鹽霉素殺傷腫瘤細(xì)胞作用機(jī)制新進(jìn)展

吳 濤綜述，王 毅審校

（1.南華大學(xué)第二臨床學(xué)院，湖南衡陽421001；2.南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院泌尿外科，湖南衡陽421001）

鹽霉素殺傷腫瘤細(xì)胞作用機(jī)制新進(jìn)展

吳 濤1綜述，王 毅2審校

（1.南華大學(xué)第二臨床學(xué)院，湖南衡陽421001；2.南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院泌尿外科，湖南衡陽421001）

抗球蟲藥； 活性氧； 腫瘤干細(xì)胞； 綜述

鹽霉素起初作為一種抗球蟲藥物已被應(yīng)用了幾十年，直到Gupta等[1]發(fā)現(xiàn)鹽霉素對(duì)乳腺癌細(xì)胞特別是乳腺癌干細(xì)胞具有特別殺傷作用后由于其抗腫瘤作用及其耐藥性低甚至無耐藥性等優(yōu)點(diǎn)成為近年來研究熱點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，鹽霉素能誘導(dǎo)除乳腺癌外的多種癌細(xì)胞死亡包括鼻咽癌、胃癌、淋巴細(xì)胞瘤、前列腺癌、肺癌及骨肉瘤等。但其殺傷腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)制尚不完全清楚，在之前提出的一些假說基礎(chǔ)上近年來通過不斷探究發(fā)現(xiàn)了一些新的作用機(jī)制。現(xiàn)將近年來鹽霉素殺傷腫瘤細(xì)胞的主要作用機(jī)制新進(jìn)展簡(jiǎn)要介紹如下。

1 鹽霉素與活性氧（reactive oxygen species，ROS）

細(xì)胞凋亡是一個(gè)監(jiān)管的細(xì)胞死亡過程，需要一系列的級(jí)聯(lián)激活和執(zhí)行監(jiān)管分子如ROS、紫外線照射、病毒感染、化療藥物等觸發(fā)細(xì)胞毒性反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。內(nèi)源性ROS是線粒體在呼吸過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要由基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）嚴(yán)格調(diào)控，ROS在內(nèi)在平衡中對(duì)線粒體的功能起著至關(guān)重要的作用，該平衡一旦被破壞，將直接影響線粒體功能進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。鹽霉素能提高前列腺癌細(xì)胞內(nèi)ROS水平，打破前列腺癌細(xì)胞ROS內(nèi)在平衡，導(dǎo)致癌細(xì)胞線粒體功能障礙，Bax基因易位到線粒體內(nèi)膜同時(shí)釋放細(xì)胞色素C到胞質(zhì)，降低線粒體膜電位，增強(qiáng)胱天蛋白酶3（caspase-3）活性，然后通過一系列凋亡因子的參與及級(jí)聯(lián)反應(yīng)的激活，最終激活細(xì)胞凋亡蛋白酶，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[2]。在誘導(dǎo)對(duì)順鉑抵抗耐藥的結(jié)腸癌SW620細(xì)胞中鹽霉素能誘導(dǎo)增加乳酸脫氫酶釋放和戊二醛積累，并能下調(diào)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPX）表達(dá)水平，使細(xì)胞內(nèi)ROS累積。同時(shí)鹽霉素在對(duì)順鉑抵抗耐藥的結(jié)腸癌SW620細(xì)胞中還能上調(diào)促凋亡基因——胱天蛋白酶3、8、9及Bax基因的表達(dá)[3-4]。

2 鹽霉素與Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）信號(hào)通路

在脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物的發(fā)育過程中Wnt/βcatenin信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞命運(yùn)的決定過程，在腫瘤演進(jìn)過程中亦起著非常重要的作用包括腫瘤的發(fā)生、生長，細(xì)胞衰老、死亡、變異、新陳代謝等，該信號(hào)通路級(jí)聯(lián)激活需要Wnt分子結(jié)合卷曲蛋白Fzd受體和脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6（lipoprotein receptor associated protein，LRP5/6）共軛受體，三者在細(xì)胞表面形成一個(gè)三元復(fù)合物（Wnt/ Fzd/LRP）。Wnt/Fzd/LRP三元復(fù)合物磷酸化LRP5/6在細(xì)胞內(nèi)高保守PPPSPxP序列，磷酸化LRP招募軸蛋白（axis protein，Axin）至細(xì)胞膜并內(nèi)吞入胞，而后導(dǎo)致βcatenin破壞復(fù)合物[（APC/Axin/糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase，GSK3β）三元復(fù)合物]失活，使 βcatenin水平在胞內(nèi)穩(wěn)定累積，并能運(yùn)送入核結(jié)合到晚期基因表達(dá)調(diào)控因子（late gene expression regulationfactor，LEF）/轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合因子上，成為轉(zhuǎn)錄激活因子，轉(zhuǎn)錄表達(dá)Wnt靶基因。

