曲中原，鄒 翔，龍麗莉，王 超，王雨蒙，王嘉琪

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)藥物所博士后科研工作站，哈爾濱150076;2.齊齊哈爾富拉爾基區(qū)中醫(yī)醫(yī)院，黑龍江齊齊哈爾161041;3.哈爾濱商業(yè)大學(xué)抗腫瘤天然藥物教育部工程研究中心，哈爾濱150076)

有絲分裂災(zāi)難(mitotic catastrophe)這一概念最初是在1989年由Molz等人提出，他們在研究一種對溫度敏感的裂殖酵母突變體中發(fā)現(xiàn)細胞分裂時因染色體異常分離而死亡[1].從發(fā)現(xiàn)有絲分裂災(zāi)難死亡現(xiàn)象至今已經(jīng)20多年，但是人們對它的了解還十分有限，其中一個關(guān)鍵的原因就是對于有絲分裂災(zāi)難的認識缺乏一致的辨別標(biāo)準(zhǔn).最初一些人認為，有絲分裂災(zāi)難不是一種細胞死亡形式，而是引起細胞死亡的一種不可逆的中間過渡狀態(tài)，而最終細胞死亡是通過凋亡、壞死或衰老等途徑[2].近年來隨著深入研究，有絲分裂災(zāi)難越來越趨向于被認為是一種由細胞損傷和細胞周期檢查點異常引起的一種新的細胞死亡途徑，具體機制尚在研究和探索中.

1 有絲分裂災(zāi)難的特征

當(dāng)細胞DNA損傷或紡錘體結(jié)構(gòu)破壞時，有絲分裂發(fā)生異常，細胞無法完全分裂，導(dǎo)致四倍體或多倍體并伴有細胞死亡的現(xiàn)象稱之為有絲分裂災(zāi)難[3].與凋亡、壞死或衰老等不同，有絲分裂災(zāi)難死亡的特征主要表現(xiàn)在細胞死亡發(fā)生在錯誤的有絲分裂期間或之后，有絲分裂期異常;細胞體積變大，形成的巨細胞中含有兩個或多個核和部分凝集的染色質(zhì);DNA多倍化;中心體異常復(fù)制，出現(xiàn)多中心體現(xiàn)象等[4].相關(guān)基因變化表現(xiàn)為G2/M期檢查點和有絲分裂紡錘體組裝相關(guān)蛋白質(zhì)的低表達或缺失，caspase激活或不激活.檢測方法主要有光學(xué)顯微鏡或激光共聚焦顯微鏡或電鏡檢測細胞含兩個或多核.流式細胞儀檢測G2/M阻滯，多倍體[5].從這些特征分析有絲分裂災(zāi)難死亡發(fā)生在細胞有絲分裂期的不同階段，但主要是長時間的中期阻滯所引起.當(dāng)紡錘體檢查點出現(xiàn)異常，損傷的遺傳物質(zhì)異常分配形成多核后，就能啟動有絲分裂災(zāi)難死亡通路.

2 有絲分裂災(zāi)難與G2/M期檢查點

研究表明有絲分裂災(zāi)難與G2/M期檢測點有著密切關(guān)系，G2/M檢測點異常時，期細胞不能正常分裂，導(dǎo)致四倍體或多倍體的形成，細胞失去活性并伴有死亡現(xiàn)象.

2.1 cdc2/cyclinB1 復(fù)合物

有絲分裂期的啟動是由cdc2/cyclinB1復(fù)合物控制.G2到M期的進程是由激活的cdc2/cyclinB1復(fù)合物所驅(qū)動的.cdc2/cyclinB1異型二聚體被激活后，有絲分裂被啟動，其活性從有絲分裂的前期必須維持到中期之前.進入后期，cdc2/cyclinB1的活性由于cyclinB1的降解而崩解.分裂期開始時，cdc25c使cdc2的賴氨酸15位點(Tyr15)和蘇氨酸14位點(Thr14)去磷酸化，從而活化cdc2/cyclinB1復(fù)合物活力，細胞開始分裂.當(dāng)cdc25c的絲氨酸216位點(Ser216)被磷酸化后，14－3－3蛋白將cdc25c束縛在胞漿中，從而干擾cdc25c對cdc2的去磷酸化，進而使cdc2/cyclinB1復(fù)合物活力降低.

