苯并咪唑類(lèi)藥物抗腫瘤研究進(jìn)展

何迎盈綜述,羅治彬,李少林審校

(1.重慶醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院核醫(yī)學(xué)教研室 400030;2.重慶市合川區(qū)人民醫(yī)院腫瘤血液科 401520)

腫瘤(tumor)是一類(lèi)常見(jiàn)多發(fā)病,特別是惡性腫瘤,已成為危害人類(lèi)健康最嚴(yán)重的疾病之一,如何攻克腫瘤成為醫(yī)學(xué)界的奮斗目標(biāo)。隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展,人們對(duì)腫瘤的認(rèn)識(shí)不斷深入,腫瘤發(fā)生、發(fā)展的每個(gè)環(huán)節(jié)都可能成為治療的潛在靶點(diǎn),并且還發(fā)現(xiàn),許多在臨床上應(yīng)用多年的藥物有抗腫瘤的作用。作者對(duì)抗寄生蟲(chóng)藥苯并咪唑氨基甲酸酯類(lèi)藥物(benzimidazole carbamate,BZ)的抗腫瘤作用進(jìn)行綜述。

1 BZ的藥理作用和應(yīng)用現(xiàn)狀

BZ包括阿苯達(dá)唑(albendazole,ABZ)、甲苯達(dá)唑(mebendazole,MZ)和氟苯達(dá)唑(flubendazole),其中 ABZ和 MZ在臨床上最常使用。它們具有廣譜抗寄生蟲(chóng)作用,療效顯著,安全性高,因此,從1975年沿用至今。目前對(duì)MZ殺死寄生蟲(chóng)的機(jī)制常歸納為4點(diǎn):(1)干擾寄生蟲(chóng)糖代謝,抑制寄生蟲(chóng)對(duì)葡萄糖吸收,并抑制延胡索酸還原酶系統(tǒng),阻礙三磷腺苷(Adenosine triphosphate,ATP)產(chǎn)生;(2)與寄生蟲(chóng)β-微管蛋白(β-tubulin)結(jié)合,導(dǎo)致細(xì)胞微管解聚,細(xì)胞周期停止;(3)由于結(jié)構(gòu)與嘌呤相似,有可能還干擾寄生蟲(chóng)嘌呤代謝;(4)抑制β-血紅素形成[1]。

2 BZ在抗腫瘤方面的研究

BZ抗腫瘤的研究可追溯到1985年,有文獻(xiàn)報(bào)道,BZ可抑制小鼠白血病細(xì)胞L1210的生長(zhǎng)。BZ抗細(xì)胞增殖在1998年被證實(shí)后,國(guó)外很多學(xué)者對(duì)BZ抗腫瘤效應(yīng)產(chǎn)生了濃厚興趣,許多研究都證實(shí),BZ確有抗腫瘤作用。

2.1 抑制腫瘤細(xì)胞有絲分裂和增殖 微管(microtubule)是由α、β微管蛋白(α、β-tubulin)組成的二聚體,是細(xì)胞骨架的主要成分,參與維持細(xì)胞形態(tài)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞有絲分裂等,是抗腫瘤治療的常見(jiàn)靶點(diǎn)之一。另外,微管復(fù)合體中的β-微管蛋白異構(gòu)體Ⅲ還與細(xì)胞耐藥和腫瘤預(yù)后不良有關(guān)[2]。

Sasaki等[3]利用MZ處理非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)細(xì)胞 H460和A549后,細(xì)胞微管解聚,紡錘體形成異常,細(xì)胞周期停滯在G2-M期,并發(fā)生了凋亡。同時(shí),細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白的水平也受到了MZ影響,cyclins A、E降低,Cyclins B、Aurora/Zpl1p激酶(Aurora/Zpl1p kinase,AZK)達(dá)到峰值。細(xì)胞周期抑制蛋白P21上調(diào),但P27卻基本沒(méi)有變化。

藥物結(jié)合研究證實(shí),微管蛋白是BZ的主要靶分子,但BZ與微管結(jié)合的位點(diǎn)與微管破壞劑(如長(zhǎng)春堿類(lèi)[4])或微管穩(wěn)定劑(如紫杉烷類(lèi))不同,但具體結(jié)合區(qū)域,目前仍不明確。有報(bào)道指出,長(zhǎng)期使用抗有絲分裂的藥物會(huì)使β-微管蛋白突變而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞化療抵抗[5],但對(duì)長(zhǎng)春堿耐藥的白血病和骨髓瘤細(xì)胞對(duì)氟苯達(dá)唑完全敏感[6],另外,耐紫杉醇的白血病細(xì)胞CEM/dEpoB300和卵巢癌細(xì)胞1A9PTX22[6]對(duì)ABZ敏感。

