Advances in the antitumor mechanism of artemisinin and its derivatives

徐春芳，胡小龍，岳小慶，楊　丹，謝　丹，趙　楠綜述，朱文赫*審?！?吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林 吉林　132013)

·綜述·

青蒿素及其衍生物抗腫瘤作用機(jī)制研究進(jìn)展

Advances in the antitumor mechanism of artemisinin and its derivatives

徐春芳，胡小龍，岳小慶，楊丹，謝丹，趙楠綜述，朱文赫*審校(吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林 吉林132013)

摘要：青蒿素是一種具有過(guò)氧橋結(jié)構(gòu)的倍半萜內(nèi)酯化合物，近年來(lái)其抗腫瘤作用成為熱點(diǎn)。其抗腫瘤作用主要是從抑制細(xì)胞周期、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、鐵離子介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用、抗血管形成、放化療增敏及多藥耐藥腫瘤細(xì)胞的逆轉(zhuǎn)作用等方面進(jìn)行研究。本文就青蒿素及其衍生物抗腫瘤作用最新研究進(jìn)展以及機(jī)制作以綜述，以此揭示其應(yīng)用前景和研發(fā)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：青蒿素；衍生物；抗腫瘤；機(jī)制

青蒿素(artemisinin)是從菊科植物黃花蒿葉中提取出來(lái)的白色針狀結(jié)晶，分子式為C12H22O5，是含有過(guò)氧化基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯化合物[1]。其衍生物主要有雙氫青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚和蒿乙醚，具有廣泛的藥理活性，如抗瘧原蟲(chóng)、抗血吸蟲(chóng)、抗病毒、抗纖維化等[2]。近年來(lái)，對(duì)其抗腫瘤作用的研究廣泛而深入，本文就青蒿素及其衍生物抗腫瘤機(jī)制研究進(jìn)展做一綜述，望對(duì)其進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。

1青蒿素及其衍生物的抗腫瘤作用

1.1抗前列腺癌作用

前列腺癌是男性生殖系統(tǒng)中常見(jiàn)的惡性腫瘤，近年來(lái)其發(fā)病率與死亡率處于上升的趨勢(shì)，各種療法都存在著一定局限性，因此研發(fā)出一種新的高效的治療方法十分關(guān)鍵。有實(shí)驗(yàn)采用以前列腺癌PC-3細(xì)胞建立裸鼠種植瘤模型，用DHA按濃度梯度處理小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比各實(shí)驗(yàn)組不同程度的抑制了PC-3細(xì)胞的生長(zhǎng)，并呈濃度和時(shí)間依賴性[3]。有研究表明90%的前列腺癌PC-3細(xì)胞中的抑癌基因UCHL1(泛素羧基末端水解酶1)啟動(dòng)子區(qū)域高度甲基化[4]，如果能夠?qū)ふ乙环N藥物可以逆轉(zhuǎn)前列腺癌UCHL1甲基化狀態(tài)，使抑癌基因重新表達(dá)，將對(duì)控制前列腺癌的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。丁璇等[5]將PC-3細(xì)胞分成空白組、DHA(12.5、25、50、100 μmol/L)組和5-雜氮-2′脫氧胞苷(2.5 μmol/L)陽(yáng)性對(duì)照組，檢測(cè)UCHL1 mRNA、DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)mRNA、UCHL1CpG島的甲基化水平和UCHL1蛋白表達(dá)水平，結(jié)果顯示DHA組與陽(yáng)性對(duì)照組均使UCHL1啟動(dòng)子區(qū)域甲基化水平明顯下降，而與空白對(duì)照組比較，UCHL1 mRNA和蛋白表達(dá)水平上升，DNMTs mRNA表達(dá)水平下降，并且DHA濃度為2.5 μmol/L時(shí)效果最佳。清楚的事實(shí)說(shuō)明了DHA能夠逆轉(zhuǎn)前列腺癌甲基化狀態(tài)，這將對(duì)前列腺癌的治療具有重要意義。

1.2抗乳腺癌作用

乳腺癌是常見(jiàn)的生殖系統(tǒng)惡性腫瘤，對(duì)女性的生命危害極大，因此急需高效低毒的抗乳腺癌藥物運(yùn)用臨床。VEGF是乳腺癌發(fā)病的一個(gè)重要因素，它不僅能夠促進(jìn)新生血管形成，還與乳腺癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。王景毅[6]通過(guò)MTT檢測(cè)青蒿素對(duì)乳腺癌細(xì)胞系MCF-7和MDA-MB-23細(xì)胞的增殖影響以及ELISA法檢測(cè)VGEF蛋白的分泌水平，半定量轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)測(cè)定VGEF mRNA表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VGEF蛋白分泌和mRNA表達(dá)水平均降低，乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)受到抑制。同時(shí)，有研究證明青蒿素及其衍生物對(duì)乳腺癌細(xì)胞多藥耐藥具有逆轉(zhuǎn)作用，它可以通過(guò)和阿霉素ADR聯(lián)合使用，降低細(xì)胞膜與細(xì)胞質(zhì)之間的P-gp蛋白(ATP依賴的“藥物泵”)表達(dá)水平，提高細(xì)胞內(nèi)藥物濃度，從而增強(qiáng)藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用[7]，這些結(jié)論都證實(shí)了青蒿素對(duì)乳腺癌的生長(zhǎng)具有抑制作用。