研究表明有絲分裂災(zāi)難與M期cdc2/cyclinB1復(fù)合物活力下降有關(guān).在土槿皮乙酸誘導(dǎo)小鼠成纖維L929細胞周期阻滯的研究中發(fā)現(xiàn)，土槿皮乙酸作用細胞0－24h cdc2蛋白水平無明顯變化，而cyclinB1蛋白水平與時間成正比上升;24 h后cdc2蛋白水平有所下降，而cyclinB1急劇下降.cyclinB1的降解導(dǎo)致cdc2/cyclinB1復(fù)合物活力降低使L929細胞阻滯于M期，最終發(fā)生有絲分裂災(zāi)難[6].在白屈菜堿誘導(dǎo)人胃癌SGC－7901細胞有絲分裂災(zāi)難的研究中發(fā)現(xiàn)，藥物作用48 h后cdc2和 cyclinB1 蛋白水平均下降[7－8].

2.2 Plk 激酶

在Plk(Polo－like kinase)激酶家族中，Plk1在細胞分裂中具有最廣泛的功能，它在有絲分裂過程中對染色體的分離、中心體的復(fù)制、紡錘體的形成、胞質(zhì)的分裂都有重要的作用，是染色體DNA復(fù)制必不可少的激酶類[9].應(yīng)用RNA干擾技術(shù)(RNAi)抑制人胃癌MKN－45細胞Plk1基因的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Plk1mRNA及蛋白質(zhì)水平在一定時間內(nèi)均明顯降低，更多的MKN－45細胞阻滯于G2/M期，細胞無法從G2期過渡到M期，或進入了M期卻不能完成分裂[10].在食管癌細胞的研究中，使用RNA沉默技術(shù)抑制Plk1的表達，可導(dǎo)致姐妹染色單體分離不徹底和胞質(zhì)分裂失敗，使細胞發(fā)生有絲分裂災(zāi)難[11].目前研究結(jié)果提示Plk1可能將會是今后具有潛在臨床應(yīng)用價值的藥物或基因抗癌靶點.

3 有絲分裂災(zāi)難與紡錘體組裝檢查點

紡錘體組裝檢查點(spindle assembly checkpoint，SAC)工作始于細胞進入有絲分裂后期直到所有染色體都正確排列，它監(jiān)控著微管的結(jié)構(gòu)、染色體附著情況，并在有絲分裂紡錘體裝置正確配置前延遲姐妹染色單體分離.著絲點相關(guān)蛋白Mad2，BubR1，Bub1和Bub3是紡錘體檢查點信號通路的關(guān)鍵組分.這些蛋白可以附著于沒有結(jié)合微管的著絲點上，從而在紡錘體功能失調(diào)時阻止有絲分裂進入后期.細胞進入M期后，能否跳出M期完全由SAC控制.任何干擾姐妹染色體與紡錘體正確結(jié)合的因素都會激活SAC.正常情況下，進入M中期的細胞會迅速激活后期促進因子(anaphas－promoting complex，APC)，破壞姐妹染色單體的粘連，使相關(guān)cdks復(fù)合物失活，從而完成有絲分裂和胞質(zhì)分裂.由于SAC對微管蛋白動力作用、中心體分離異常、中心體和動粒結(jié)構(gòu)的變化及嚴重的DNA損傷敏感，所以各種因素都直接或間接的激發(fā)SAC信號，APC失活，導(dǎo)致細胞阻滯于M中后期的交界處[12].然而，有絲分裂災(zāi)難之所以發(fā)生，形成多核細胞，是由于細胞發(fā)生了有絲分裂滑脫.有絲分裂滑脫是指細胞發(fā)生了SAC適應(yīng)，在沒有徹底修復(fù)已損傷的紡錘體的情況下，能夠越過，突破該檢查點，跳出直接至下一個細胞周期的G1期，形成4倍體或多倍體的假G1細胞.這種細胞失去了分裂能力，維持在G1期，具有多個微核，可以存活數(shù)天但不具細胞活性，數(shù)天后通過衰老或凋亡死亡.這種現(xiàn)象的產(chǎn)生和cyclinB1降解、cdc2/cyclinB1失活，cdk抑制分子的作用密切相關(guān)[6].有絲分裂災(zāi)難細胞有多種命運，例如死于分裂期，進入下一個周期的G1期后再死亡和有絲分裂滑脫跳出分裂期進入衰老狀態(tài)[3].最新研究發(fā)現(xiàn)一種從雞貧血病毒(CAV)中獲得的病毒蛋白凋亡素可選擇性地誘導(dǎo)人類腫瘤細胞死亡.它在在骨肉瘤細胞中通過非p53途徑使紡錘體形成異常，并使有絲分裂期的非雙極主軸細胞增加了10倍，使有絲分裂周期加長出現(xiàn)異常核分裂，從而誘導(dǎo)腫瘤細胞發(fā)生有絲分裂災(zāi)難死亡[13].另有研究發(fā)現(xiàn)212Pb放射免疫療法也是通過干擾有絲分裂紡錘體檢查點從而加強紫杉醇誘導(dǎo)細胞發(fā)生有絲分裂災(zāi)難死亡[14].