任何Wnt的激活及β-catenin破壞復(fù)合物的突變或缺失均可使相應(yīng)基因過表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。在慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞中鹽霉素作用于Wnt/Fzd/LRP三元復(fù)合物，阻止LRP6磷酸化，有效抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路相關(guān)靶基因的表達(dá)[4]。在乳腺癌及前列腺癌中經(jīng)鹽霉素處理后相應(yīng)蛋白如Axin、LRP6、p-LRP6、游離 β連環(huán)蛋白（free-β-catenin）表達(dá)均降低，而對(duì) βcatenin具有抑制作用的GSK3β磷酸化明顯增強(qiáng)[5]。在胃癌細(xì)胞系A(chǔ)GS中鹽霉素處理能抑制胃癌細(xì)胞生長，并且下調(diào)Wnt1及β-catenin表達(dá)水平[6]。在側(cè)群細(xì)胞中鹽霉素能下調(diào)Wnt靶基因LEF1、細(xì)胞周期蛋白D1（CyclinD1）及纖維鏈接蛋白的表達(dá)[7]。在鼻咽癌細(xì)胞中鹽霉素特別是高濃度鹽霉素能顯著下調(diào)LRP6及β-catenin表達(dá)[8]。

3 鹽霉素與Akt/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）信號(hào)通路

Akt/PKB作為原癌基因在很多細(xì)胞活動(dòng)中具有關(guān)鍵性作用包括癌癥發(fā)展和胰島素代謝等。Akt級(jí)聯(lián)反應(yīng)可被很多機(jī)制激活如受體酪氨酸激酶、整合素、B細(xì)胞核T細(xì)胞受體、細(xì)胞因子受體、G蛋白偶聯(lián)受體等，這些途徑可促使肌醇磷脂3激酶（inositol phospholipid 3 kinase，PI3K）產(chǎn)生磷脂酰肌醇3、4、5-三磷酸。這些脂類物質(zhì)為含有PH結(jié)構(gòu)域（pleckstrin-homologydomain）的蛋白提供錨定位點(diǎn)，這些分子包括Akt及其上游活化因子——蛋白激酶D1。Akt有3種異構(gòu)體，分別為Akt1、Akt2、Akt3，介導(dǎo)了許多PI3K調(diào)控的下游通路。Akt作用于雷帕霉素靶蛋白（the mammalian target of rapamycin，mTOR）和核糖體s6蛋白激酶信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞生長；作用于周期蛋白依賴性激酶的抑制分子p21和p27，并間接影響CyclinD1和p53基因表達(dá)水平調(diào)控細(xì)胞周期和細(xì)胞增殖；還可通過直接抑制促凋亡信號(hào)如Bad和叉頭基因家族轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)細(xì)胞存活。以上這些發(fā)現(xiàn)使Akt/PKB成為治療癌癥的重要靶點(diǎn)。

在乳腺癌細(xì)胞中，鹽霉素處理后能增加Akt活性，上調(diào)Akt的磷酸化水平增加，同時(shí)鹽霉素還能下調(diào)乳腺癌細(xì)胞PI3K、pPKD1、PTEN、pmTOR、磷酸化核糖體s6蛋白激酶蛋白表達(dá)水平[9]；在人口腔上皮鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞系KB中鹽霉素也能增加Akt磷酸化水平，同時(shí)也能增加對(duì)腫瘤侵襲性密切相關(guān)的聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶、磷酸化CSK3β、磷酸化結(jié)節(jié)硬化癥致病基因2的活性[10]。說明鹽霉素抗腫瘤效用可能通過PI3K/Akt信號(hào)介導(dǎo)下游mTOR和GSK3β信號(hào)通路起作用。

4 鹽霉素與mTOR信號(hào)通路

雷帕霉素（rapamycin）在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中作用的標(biāo)靶——mTOR是一種非典型的絲/蘇氨酸激酶。存在于2種不同復(fù)合體即mTOR復(fù)合體1和mTOR復(fù)合體2中。mTOR復(fù)合體1由mTOR、構(gòu)架蛋白和GβL GβL（mLST8）組成，在細(xì)胞增殖、代謝及腫瘤生長過程中具有主要作用。mTOR復(fù)合體1整合多種反映生長因子供應(yīng)、營養(yǎng)和能量供應(yīng)的信號(hào)，當(dāng)條件允許則促進(jìn)細(xì)胞生長，當(dāng)遇到壓力或條件不允許時(shí)促進(jìn)分解代謝。生長因子通過Akt或細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1向mTOR復(fù)合體1傳遞信號(hào)，使結(jié)節(jié)硬化癥致病基因2蛋白失活，解除結(jié)節(jié)硬化癥致病基因2對(duì)mTOR復(fù)合體1的抑制作用。有活性的mTOR復(fù)合體1產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)如通過磷酸化真核起始因子4E結(jié)合蛋白1和核糖體s6蛋白激酶影響mRNA翻譯、抑制自體吞噬、激活轉(zhuǎn)錄觸動(dòng)線粒體代謝和脂肪生成等。mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)失常與許多疾病有關(guān)包括癌癥、心血管疾病和代謝失調(diào)等。

