抗氧化藥在腫瘤防治過程中的應(yīng)用進(jìn)展Δ

王曉琴，王振華，劉梅，張波#

（1.石河子大學(xué)藥學(xué)院，石河子市 832002；2.石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院，石河子市 832002）

抗氧化藥在腫瘤防治過程中的應(yīng)用進(jìn)展Δ

王曉琴1＊，王振華1，劉梅2，張波1#

（1.石河子大學(xué)藥學(xué)院，石河子市 832002；2.石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院，石河子市 832002）

目的：為腫瘤的有效化學(xué)預(yù)防及新的治療策略提供思路。方法：以H2O2與腫瘤發(fā)生、發(fā)展、凋亡的關(guān)系為基礎(chǔ)，探討了抗氧化藥與過氧化氫（H2O2）的關(guān)系及其在腫瘤防治過程中的不同作用。結(jié)果與結(jié)論：腫瘤在新生、增殖、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移等各階段都依賴于H2O2，因此可以通過藥物改變細(xì)胞內(nèi)H2O2的含量來影響其生長(zhǎng)。對(duì)于具有體外抗氧化性藥物的實(shí)際抗腫瘤作用，目前并未建立明確的評(píng)價(jià)策略，這就要求在使用這些藥物時(shí)，必須注意使用劑量、對(duì)象并建立合理的體內(nèi)評(píng)估機(jī)制。

過氧化氫；抗氧化藥；凋亡；腫瘤細(xì)胞

腫瘤細(xì)胞的生成、生長(zhǎng)過程與過氧化氫（H2O2）密切相關(guān)，較高濃度的H2O2被認(rèn)為是維系其惡性表型的關(guān)鍵因素。早期體外研究認(rèn)為，抗氧化藥可以被用于腫瘤的輔助治療，但近年來發(fā)現(xiàn)一些抗氧化藥在腫瘤實(shí)際防治過程中的具體作用值得商榷，如藥物濃度改變、藥物氧化還原特性改變等。抗氧化藥對(duì)腫瘤細(xì)胞具有怎樣的作用，如何評(píng)價(jià)這些抗氧化藥？本文綜述了抗氧化藥在腫瘤防治時(shí)面臨的困難，并對(duì)相關(guān)原因進(jìn)行探討，以期為腫瘤化療提供新的思路。

1 腫瘤細(xì)胞生成生長(zhǎng)的根源：H2O2

腫瘤細(xì)胞具有大量增殖、抵抗凋亡、誘導(dǎo)血管新生及侵潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的能力，這都與H2O2的積累密切相關(guān)（腫瘤細(xì)胞內(nèi)存在較高水平的H2O2）[1，2]。有研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞內(nèi)H2O2是由線粒體直接釋放的，在過氧化物酶體增殖物激動(dòng)藥誘導(dǎo)腫瘤新生的過程中發(fā)現(xiàn)H2O2會(huì)大量積累。近年來，隨著哺乳動(dòng)物煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶家族（NOXs）的發(fā)現(xiàn)，人們認(rèn)識(shí)到腫瘤細(xì)胞通過細(xì)胞膜途徑產(chǎn)生H2O2[3]。如果升高細(xì)胞內(nèi)H2O2清除酶的含量，腫瘤細(xì)胞的這些惡性表型就會(huì)逆轉(zhuǎn)[2]。此外，腫瘤新生過程中也會(huì)積累大量的H2O2并引起脫氧核糖核酸（DNA）損傷（如嚴(yán)重的DNA氧化損傷標(biāo)志——8-羥基-2’-脫氧鳥苷（8-OHdG）[4]），與腫瘤惡性表型相關(guān)的基因被激活，并引起與細(xì)胞增殖、分裂相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄（環(huán)氧合酶-2（COX-2）、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）及細(xì)胞周期蛋白B1）。另外H2O2還會(huì)引起Fenton反應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的·OH并與嘌呤、嘧啶發(fā)生加合反應(yīng)，引起基因突變及腫瘤新生[5]。所以H2O2的大量產(chǎn)生被認(rèn)為是癌變過程中的關(guān)鍵因素，腫瘤細(xì)胞的形成和生存依賴于細(xì)胞內(nèi)高水平的H2O2[2]。

