金屬配合物抗肝癌的研究進(jìn)展

王雪紅　黃照權(quán)

摘要：化療是腫瘤的三大傳統(tǒng)療法之一，自從1969年Rosenberg等發(fā)現(xiàn)順鉑具有抗腫瘤活性以來，金屬配合物便開始受到越來越多的重視。隨著對(duì)金屬配合物的研究不斷深入，新的具有抗腫瘤活性的金屬配合物不斷涌現(xiàn)出來。筆者綜述了金屬配合物抗肝癌的主要作用機(jī)制（包括誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡、影響肝癌細(xì)胞周期分布、抑制肝癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移）及新型金屬配合物抗肝癌細(xì)胞耐藥性的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：金屬配合物；抗腫瘤；肝癌

中圖分類號(hào)：R735.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-2409（2016）05-0128-07

肝癌作為常見的惡性腫瘤之一，在過去的幾十年里發(fā)病率顯著增加，根據(jù)趨勢(shì)估計(jì)在接下來的20年里可能會(huì)繼續(xù)增加。由于肝癌轉(zhuǎn)移迅速、進(jìn)展較快，且肝的儲(chǔ)備功能有限，不經(jīng)任何治療的5年生存率只有5%，而外科手術(shù)雖對(duì)肝癌的治療有效，但也只有10%～15%的患者預(yù)后良好，且5年生存率低于50%，其他治療方法由于復(fù)發(fā)率較高，效果也不甚理想，因此，尋找一種有效的治療方法依然是人類為之奮斗的目標(biāo)。

化療是腫瘤的三大傳統(tǒng)治療方法之一，在腫瘤的治療方面起著重要作用，相關(guān)化療藥物也在不斷發(fā)展。由于金屬配合物可以為藥物設(shè)計(jì)提供一個(gè)高度靈活的平臺(tái)，人們可以由此制造出一系列具有生物活性的物質(zhì)，因此，作為潛在的抗癌藥物受到廣泛關(guān)注。自從順鉑1969年被Rosenberg發(fā)現(xiàn)，又于1978年被FDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床應(yīng)用后，科學(xué)家們對(duì)順鉑等抗癌藥物關(guān)注越來越多，隨著卡鉑、奧沙利鉑等相繼被批準(zhǔn)進(jìn)入臨床，鉑類化療藥物在治療腫瘤方面起著越來越重要的作用。雖然鉑類化療藥物進(jìn)入臨床應(yīng)用已經(jīng)多年，對(duì)肝癌的治療有不可估量的作用，但是其耐藥性和不良反應(yīng)也不可小覷，如引起的腎毒性、神經(jīng)毒性、耳毒性、惡心、嘔吐等，嚴(yán)重限制了鉑類藥物的應(yīng)用。目前有關(guān)鉑類化療藥物的相關(guān)研究已經(jīng)很多，但是其分子機(jī)制依然不是很清楚。在隨后的研究中，其他鉑族和非鉑類金屬配合物陸續(xù)問世，都表現(xiàn)出了顯著抑制人和動(dòng)物腫瘤的效果，少數(shù)已經(jīng)進(jìn)入早期臨床試驗(yàn)階段，它們?cè)谝欢ǔ潭壬峡朔隧樸K等鉑類藥物的不良反應(yīng)及其耐藥性，具有較好的潛在藥用價(jià)值，有望用于各種抗肝癌藥物的制備。筆者就近年來金屬配合物在抗肝癌機(jī)制方面的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1金屬配合物抗肝癌的作用機(jī)制

1.1誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡

化療藥物治療腫瘤主要是通過觸發(fā)癌細(xì)胞凋亡來實(shí)現(xiàn)的。從低等的真核生物到哺乳動(dòng)物凋亡的機(jī)制類似，都是通過一系列的分子調(diào)控最終引起細(xì)胞死亡。雖然凋亡的潛在機(jī)制尚不完全清楚，但是已經(jīng)明確經(jīng)典凋亡機(jī)制中的主要調(diào)控因素包括死亡受體、半胱天冬酶（caspase）、線粒體等，并且通過研究已經(jīng)確定caspase在凋亡中起著關(guān)鍵作用。引起凋亡主要有兩條信號(hào)通路：外源性通路和內(nèi)源性通路，外源性通路主要通過死亡受體來介導(dǎo)，而內(nèi)源性通路主要通過線粒體介導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)。金屬配合物誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡的詳細(xì)機(jī)制包括以下通路。

