蛇毒毒素的抗腫瘤作用及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

金夕琳1，張 潔2，江海龍3，陸一鳴3（1.第二軍醫(yī)大學學員旅臨床二隊，上海 200433；2.國防大學第二門診部，北京 100039；3.第二軍醫(yī)大學藥學院生化藥學教研室，上海 200433）

·綜述·

蛇毒毒素的抗腫瘤作用及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

金夕琳1，張 潔2，江海龍3，陸一鳴3（1.第二軍醫(yī)大學學員旅臨床二隊，上海 200433；2.國防大學第二門診部，北京 100039；3.第二軍醫(yī)大學藥學院生化藥學教研室，上海 200433）

目的 探討蛇毒毒素的抗腫瘤作用及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。方法 綜述蛇毒毒素的抗腫瘤組分、抗腫瘤作用及其機制的研究進展。結(jié)果 蛇毒毒素對多種腫瘤均有抑制作用，具有直接殺傷腫瘤細胞、誘導腫瘤細胞凋亡、抑制血管再生等作用。結(jié)論 對蛇毒毒素抗腫瘤組分及其作用機制進行深入研究，是當前抗腫瘤藥物研究的重要方向。

蛇毒毒素；抗腫瘤

蛇毒毒素是一種包含蛋白質(zhì)、多肽、金屬離子、糖類、核苷、氨基酸和脂質(zhì)的復雜混合物。近年來，利用蛇毒毒素中的天然活性成分，探討其抗腫瘤、抗凝、溶栓、鎮(zhèn)痛、抗炎反應(yīng)等作用［1］，并用于治療高血壓、血栓和癌癥等疾病。蛇毒或其初步提取物具有抗腫瘤作用的研究國內(nèi)外早有報道，但其有效成分及其作用機制尚不清楚，本文主要對蛇毒毒素的抗腫瘤作用及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景作一綜述。

1 蛇毒毒素的抗腫瘤作用及其機制

蛇毒是一種毒性較強的生物毒素，對多種腫瘤均有抑制作用。目前已從蛇毒中分離、純化出不同的組分用于腫瘤的治療研究，蛇毒毒素通過3種組分（解離素、細胞毒素以及誘導凋亡的組分）起抗腫瘤作用，而這3種組分并不是完全彼此孤立的，有時某一毒素提取物從兩方面協(xié)同起到抗腫瘤作用。

1.1 直接作用于腫瘤細胞膜 細胞毒素帶正電荷的陽離子頭端與細胞膜磷脂雙分子層極性層的陰離子部位結(jié)合而定位，疏水性基團部分插入細胞中而破壞細胞膜。由于Ca2＋能使胞膜致密、完整和穩(wěn)定，故能抑制膜毒素的毒性［2］。這與缺鈣介質(zhì)中細胞毒素對體外腫瘤細胞有很強的殺傷作用，而生理鈣濃度下這種殺傷作用被顯著抑制相一致。

1.2 抑制腫瘤細胞的核酸代謝 癌基因一般為單拷貝基因，有其編碼的蛋白質(zhì)，在腫瘤細胞內(nèi)的一些癌基因在DNA復制過程中產(chǎn)生多個拷貝，形成雙微粒染色體和均染區(qū)，這種基因的擴增常產(chǎn)生基因產(chǎn)物過表達，表現(xiàn)為mRNA和蛋白質(zhì)量的增加。Jokhio等［3］研究發(fā)現(xiàn)，眼鏡蛇毒能顯著抑制乳腺癌組織DNA和RNA的合成，抑制細胞的增殖從而起到抗腫瘤作用。Xie等［4］從蛇毒中分離出的Sv-cystatin，可以改變一些參與細胞黏附、遷移、免疫調(diào)節(jié)、增殖、分化、凋亡、轉(zhuǎn)錄和細胞內(nèi)信號傳導的基因，從而起到抗腫瘤作用。

