徐筱雅，劉尚明，張愛霞

(南京醫(yī)科大學藥學院，江蘇 南京 211166)

腫瘤的遠處轉(zhuǎn)移和復發(fā)是導致惡性腫瘤患者預(yù)后不良和死亡的主要原因[1]。雖然傳統(tǒng)的放化療和分子靶向治療在控制原發(fā)腫瘤方面已取得很大進展，但仍有超過90%的惡性腫瘤患者死于腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移擴散，因此，腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移是目前腫瘤治療面臨的一大難題，尋找高效低毒的抗腫瘤轉(zhuǎn)移藥物對于提高惡性腫瘤的治療效果、改善患者的預(yù)后具有重要意義。微管靶向藥物(microtubule targeting agents，MTAs)又稱微管結(jié)合劑、微管干擾劑，是一類特異性作用于微管蛋白，干擾腫瘤細胞有絲分裂，造成細胞周期停滯,從而誘導細胞凋亡的常用化學治療藥物[2]。由于MTAs存在劑量限制性毒性和耐藥性等問題，限制了其療效的發(fā)揮和更廣泛的臨床應(yīng)用。近年研究發(fā)現(xiàn)，MTAs在亞致死劑量下即可有效抑制腫瘤細胞的運動能力[3-4]，在抗腫瘤轉(zhuǎn)移中起著重要的作用，這為避免其劑量限制性毒性作用提供了新的思路。因此，探究MTAs抗腫瘤轉(zhuǎn)移的作用及其機制，對于藥物的充分開發(fā)利用具有重要意義。本文就MTAs的分類、作用機制及其在抗腫瘤轉(zhuǎn)移中的研究進展進行綜述，以期為MTAs在抗腫瘤治療中發(fā)揮更大的作用提供參考。

1 MTAs的分類

MTAs主要通過與微管蛋白上不同的結(jié)合位點相互作用，促進或抑制微管蛋白的聚合，干擾細胞有絲分裂進程，造成細胞周期阻滯，從而誘導腫瘤細胞凋亡。目前研究顯示，在微管蛋白上有7個MTAs的結(jié)合位點，分別為秋水仙堿位點、長春花堿位點、紫杉烷位點、美登素位點、Peloruside/Laulimalide位點、Pironetin位點以及Gatorbulin位點[5]。

根據(jù)MTAs作用機制的不同，可將其分為微管穩(wěn)定劑(microtubule stabilizer agents，MSAs)和微管失穩(wěn)劑(microtubule destabilizer agents，MDAs)[6]。MSAs主要結(jié)合在紫杉烷位點和Peloruside/Laulimalide 位點上，起到促進微管蛋白聚合和穩(wěn)定微管以防止解聚的作用。紫杉烷位點位于微管管腔一側(cè)的β-微管蛋白上，與該位點結(jié)合的藥物有紫杉醇、埃博霉素、多西他賽、卡巴他賽等[7]。Peloruside/Laulimalide位點位于微管外表面的β-微管蛋白中，目前還未有與之相關(guān)的藥物進入臨床研究。MDAs的作用位點為長春花堿位點、秋水仙堿位點、美登素位點、Pironetin位點或Gatorbulin位點[8]，起著解聚現(xiàn)有的微管或阻止微管蛋白異二聚體形成的作用。長春花堿位點位于縱向排列的2個α/β微管蛋白二聚體之間的界面，與該位點結(jié)合的藥物主要有長春新堿、長春花堿、長春瑞濱、淫羊藿苷等[9]。秋水仙堿位點位于α/β微管蛋白二聚體內(nèi)部的β-微管蛋白一側(cè)，與該位點結(jié)合的藥物主要有秋水仙堿、康普瑞汀、諾考達唑等[10]。美登素位點位于微管中β-微管蛋白的頂面，與該位點結(jié)合的藥物主要有美坦辛、PM060184和根霉毒素等。Pironetin位點位于2個微管蛋白二聚體之間的α-微管蛋白中，是目前在微管中唯一僅位于α-微管蛋白上的位點。Gatorbulin是最新報道的第7個結(jié)合位點，位于α/β微管蛋白二聚體之間的秋水仙堿位點附近，與該位點結(jié)合的藥物有Gatorbulin-1[5]。

