誘導癌細胞凋亡，還可以抑制乳腺癌、黑色素瘤、口腔鱗癌的侵襲和轉移［1～4］。

一、多西環(huán)素對基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)的作用

MMPs家族由23種鋅離子依賴性的內(nèi)肽酶組成，是體內(nèi)重要的一類蛋白水解酶。Zn2+是其活性中心，Ca2+是輔助離子。MMPs通過降解細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)中的各種蛋白(包括膠原蛋白、纖連蛋白、蛋白聚糖等)促進腫瘤細胞的侵襲和轉移，還可促進新生血管生成，刺激腫瘤生長。血管內(nèi)皮細胞、巨噬細胞、上皮細胞等利用一氧化氮合酶(nitric oxide synthasei，NOS)和誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)及輔助因子產(chǎn)生NO，可上調(diào)MMPs活性，加速基質(zhì)降解。血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)可刺激MMP-9 mRNA高表達［5］。組織金屬蛋白酶抑制劑(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases，TIMPs)是一組能夠特異性抑制MMPs活性的抑制劑。生理狀態(tài)下，TIMPs與MMPs含量相對穩(wěn)定，使ECM中各種蛋白的合成與分解保持平衡。惡性腫瘤組織中TIMPs的表達往往隨MMPs呈相關性增高，但MMPs的高表達程度總要高于TIMPs，由于兩者間的平衡被打破，才促進腫瘤的侵襲和轉移。

DOX被廣泛認為是高效的TIMP。其抑制MMPs的作用機制有:①與MMPs活性中心的Zn2+結合，直接阻斷酶活性;②與金屬蛋白酶非活性部位Ca2+結合，使基質(zhì)金屬蛋白酶發(fā)生構象改變，進而失活;③從轉錄和(或)轉錄后水平下調(diào)MMPs mRNA表達，上調(diào) TIMPs mRNA 表達從而抑制酶解作用［3，5］;④同時還可抑制血管生成，從而間接發(fā)揮抑制腫瘤生長和侵襲的作用;⑤可加速iNOS mRNA降解，減少iNOS的翻譯表達，降低NO產(chǎn)量，抑制MMPs活性［6］。MMPs中與腫瘤侵襲轉移關系最密切的是MMP-2、MMP-9，兩者表達于腫瘤細胞膜及胞質(zhì)。據(jù)文獻報道，DOX在不同細胞中，可通過相同或不同途徑調(diào)節(jié)MMP-2、MMP-9的表達，對于同一種蛋白，DOX的抑制作用與給藥量呈劑量依賴性正相關［4，7］。通過抑制MMP的表達及活性，可降低腫瘤侵襲能力，抵抗血管生成，減緩腫瘤生長速度。

二、多西環(huán)素對腫瘤細胞血管生成的作用

血管生成(angiogenesis)是內(nèi)皮細胞增殖和遷移形成新血管的過程。腫瘤細胞生長侵襲過程中需要充足的血液供應。腫瘤血管形成經(jīng)過包括:血管基膜及ECM破壞，內(nèi)皮細胞出芽及游走，內(nèi)皮細胞分裂增殖、分化，血管腔及血管基膜形成。細胞外基質(zhì)的許多成分都參與了內(nèi)皮細胞的增殖與移動。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞可形3種血管生成模式:①腫瘤血管內(nèi)壁由分化成熟的內(nèi)皮細胞襯覆，無腫瘤細胞參與，稱為內(nèi)皮依賴性血管，是一種經(jīng)典的血管形成方式。MMP-2、MMP-9可能通過多種途徑促進腫瘤內(nèi)皮依賴性血管生成，是促血管生成的重要因子［8］;②癌細胞表型轉化，通過自身變形成無內(nèi)皮細胞襯覆的可輸送血液的管道系統(tǒng)，稱為血管生成擬態(tài)(vasculogenic mimicry，VM)［9］;③腫瘤細胞、內(nèi)皮細胞及內(nèi)皮祖細胞共同附著在血管內(nèi)壁形成的一種供血方式，稱為馬賽克血管(mosaic vessel，MV)［10］。研究表明，DOX 可以通過抑制MMP-2，MMP-9的表達，抑制VM和MV形成;抑制腫瘤細胞釋放VEGF，減少內(nèi)皮依賴性血管形成，通過抑制MMPs表達降低腫瘤細胞內(nèi)微血管密度，減少腫瘤血供從而抑制其增殖［3，11，12］。

三、多西環(huán)素對腫瘤細胞增殖及凋亡的作用

DOX可能通過兩種機制抑制細胞增殖:①抑制腫瘤細胞DNA合成;②抑制氧化磷酸化，減少線粒體內(nèi)ATP供給，進而減少線粒體蛋白合成。但研究發(fā)現(xiàn)此抑制作用受到細胞膜對DOX通透性的影響。韓韜等［13］發(fā)現(xiàn)四環(huán)素對膀胱癌EJ細胞的增殖無明顯影響，與DOX的通透性低有關。另外，人體正常組織細胞對DOX通透性很低，因此不影響其蛋白質(zhì)的合成。

