利多卡因體外抗腫瘤作用機制的研究進展△

楊川　劉濤　王娜娜

延安大學(xué)附屬醫(yī)院耳鼻喉科，陜西　延安　716000

利多卡因體外抗腫瘤作用機制的研究進展△

楊川劉濤#王娜娜

延安大學(xué)附屬醫(yī)院耳鼻喉科，陜西延安716000

利多卡因是應(yīng)用較為廣泛的酰胺類局麻藥物，近年來對利多卡因體外抗腫瘤作用的報道較多，研究證實該藥可通過去甲基化途徑、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑、促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑、類肝素結(jié)合樣表皮生長因子（HB-EGF）途徑以及其他非死亡受體途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，并且相比于正常細胞對腫瘤細胞表現(xiàn)出靶向趨勢，本文就利多卡因體外抗腫瘤作用機制研究綜述如下。

利多卡因；腫瘤細胞；凋亡；抗腫瘤

利多卡因系酰胺類麻醉藥，臨床常用于局部皮膚、黏膜麻醉及區(qū)域神經(jīng)阻滯，并有抗炎、抗菌［1-4］等特殊作用。近年來隨著對腫瘤發(fā)病機制研究的不斷深入，研究者逐漸認識到圍術(shù)期應(yīng)用不同麻醉藥物對腫瘤轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)、生存期也存在一定程度的影響，且發(fā)現(xiàn)利多卡因這一低細胞毒性、廉價的藥物在腫瘤治療、預(yù)防方面具有較好的應(yīng)用前景［5］，本文就利多卡因體外抗腫瘤作用相關(guān)機制研究綜述如下。

1　去甲基化途徑

研究表明抑癌基因啟動子甲基化導(dǎo)致抑癌基因功能失效是腫瘤發(fā)生和發(fā)展的重要原因之一［6］，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于利多卡因的去甲基化作用都進行了相關(guān)探索。早期Lirk等［7］分別用普魯卡因和利多卡因?qū)θ橄侔┘毎鸅T-20（雌激素受體陰性）和MCF-7（雌激素受體陽性）進行了實驗，結(jié)果表明普魯卡因和利多卡因均可抑制腫瘤細胞增殖，并且對BT-20的抑制效果更為明顯；在引起DNA去甲基化方面，0.01 mmol和0.1 mmol利多卡因可明顯減少MCF-7 DNA的甲基化，1 mmol的利多卡因反而明顯增加MCF-7 DNA的甲基化；而對BT-20各濃度利多卡因均表現(xiàn)去甲基化作用。在對抑癌基因GSTP1、MYOD1、RASSF1A的DNA甲基化和mRNA表達的評估顯示，國內(nèi)外研究結(jié)果存有差異，其中荷蘭學(xué)者觀察到利多卡因增加MCF-7、BT-20細胞MYOD1的DNA甲基化（并不增加其mRNA的表達），對抑癌基因GSTP1、RASSF1A的DNA甲基化及mRNA表達無明顯改變［7］。而我國學(xué)者觀察到利多卡因除能顯著減少腫瘤細胞MCF-7和MDA-MB-231 CPG島甲基化比例，同時對抑癌基因RARβ和RASSF1A在mRNA和蛋白水平均有明顯改變，并利用siRNA敲除抑癌基因RARβ和RASSF1A的表達后使利多卡因處理過的MCF-7凋亡受到了明顯抑制［8］。針對上述差異中利多卡因增加抑癌基因甲基化而不增加相應(yīng)mRNA的表達，筆者認為可能與檢測中該抑癌基因突變或mRNA發(fā)生異構(gòu)剪切，從而造成了識別上的差異有關(guān)，不過這種結(jié)構(gòu)上的變異及技術(shù)上的缺陷可被高通量測序技術(shù)彌補。因此，基于第二代測序技術(shù)的運用將會更加全面、深入地揭示利多卡因針對腫瘤細胞的作用機制，其中可能包括利多卡因通過抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶，促進抑癌基因去甲基化以引起相關(guān)腫瘤細胞凋亡［9］。除此之外，Lirk等［7］亦證實利多卡因的去甲基化作用具有選擇特異性，并認為這種選擇特異性以及1 mmol利多卡因出現(xiàn)甲基化作用可能與雌激素受體有較大關(guān)系［10］。后來，相關(guān)研究者在前期基礎(chǔ)上拓展了利多卡因的應(yīng)用范圍，認為利多卡因可增加5-aza-2 deoxycytidine（DAC）去甲基化作用，而不增加DAC的細胞毒性作用，并由此認為利多卡因系重要的表觀遺傳修飾藥物，尤其在腫瘤圍手術(shù)期的應(yīng)用具有重要意義；并且臨床應(yīng)用中利多卡因不具其他促表觀遺傳變異藥物骨髓抑制、器官毒性樣不良反應(yīng)，常規(guī)應(yīng)用較為安全［11-12］。如此，利多卡因在腫瘤外科以及與化療、放療、生物治療的聯(lián)合應(yīng)用，在增效減毒、降低圍手術(shù)期應(yīng)激、減少多因素致腫瘤擴散等方面具有重要應(yīng)用前景［13-16］。