作用于紫杉烷位點或長春花堿位點的MTAs的抗腫瘤效果最為確切，臨床應(yīng)用也最為廣泛[11-12]。目前，F(xiàn)DA批準的所有應(yīng)用于腫瘤治療的MTAs均作用在這2個位點上，作用于其他位點的MTAs大多處于臨床前或更早期的研究階段。

2 MTAs的抗腫瘤作用機制

微管是一種細絲狀高度動態(tài)的細胞骨架蛋白，參與細胞基本功能的調(diào)節(jié)，如維持細胞結(jié)構(gòu)、有絲分裂、細胞信號轉(zhuǎn)導、細胞器和大分子的運動以及細胞內(nèi)運輸?shù)萚13]。破壞微管、干擾微管動力學能導致細胞周期停滯,誘導細胞凋亡,破壞腫瘤血管系統(tǒng)，并能抑制細胞的運動能力。

MTAs抗腫瘤作用的發(fā)揮主要是基于其干擾細胞有絲分裂、阻滯細胞周期進程的作用。其中，MDAs能阻止微管蛋白聚合，促進微管解聚，而且這種作用呈現(xiàn)出濃度依賴性。在低濃度時，MDAs結(jié)合在微管末端，阻止微管蛋白的進一步延長，使微管保持在暫停狀態(tài)；而在高濃度時，MDAs能破壞微管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，促進微管解聚[14]。MSAs阻止微管解聚并促進其聚合，形成穩(wěn)定性更強但功能性更差的細絲狀結(jié)構(gòu)[15]。研究顯示，MSAs的抗微管活性也與其作用濃度相關(guān)，低濃度MSAs使有絲分裂紡錘體更加穩(wěn)定，而高濃度MSAs可進一步促進微管聚合[16]。MDAs和MSAs均能干擾微管動力學，使細胞周期阻滯，進一步誘導細胞凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用[17-18]，達到“殊途同歸”的效果。

此外，MTAs還能通過破壞腫瘤血管發(fā)揮抗腫瘤作用[19-20]。具有抗血管生成作用的MTAs也被稱為血管干擾劑，它們通常與微管蛋白上的秋水仙堿位點結(jié)合，如康普瑞汀通過破壞血管，切斷腫瘤組織氧和營養(yǎng)物質(zhì)的供給，使其發(fā)生缺血性壞死，對結(jié)腸癌、乳腺癌、肺癌、人類惡性B淋巴瘤等多種惡性腫瘤均有抑制作用[21-22]。此外，一種新型微管抑制劑C118P在肝細胞癌中展現(xiàn)出抗血管生成和促進血管破壞的潛力[23]。因此，抗血管生成作用也推動了MTAs在抗腫瘤領(lǐng)域的相關(guān)研究進展。

近年來，MTAs抗腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的能力也逐漸被發(fā)現(xiàn)。腫瘤轉(zhuǎn)移是指惡性腫瘤細胞從原發(fā)部位經(jīng)血管、淋巴道或體腔等多種途徑進入全身循環(huán)，并到達其他部位定植并繼續(xù)生長為轉(zhuǎn)移灶的過程。轉(zhuǎn)移的發(fā)生往往是惡性腫瘤治療失敗和患者死亡的主要原因[24]。抗腫瘤轉(zhuǎn)移治療的主要目的是阻止原發(fā)腫瘤的擴散，而不考慮原發(fā)腫瘤的質(zhì)量縮小或生長抑制。在腫瘤轉(zhuǎn)移的過程中，維持細胞運動、改變細胞形態(tài)、促進細胞遷移等關(guān)鍵步驟都需要微管所形成的細胞骨架的參與[25]。因此，理論上MTAs也具有抗腫瘤轉(zhuǎn)移的潛力。近年來的相關(guān)研究證明，紫杉醇、長春瑞濱、艾瑞布林等MTAs能通過多種信號通路抑制腫瘤細胞的遷移與侵襲，而且這種作用在亞致死劑量下就能得到有效發(fā)揮[4]。此外，一些新型靶向微管蛋白的化合物如紡錘體極點構(gòu)成蛋白25、生物活性輕鏈肽C36L1、血管抑素結(jié)合蛋白P130等，也展現(xiàn)出一定的抗腫瘤轉(zhuǎn)移潛力[26-28]。以上研究對于充分開發(fā)MTAs的抗腫瘤潛力具有重要意義，但其具體的相關(guān)作用機制仍有待進一步闡明。