1.3 影響機體免疫功能 蛇毒可通過激活補體系統(tǒng)溶解腫瘤細胞。Vogel等［5］發(fā)現(xiàn)眼鏡蛇蛇毒因子與單克隆抗體形成的復合物（M cAb-CVF）對黑色素瘤細胞顯示了特有的溶細胞活性，其機制可能為M cAb-CVF復合物形成穩(wěn)定的C3／C5轉(zhuǎn)換酶，通過替代補體途徑最終形成膜攻擊單位，導致腫瘤細胞的溶解。此外，膜毒素可通過自然殺傷細胞活性，非特異性殺傷腫瘤細胞。干擾素是機體特異免疫因素之一，它對同種細胞具有廣泛的免疫作用、廣譜抗病毒作用和調(diào)節(jié)免疫作用。da Silva等［5］證實巴西具竅蝮蛇毒能抑制接種艾氏腹水癌細胞的小鼠分泌白介素-6（IL-6），從而可以提高機體干擾素水平，調(diào)節(jié)免疫功能，對治療腫瘤及某些免疫疾病有一定作用。

1.4 抑制腫瘤細胞生長 最近研究發(fā)現(xiàn)，黏附分子受體能介導血小板和內(nèi)皮細胞與中性粒細胞、單核細胞及腫瘤細胞之間的相互作用，它們在炎癥、血栓形成及腫瘤轉(zhuǎn)移等過程中起重要作用。其中，腫瘤細胞惡性生長并從原發(fā)灶中脫離是腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵，而腫瘤細胞與內(nèi)皮細胞、細胞外基質(zhì)黏附是腫瘤血行轉(zhuǎn)移不可缺少的環(huán)節(jié)，腫瘤細胞在血循環(huán)中與血小板等結(jié)合可使癌細胞免受吞噬細胞的清除。蛇毒抗栓酶能明顯降低血液黏度，減少血小板數(shù)量，抑制其黏附和聚集，可改變腫瘤患者血液的高凝狀態(tài)并改善微循環(huán)，從而起到抗癌和防止癌細胞轉(zhuǎn)移的作用［6］。從巴西窩面蝰蛇蛇毒中提取的一種凝集素BJcuL，已經(jīng)被證實具有連接乳糖和紅細胞凝集的作用。凝集素BJcuL不僅能抑制這些細胞黏附到細胞外基質(zhì)纖連蛋白、層粘連蛋白和Ⅰ型膠原，更重要的是，凝集素BJcuL可以降低腫瘤細胞的生存活力。這一發(fā)現(xiàn)表明，凝集素BJcuL可通過抑制腫瘤細胞和內(nèi)皮細胞的生長作為對抗腫瘤的武器［7］。

1.5 誘導細胞凋亡 近來有學者將蛇毒抗腫瘤作用機制的研究轉(zhuǎn)到了細胞凋亡上。日本的Torri等［8］從西部菱紋背響尾蛇蛇毒中發(fā)現(xiàn)的一種apoxin-Ⅰ具有L-氨基酸氧化酶（LAAO）活性。目前，LAAO的抗癌作用研究主要集中于它對腫瘤細胞的介導凋亡的作用上，LAAO表現(xiàn)出了在腫瘤研究和腫瘤治療中的潛在應(yīng)用，表現(xiàn)出明顯的細胞毒性和介導臍靜脈內(nèi)皮細胞、胚胎腎細胞、單核細胞、前骨髓細胞癌HL60細胞、卵巢癌A2780細胞、胃癌CRL5971細胞、人T淋巴細胞、小鼠內(nèi)皮KN-3細胞的凋亡功能［9］。在HeLa細胞內(nèi)注射2.5～10μg／m l極北蝰的LAAO后7～24h細胞凋亡。普遍觀點認為H2O2在蛇毒毒素的LAAO介導細胞凋亡過程中發(fā)揮重要作用，并且這一作用可被過氧化氫酶和其他H2O2清除劑抑制。LAAO可直接連接到細胞表面，釋放的H2O2累積在局部，細胞膜上H2O2發(fā)生氧化應(yīng)力鏈反應(yīng)，這一機制可通過熒光標記實驗驗證，并且這一活性可被抗氧化劑抑制，而不能被水溶性抑制劑抑制［10］。表明蛇毒毒素中的LAAO介導細胞凋亡的機制和外源性的H2O2不同，兩者引起的細胞形態(tài)學變化也不同?？寡趸瘎┖瓦^氧化氫酶可以抑制蛇毒毒素LAAO介導的細胞凋亡而不能抑制外源性H2O2介導的細胞凋亡。換句話說，蛇毒毒素LAAO介導的細胞凋亡不僅需要H2O2作為媒介，它還是一個酶促反應(yīng)。除了蛇毒毒素的LAAO產(chǎn)生的H2O2，半胱天冬酶（caspase）介導的凋亡途徑也可能涉及細胞凋亡過程［11］。五步蛇和巴西矛頭蝮蛇的LAAO介導HL60、Jurkat、B16F10和PC12細胞凋亡時，通過產(chǎn)生H2O2來活化caspase-3和caspase-9［12］。H2O2還能夠在人內(nèi)皮細胞通過增加酪氨酸蛋白激酶的活性來增加Fas的表達。