2　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（endoplasmic reticulum stress，ERS）系三大凋亡途徑之一，是近年發(fā)現(xiàn)的新的凋亡途徑，在腫瘤形成和治療方面越來越受到重視［17］。研究表明，利多卡因誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑具有密切聯(lián)系。早期Hong等［18］分別用利多卡因和衣霉素（ERS陽性對照藥）處理嗜鉻細胞瘤PC12，并用半定量RT-PCR檢測各mRNA的表達量，結(jié)果表明利多卡因能增加ERS標(biāo)志物之一伴侶分子CNX、CRT、PDI mRNA水平，并且其強度與衣霉素相當(dāng)，其中對CNX、CRT的表達影響甚至超過衣霉素；對參與ERS途徑的轉(zhuǎn)錄因子mRNA表達方面，利多卡因使ATF6、IRE1的表達成倍增加，并表現(xiàn)出劑量依賴特性。而后進行的ERS轉(zhuǎn)錄因子活性檢測顯示，利多卡因僅引起PERK微量增加，但筆者認為這可能與PERK自身磷酸化激活有關(guān)，因為同期蛋白質(zhì)印跡法（western blotting，WB）顯示磷酸化的eIF2明顯增加。同時，研究者利用內(nèi)切酶PstⅠ結(jié)合瓊脂糖電泳技術(shù)檢測到利多卡因可以誘導(dǎo)XBP1 mRNA的剪切?；诖?，Hong等針對ERS未折疊蛋白相關(guān)凋亡途徑的研究顯示利多卡因無論體內(nèi)、體外均能使ERS途徑中抗凋亡因子Bcl-2、Bcl-x1減少，促凋亡因子Bak、BAX增加。隨后，國內(nèi)外相繼報道了利多卡因體外通過下調(diào)抗凋亡因子，增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)因子誘導(dǎo)神經(jīng)母細胞瘤SH-SY5Y凋亡，在經(jīng)RNAi干擾Bip等相關(guān)表達后使SH-SY5Y凋亡減弱［19］，并且Chae等［20］證實了ERS下游通路主要依賴caspase-3。

3　促分裂原活化蛋白激酶途徑

關(guān)于局麻藥通過促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡的理論研究，Lu等［21］證實布比卡因通過MAPK途徑致人神經(jīng)母細胞瘤SH-SY5Y細胞凋亡，并認為該途徑通過氧自由基介導(dǎo)。隨后Harato等［22］運用MAPK抑制劑SB202190在Neuro2a細胞上進行了雙向佐證。近期學(xué)者Chang等［23］用利多卡因?qū)θ思谞钕侔┘毎?505C和K1進行處理，顯示利多卡因可抑制癌細胞生長，使腫瘤細胞亞G1期（二倍體期）明顯延長，并隨著劑量的增加并依次出現(xiàn)凋亡、壞死；隨后，他們用WB檢測到了p-ERK1/2減少，p-p38和p-JNK表達增加，但利多卡因并不增加總p38和JNK水平；同時，用Caspase活性分光光度法亦檢測到了caspase-3、caspase-7的活化，并伴有PARP的裂解和Bax/Bcl-2比例的增加，并且MAPK/ERK和p38MAPK激酶抑制劑可使caspase-3活性和PARP的裂解受抑制。由此可認為利多卡因等局麻藥主要通過MAPK通路對甲狀腺癌細胞產(chǎn)生毒性。

4　表皮生長因子受體途徑

關(guān)于利多卡因抗腫瘤的作用機制研究，日本學(xué)者用利多卡因處理人肝癌細胞HT1080、Hos、RPMI-7951，認為利多卡因抑制HT1080細胞的侵襲主要通過抑制類肝素結(jié)合樣表皮生長因子（heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor，HB-EGF）從細胞表面脫落，并且利多卡因可通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)Ca2+濃度來促進這一過程［24］。而后Sakaguchi等［25］認為利多卡因通過抑制EGFR酪氨酸激酶活性以發(fā)揮抗人口腔癌細胞增殖的作用，該項研究用利多卡因處理高表達表皮生長因子受體的人口腔癌細胞CAL27，表明利多卡因通過抑制EGF刺激EGFR酪氨酸激酶活性途徑以抑制CAL27細胞增殖。關(guān)于利多卡因相同機制下抑制細胞增殖的報道亦見于Hirata等［26］的研究，但不同于腫瘤細胞的是利多卡因通過抑制EGFR酪氨酸激酶活性而抑制人角膜上皮細胞（HCEC）的增殖。