1.3抗宮頸癌作用

宮頸癌是常見(jiàn)的婦科惡性腫瘤之一，發(fā)病率位于我國(guó)女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的首位，傳統(tǒng)的治療方法往往給患者生理和心理都造成極大地創(chuàng)傷。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)青蒿素對(duì)宮頸癌放射治療具有增敏作用，宮曉梅等[8]采用MTT法，用不同濃度的青蒿素對(duì)宮頸癌HeLa細(xì)胞作用，同時(shí)用Western blot檢測(cè)HeLa細(xì)胞中的CyclinB1和Weel蛋白的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CyclinB1蛋白上調(diào)和Weel蛋白下調(diào)，說(shuō)明青蒿素可以通過(guò)蛋白的改變來(lái)減弱輻射誘導(dǎo)的G2的阻滯作用，使細(xì)胞來(lái)不及修復(fù)從而導(dǎo)致死亡。

1.4抗胃癌作用

胃癌在我國(guó)出現(xiàn)率高且易轉(zhuǎn)移，目前有研究是將DHA(10、20、40、80 μmol/L)處理胃癌細(xì)胞SGC7901 24、48、72h后檢測(cè)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、環(huán)氧合酶-2(COX-2)、血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)以及抑癌基因PTEN的mRNA和蛋白的表達(dá)水平，實(shí)驗(yàn)證明VEGF、COX-2、VCAM-1的mRNA和蛋白表達(dá)水平都下降，而PTEN的mRNA和蛋白表達(dá)水平上升，說(shuō)明了DHA對(duì)腫瘤的血管生成具有抑制作用[9]。DHA還可以通過(guò)PTEN/PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來(lái)抑制胃癌細(xì)胞的增殖[10]，主要是其能夠增強(qiáng)PTEN的蛋白的表達(dá)，來(lái)阻滯PI3K/Akt通路，從而影響細(xì)胞增殖相關(guān)基因CyclinD1和p27的表達(dá)。

2青蒿素類化合物抗腫瘤機(jī)制

2.1細(xì)胞周期阻滯

腫瘤是機(jī)體在各種致瘤因子作用下，局部組織在基因水平上失去對(duì)其正?？刂?，導(dǎo)致克隆性異常增生而形成的新生物。體外體內(nèi)實(shí)驗(yàn)均表明，青蒿素及其衍生物對(duì)腫瘤細(xì)胞克隆性增生有著明顯的抑制作用，這可能與細(xì)胞周期的阻滯有關(guān)。Morrissey[11]用實(shí)驗(yàn)證明了青蒿素及其衍生物可使前列腺癌細(xì)胞周期停滯在G0/G1期，G2+M期的細(xì)胞明顯減少，同時(shí)Lu Jinjian等[12]發(fā)現(xiàn)DHA能使結(jié)腸癌細(xì)胞周期停滯在G0/G1期，S期細(xì)胞比例下降，Hou Junmei等[13]也證明DHA和ART能使肝癌HepG2細(xì)胞和Hep3B細(xì)胞周期調(diào)控蛋白CyclinD1、CyclinE、Cdk2和Cdk4等下調(diào)，使細(xì)胞周期停滯在G0/G1期，并與劑量和時(shí)間呈正相關(guān)。

2.2誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是一種嚴(yán)格基因控制的程序性死亡過(guò)程，是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要機(jī)制之一，而腫瘤的形成就是由于細(xì)胞凋亡受阻導(dǎo)致的。細(xì)胞凋亡有兩種途徑：一是線粒體介導(dǎo)的內(nèi)部途徑，二是死亡配體介導(dǎo)的外部途徑。而青蒿素及其衍生物主要通過(guò)降低線粒體跨膜電位，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的凋亡物質(zhì)釋放、caspase激活，使得腫瘤細(xì)胞凋亡。Reungpatthanaphong等[14]證明了青蒿素、青蒿琥酯、雙氫青蒿素能夠使線粒體跨膜電位降低，引起線粒體內(nèi)的鈣離子明顯減少，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。青蒿素類化合物誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡還可能與Bcl-2,Bax,p53等基因有關(guān)，通過(guò)其下游調(diào)控蛋白產(chǎn)物P21WAF1/CIP1來(lái)下調(diào)Bcl-2,上調(diào)Bax來(lái)促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Handrick等[15]研究發(fā)現(xiàn)雙氫青蒿素處理淋巴瘤Jurkat細(xì)胞后，可通過(guò)誘導(dǎo)凋亡蛋白NOXA并激活Bak促進(jìn)細(xì)胞凋亡，當(dāng)Bak和Bax同時(shí)缺失的情況下，雙氫青蒿素對(duì)細(xì)胞凋亡幾乎不起作用。