2 腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控的靶點(diǎn)：H2O2

由于腫瘤細(xì)胞與H2O2關(guān)系密切，腫瘤細(xì)胞內(nèi)H2O2成為其正常生長(zhǎng)的調(diào)控因素[6]。

上調(diào)腫瘤細(xì)胞內(nèi)H2O2會(huì)引起細(xì)胞凋亡。目前認(rèn)為H2O2可以通過蛋白激酶（MAPK）途徑使氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子及其應(yīng)答基因活化，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的增殖。低濃度的H2O2是作為信號(hào)分子調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)，但當(dāng)H2O2的量超過臨界值時(shí)，MAPK途徑會(huì)過度活化，使得細(xì)胞周期受到阻滯，甚至引發(fā)凋亡。這一過程可以通過上調(diào)H2O2酶的表達(dá)來逆轉(zhuǎn)[2]。槲皮素（Quercetin）通過引起H2O2的積累誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞凋亡并導(dǎo)致DNA損傷（在細(xì)胞中能檢測(cè)到8-OHdG）。而抗H2O2的HL-60細(xì)胞HP-100經(jīng)槲皮素處理后未發(fā)現(xiàn)8-OHdG[7]。上調(diào)腫瘤細(xì)胞內(nèi)H2O2的含量來突破其所能承受的氧脅迫極限是殺死腫瘤細(xì)胞的方法之一。臨床上廣泛使用的化療藥物如紫杉醇、三氧化二砷、他莫昔芬、阿霉素均以提高細(xì)胞內(nèi)H2O2含量來達(dá)到治療目的的[8～10]。

下調(diào)腫瘤細(xì)胞內(nèi)H2O2也會(huì)引起細(xì)胞凋亡。腫瘤細(xì)胞對(duì)H2O2的依賴性很強(qiáng)，下調(diào)細(xì)胞內(nèi)H2O2，蛋白磷酸化就會(huì)受到抑制，使得由H2O2所引發(fā)的信號(hào)通路斷路，最終抑制了細(xì)胞增殖。很多抗腫瘤藥都有抗氧化性，如芹菜素可以通過清除H2O2來抑制表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）酪氨酸的磷酸化和下游MAPK的磷酸化，最終導(dǎo)致人甲狀腺未分化腫瘤細(xì)胞增殖受到抑制，并誘發(fā)凋亡。染料木黃酮、植酸、異甘草素、白藜蘆醇、茶多酚[11]等抗氧化藥均被發(fā)現(xiàn)能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。比如紫外線（UV）-B可以使細(xì)胞產(chǎn)生大量的H2O2，增加了ERK、JNK、p38MAPK的磷酸化，而茶多酚、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）等酚類物質(zhì)可以通過清除H2O2抑制由UV-B引起的人表皮角質(zhì)細(xì)胞中MAPK的活化。對(duì)于腫瘤細(xì)胞，腫瘤壞死因子（TNF）能夠刺激細(xì)胞H2O2的積累并活化MAPKK及下調(diào)JNK的表達(dá)，而白藜蘆醇卻能夠阻止TNF引起的上述現(xiàn)象，并限制TNF誘導(dǎo)的U-937、Jurkat、HeLa以及H4神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞內(nèi)核因子（NF）kB因子的活化，進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖。

由此可見，升高或降低H2O2水平來控制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)或誘導(dǎo)其凋亡是腫瘤防治的一個(gè)途徑。但仔細(xì)考慮升高H2O2的做法，會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的問題：如何才能保證H2O2升高到腫瘤細(xì)胞凋亡所需要的濃度？如果藥物在體內(nèi)靶細(xì)胞處并未達(dá)到有效的濃度，是否會(huì)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖？如何控制藥物引起的H2O2的升高只局限于腫瘤細(xì)胞而不會(huì)對(duì)正常細(xì)胞造成氧脅迫損傷？這些問題提示我們使用抗氧化藥來降低細(xì)胞內(nèi)H2O2的含量來防治腫瘤應(yīng)理性。