新出現(xiàn)的證據(jù)證明，一些蛇毒毒素的LAAO會干擾腫瘤細胞的細胞周期狀態(tài)。用流細胞分析計數(shù)法分析得知，巴西矛頭蝮蛇LAAO可以在G0／G1期阻斷HL60細胞，延長S期和G2／M期［13］。五步蛇LAAO介導明顯增加了G1期，表明這種酶能夠介導凋亡和有效抑制腫瘤生長，從而有研發(fā)成為一種抗癌藥物的可能［14］。另外，眼鏡蛇抑制惡性腫瘤增殖是通過阻斷它從S期到G2期［15］。蛇毒毒素的LAAO可能作為一種新型的抗癌藥物歸因于其獨特的、清除腫瘤細胞的凋亡機制。

1.6 抑制血管再生 血管生成對腫瘤的持續(xù)生成、血管內(nèi)皮細胞增殖、遷移和分化具有重要作用［16］。惡性腫瘤轉(zhuǎn)移的每一步都與腫瘤的血管生成密切相關(guān)。Golubkov等［17］從銅頭蝮蛇毒中分離出一個二聚體解離素（contortrostatin），每日給患有乳腺癌MDA-MB-435的裸鼠注射，可明顯抑制腫瘤生長和血管再生。能夠抑制血管生成的還有從紅口蝮蛇中提取的新的解離素rhodostom in，它通過阻斷血管內(nèi)皮細胞的整合素α5β3和胞外基質(zhì)的作用，抑制血管的形成，并且對腫瘤組織內(nèi)的血管具有選擇性，對正常生長的細胞無效［18］。目前已經(jīng)從各種蛇毒中提取了數(shù)十種解離素，具有明顯的體內(nèi)或體外抗腫瘤活性。近年來大量研究結(jié)果顯示［19］，蛇毒毒素L-氨基酸氧化酶（SV-LAAO）不僅具有誘導人臍靜脈內(nèi)皮細胞HUVEC凋亡的作用，同時還具有影響血小板、促使小鼠出血等特性，提示其可能通過抑制血管的形成而達到治療腫瘤的目的。由于腫瘤生長和轉(zhuǎn)移都依賴于新生血管的形成，因此抑制血管內(nèi)皮細胞（VEC）的增殖、遷移及小血管形成是抑制腫瘤生長的關(guān)鍵步驟。

1.7 誘導腫瘤細胞壞死 El-Re f ae l等已經(jīng)調(diào)查得知角蝰蛇毒素CCV在體外實驗對生長速率的影響和對乳房腫瘤病毒介導的乳房腫瘤細胞（RⅢ／Sa-M T）的形態(tài)變化。角蝰蛇毒素（Cerastes cerastes venom，CCV）是一種細胞毒素，由美洲、亞洲、歐洲的蛇毒毒素進行粗加工或是提取其中某些成分所得，已證實能夠抑制小鼠和人類的腫瘤細胞生長。研究結(jié)果顯示，7μg／m l的CCV在體外實驗中48h內(nèi)殺死約55%的腫瘤細胞；若直接將1μg CCV注入生長中的腫瘤，每周1次，持續(xù)4周，發(fā)現(xiàn)腫瘤負荷減少54%。結(jié)果顯示，用CCV治療的小鼠比空白對照組小鼠多活了35d。根據(jù)組織學檢查、細胞超微結(jié)構(gòu)檢查、核染色和DNA片段化學說，得出CCV體內(nèi)和體外均抑制小鼠乳房腫瘤細胞生長的基本機制是壞死的結(jié)論。El-Refael等［20］對細胞注射7μg／m l的CCV48h后，進行組織化學分析發(fā)現(xiàn)，注射CCV的細胞死亡率＞70%，但是這些細胞的重組DNA和對照組一樣完整，并出現(xiàn)線粒體腫脹、斷裂，細胞核未見損傷等現(xiàn)象，還有腫瘤組織病理學觀察顯示明顯壞死區(qū)域。綜上考慮，壞死是CCV介導細胞死亡的主要原因。只有一小部分（＜3%）核出現(xiàn)片段化，這些細胞可能是由于通過凋亡導致細胞死亡的副成分在CCV準備階段就已經(jīng)出現(xiàn)。但El-Refael等還不知道CCV是如何介導乳房腫瘤細胞壞死的。

