有機(jī)錫的細(xì)胞毒性作用研究進(jìn)展

堯國(guó)民，李中波,，謝光兵，侯強(qiáng)紅★

（1.湖南省懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 懷化 418000；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

關(guān)鍵字：有機(jī)錫；細(xì)胞毒性；毒性機(jī)制

1 細(xì)胞生殖毒性

Urushibara N等用TBT預(yù)處理虹鱒性腺細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)快速通過(guò)MAPKs持續(xù)磷酸化，磷酸化的信號(hào)通路包含ERK、JNK、p38 MAPK。分別對(duì)caspases和 MAPKs路徑用藥物抑制劑阻斷，分析表明TBT誘導(dǎo)非依賴caspase細(xì)胞死亡是通過(guò)p38 MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路完成，而TBT誘導(dǎo)依賴caspase細(xì)胞凋亡是通過(guò)JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路完成。所以TBT誘導(dǎo)鱒性腺細(xì)胞RTG-2的毒性作用至少可以通過(guò)兩種信號(hào)級(jí)聯(lián)放大路徑。Mitra S等在體外共培養(yǎng)sertoli-germ細(xì)胞，用低劑量的TBTC處理細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)迅速發(fā)生氧化應(yīng)激，檢測(cè)到GSH的量降低，Ca2+濃度增加，ROS生產(chǎn)，線粒體去極化導(dǎo)致caspase-3激活，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。通過(guò)回收TBTC加入抗氧化劑NAC結(jié)果發(fā)現(xiàn)能減少細(xì)胞凋亡，這表明TBTC對(duì)細(xì)胞的的毒性作用，主要是氧化損傷。

2 細(xì)胞神經(jīng)毒性

Nakatsu Y等用原代培養(yǎng)的神經(jīng)皮層神經(jīng)細(xì)胞暴露500 nM TBT 0.5h發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)ATP水平降低和AMPK磷酸化。通過(guò)加入AMPK的抑制劑Compound C后，發(fā)現(xiàn)能減少TBT的神經(jīng)毒性，這表明AMPK參與了TBT誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞死亡。他們進(jìn)一步研究表明AMPK磷酸化和ATP水平降低不直接導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡，而是通過(guò)谷氨酸受體。這些結(jié)果表明TBT誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞部分死亡是由于細(xì)胞自我吞噬引起。Oyanagi K等將兩種神經(jīng)細(xì)胞按相對(duì)豐富度不同放入4個(gè)培養(yǎng)體系中培養(yǎng)，表明TBT對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的毒性作用是可變的，它取決于培養(yǎng)條件的變化，通過(guò)改變神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)環(huán)境就能改變TBT對(duì)細(xì)胞的神經(jīng)毒性。

3 免疫細(xì)胞毒性試驗(yàn)

自然殺傷細(xì)胞是機(jī)體內(nèi)一類重要的免疫細(xì)胞，它與抗腫瘤、抗病毒感染和免疫調(diào)節(jié)有關(guān)。有機(jī)錫能抑制NK細(xì)胞毒性作用，減弱機(jī)體對(duì)抗腫瘤和抗病毒感染。Whalen MM等在體外將不同濃度MBT,DBT和 TBT暴露在從成年男女性獲取自然殺傷細(xì)胞中，三種有機(jī)錫的對(duì)NK細(xì)胞毒力大小順序TBT＞DBT＞MBT，結(jié)合試驗(yàn)表明TBT暴露24h，大約有50%的NK細(xì)胞喪失結(jié)合腫瘤細(xì)胞的能力，這表明NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞受體發(fā)生改變。有機(jī)錫能導(dǎo)致胸腺萎縮，進(jìn)一步引發(fā)機(jī)體免疫缺陷。Tomiyama K等從老鼠的胸腺分離出T淋巴細(xì)胞暴露于1 μM DBTC或TBTC。發(fā)現(xiàn)TBTC暴露會(huì)誘導(dǎo) CAD(caspase activity DNase，CAD)表達(dá)，而且對(duì) ICAD的影響很小(inhibitorofCAD，ICAD)。相反，DBTC的暴露會(huì)導(dǎo)致ICAD大量的表達(dá)，從而使CAD表達(dá)受到抑制。而且WST-8和JC-1試驗(yàn)表明TBTC能快速激活Caspase，TBTC暴露10 min內(nèi)檢測(cè)到線粒體釋放了細(xì)胞色素C，而相比DBTC對(duì)線粒體的影響要小得多。因此，DBTC和 TBTC引發(fā)T淋巴細(xì)胞毒性死亡的機(jī)制是不同的，DBTC主要誘導(dǎo)細(xì)胞壞死，而 TBTC主要誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡。

4 癌細(xì)胞試驗(yàn)