3 H2O2在抗氧化藥防治腫瘤過程中的角色

理想的腫瘤防治藥物應(yīng)該對(duì)正常細(xì)胞無(wú)毒副作用，遺憾的是目前很多臨床應(yīng)用的抗氧化藥在腫瘤防治過程中卻是把雙刃劍。常見的一些抗氧化藥所具有的酚羥基本身就具有氧化還原雙重特性，比如將EGCG、槲皮素、沒食子酸分別加入細(xì)胞培養(yǎng)基中都發(fā)現(xiàn)有大量H2O2產(chǎn)生。H2O2進(jìn)入到正常細(xì)胞內(nèi)會(huì)誘發(fā)腫瘤、炎癥、衰老、血液病以及心、肝、肺、皮膚等方面的病變。常用的抗氧化藥如β-胡蘿卜素、維生素E、維生素C、姜黃素、辣椒素的助氧化作用也逐漸引起人們的關(guān)注[12，13]。這些藥物到底是降低還是升高細(xì)胞內(nèi)H2O2水平依賴于使用的濃度。如多酚類抗氧化藥低濃度時(shí)能夠活化MAPK通路，調(diào)節(jié)谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶和NADPH氧化酶的表達(dá)，使細(xì)胞繼續(xù)生存；高濃度時(shí)則可以通過Caspase途徑誘導(dǎo)凋亡。也有報(bào)道認(rèn)為這是由于藥物對(duì)不同細(xì)胞有不同的氧化還原作用，如Leung等人發(fā)現(xiàn)木犀草素抑制人肺鱗癌CH27細(xì)胞凋亡是依賴于其抗氧化活性[14]，而Ju等人卻發(fā)現(xiàn)木犀草素誘導(dǎo)人肺癌細(xì)胞凋亡是由于其能導(dǎo)致活性氧簇（ROS）的大量積累[15]。目前還不明確這些抗氧化藥的抗腫瘤作用是僅依賴于抗氧化性還是僅依賴于助氧化性，或者是通過其他途徑。這些藥物的體外抗氧化結(jié)果也有可能是多重作用的最終復(fù)合結(jié)果。

4 體外實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)臨床應(yīng)用時(shí)面臨的困難

鑒于腫瘤與H2O2的密切關(guān)系，最早的實(shí)踐是直接使用H2O2來治療腫瘤。1957年Holman發(fā)現(xiàn)給植入腺癌Walker256的小鼠飲用含45%H2O2的水15～60d就使50%～60%的小鼠痊愈。另有研究也發(fā)現(xiàn)給歐利希氏癌的荷瘤小鼠飲用H2O2可以降低死亡率。之后大量體外實(shí)驗(yàn)表明H2O2能誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞凋亡，人們認(rèn)識(shí)到H2O2的抗癌功效，甚至稱之為醫(yī)學(xué)奇跡。但隨后體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)物的抗氧化酶會(huì)影響到H2O2的實(shí)際應(yīng)用，使靶細(xì)胞難以達(dá)到凋亡所必需的氧化水平。這就是說，直接使用外源H2O2不可能達(dá)到預(yù)期的效果，所以人們?cè)僖淮蝺A向于使用抗氧化藥來輔助治療癌癥。但是，藥物在體內(nèi)真能按照其體外實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)的抗氧化性來下調(diào)H2O2嗎？近年來，人們結(jié)合體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)抗氧化藥的實(shí)際作用產(chǎn)生了質(zhì)疑。如白藜蘆醇在濃度高于20μmol·L－1時(shí)，對(duì)多種細(xì)胞株體外實(shí)驗(yàn)均表現(xiàn)為明顯的抑制生長(zhǎng)及誘導(dǎo)凋亡作用；但當(dāng)濃度降低至4～8μmol·L－1時(shí)卻對(duì)H2O2誘導(dǎo)的HL-60細(xì)胞凋亡產(chǎn)生抑制作用。這看似矛盾的結(jié)果使我們不禁要問，白藜蘆醇在人體內(nèi)的血藥峰值濃度是多少？小鼠每日經(jīng)口高劑量攝入白藜蘆醇50mg·kg－1，白藜蘆醇的血藥濃度低于10μmol·L－1。而人對(duì)白藜蘆醇的生物利用度表明，攝入360μg·kg－1濃度的白藜蘆醇（是葡萄酒中白藜蘆醇濃度的20倍），30min內(nèi)其血藥濃度峰值僅為20μmol·L－1，且其血漿內(nèi)半衰期僅為12～15min，如此低濃度的白藜蘆醇可能會(huì)抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。另外Chen等人[16]發(fā)現(xiàn)維生素C體外誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡是由于其導(dǎo)致H2O2的大量產(chǎn)生，而且另外一些研究都顯示維生素C對(duì)腫瘤的治療是有效的。這使得將維生素C作為腫瘤治療的輔助藥物爭(zhēng)議頗多。小劑量的維生素C不足以產(chǎn)生足夠濃度的H2O2，而大量的維生素C可促使金屬離子發(fā)生Fenton反應(yīng)，產(chǎn)生·OH，有誘發(fā)正常細(xì)胞癌變的可能。這表明維生素C能防治腫瘤還是具有致癌性，依賴于它在細(xì)胞中的濃度[17]。Heaney等人[18]也發(fā)現(xiàn)維生素C會(huì)影響多種抗腫瘤藥的治療效果。還有被用于作為癌癥輔助治療的維生素E最近也被證明在高劑量時(shí)會(huì)增加全因死亡率[19]?？梢娍寡趸幍捏w內(nèi)過程可能與體外研究結(jié)果并不一致，使用時(shí)還需注意使用劑量及血藥濃度。