半光天冬氨酸蛋白酶(caspase)家族在細胞凋亡過程中也起到重要作用。細胞凋亡可由死亡受體途徑和線粒體細胞色素C(Cytc)途徑所介導。在細胞凋亡信號的刺激下，Cytc從線粒體內(nèi)釋放到胞質(zhì)內(nèi)，在dATP存在條件下，與信號接頭分子Apaf1結合，募集并激活 caspase-9，繼而活化 caspase-3，啟動caspase的級聯(lián)反應，引起細胞凋亡。Z-VAD-FMK是caspase的可逆性抑制物，對多種刺激誘導的凋亡有抑制作用。研究表明，DOX可通過降低線粒體膜電位，促進Cytc釋放，激活caspase-9、caspase-3進而引起細胞凋亡。而Z-VAD-FMK可完全抑制DOX 誘導凋亡的作用［14～16］。

細胞凋亡過程由多基因參與，其中Bcl家族蛋白中的Bcl-2/Bax起到重要作用。Bax形成同源二聚體時誘導細胞凋亡;隨著Bcl-2表達量上升，Bax二聚體分開，與Bcl-2形成更穩(wěn)定的Bax-Bcl-2異源二聚體，從而抑制細胞凋亡。此Bcl-2和Bax的比例決定細胞的凋亡程度。張彩蓮等［2］證明DOX可下調(diào)Bcl-2表達，上調(diào)Bax表達，從而促進非小細胞肺癌A549細胞凋亡。

多西環(huán)素促進細胞凋亡可能還與細胞線粒體膜蛋白APO2.7有關［17］。APO2.7特異性的表達于凋亡期細胞內(nèi)，而多西環(huán)素可以明顯上調(diào)其表達。此外，DOX誘導細胞凋亡效應與細胞類型有關。綜合報道，DOX對人骨肉瘤細胞的凋亡誘導作用較強，對人前列腺癌細胞的凋亡誘導作用較弱，而對小鼠和人肥大細胞則無明顯作用［18，19］。

MAPK/JNK信號傳導通路參與了胚胎發(fā)育、免疫反應、細胞分化等許多正常的生理過程，近年研究發(fā)現(xiàn)，JNK通路還參與調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖及凋亡。TNF、IL-1、IL-6和許多環(huán)境應激等不同形式的刺激通過不同的信號通路介導JNK的活化。De Paiva等［15］通過分析DOX對干眼癥動物模型角膜上皮細胞的作用機制，發(fā)現(xiàn)DOX可通過幾個方面抑制角膜上皮細胞凋亡:①減少MMP-9產(chǎn)生;②抑制MAPK活性;③下調(diào) MMP-9、IL-1α、IL-1β、TNF-α 及致炎因子(pro-inflammatory molecules)的基因表達;④抑制TGF-β1-誘導的 MMP-9的表達及 Smad、JNK1/2、ERK1/2、p38信號通路的激活。

四、多西環(huán)素對SDF-1/CXCR-4通路的作用

基質(zhì)細胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1，SDF-1)是由骨髓基質(zhì)細胞及其他相關的上皮細胞分泌的一種CXC類趨化因子。CXC族趨化因子受體4(CXC chemokine receptor-4，CXCR4)是已知SDF-1的唯一受體。近年來研究發(fā)現(xiàn)兩者特異性結合形成SDF-1/CXCR-4生物軸，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲轉移中發(fā)揮重要作用。綜合文獻報道，SDF-1/CXCR-4具有如下特點:①可激活細胞內(nèi)MAPK及Akt通路刺激腫瘤細胞生長;②可在轉錄水平和(或)轉錄后水平上調(diào)MMP-2、9的表達，促進腫瘤細胞的侵襲和遷移;③通過激活核轉錄因子κB(NF-κB)促進腫瘤細胞侵襲，而NF-κB可直接促進CXCR4的表達，使得向SDF-1的趨化作用增強，促進腫瘤細胞的侵襲轉移。DOX為MMPs抑制劑，而DOX是否也能通過SDF-1/CXCR4通路影響MMPs的表達及其中的分子機制至今尚不清楚，有待于進一步研究證實。

綜上所述，DOX可調(diào)節(jié)MMPs的活性與表達、影響腫瘤細胞增殖與凋亡及腫瘤血管生成，并通過多種信號轉導途徑影響惡性腫瘤的生物學行為。近年來惡性腫瘤性疾病如卵巢癌、肺癌等發(fā)病率逐年增高，且預后差，致死率高。多西環(huán)素性能穩(wěn)定、毒性小，且價格便宜，因此如能證明其治療惡性腫瘤有效，將能為患者提供更為安全、有效、便宜的抗癌藥物，因而具有重要的臨床意義和應用前景。

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