研究表明某些新合成的有機(jī)錫的抗癌活性要超過(guò)臨床的順鉑，成為最具潛力的抗癌藥物。Kamaludin N F等用新合成兩種有機(jī)錫，對(duì)白血病細(xì)胞Jurkat E6.1和 K-562細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞毒性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這兩種新合成的有機(jī)錫對(duì)兩種細(xì)胞系具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性作用。觀察所有細(xì)胞特征變化發(fā)現(xiàn)，經(jīng)兩種有機(jī)錫處理引起的癌細(xì)胞凋亡或壞死情況變化前后的都表現(xiàn)不一致。但其他細(xì)胞發(fā)生凋亡都先于B淋巴細(xì)胞NFS-70。這些結(jié)果表明兩種合成的有機(jī)錫化合物對(duì)不同的癌變細(xì)胞具有不同的選擇毒性。因此，我們可以通過(guò)篩選方法獲取對(duì)某一類癌癥有顯著作用的有機(jī)錫可以作為抗癌藥物。

5 干細(xì)胞試驗(yàn)

已經(jīng)明確有機(jī)錫TBT是致肥因子，致肥與PPAR信號(hào)通路有關(guān)，但PPARγ引發(fā)肥胖機(jī)制至今未被闡明。Biemann R等用TBT暴露不同分化階段的間充質(zhì)干細(xì)胞MSC和C3H10T1/2，發(fā)現(xiàn)兩者都能誘導(dǎo)PPARγ啟動(dòng)子激活和抑制對(duì)脂肪生成起抑制作用的Pref-1、SOX9等mRNA表達(dá)。但在未分化的間充質(zhì)干細(xì)胞C3H10T1/2中，TBT的暴露誘導(dǎo)的是非依賴的PPARγ轉(zhuǎn)錄，因?yàn)橛盟幬锪_格列酮沉默或激活PPARγ基因，Pref-1、SOX9等mRNA表達(dá)都沒(méi)有改變。而在已經(jīng)分化是MSC細(xì)胞中,TBT誘導(dǎo)PPARγ激活將MSC細(xì)胞分化成脂肪細(xì)胞。這表明TBT誘導(dǎo)MSC細(xì)胞形成脂肪細(xì)胞有兩種不同作用機(jī)制，這兩種機(jī)制具有協(xié)調(diào)效應(yīng)，都能促進(jìn)成脂分化。

6 羊膜細(xì)胞試驗(yàn)

Zhang Y等用低劑量的TBT預(yù)處理人羊膜細(xì)胞24h后，發(fā)現(xiàn)人羊膜細(xì)胞G2/M細(xì)胞周期停滯。他們認(rèn)為是TBT能通過(guò)抑制PP2A活性進(jìn)一步引發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)ERK1/2級(jí)聯(lián)反應(yīng)的抑制。當(dāng)PP2A活性的降低導(dǎo)致c-Raf磷酸化水平升高，從而使c-Raf失活。失活的c-Raf會(huì)降低下游ERK1/2的磷酸化水平。通過(guò)級(jí)聯(lián)反應(yīng)最終導(dǎo)致細(xì)胞核內(nèi)cdc25C蛋白表達(dá)下降和p-cdc2蛋白表達(dá)增加。從而產(chǎn)生的G2/M細(xì)胞周期停滯毒性效應(yīng)。

7 內(nèi)表皮細(xì)胞試驗(yàn)

Botelho G等不同濃度的TBT暴露豬動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞pAECs結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)緊密連接的分子OCLN和ZO-1基因表達(dá)水平降低，而單核細(xì)胞黏附和細(xì)胞間黏附分子ICAM-1和血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子VCAM-1在1h內(nèi)顯著升高。這表明TBT通過(guò)增加內(nèi)皮細(xì)胞單核細(xì)胞黏附而改變動(dòng)脈內(nèi)皮表面的結(jié)構(gòu)，達(dá)到干擾細(xì)胞與細(xì)胞和細(xì)胞與分子間的交流。隨著TBT劑量的增加pAECs細(xì)胞活力降低，并出現(xiàn)明顯的細(xì)胞壞死和凋亡。

8 小結(jié)

有機(jī)錫化合物的細(xì)胞毒性作用主要集中以下幾個(gè)方面：（1）誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，包括凋亡、壞死和自我吞噬。（2）誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激,導(dǎo)致細(xì)胞損傷；（3）誘導(dǎo)PPARγ信號(hào)通路，干擾內(nèi)分泌的穩(wěn)定；（4）誘導(dǎo)PPARγ/RXR的活化，促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化，引起肥胖；（5）抑制PP2A導(dǎo)致細(xì)胞G2/M細(xì)胞周期停滯；（6）誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接的分子表達(dá)的改變而增加單核細(xì)胞黏附，進(jìn)而引發(fā)心血管病。有機(jī)錫最大的研究?jī)r(jià)值是對(duì)各種癌細(xì)胞的毒性作用，研究表明新合成的有機(jī)錫對(duì)癌細(xì)胞具有劑量小，作用大的特點(diǎn)。由于有機(jī)錫對(duì)環(huán)境及動(dòng)物的嚴(yán)重危害，國(guó)際對(duì)有機(jī)錫的使用作出相關(guān)限制，這也是有機(jī)錫至今未運(yùn)用到臨床的重要原因。

通過(guò)對(duì)有機(jī)錫化合物的化學(xué)修飾和對(duì)不同的有機(jī)錫對(duì)不同的癌細(xì)胞的選擇毒性讓我們看到了希望。今后，我們可以通過(guò)化學(xué)修飾和篩選的方法生產(chǎn)出只對(duì)某種特定的癌細(xì)胞具有毒性作用的潛在抗癌藥物。