CDDO及相關(guān)化合物促腫瘤細(xì)胞凋亡研究進(jìn)展

陳 敏,張珍珍,季 暉

(1.連云港中醫(yī)藥高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校,江蘇連云港,222006;2.中國藥科大學(xué)藥理學(xué)教研室,江蘇南京,210009)

盡管目前對腫瘤的治療方法有多種,但至目前尚沒有一種治療方法可以治愈腫瘤。Sjoblom等[1]對人類的結(jié)腸癌和乳腺癌的重大研究發(fā)現(xiàn)至少189個基因中存在突變現(xiàn)象,而事實上與致癌作用有關(guān)的基因數(shù)目遠(yuǎn)多于已發(fā)現(xiàn)的數(shù)量,它提示人類腫瘤是多基因作用的結(jié)果,并促使人們不斷開發(fā)新的多功能藥物而不是單功能藥物來預(yù)防和治療腫瘤。2-氰基-3,12-二氧齊墩果烷-1,9(11)-二烯-28-酸(CDDO)及化合物是一類新的多功能藥物,它們既不是傳統(tǒng)的細(xì)胞毒劑也不是只作用于單靶點單步驟的信號傳導(dǎo)的單功能藥物,具有獨特的分子結(jié)構(gòu)和細(xì)胞作用機制,并在許多動物模型中顯示了很好的療效。因此,CDDO及化合物有希望成為新型、高效的抗腫瘤化學(xué)藥物。CDDO及化合物既有抗炎作用又有抗腫瘤作用,抗炎作用已得到廣泛的研究,本文側(cè)重綜述CDDO的抗腫瘤作用。

1 CDDO及化合物的特性

在自然界有許多天然三萜類植物[2],在自然界中已知的天然三萜類化合物就超過20 000種,在亞洲國家許多被用作藥用[3]。在祖國傳統(tǒng)中醫(yī)藥中齊墩果烷型三萜類物質(zhì)至今仍在臨床上使用,如靈芝 、菊花 、茯苓 、山楂 、垂盆草 、青葉膽 、女貞子、薰衣草、地榆等,具有保肝、抗腫瘤、抗炎及降糖和抗病毒的作用。CDDO在齊墩果烷三萜類化合物中抗腫瘤作用最強,CDDO的甲酯為CDDO-Me,對CDDO進(jìn)一步衍生化[4],得到咪唑啉酮CDDO-Im,酰胺類如甲酰胺,CDDO-MA;乙酰胺,CDDO-EA,以及雙氰類Di-CDDO,生物活性都得到了非常顯著的提高[3]。其中,CDDO-Me已于2007年10月被FDA批準(zhǔn)進(jìn)入II期臨床研究,用于治療黑色素瘤和胰腺癌。CDDO及化合物不是與細(xì)胞信號傳導(dǎo)過程中的單一激酶相結(jié)合,而是調(diào)節(jié)整個細(xì)胞調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的活性,影響細(xì)胞的氧化還原狀態(tài),誘發(fā)腫瘤細(xì)胞的分化,抑制腫瘤細(xì)胞的生長,并能夠有效誘導(dǎo)那些對傳統(tǒng)化療藥物已產(chǎn)生耐藥性的癌細(xì)胞的凋亡,且安全性高,直接作用于腫瘤細(xì)胞。

2 CDDO選擇性作用腫瘤細(xì)胞株的類型

CDDO衍生物具有抑制癌細(xì)胞的增殖和誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡作用,這種作用發(fā)生在人類及鼠的一些實體瘤和幾種骨髓惡性腫瘤中,表現(xiàn)出對腫瘤細(xì)胞株作用的選擇性。選擇性的腫瘤細(xì)胞株類型有白血病(AML,APL,CLL,CML)的T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞,淋巴瘤,皮膚T細(xì)胞淋巴瘤,真菌病,Sezar綜合征,乳腺癌(雌二醇的陽性受體和乳腺癌陰性受體),黑素瘤,卵巢和前列腺癌,胰腺癌,軟骨肉瘤和骨肉瘤,皮膚癌,多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞,結(jié)腸癌,支氣管上皮細(xì)胞和非小細(xì)胞肺癌[2-3,5-6]。特別地,CDDO-Im對乳腺癌、多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞呈現(xiàn)較強選擇性[7-8]。