1.1.1外源性通路 外源性通路又稱為死亡受體通路，目前發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜表面的死亡受體主要有CD95（又稱為Fas）和TNF受體（TNFR），而化療藥物可通過刺激Fas或TRAIL，使得帶有死亡結(jié)構(gòu)域的Fas相關(guān)蛋白（FADD）和caspase-8結(jié)合，激活caspase-8，再通過一系列的蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終激活執(zhí)行凋亡的蛋白caspase-3，完成凋亡過程。最近，Oramas-Royo等發(fā)現(xiàn)用銅配合物處理肝癌細(xì)胞（HepG2），caspase-8和caspase-3的活性明顯增加，這就證明了銅配合物可以通過外源性通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞的凋亡。還有Okamura等[3]發(fā)現(xiàn)順鉑也可以通過激活caspase-8誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡。

1.1.2內(nèi)源性通路 線粒體為內(nèi)源性信號(hào)通路介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡調(diào)控中心，在金屬配合物引起的細(xì)胞凋亡中起著重要作用。內(nèi)源性凋亡信號(hào)通路主要通過Bcl-2家族蛋白影響線粒體膜，使其通透性增加，導(dǎo)致細(xì)胞色素C（cytochrome C）從線粒體膜間隙釋放到細(xì)胞漿中，與Apaf-1和caspase-9形成凋亡復(fù)合體，最后復(fù)合體激活caspase-3，觸發(fā)DNA破碎，致使細(xì)胞死亡，并且在此過程中，線粒體膜電位會(huì)下降或消失。

Anbu等利用熒光實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)雙核鋅配合物處理肝癌細(xì)胞（R-HepG2）時(shí)，caspase-3和caspase-9的活性明顯增加，但是caspase-8的活性并沒有發(fā)生改變，這表明雙核鋅配合物是通過內(nèi)源性通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞的凋亡。而Shao等發(fā)現(xiàn)鋅（Ⅱ）的酞菁配合物聯(lián)合射線照射處理肝癌細(xì)胞時(shí)，Caspase-3和Caspase-9的活性明顯升高，說明鋅（Ⅱ）的酞菁配合物聯(lián)合射線照射也可以通過內(nèi)源性通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡。Thati等用比色蛋白酶實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用銅的配合物處理肝癌細(xì)胞株后，caspase-3和-9的活性明顯升高，這說明銅的配合物也可以通過內(nèi)源性通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞株（HepG2）凋亡。另外，Gudey等發(fā)現(xiàn)鈷的配合物在處理人類肝癌細(xì)胞后，caspase-3活性有輕微的升高，這說明鈷配合物有較弱的通過內(nèi)源性促凋亡通路來促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡的能力。

金屬配合物在使肝癌細(xì)胞株凋亡時(shí)會(huì)出現(xiàn)線粒體膜電勢(shì)降低或消失，Zhang等將鉍結(jié)合二氨基硫脲的配合物處理肝癌細(xì)胞（HepG2），細(xì)胞凋亡數(shù)目明顯增加，然后利用熒光染料羅丹明123標(biāo)記線粒體的內(nèi)外膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)綠色熒光明顯減少，這表明該配合物誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡中線粒體膜電位是降低的。而Lin等利用JC-1探針標(biāo)記用釕（Ⅱ）配合物3處理過的肝癌細(xì)胞株BEL-7402的線粒體膜，發(fā)現(xiàn)隨著藥物濃度增加，線粒體膜電位明顯呈降低的趨勢(shì)，這說明釕（Ⅱ）配合物3誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞株BEL-7402的細(xì)胞凋亡與線粒體膜電位的降低有關(guān)。Li等利用鉑（Ⅱ）配合物處理肝癌細(xì)胞（BEL-7404），使其凋亡時(shí)發(fā)現(xiàn)線粒體膜電位的消失。Hearn等將銥配合物處理肝癌細(xì)胞株，利用JC-10探針熒光標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)線粒體膜電勢(shì)降低。

1.1.3其他凋亡通路 兩條經(jīng)典的內(nèi)源性和外源性通路可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡已經(jīng)公認(rèn)，而MAPK和P13-AKT通路可以影響細(xì)胞凋亡也已經(jīng)被證明。Liu等通過研究發(fā)現(xiàn)JNK信號(hào)通路可以抑制肝癌細(xì)胞株（HepG2）對(duì)順鉑的敏感性，若抑制該信號(hào)通路，可使得肝癌細(xì)胞的凋亡增加，而Yang等發(fā)現(xiàn)順鉑在誘導(dǎo)經(jīng)IER5（早期反應(yīng)基因5）轉(zhuǎn)染的肝癌細(xì)胞株（HepG2）凋亡過程中，磷酸化的AKT減少，這說明AKT凋亡通路參與了順鉑誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞凋亡。