有研究發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌和乳腺癌細(xì)胞中較低濃度（5×10-7mol·L-1）鹽霉素即可降低mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)下游蛋白——核糖體s6蛋白激酶磷酸化水平，通過抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)而抑制細(xì)胞生長、代謝，同時(shí)鹽霉素還能上調(diào)對(duì)mTOR復(fù)合體1起抑制作用的GSK3β磷酸化水平[5]。而GSK3β除能抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)外還能抑制β-catenin信號(hào)通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，因此，GSK3β有可能是鹽霉素在抗前列腺癌和乳腺癌作用機(jī)制中的關(guān)鍵靶點(diǎn)。此外鹽霉素還能降低mTOR復(fù)合物1和Wnt/ β-catenin共同轉(zhuǎn)錄因子CyclinD1表達(dá)水平，而CyclinD1對(duì)腫瘤增殖具有關(guān)鍵性作用。在人口腔上皮鱗癌細(xì)胞中對(duì)mTOR起抑制作用的GSK3β及磷酸化結(jié)節(jié)硬化癥致病基因2基因表達(dá)水平在鹽霉素處理組均增強(qiáng)，說明鹽霉素抗口腔上皮癌亦是通過抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)而達(dá)到抗腫瘤效應(yīng)的[10]。在非小細(xì)胞肺癌中鹽霉素能有效抑制mTOR磷酸化水平及下游蛋白——核糖體s6蛋白激酶表達(dá)水平，并且與二甲雙胍對(duì)mTOR信號(hào)通路具有協(xié)同作用[11]。

5 鹽霉素與腫瘤干細(xì)胞

腫瘤干細(xì)胞具有自我增殖、分化、對(duì)抗腫瘤藥物耐藥、抗藥等特性，對(duì)腫瘤的發(fā)生、生長、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)等具有關(guān)鍵性作用，也是目前放、化療等對(duì)腫瘤療效局限的關(guān)鍵因素。殺死腫瘤干細(xì)胞意味著徹底治愈腫瘤，因此，腫瘤干細(xì)胞理論近年來成為不斷追逐新型抗腫瘤藥物的重要理論基礎(chǔ)。而鹽霉素在2009年被證明對(duì)乳腺癌干細(xì)胞較常規(guī)化療藥物——紫杉醇具有更強(qiáng)的殺傷作用[1]而成為抗腫瘤干細(xì)胞研究熱點(diǎn)藥物。近年來，通過不懈努力，逐步了解了鹽霉素抗各種腫瘤干細(xì)胞的秘密。

Mao等[6]在胃癌細(xì)胞系A(chǔ)GS中證明了Wnt1蛋白水平上調(diào)不僅能促進(jìn)胃癌細(xì)胞生長，且還能增加異種移植腫瘤干細(xì)胞比例。鹽霉素處理后干細(xì)胞標(biāo)記物Wnt1、CD44、干細(xì)胞多能調(diào)節(jié)基因β-catenin表達(dá)水平均降低，說明鹽霉素對(duì)胃癌干細(xì)胞具有殺傷作用，且可能是通過抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路起作用的。在肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549中鹽霉素能明顯抑制醛脫氫酶陽性肺癌干細(xì)胞[12]。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中鹽霉素能選擇性抑制腫瘤起始細(xì)胞（腫瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞）生長[13]。在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中鹽霉素不僅對(duì)非小細(xì)胞肺癌干細(xì)胞具有獨(dú)立殺傷作用，且還能與鹽酸二甲雙胍通過表皮生長因子家族信號(hào)通路協(xié)同殺傷非小細(xì)胞肺癌腫瘤干細(xì)胞[11]。同樣鹽霉素對(duì)子宮內(nèi)膜癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化細(xì)胞[7]、直腸癌干細(xì)胞[14]、胰腺癌干細(xì)胞[15]均具有明顯抑制作用。此外鹽霉素還具有殺傷腫瘤的其他機(jī)制如激活DNA損傷相關(guān)蛋白[16]、有效逃離抑癌基因ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體將藥物排除細(xì)胞外[17]、激活非甾體抗炎藥激活基因1[18]等。

6 展 望

新化合物鹽霉素作為一種新的抗腫瘤藥物，具有耐藥性低、抗腫瘤療效好、價(jià)格低廉、易提取等優(yōu)點(diǎn)，也使該藥具有很強(qiáng)成藥的可能。雖然該藥抗腫瘤分子水平作用機(jī)制及對(duì)人體不良反應(yīng)尚未完全明確，但由于對(duì)腫瘤干細(xì)胞的特殊殺傷作用，意味著有治愈腫瘤的可能，這將是與腫瘤“戰(zhàn)爭(zhēng)”中的一個(gè)新的里程碑。因此，堅(jiān)信經(jīng)過不斷努力，鹽霉素應(yīng)用于臨床，終將獲得該“戰(zhàn)役”的勝利。

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A

1009-5519（2015）24-3742-03

2015-08-06）

吳濤（1988-），男，湖北恩施人，碩士研究生，主要從事泌尿外科臨床工作；E-mail：835190045@qq.com。