最新研究表明雙氫青蒿素誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡與細(xì)胞內(nèi)癌蛋白c-MYC的濃度呈正相關(guān)，對(duì)于雙氫青蒿素耐受的腫瘤細(xì)胞高表達(dá)c-MYC使其抗腫瘤作用增強(qiáng)，而對(duì)雙氫青蒿素敏感的腫瘤細(xì)胞則相反，這主要是由于雙氫青蒿素能使高表達(dá)的c-MYC磷酸化增強(qiáng)，從而使c-MYC分解增強(qiáng)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[16]。

2.3青蒿素類化合物抗血管形成

腫瘤的增殖和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移均依賴于血管生成來(lái)提供營(yíng)養(yǎng)，所以抑制血管的生成在某種程度上可以阻斷腫瘤的擴(kuò)散。實(shí)驗(yàn)證明青蒿琥酯在血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移以及血管生成三個(gè)環(huán)節(jié)均有抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)有30多個(gè)基因與腫瘤細(xì)胞對(duì)青蒿素及其衍生物的反應(yīng)有很大的關(guān)系，有的只是些基本的血管調(diào)節(jié)因子如VGEF，但可以反映出青蒿素抗腫瘤作用。王景毅[6]通過(guò)MTT和ELISA方法研究青蒿素類化合物對(duì)乳腺癌細(xì)胞內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)受抑制和VEGF mRNA表達(dá)水平減低，可見(jiàn)青蒿素類化合物能抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移。

總體來(lái)說(shuō)，青蒿素類化合物可以通過(guò)血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡、下調(diào)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)因子及受體Flt-1,KDR/Flk-1的表達(dá)、抑制相關(guān)基因mRNA的表達(dá)來(lái)阻斷血管生成進(jìn)行抗腫瘤。

2.4鐵離子介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用

青蒿素類化合物的抗腫瘤作用主要由于其含有的內(nèi)過(guò)氧化基團(tuán)，如果內(nèi)過(guò)氧化基團(tuán)被破壞或不完整，其抗腫瘤作用雖沒(méi)有被完全阻斷，但其細(xì)胞毒性會(huì)減弱。

腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖需要大量的鐵來(lái)維持，而腫瘤細(xì)胞富含轉(zhuǎn)鐵蛋白受體，該受體能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鐵離子的濃度。腫瘤細(xì)胞通過(guò)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體吸收鐵之后與青蒿素及其衍生物中的內(nèi)過(guò)氧化基團(tuán)結(jié)合，內(nèi)過(guò)氧化橋斷裂產(chǎn)生氧自由基，而氧自由基能夠破壞機(jī)體細(xì)胞膜和生物大分子，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。同時(shí)青蒿素有選擇性的殺傷細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)正常細(xì)胞的毒性很小。Laih等[17]研究證實(shí)青蒿素和轉(zhuǎn)體蛋白結(jié)合后可以有效地選擇性殺傷白血病細(xì)胞，而且對(duì)正常的細(xì)胞沒(méi)有明顯細(xì)胞毒作用，這是因?yàn)槟[瘤細(xì)胞低表達(dá)抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶等。因此，青蒿素類化合物對(duì)自由基的形成和穩(wěn)定程度是影響細(xì)胞毒性的一個(gè)重要因素。

3展望

青蒿素類化合物作為抗瘧疾藥物已被廣泛運(yùn)用，在抗腫瘤方面由于有廉價(jià)、易獲取、對(duì)正常細(xì)胞殺傷性小、與傳統(tǒng)藥物不存在交叉耐藥等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。但目前的研究?jī)H僅停留在初級(jí)階段，很多結(jié)果還是體外細(xì)胞水平，缺少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)加以證明，同時(shí)青蒿素在何種濃度對(duì)腫瘤細(xì)胞殺傷作用最大,而對(duì)正常細(xì)胞影響最小等問(wèn)題有待進(jìn)一步探索。因此，需要更加深入研究青蒿素的抗腫瘤機(jī)制，打破傳統(tǒng)的抗腫瘤方法，研發(fā)出高效低毒的抗癌藥物，這對(duì)人類的貢獻(xiàn)將是巨大的。

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文章編號(hào)：1673-2995(2015)05-0372-03

中圖分類號(hào)：R285

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

基金項(xiàng)目：吉林省2014年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目.

作者簡(jiǎn)介：徐春芳(1989-),男(漢族)，本科在讀.

通訊作者：朱文赫(1984-)，男(漢族)，副教授，博士.

(收稿日期：2014-12-03)