1.2影響肝癌細(xì)胞的周期分布

細(xì)胞周期的研究在最近幾十年已經(jīng)引起了很大的關(guān)注，主要是因?yàn)樗诳拱┓矫娴闹匾饔谩９P者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期是一個(gè)嚴(yán)格調(diào)控的過程，包括了多個(gè)檢查點(diǎn)：①檢查細(xì)胞外生長(zhǎng)信號(hào)。②檢測(cè)細(xì)胞大小。③評(píng)估每個(gè)周期DNA的完整性，并且細(xì)胞周期被細(xì)胞周期依賴性激酶（CDK）調(diào)控，而每個(gè)CDK都有一個(gè)能被調(diào)節(jié)亞基激活的催化亞基，這些復(fù)合物能在周期中的特殊時(shí)間段內(nèi)被激活，也能被外源性因子誘導(dǎo)和調(diào)控，也就是說細(xì)胞周期的過程是可以被各種各樣的外源性因子調(diào)控的，包括生長(zhǎng)因子和其他細(xì)胞外因子，比如活性氧（ROS），Boonstra等已經(jīng)證明ROS在細(xì)胞周期進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用。

金屬配合物可以影響肝癌細(xì)胞的細(xì)胞周期，Shao等發(fā)現(xiàn)金屬酞菁聯(lián)合放射線處理肝癌細(xì)胞株（HepG2），通過產(chǎn)生活性氧，將HepG2的周期阻滯在G2/M期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而且他們發(fā)現(xiàn)活性氧對(duì)細(xì)胞周期的影響效果取決于活性氧暴露的量和持續(xù)的時(shí)間。另有研究表明外源性生長(zhǎng)因子通過細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)來刺激細(xì)胞周期進(jìn)程或者阻滯細(xì)胞周期來發(fā)揮作用。目前已有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)釕、鉑、鈀、銅、釩等金屬的配合物可以阻滯肝癌細(xì)胞的細(xì)胞周期，從而發(fā)揮其抗增殖的作用，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。

Lin等發(fā)現(xiàn)釕（Ⅱ）的配合物可以分別將人肝癌細(xì)胞株HepG一2和BEL-7402阻滯在S期，并且可以將細(xì)胞株BEL-7404.的細(xì)胞周期阻滯在G2/M期。Yu等分別發(fā)現(xiàn)鉑與去甲斑蝥素結(jié)合形成的配合物以及鈀（Ⅱ）與甲酸鹽結(jié)合形成的配合物可以將人的肝癌細(xì)胞株HepG2阻滯在G2/M期。另外Li等[11]發(fā)現(xiàn)鉑（Ⅱ）與鵝掌楸堿結(jié)合形成的配合物可以將肝癌細(xì)胞株BEL-7404的細(xì)胞周期阻滯在G2/M和s期，Thati等發(fā)現(xiàn)用銅與香豆素結(jié)合的配合物處理人肝癌細(xì)胞株HepG-2時(shí)，S期的細(xì)胞數(shù)明顯增多。而Fu等發(fā)現(xiàn)釩的配合物——乙酰丙酮氧釩可以通過激活ERK和AKT信號(hào)通路，尤其是激活ERK，將肝癌細(xì)胞株HepG-的細(xì)胞周期阻滯在G1/S期的效果更為明顯。

1.3抑制肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲

肝癌是全球最致命的疾病之一，研究表明其極高的病死率主要與原發(fā)性肝癌的癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲能力較強(qiáng)有關(guān)，因此，探索肝癌的轉(zhuǎn)移和侵襲機(jī)制對(duì)于研究新的金屬配合物對(duì)肝癌的診斷和治療意義重大。

Lum等通過微陣列研究發(fā)現(xiàn)金（Ⅲ）配合物一金-1a有能力改變與血管生成、侵襲有關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，但是由于腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲在腫瘤的轉(zhuǎn)移中起著重要作用，他們進(jìn)一步研究了金-1a是否能抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲，結(jié)果證實(shí)了金-1a確實(shí)有抑制作用。Clark等曾在1999年證明了RhoC基因在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中扮演著重要的角色，后來馮覺平等發(fā)現(xiàn)奧沙利鉑在抑制肝癌細(xì)胞株的轉(zhuǎn)移和侵襲作用時(shí)，RhoC基因的mRNA和蛋白表達(dá)均有下降，提示奧沙利鉑在抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲時(shí)可能與RhoC基因的表達(dá)改變有關(guān)。

腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲離不開血管生長(zhǎng)，因?yàn)檠苁悄[瘤運(yùn)輸必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的管道，任何實(shí)體瘤沒有自己的新鮮血液供應(yīng)，將很難生長(zhǎng)，轉(zhuǎn)移、侵襲更難發(fā)生，所以，控制腫瘤血管生長(zhǎng)就可以抑制腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲。血管生成是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要多個(gè)生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子參與。Yang等研究發(fā)現(xiàn)8-羥基喹啉釕（Ⅱ）配合物可以通過抑制bFGF來抑制肝癌細(xì)胞株的血管生長(zhǎng)。另外，Yoshii等則發(fā)現(xiàn)銅的螯合物曲恩汀也能明顯抑制老鼠肝癌細(xì)胞（BNL-HCC）的新生血管生長(zhǎng)。

2新型金屬配合物抗肝癌細(xì)胞耐藥性的作用機(jī)制

自從順鉑被發(fā)現(xiàn)后，鉑類抗腫瘤藥物成了肝癌臨床化療的主要選擇之一，對(duì)肝癌的治療有很大的幫助，但是由于肝癌細(xì)胞的耐藥性，限制了其抗腫瘤活性，這成為鉑類臨床應(yīng)用的主要障礙。目前認(rèn)為鉑類耐藥性的原因主要是：①藥物的流出增加。②藥物的失活。③改變了藥物作用的靶點(diǎn)。④修復(fù)了藥物造成的DNA損傷。⑤減少了因藥物引起的凋亡。這些機(jī)制可以單獨(dú)也可以聯(lián)合起作用，但是藥物濃度的降低是阻止順鉑和目標(biāo)DNA反應(yīng)的基本條件。Kellend也發(fā)現(xiàn)順鉑的細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)是DNA，而各種各樣的加合物在同一條鏈的DNA上或DNA兩股鏈之間形成，所以他們認(rèn)為耐藥性的產(chǎn)生是由于：①結(jié)合后引起DNA損傷或者DNA損傷之后的其他損傷。②和DNA結(jié)合不夠充分，藥物攝取量較少或者在含硫物質(zhì)的作用下失活。③改變了DNA的修復(fù)路徑。此外，還有研究證明各種藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)體系，如多聚納米粒子、金納米粒子、多孔二氧化硅納米顆粒、脂質(zhì)體等，可以減少藥物從不同腫瘤細(xì)胞中的流出量，而且攜帶有化療藥物的納米載體滲透性更強(qiáng)，能夠準(zhǔn)確運(yùn)輸藥物到靶點(diǎn)。

Wang等證明了釕的配合物與碳納米管結(jié)合后，便具有了抵抗肝癌細(xì)胞（R-HepG2）的多藥耐藥的能力，能夠更好地發(fā)揮抗腫瘤的作用。Zeng等合成的半乳糖胺/冰片納米硒通過抑制ABC（ATP-binding cassette）家族蛋白的表達(dá)從而使藥物聚集和保留的時(shí)間增加，達(dá)到克服人肝癌耐藥細(xì)胞株多藥耐藥性的目的。

另外，也有研究證明，雙核鋅配位化合物可以通過誘導(dǎo)線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡或者觸發(fā)線粒體破碎，克服耐藥肝癌細(xì)胞株（R-HepG2）的耐藥性。而Ohmichi等證明了鉑類化療藥物的耐藥性是由于MAPK和P13K的參與引起，有望成為化療藥物的新靶點(diǎn)，并且MAPK和H3K-Akt的抑制劑正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)中。

越來越多的研究表明，誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡、影響肝癌細(xì)胞周期分布、抑制肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲是金屬配合物抗肝癌的主要機(jī)制，另外，新型金屬配合物抗肝癌的耐藥性也引起了人們的關(guān)注。隨著對(duì)肝癌認(rèn)識(shí)的深入以及越來越多的具有抗肝癌活性的金屬配合物問世，給肝癌的化療帶來了新的希望。盡管第一代金屬配合物順鉑在治療腫瘤方面存在著耐藥性、靶點(diǎn)不精確、在體內(nèi)穩(wěn)定性較差等不足之處，但它為人類健康做出的貢獻(xiàn)是不可磨滅的，在治療肝癌的進(jìn)程中也發(fā)揮了重要作用，也由此拉開了各種新型金屬配合物抗肝癌研究的序幕，近年來，已經(jīng)證明鉑的新型配合物、銠的二價(jià)和三價(jià)配合物以及釕、銅、鋅、金、硒等金屬配合物在抗肝癌方面有顯著作用，并且可以在一定程度上克服順鉑的不足，但是其臨床應(yīng)用大部分尚在試驗(yàn)階段，其作用機(jī)制有待進(jìn)一步探索，期待這些藥物能在治療肝癌方面有所作為，為人類健康做出貢獻(xiàn)。