2 蛇毒毒素的抗腫瘤作用在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 CCV的研究前景 如果CCV中確實存在前文提到的能使線粒體中產(chǎn)生液泡的物質(zhì)，那么研究者可從CCV中分離這一組分并檢測它的效力，作為一種新的抗癌藥物。另外，CCV對乳房腫瘤細胞系RⅢ／Sa-M T嫁接到同基因鼠體內(nèi)產(chǎn)生生長的影響仍值得研究。

2.2 解離素的研究前景 解離素的變化是研究人員把從鋸鱗蝰蛇中分離的鋸鱗肽的C末端嫁接到解離素上［21］，這樣鋸鱗肽的C末端序列可以提高連接到整合素α5β1的可能性，這是新藥研究的一個方向，也是新藥設(shè)計的基礎(chǔ)。因此，解離素將會成為未來蛇毒毒素抗腫瘤研究的先驅(qū)。血管生成抑制劑是被大量研發(fā)的腫瘤治療方法之一［22］。蛇毒毒素的裂合素親族（disintegrins）系為具有不同功能、不同效價、不同特異性的大分子庫，并且為通過抗血管生成來抑制癌癥提供了一個良好的研究開端。

2.3 SV-LAAO的研究前景 目前對SV-LAAO發(fā)揮抗腫瘤作用的機制尚未明了。一些研究表明，SV-LAAO反應(yīng)生成的H2O2激發(fā)細胞內(nèi)活性氧和P53蛋白的表達，從而引起細胞凋亡。還有人認為SV-LAAO可能通過釋放一些氧自由基并促使一些蛋白溶解酶等介質(zhì)釋放而損傷內(nèi)皮細胞。另外，SV-LAAO還通過誘導血管內(nèi)皮細胞凋亡和抑制血小板聚集等抗凝機制導致出血。因此，更多研究可進一步揭示其在抗腫瘤方面的作用，并有可能成為抗腫瘤治療的新藥物，在抗腫瘤的實驗和治療中將發(fā)揮重要作用。

2.4 凝集素的研究前景 已有研究證實凝集素BJcuL對腫瘤細胞具有強有力的抑制作用，因此它可能被用于臨床上減緩腫瘤的發(fā)展，但仍需要更多的研究以證實凝集素BJcuL在凋亡和抗血管生成方面的細胞內(nèi)作用機制。

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The antitumor effect of snake venom toxins and its application inmedical field

JIN Xilin1，ZHANG Jie2，JIANG Hailong3，LU Yiming3（1.Second Team of Clinical Medicine，Student Brigade，Second M ilitary Medical University，Shanghai 200433，China；2.Second Out-patient Department，National Defence University，Beijing 100039，China；3.Department of Biochemical Pharmacy，School of Pharmacy，Second M ilitary Medical University，Shanghai 200433，China）

ObjectiveTo discuss the antitumor effect of snake venom toxins and its application inmedical field.MethodsTo review the research progress of composition，the antitumor effect andmechanism of snake venom toxins.ResultsIt was demonstrated that the snake venom toxins can stop various tumor cells from grow ing，and have the functions of killing the tumor cells，inducing cell death，and inhibition of angiogenesis.ConclusionIt is an important direction in antitumor drug research and development to deeply research the composition and themechanisms of action of the snake venom toxins.

snakevenomtoxins；antitumor

R931.74；R73

A

1006-0111（2015）06-0502-04

10.3969／j.issn.1006-0111.2015.06.006

2013-09-01

2014-03-31［本文編輯］李睿旻

國家自然科學基金項目（No.81274162，30500093）；國家科技部“重大新藥創(chuàng)制”專項（No.2009ZX09103-690）；上海市科委重點項目（No.04JC14002）；軍隊“十一五”計劃（No.06Q042）；上海市高校優(yōu)秀青年教師科研專項基金（No.ejd09011）

金夕琳，碩士研究生.研究方向：蛇毒毒素抗腫瘤研究.Tel：18801765079；E-mail：hljinxilin＠sina.com

陸一鳴，副教授.研究方向：活性蛋白及小肽類藥物的發(fā)現(xiàn)、效應(yīng)評價和作用機制研究.E-mail：bluesluyi＠sina.com