Chang等[7]發(fā)現(xiàn),BZ的衍生物2-苯-5-(1-吡咯烷基)-1-(3,4,5-三甲氧基)-1H-苯并咪唑(2-phenyl-5-(pyrrolidin-1-yl)-1-(3,4,5-trimethoxybenzyl)-1H-benzimidazole,PPTMB)能夠抑制前列腺癌細(xì)胞的增長(zhǎng)。PPTMB不但作用于微管,還能使c-Jun氨基酸末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)磷酸化,從而表現(xiàn)出高效的抑制癌細(xì)胞增殖的能力。

2.2 介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡 凋亡(apoptosis)是組織分化、維持細(xì)胞平衡所必需的死亡方式。誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡,是殺死腫瘤的主要手段。經(jīng)過(guò)MZ處理的NSCLC細(xì)胞,微管解聚,有絲分裂停止,隨之發(fā)生以Caspase活化和細(xì)胞色素C(cytochrome c,CytC)釋放為特征的凋亡。MZ誘導(dǎo)凋亡可能有多個(gè)機(jī)制參與其中,因?yàn)槭褂米畲鬂舛鹊膹V譜半胱天冬酶抑制劑z-VAD-FMK對(duì)MZ作用后的H460細(xì)胞進(jìn)行處理,細(xì)胞相對(duì)存活率的提高也不超過(guò)總數(shù)的15%[3]。另外,MZ還能夠通過(guò)誘導(dǎo)腎上腺皮質(zhì)癌細(xì)胞凋亡而阻止癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移[8]。

臨床劑量的MZ可使黑色素瘤細(xì)胞 M-14和SK-Mel-19凋亡。雖然MZ對(duì)黑色素細(xì)胞的微管也有解聚作用,但不發(fā)生凋亡,推測(cè)MZ對(duì)黑色素瘤細(xì)胞和黑色素細(xì)胞作用的差別可能與兩種細(xì)胞內(nèi)由B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma/leukemia-2,Bcl-2)蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞反應(yīng)不同有關(guān)。黑色素瘤細(xì)胞經(jīng)MZ處理后,Bcl-2蛋白迅速磷酸化而失活,Bcl-2和Bcl-2相關(guān) X蛋白(Bcl2-associated X protein,Bax)形成Bcx-Bcl-2異二聚體受到阻礙,故細(xì)胞對(duì)凋亡更敏感。用MZ處理經(jīng)RNA干擾降低Bcl-2蛋白水平的黑色素細(xì)胞,不僅微管解聚,還發(fā)生了凋亡[9],由此推測(cè),Bcl-2可能是MZ誘導(dǎo)凋亡的機(jī)制之一。

2.3 抑制乏氧誘導(dǎo)因子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子 生長(zhǎng)迅速的實(shí)體腫瘤常有大面積低氧濃度區(qū),即乏氧(hypoxia)。乏氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia-inducible factor 1,HIF-1)是細(xì)胞對(duì)乏氧反應(yīng)最重要的調(diào)節(jié)因子,它可以促進(jìn)許多腫瘤的形成和發(fā)展[10]。HIF-1有兩種亞型,即 HIF-1α和 HIF-1β。HIF-1α在決定HIF-1活性和提高乏氧狀態(tài)中腫瘤細(xì)胞生存力方面起著重要作用。另外,HIF-1α通過(guò)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子和(或)細(xì)胞因子,使腫瘤細(xì)胞生物學(xué)特性發(fā)生改變,如糖代謝方式改變、血管發(fā)生、侵襲轉(zhuǎn)移和化療抵抗等[11-14]。

Pourgholami等[15]在乏氧環(huán)境下培養(yǎng)人卵巢癌細(xì)胞OVCAR-3,并構(gòu)建了Balb/C裸鼠荷瘤模型。在正常氧含量下,ABZ對(duì)OVCAR-3細(xì)胞的HIF-1α沒(méi)有明顯作用。但乏氧環(huán)境下,體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均顯示,ABZ對(duì)HIF-1α有時(shí)間和劑量依賴性的明顯抑制作用。