5　其他相關(guān)途徑

5.1非死亡受體激活途徑

Werdehausen等［27］用利多卡因處理過表達抗凋亡蛋白Bcl-2和缺乏caspase-9、caspase-8及Fas相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)基因人Jurkat T淋巴細胞，結(jié)果顯示利多卡因通過損傷線粒體膜電位減少Jurkat細胞活性，并且低濃度的利多卡因可激活caspase-3及細胞色素c的釋放；但是高濃度的利多卡因未檢測到caspase被激活；且利多卡因引起的這種凋亡可被過表達的Bcl-2蛋白或缺乏caspase-9而減弱，并由此認為利多卡因通過線粒體損傷途徑引起細胞凋亡而不是死亡受體激活途徑。

5.2生物能量途徑

早在2000年Karniel和Beitner［28］研究報道利多卡因可通過降低糖酵解關(guān)鍵酶葡萄糖-1，6-二磷酸和果糖-1，6-二磷酸的合成減少黑色素瘤細胞的活性，并認為該機制與局麻藥利多卡因引起細胞內(nèi)Ca2+超載有關(guān)。該理論亦于近年被Jose等［29］通過對乳腺癌、前列腺癌、肝癌、骨癌、宮頸癌細胞的研究證實。

6　腫瘤靶向性

近期有學(xué)者在體內(nèi)外分別用利多卡因和布比卡因?qū)θ橄侔┘毎鸐CF-7和正常乳腺上皮細胞MCF-10A進行處理，并進行細胞活力、DNA片段、免疫熒光染色、WB評估，結(jié)果表明利多卡因和布比卡因均可抑制腫瘤細胞活性，并且對MCF-7的抑制效果優(yōu)于MCF-10A，表現(xiàn)出對腫瘤細胞的靶向趨勢［30］。正如Kobayashi等［31］和Arita等［32］報道利多卡因誘導(dǎo)腎近曲小管細胞凋亡，而對氣管平滑肌細胞無影響一樣。局麻藥本身對不同腫瘤細胞表現(xiàn)出不一樣的抑制效果，具有對特定瘤細胞的選擇特異性，但這種對特異細胞的選擇機制尚不明確，可能與腫瘤細胞特有的酸堿度、等電點、過表達受體等腫瘤微環(huán)境相關(guān)。

綜上所述，對利多卡因體外抑制腫瘤細胞的研究較多，盡管體外實驗中各處理組利多卡因的pH值、滲透壓等理化因素的控制缺乏均一性，從某種程度上對利多卡因的藥效產(chǎn)生了干擾，但利多卡因所表現(xiàn)出的抗腫瘤療效仍是值得肯定的，所涉及的凋亡途徑眾多。目前，關(guān)于利多卡因體內(nèi)抗腫瘤療效的評價及不良反應(yīng)的研究尚缺乏報道，這與利多卡因體內(nèi)應(yīng)用時有效濃度難以確定，以及利多卡因半衰期較短全身長時間維持應(yīng)用容易引起中樞系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)的不良反應(yīng)有關(guān)［18］。因此關(guān)于利多卡因體內(nèi)抗腫瘤劑量、給藥時間以及采取何種手段作用于腫瘤組織有待于進一步研究，尤其是基于納米粒、陽離子脂質(zhì)體、聚合物膠束等生物材料的修飾將為利多卡因抗腫瘤的應(yīng)用提供安全、高效、靶向、緩釋的可能。另一方面，有報道利多卡因體外對角膜上皮細胞、腎近曲小管細胞、關(guān)節(jié)軟骨及滑膜細胞等正常細胞有抑制作用［26，33-34］，但Kobayashi等［31］認為上述作用與利多卡因濃度過高有關(guān)，加之近些年關(guān)于利多卡因在圍術(shù)期應(yīng)用降低腫瘤復(fù)發(fā)率及總體死亡率的報道為利多卡因用于腫瘤治療提供了新的依據(jù)［35-36］，并且臨床上未見常規(guī)劑量利多卡因引起相應(yīng)器官損傷的報道。

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A

10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.07.07

2016-04-21）

陜西省高水平大學(xué)學(xué)科建設(shè)專項資金資助項目（2013SXTS06）

（corresponding author），郵箱：hxlt002@163.com