青蒿素及其衍生物的抗腫瘤作用及其最新進展

于莎莎 佟麗斐 劉 娜

【摘要】 青蒿素類藥物是治療瘧疾的主要藥物,其衍生物有青蒿琥酯、蒿甲醚和二氫青蒿素等,主要的作用機制是通過鐵離子介導的細胞損傷。近年來研究發(fā)現(xiàn),青蒿素類藥物還具有更廣泛的藥理作用,它可以通過阻滯細胞周期、誘導細胞凋亡、抗血管生成、調(diào)節(jié)腫瘤相關(guān)基因的表達以及損傷細胞線粒體等機制從而發(fā)揮抗腫瘤作用,其抗腫瘤作用日愈受到人們的重視。

【關(guān)鍵詞】 青蒿素衍生物;抗腫瘤;細胞凋亡;基因

青蒿素(artemisinin)是具有過氧化基團結(jié)構(gòu)的倍半菇內(nèi)醋化合物,主要衍生物有:雙氫青蒿素(dihydroartemisinin 、蒿甲醚(artemether)、蒿乙醚(arteether)、青蒿唬醋( artesunate)等。除具有顯著抗瘧作用外,近年來發(fā)現(xiàn)青蒿素類藥物還具明顯抗腫瘤作用。研究表明青蒿素類藥物對腫瘤細胞有明顯的殺傷作用而轉(zhuǎn)鐵蛋白能夠提高青蒿素抗腫瘤作用的選擇性[13]。口服青蒿素能明顯延緩甚至阻止二甲基苯蔥誘發(fā)鼠乳腺癌?，F(xiàn)將其抗腫瘤的可能機制及其特點綜述如下。

1.1 抑制細胞增殖并誘導凋亡 Disbrow等[4]經(jīng)體外實驗證實,二氫青蒿素和青蒿琥酯對HeLa細胞具有較強的毒性作用,其作用機制是通過激活線粒體Caspase途徑而誘導細胞凋亡。DellEva等[5]還證實,青蒿琥酯可以誘導Kapo瞫is肉瘤細胞發(fā)生凋亡,并呈現(xiàn)出劑量依賴性,但青蒿琥酯并不能誘導正常細胞發(fā)生凋亡。董海鷹等[6]用青蒿素處理HeLa細胞后得出,青蒿素可誘導HeLa細胞凋亡,電鏡觀察細胞出現(xiàn)典型的凋亡小體,細胞凋亡率在一定范圍內(nèi)與藥物濃度(20～80μmol/L)呈正相關(guān)。董海鷹等[7]還證實,青蒿素可以誘導人紅白血病K562細胞跨膜電位下降而發(fā)生凋亡。青蒿素類藥物誘導細胞凋亡發(fā)生的機制還需進一步研究。Li等[7]認為電子傳遞鏈中NADH脫氫酶過表達時,線粒體對青蒿素局部產(chǎn)生的自由基高度敏感,使膜除極化導致線粒體功能破壞。Reungpatthanaphong等[8]指出青蒿素、青蒿唬醋、雙氫青蒿素可降低細胞線粒體膜電位,從而導致細胞內(nèi)的ATP顯著減少,引發(fā)細胞凋亡。

在探討青蒿素類藥物誘導腫瘤細胞凋亡的分子機制時,美國華盛頓大學Yamachika等[9]也提出青蒿素是通過誘導細胞的凋亡而殺傷腫瘤細胞,他們應用免疫組織化學標記技術(shù)顯示,經(jīng)過青蒿素處理的口腔鱗狀上皮細胞癌細胞,其Bcl2呈陰性染色,Bax,p53等呈陽性染色,并認為其誘導的凋亡屬p53依賴途徑。Disbrow等[10]的結(jié)論卻有所不同,在對人乳頭瘤病毒導致子宮頸癌細胞的研究中,認為青蒿素類藥物誘導的凋亡為p53非依賴途徑。Efferth[11]提出青蒿琥酯誘導的細胞凋亡可以經(jīng)p53依賴途徑,也可以經(jīng)p53非依賴途徑。

線粒體跨膜電位的下降、Bcl2基因的下調(diào)與Bax基因上調(diào)等參與青蒿素類藥物誘導腫瘤細胞亡的作用,不同研究結(jié)果提示該誘導凋亡途徑可以是p53依賴途徑,也可以是p53非依賴途徑。