3 CDDO促腫瘤細(xì)胞凋亡的機制

3.1 腫瘤細(xì)胞凋亡的主要信號通路

CDDO及其衍生物具有多功能抗腫瘤特性,在腫瘤細(xì)胞凋亡內(nèi)在途徑和外在途徑的多靶點上發(fā)揮作用,抑制細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

3.1.1 外在途徑:也稱死亡受體凋亡途徑。死亡受體可傳導(dǎo)由特定的死亡配體引起的凋亡信號,死亡受體與相應(yīng)配體相結(jié)合而被激活,經(jīng)過下游系列信號級聯(lián)反應(yīng),逐級激活起始胱天蛋白酶(如caspase-8)和效應(yīng)胱天蛋白酶(caspase-3,7等),最終導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡。死亡信號如TNF-α[9]、Fas、TRAIL[3]、RIP等 。腫瘤壞死因子(TNF)超家庭成員的死亡受體是促腫瘤細(xì)胞凋亡潛力靶點,在不同TNF成員中特別受關(guān)注是TNF相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體 TRAIL,TRAIL通過連接死亡受體DR4(T RAIL-R1)和DR5(TRAILR2)[3]誘導(dǎo)凋亡。

3.1.2 內(nèi)在途徑:也稱線粒體凋亡途徑。通過改變線粒體巰基的氧化還原狀態(tài)以及影響線粒體膜對一些凋亡蛋白前體的通透性,減少線粒體跨膜能力,引起線粒體跨膜電位崩解,釋放蛋白質(zhì),誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。細(xì)胞色素C是第一種被發(fā)現(xiàn)的線粒體釋放促凋亡蛋白。在細(xì)胞凋亡過程中細(xì)胞色素C的釋放是線粒體外膜通透性增高的結(jié)果。Bcl-2家族成員的抗細(xì)胞凋亡基因和促細(xì)胞凋亡基因通過調(diào)節(jié)線粒體外膜的通透性和完整性起重要調(diào)控作用。

3.2 CDDO及化合物促腫瘤細(xì)胞凋亡主要機制

CDDO及化合物能不依賴于P53、多藥耐受性(MDR)或者過氧化物酶體增生物激活受體γ(PPARγ)[10],選擇性地誘導(dǎo)人類癌細(xì)胞株的凋亡。特別地,CDDO及化合物能誘導(dǎo)白血病和骨髓瘤患者身上的原發(fā)癌細(xì)胞產(chǎn)生凋亡,即使當(dāng)這些癌細(xì)胞對傳統(tǒng)的治療耐受時仍能起效[11];而且,在誘使癌細(xì)胞凋亡的濃度下,對來自于同一患者或健康志愿者的正常淋巴細(xì)胞沒有毒副作用。這種對癌細(xì)胞選擇性的凋亡可能由于在癌細(xì)胞[12]中內(nèi)源性氧化應(yīng)激水平更高。在已經(jīng)被氧化應(yīng)激的惡性細(xì)胞中,添加一種能進(jìn)一步增加ROS量的藥物就能夠殺死惡性細(xì)胞[12-13]。而且CDDO及化合物與其他藥物,包括維甲酸、TNF-α,TNF-α相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)[8]、bortezomib和貝沙羅汀聯(lián)合用藥時能促進(jìn)誘導(dǎo)凋亡。CDDO,CDDO-Me和CDDO-Im誘導(dǎo)凋亡取決于細(xì)胞的類型,通過外在死亡的受體介導(dǎo)和內(nèi)在線粒體依賴性途徑,這些途徑首先誘導(dǎo)死亡受體 DR4(TRAIL-R1)和 DR5(TRAILR2)[8],接著激活BID和caspase-3,8,9的裂解,通過下調(diào)FLIP或誘導(dǎo)BAX轉(zhuǎn)位到線粒體以及從線粒體釋放細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子AIF[8]。盡管靶向作用導(dǎo)致凋亡級聯(lián)反應(yīng)的原始蛋白質(zhì)并沒有被確定,但是CDDO及化合物確實能破壞細(xì)胞的氧化還原平衡,降低細(xì)胞內(nèi)和線粒體內(nèi)谷胱甘肽的水平,因此能降低細(xì)胞抗氧化劑的能力[14],激活c-Jun氨基端激酶和p38應(yīng)激途徑,從而增加細(xì)胞溶質(zhì)內(nèi)游離鈣離子的濃度,阻斷了核因子(NFκ B)以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄激活子(STAT)的信號系統(tǒng)[7,14-16];這些反應(yīng)中任一個都能引起細(xì)胞的凋亡級聯(lián)。

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