血管生成在實(shí)體腫瘤生長(zhǎng)和擴(kuò)散中起著重要作用,其活躍程度對(duì)腫瘤病理分級(jí)、治療及預(yù)后的判斷有重要評(píng)估價(jià)值,因此腫瘤血管生成是腫瘤治療的一個(gè)靶點(diǎn)。血管生成受到多種血管生長(zhǎng)因子的調(diào)控[16],在其生成過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)可能都是治療靶點(diǎn)。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)在血管生成中起著中樞作用。某些VEGF抑制劑已經(jīng)被食品藥物管理局(food and drug administration,FDA)批準(zhǔn)用于臨床腫瘤治療。但是,有文獻(xiàn)報(bào)道,抗VEGF藥物對(duì)腫瘤的抑制作用短暫,并最終導(dǎo)致藥物抵抗、血管再生成和快速轉(zhuǎn)移[17-18]。在接種了卵巢癌OVCAR-3細(xì)胞的動(dòng)物中,ABZ能夠抑制VEGF表達(dá)[19]。VEGF受HIF-1α精密調(diào)節(jié),ABZ能夠通過(guò)抑制 HIF-1α而降低VEGF的表達(dá),使其干擾血管生成的作用優(yōu)于只針對(duì)VEGF的藥物[15]。

另外,某些抗微管藥物可以使腫瘤新生脈管系統(tǒng)的內(nèi)皮細(xì)胞微管解聚,并產(chǎn)生類(lèi)似血管靶向藥物的效果。有研究證實(shí),MZ對(duì)實(shí)體腫瘤的血管生成有抑制作用,MZ對(duì)肺癌小鼠模型腫瘤生長(zhǎng)的抑制有可能與MZ抑制血管生成有關(guān)[20]。

2.4 抑制惡性腹腔積液形成 惡性腹腔積液是卵巢癌、結(jié)腸癌、胃癌等癌癥晚期常見(jiàn)的臨床癥狀之一,是目前比較難以解決的問(wèn)題。腫瘤腹膜轉(zhuǎn)移、腫瘤壓迫、新生血管高滲透性和血管活性物質(zhì)增多都是惡性腹腔積液形成的主要原因[21]。目前對(duì)惡性腹腔積液的治療方式包括利尿、腹腔穿刺放液、腹腔置管引流、腹腔化療和免疫治療等,這些治療能夠在短期內(nèi)解除或改善腹腔積液癥狀,但效果不持久、不良反應(yīng)較多或治療對(duì)象有選擇性[22],因此,治療惡性腹腔積液需要一種安全、有效、廣譜的治療方法。有研究用ABZ成功地抑制了人結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29在裸鼠腹膜的轉(zhuǎn)移后,繼續(xù)對(duì)ABZ是否能夠抑制因腫瘤腹膜轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的惡性腹腔積液而展開(kāi)研究。通過(guò)構(gòu)建人卵巢癌OVCAR-3細(xì)胞腹膜轉(zhuǎn)移的雌性裸鼠模型,與對(duì)照組比較,ABZ可以降低VGEF分泌,減少荷瘤裸鼠腹腔積液,提高裸鼠生活質(zhì)量。有研究表明,阿苯達(dá)唑能夠通過(guò)降低VEGF表達(dá)而抑制血管發(fā)生和腹腔積液形成[19]。

3 展 望

隨著抗癌新藥、新方法不斷涌現(xiàn),腫瘤化療得到了令人矚目的進(jìn)步,多數(shù)患者通過(guò)化療或聯(lián)合化療后,癥狀得以緩解、生命得以延長(zhǎng),甚至有些病種可以治愈[23]。但是目前使用的絕大多數(shù)化療藥物的不良反應(yīng)較多,很多患者不能耐受以致死亡。因此,安全有效的化療藥物很值得期盼。而B(niǎo)Z有卓越的抗腫瘤效果,且作用機(jī)制不單一。在BZ應(yīng)用于抗寄生蟲(chóng)治療的歷史中,其安全性也得到了肯定。優(yōu)效、安全、簡(jiǎn)便是BZ在抗腫瘤研究中的發(fā)光點(diǎn),但是在腫瘤治療的臨床應(yīng)用中,仍需要進(jìn)行一系列研究證實(shí)。2010年,Pourgholami等[24]對(duì)ABZ在晚期癌癥口服最大耐受劑量進(jìn)行了I期臨床觀察,相信在不久的將來(lái),BZ將會(huì)作為一種安全有效的抗癌藥物應(yīng)用于臨床中。

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