1.2 鎂離子介導的細胞損傷 青蒿素抗瘧疾的作用機制是通過鐵離子介導形成內(nèi)過氧化橋,并產(chǎn)生活性氧離子(ROS)和以碳為核心的自由基,后者使細胞發(fā)生分子損傷和細胞死亡[12]。惡性腫瘤細胞需要大量的Fe2+作為合成去氧核糖的原料,惡性腫瘤細胞表面存在著大量的鐵轉(zhuǎn)運蛋白受體,所以在惡性腫瘤細胞中Fe2+含量要比正常細胞中大得多[13]。如乳腺癌細胞表面的鐵轉(zhuǎn)運蛋白受體的數(shù)量是正常乳腺細胞的5～15倍[14]。并且鐵轉(zhuǎn)運蛋白受體只存在于惡性乳腺腫瘤細胞的表面,在良性乳腺腫瘤細胞并不存在鐵轉(zhuǎn)運蛋白受體[15]。惡性乳腺腫瘤細胞攝取鐵的量也比正常的乳腺細胞多[13]。Henry等[16]證實,用Fe2+蔡轉(zhuǎn)運蛋白+二氫青蒿素共同治療人白血病Molt4細胞可導致細胞的快速死亡。與之相比較,單用其中一種藥物效果要差得多;同時用Fe2+蔡轉(zhuǎn)運蛋白+二氫青蒿素對Molt4細胞的半數(shù)抑制量(IC50)只有其對正常淋巴細胞的1/100(2.59和230μmol/L)。Singh等[17]實驗證實,鐵轉(zhuǎn)運蛋白可以明顯增加青蒿素對乳腺癌HTB125細胞的生長抑制作用。同樣Efferth等[18]實驗發(fā)現(xiàn),在CCRF睠EM和U373細胞中存在著大量的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(transferrin receptor,TfR),用青蒿琥酯和青蒿素可以明顯抑制細胞的生長,并且設(shè)想可以用青蒿琥酯+TfR聯(lián)合治療惡性腫瘤。Lai等[19]已經(jīng)成功地用TfR+青蒿素處理人白血病Molt4細胞,發(fā)現(xiàn)它可以非常有效和有選擇性地殺滅腫瘤細胞,對正常細胞幾乎無毒性。

1.3 抗血管生成作用 血管生成的中心環(huán)節(jié)是血管內(nèi)皮細胞或基質(zhì)干細胞發(fā)生遷移、分裂和分化,隨后形成管腔結(jié)構(gòu)。腫瘤的惡性生長和轉(zhuǎn)移行為明顯依賴于血管生成。腫瘤細胞和內(nèi)皮細胞相互作用,共同調(diào)控腫瘤的血管生成。其中,血管內(nèi)皮細胞生長因子(VEGF)是最重要的血管生成因子,它與血管內(nèi)皮細胞表面的特異性受體Flt1和KDR/flk1結(jié)合,促進血管生成。在抗腫瘤藥物中,抗血管生成藥物有廣闊的應用前景。青蒿素及其衍生物被明確證實有抗血管生成作用。在0.5～50 μmol/L濃度范圍內(nèi),青蒿琥酯濃度依賴性地顯著抑制血管發(fā)生。青蒿琥酯抑制人卵巢癌HO8910移植瘤生長,使移植瘤微血管密度減少,并顯著降低腫瘤細胞表達VEGF[20]。青蒿琥酯和二氫青蒿素顯著抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVEC)的增殖、遷移以及隨后形成管道;青蒿琥酯能夠顯著抑制雞胚絨毛膜尿囊膜(CAM)的血管發(fā)生;青蒿琥酯能顯著抑制內(nèi)皮細胞表達Flt1和KDR/flk1;青蒿琥酯顯著抑制人皮膚微血管內(nèi)皮細胞增殖和分化,誘導其凋亡,并抑制其所致分枝脈管樣結(jié)構(gòu)形成,使脈管數(shù)量和長度減少[21]。在小鼠胚胎干細胞衍生的胚樣物中,青蒿素通過下調(diào)缺氧可誘導因子1α和VEGF的表達,抑制血管生成,而外源的VEGF恢復了毛細管形成[22]。青蒿琥酯下調(diào)HUVEC Bcl2和上調(diào)bax水平,引起B(yǎng)cl2和Bax的比例變化,明顯誘導HUVEC凋亡[23]。6個以上血管發(fā)生基因的mRNA表達,與腫瘤細胞對八種青蒿素衍生物的敏感及和耐藥性有關(guān)[24]。二氫青蒿素在2 μmol/L水平就能明顯抑制K562細胞VEGF mRNA表達下調(diào)VEGF蛋白水平;二氫青蒿素劑量依賴性地抑制K562細胞來源的培養(yǎng)基刺激CAM血管生成[25]。以上結(jié)果表明,青蒿素及其衍生物能夠通過抑制VEGF表達、下調(diào)Flt1和KDR/flk1表達水平,以及下調(diào)Bcl2和上調(diào)bax水平,從而抑制內(nèi)皮細胞增殖、誘導內(nèi)皮細胞凋亡,發(fā)揮抗腫瘤血管生成作用。

綜上所述,青蒿素類藥物不僅是有效的抗瘧藥物,而且具有明顯的抗腫瘤作用,其作用機制主要是通過內(nèi)部的過氧化橋?qū)崿F(xiàn)的。它還可以通過阻滯細胞周期、誘導腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤新生血管形成、調(diào)節(jié)腫瘤相關(guān)基因的表達以及損傷細胞線粒體等作用機制而實現(xiàn)抗腫瘤作用。用青蒿素類藥物治療腫瘤具有廣泛的運用前景,但這還需要進一步的研究探討。

參 考 文 獻

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