5 總結(jié)與展望

全球每年有600萬(wàn)人因腫瘤死亡，化學(xué)防治是目前主要的控制途徑，其有效實(shí)施依賴于人們對(duì)腫瘤生長(zhǎng)調(diào)控機(jī)制的深入認(rèn)知?，F(xiàn)有證據(jù)表明腫瘤在新生、增殖、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移等各階段都依賴于H2O2，因此可以通過藥物改變細(xì)胞內(nèi)H2O2的含量來影響其生長(zhǎng)。目前臨床上使用的很多抗腫瘤藥都有抗氧化活性，通過清除H2O2使細(xì)胞缺乏了需要借助氧活化的信號(hào)分子，以致細(xì)胞周期受阻，凋亡啟動(dòng)。但這些藥物也會(huì)成為助氧化劑，使細(xì)胞產(chǎn)生H2O2，如果超出了細(xì)胞所能夠耐受的范圍，凋亡也會(huì)開啟。不幸的是，藥物也可能會(huì)使正常細(xì)胞內(nèi)H2O2含量升高，誘發(fā)正常細(xì)胞癌變。也就是說一個(gè)藥物究竟是抑制腫瘤生長(zhǎng)還是反其道而行之，可能依賴于到達(dá)靶細(xì)胞時(shí)的濃度，或者對(duì)不同的細(xì)胞有不同的效應(yīng)。這方面的研究還有待深入。對(duì)于這些具有體外抗氧化性的藥物實(shí)際的抗腫瘤作用，目前并未建立明確的評(píng)價(jià)策略，這就要求在使用這些藥物時(shí)，必須注意使用劑量、對(duì)象并建立合理的體內(nèi)評(píng)估機(jī)制。

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R979.1

A

1001-0408（2011）18-1716-03

Δ國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（30760058）；石河子大學(xué)高層次人才啟動(dòng)資金專項(xiàng)（RCZX200759）；石河子大學(xué)“自然科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新”重點(diǎn)項(xiàng)目課題（ZRKX2009ZD01-3）

＊碩士，講師。研究方向：腫瘤藥理學(xué)。電話：18799286133。E-mail：xinlangwangxq@sina.com

＃通訊作者：副教授，博士。研究方向：腫瘤藥理學(xué)。電話：0993-2057150。E-mail：bozhang_lzu@126.com

2010-06-13

2010-09-20）

·藥師與臨床·