3 MTAs抗腫瘤轉(zhuǎn)移的相關(guān)機制

3.1 逆轉(zhuǎn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)過程EMT是指上皮細胞通過特定的程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細胞的過程。通過EMT過程，細胞間連接和基底極性喪失，使得上皮細胞獲得間充質(zhì)表型，從而具有遷移和侵襲的能力[29]。EMT過程在胚胎發(fā)育、慢性炎癥、組織重建、多種纖維化疾病和癌癥轉(zhuǎn)移中均發(fā)揮著重要的作用。一些MTAs展現(xiàn)出了逆轉(zhuǎn)EMT過程的能力，如長春瑞濱通過調(diào)節(jié)EMT相關(guān)分子上皮型鈣黏蛋白(E-cadherin)、神經(jīng)型鈣黏蛋白(N-cadherin)和波形蛋白(Vimentin)以及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子如鋅指轉(zhuǎn)錄因子(Snail)、轉(zhuǎn)錄因子(Twist)的表達從而逆轉(zhuǎn)EMT過程，對腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲起到一定的抑制作用[30]。OBA等[31]研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合應(yīng)用艾瑞布林和紫杉醇2種MTAs能在體內(nèi)外通過調(diào)控EMT過程而抑制三陰性乳腺癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移，為三陰性乳腺癌的治療提供了新的策略。具有抗微管蛋白活性的水飛薊賓的類似物HM015k能抑制間質(zhì)標志物N-cadherin以及EMT關(guān)鍵蛋白(蓬亂蛋白DSH同源物3、β-連環(huán)蛋白、磷酸化致癌基因c-Myc)的表達，同時上調(diào)上皮標志物E-cadherin以及抗轉(zhuǎn)移蛋白周期蛋白 B1的表達，從而逆轉(zhuǎn)了EMT過程，顯著降低了轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌細胞的遷移和侵襲[32],小分子微管干擾劑PST3.1a能通過影響EMT過程抑制膠質(zhì)母細胞瘤的增殖、遷移和侵襲能力[33]。上述研究結(jié)果說明，MTAs抗腫瘤轉(zhuǎn)移的作用與EMT過程密切相關(guān)。

此外，一些能夠誘導EMT過程的信號通路如轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、Wnt/β-連環(huán)蛋白等也在MTAs抗腫瘤轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮著重要作用[34]。艾瑞布林能通過抑制TGF-β介導的Snail表達，進一步干擾EMT過程來抑制腫瘤轉(zhuǎn)移[35]；而長春新堿、紫杉醇和C12等則是通過抑制Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路的轉(zhuǎn)導發(fā)揮抗腫瘤侵襲作用[36]。綜上所述，EMT及其相關(guān)的一些信號通路是MTAs抑制腫瘤遷移與侵襲的重要研究靶點。

3.2 抑制黏著斑激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)信號通路FAK是一類細胞質(zhì)非受體蛋白酪氨酸激酶，其參與細胞內(nèi)多條信號通路的轉(zhuǎn)導，在細胞黏附、凋亡、分化、遷移等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。FAK能通過對外界機械力的感知而影響細胞骨架重組和細胞運動[37]。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AK表達和激活與腫瘤的轉(zhuǎn)移能力、惡性程度及臨床進展密切相關(guān)[38]。一種從海洋生物文蛤中分離得到的多肽MM15具有微管靶向活性，能通過FAK/Akt信號通路抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-2和MMP-9的表達，從而抑制膠質(zhì)瘤細胞的遷移和侵襲[39]。另外，一種調(diào)控有絲分裂的蛋白SPC25能通過激活FAK信號通路促進肝癌轉(zhuǎn)移[26]。這些結(jié)果說明，F(xiàn)AK信號通路與MTAs的抗腫瘤轉(zhuǎn)移作用密切相關(guān)。