BubR1是酵母細胞有絲分裂檢查點基因家族中的一員，其編碼的蛋白是紡錘體檢測點的重要組成成分之一.BubR1通過參與監(jiān)測有絲分裂過程中微管與著絲點間的結(jié)合狀態(tài)，感受著絲點上張力的情況來確保染色體的正確分離以及細胞有絲分裂過程.BubR1的表達水平與紡錘體檢測點的功能存在一定的劑量依賴效應(yīng)，該基因一旦缺失將引起大量非整倍體的產(chǎn)生，從而引發(fā)紡錘體檢測點的妥協(xié)反應(yīng).近來有關(guān)BubR1的功能和作用機制等方面引起了越來越多研究人員的關(guān)注[15].BPR0L075[6－ 甲氧基 －3 － (3＇，4＇，5＇－ 三甲氧基苯甲?；?－1H－吲哚]是一種新合成的微管抑制劑，具有高效和廣譜的細胞毒作用，對卵巢癌細胞及耐紫杉醇藥的卵巢癌細胞均有較好的效果[11].其作用機制一方面是誘導(dǎo)細胞凋亡，另一方面是上調(diào)耐紫杉醇的卵巢癌細胞cyclinB1，BubR1以及MPM－2和Survivin蛋白水平，使Bcl－XL磷酸化進而發(fā)生G2/M期阻滯，形成多核巨細胞，發(fā)生有絲分裂災(zāi)難.從民間抗腫瘤草藥旱生香茶菜(Isodon xerophilus)中分離得到的化合物Pharicin A是貝殼杉烯二萜類化合物.研究發(fā)現(xiàn)Pharicin A能夠誘導(dǎo)白血病和實體腫瘤細胞發(fā)生有絲分裂災(zāi)難.其作用機制與染色體排布異常、BubR1定位異常和解除紡錘體檢查點的檢測有關(guān).此外，Pharicin A也可誘導(dǎo)紫杉醇耐藥的人類白血病細胞Jurkat和人骨肉瘤細胞U－2OS發(fā)生有絲分裂災(zāi)難[16].

4 誘導(dǎo)腫瘤細胞發(fā)生有絲分裂災(zāi)難的相關(guān)藥物

紫杉醇在卵巢癌和乳腺癌的治療中起主要作用，主要通過促進微管蛋白聚合，抑制解聚，保持微管蛋白穩(wěn)定.半合成紫杉類抗腫瘤藥物多西紫杉醇用于治療乳腺癌和前列腺癌，抗腫瘤活性比紫杉醇高[17].其作用機制也可通過干擾細胞有絲分裂和分裂間期細胞功能所必需的微管網(wǎng)絡(luò)，促進細胞發(fā)生有絲分裂災(zāi)難死亡而起到抗腫瘤作用.帕唑帕尼能有效的抑制細胞周期調(diào)控的相關(guān)激酶，紫杉醇與其結(jié)合可產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤作用，其增效與有絲分裂災(zāi)難有關(guān)[18].Zuryń A 等[19]用不同濃度的阿霉素(0.05，0.1 和 0.15 μmol/L)作用于人類白血病細胞Jurkat，發(fā)現(xiàn)低劑量治療后，Jurkat細胞出現(xiàn)G2/M期阻滯，cyclinB1，cyclinA和cyclinD1蛋白表達量升高，進而出現(xiàn)細胞凋亡和有絲分裂災(zāi)難.腎茶(Clerodendranthus spicatus)中的有效成分澤蘭黃素可以非特異性抑制許多蛋白激酶，使細胞有絲分裂不能正常進行，發(fā)生細胞G2/M期阻滯，誘導(dǎo)有絲分裂災(zāi)難[20].

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