3.3 抑制Rho 三磷酸鳥苷酶(Rho guanosine triphosphatease，Rho GTPase)信號通路Rho GTPase是Ras超家族的成員之一,其參與細胞黏附、吞噬、遷移和收縮等過程，Rho GTPase信號通路在細胞骨架動力學、定向傳感、細胞-細胞間連接的重組和基質(zhì)黏附等多種生物學過程中發(fā)揮著重要的作用[40]。多種惡性腫瘤細胞中Rho GTPase基因的表達升高與腫瘤增強的侵襲性和轉(zhuǎn)移性相關(guān)[41]。一種新型多肽C36L1能破壞細胞骨架，抑制微管蛋白聚合，并能在低濃度下通過影響Rho GTPase的方式調(diào)控磷酸酶與張力蛋白同源物，進一步抑制高侵襲性黑色素瘤細胞的轉(zhuǎn)移[27]。AmotP130能重塑乳腺癌細胞的細胞骨架，并通過調(diào)節(jié)Rho GTP酶信號通路來抑制腫瘤細胞的侵襲能力[28]。因此，Rho GTP酶信號通路在MTAs抗腫瘤轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著重要的作用。

3.4 其他微管末端在聚合和解聚之間不斷地交替轉(zhuǎn)換被稱為微管的動態(tài)不穩(wěn)定性[42]，這種動態(tài)不穩(wěn)定性受微管相關(guān)蛋白(microtubule-associated proteins，MAPs)緊密調(diào)控。有研究證明，一些參與調(diào)控微管動力學的MAPs與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)，如末端結(jié)合蛋白1(end-binding protein 1，EB1)和抗有絲分裂蛋白ATIP3。EB1結(jié)合在微管的正末端，通過調(diào)控微管的動力學,影響細胞骨架運動以及染色體的配對與分離等。有研究顯示，低濃度的伏立諾他(Vorinostat)能降低膠質(zhì)瘤細胞中EB1的表達，影響微管動力學、細胞存活和遷移[43]。ATIP3是一種定位于紡錘體的微管穩(wěn)定蛋白，ATIP3的缺失可以增加微管的動力[44]。近期研究發(fā)現(xiàn)，ATIP3的缺失能促進紫杉醇的積聚，使乳腺癌細胞對化學治療的敏感性增加，從而提高紫杉醇的抗腫瘤轉(zhuǎn)移效果[45]。以上研究說明，EB1和ATIP3有可能成為MTAs發(fā)揮抗腫瘤轉(zhuǎn)移作用的潛在研究靶點。

4 展望

目前，MTAs已經(jīng)成為抗腫瘤治療的一線藥物，在白血病、淋巴瘤、乳腺癌、非小細胞肺癌以及胰腺癌等惡性腫瘤中得到廣泛應(yīng)用，但劑量限制性毒性和耐藥性使得MTAs的發(fā)展和應(yīng)用受到一定程度的限制。越來越多的研究顯示，MTAs能在亞致死劑量下，通過多種分子機制抑制腫瘤細胞的遷移和侵襲，提示MTAs可在避免產(chǎn)生劑量限制性毒性和耐藥性的前提下，發(fā)揮抗腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移的作用。抗腫瘤新藥從研發(fā)到上市需要經(jīng)歷漫長的時間周期和巨大的經(jīng)費投入，基于一部分MTAs已經(jīng)展現(xiàn)出的抗腫瘤轉(zhuǎn)移潛力，對現(xiàn)有的MTAs做出篩選，找尋其中具有抗侵襲轉(zhuǎn)移能力的藥物，不僅是對已有藥物潛能的充分發(fā)掘和利用，而且能顯著減少經(jīng)濟成本和時間成本，對于提高腫瘤治療效果、延長患者生存期具有重要意義。此外，已有研究發(fā)現(xiàn)，MTAs在調(diào)控微環(huán)境和抗腫瘤免疫方面也具有一定的潛力[46-47]，因此，同時篩選出MTAs的其他作用機制如靶向更多的信號通路、調(diào)控腫瘤微環(huán)境等，也能促進其抗腫瘤研究的進展。

綜上所述，MTAs在抗腫瘤轉(zhuǎn)移領(lǐng)域具有重要的作用，深入探討MTAs的相關(guān)作用機制，有望為惡性腫瘤的治療提供新的思路。