5-氮雜-2’-脫氧胞苷抑制腫瘤的機制研究進展

陳 涵，萬守謙，張紅霞，崔治晶

（甘肅省康復(fù)中心醫(yī)院，甘肅 蘭州 730000）

中國人口基數(shù)大，人們在以往的生活中形成的生活習慣和慢性疾病在進入老年以后凸顯出來，而腫瘤尤其是惡性腫瘤就成為死亡率居首位的慢性疾病，中國的惡性腫瘤每10萬人中有285.91人發(fā)病。我國目前60歲以上人口占總?cè)丝跀?shù)的14.3%，而癌癥的患病人數(shù)卻占了中國全部患癌人數(shù)的3/5[1]。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，目前我國每年新增的癌癥患者近五百萬，占到全球新增癌癥患者人數(shù)的1/5，因為癌癥死亡的人數(shù)近三百萬[2]。2017年2月國家癌癥中心發(fā)布的最新數(shù)據(jù)通過匯總分析全國347家癌癥登記點整合而成的數(shù)據(jù)后得出“癌癥有八大風險”的結(jié)論，其中男性因為吸煙、飲酒及職業(yè)等危險因素和生活壓力大等相關(guān)因素更多的是患惡性腫瘤[3]。腫瘤的發(fā)生機制主要為細胞增殖—擴散遷移—血管形成—快速增長[4]，5-氮雜-2’-脫氧胞苷（5-Aza-CdR）具有甲基轉(zhuǎn)移酶的活性，可以用來治療腫瘤，雖然目前對其研究鮮有，但在某些腫瘤的治療中已經(jīng)初步被證實。本文將從5-Aza-CdR抗腫瘤的主要機制（去甲基化、血管生成、細胞因子）方面進行綜述，旨在為以后的臨床應(yīng)用和研究提供理論基礎(chǔ)和推廣依據(jù)。

1 抑制血管生成阻斷腫瘤機理研究

1.1 腫瘤血管生成機制

目前諸多的研究學(xué)者已經(jīng)證實任何腫瘤的生成與生成之后的擴散轉(zhuǎn)移均與血管生成相關(guān)性極大。腫瘤在機體血管中產(chǎn)生腫瘤細胞并分泌多種促生長因子，經(jīng)過基底膜降解、細胞增殖、遷移等過程逐漸形成新的腫瘤血管的典型機制[5]。腫瘤在微小直徑（2 mm）期生長較為緩慢，因此原發(fā)性的腫瘤也僅僅是局部的浸潤吞噬，一般不發(fā)生轉(zhuǎn)移反應(yīng)，此時期的腫瘤相對處于一個潛伏階段。但是當腫瘤繼續(xù)緩慢生長超過2 mm時，腫瘤擴散轉(zhuǎn)移的載體腫瘤血管生成，雖然此時為微小血管但是所帶來的是腫瘤在人體迅速生長，此時期會發(fā)生轉(zhuǎn)移與擴散[6]。而腫瘤體內(nèi)的微血管多少與轉(zhuǎn)移擴散的速度和范圍成正比，有研究者發(fā)現(xiàn)，在臨床中以黑色素瘤和乳腺癌患者為觀察對象，以預(yù)后為觀察目標，結(jié)果顯示腫瘤體內(nèi)的微血管數(shù)目增多者預(yù)后基本不佳[7]。這種不良預(yù)后的原因還有血管生成時需要的血管生成素和生長因子，如血管內(nèi)皮生長因子、表皮生長因子、成纖維細胞生長因子等可以促進血管生長而加快腫瘤轉(zhuǎn)移擴散。由此可見，腫瘤新生血管在為腫瘤迅速生長提供養(yǎng)分的同時也是作為腫瘤轉(zhuǎn)移后侵襲機體的重要致病因素。

1.2 血管生成阻斷治療機制

血管生成的最好治療方式是在初始生成時便給予阻斷劑進行抑制與控制，但不是所有的抑制劑均能抑制血管的生長與轉(zhuǎn)移擴散，因為有部分抑制劑在體外培養(yǎng)時不能抑制腫瘤血管的生長?；谝陨涎芯渴聦?，我們認為尋找在體內(nèi)和體外均能達到抑制腫瘤血管生成的抑制劑是目前最需要解決的問題?？鼓[瘤血管生成抑制劑的作用機制可能是通過以下方面起作用的。腫瘤血管內(nèi)皮細胞的發(fā)病基因組相對較為穩(wěn)定，針對這種穩(wěn)定性能進行的治療首先不容易發(fā)生耐藥反應(yīng)；機體正常組織中也有血管內(nèi)皮細胞，但是均處于靜止狀態(tài)，而腫瘤血管中的內(nèi)皮細胞增殖非?；钴S，會出現(xiàn)正常時不會出現(xiàn)的特異性分子標記物，如有VEGF受體、E-selectin、Tie受體等，它們的表達為靜止細胞的50倍以上，有部分藥物是通過它們的這種活性進行靶向治療[8]；腫瘤血管作為腫瘤的營養(yǎng)提供者，當抑制劑藥物作用后首先會到達血管本身，是藥物針對的靶標部位，也是抑制劑濃度最高的部位；研究顯示一個內(nèi)皮細胞在腫瘤血管中可能為50～100個腫瘤細胞提供養(yǎng)分，使其生成，通過抑制劑直接干預(yù)此細胞的效果更為有效[9]。很多腫瘤的生長還會依賴血液中非實體的腫瘤，甚至在骨髓中也是通過血管的生成進行生長。所以通過以上機制抗腫瘤，具有廣譜性，適用于針對任何腫瘤的治療。Folkman在1971年通過自己的研究和總結(jié)之前相關(guān)研究首次提出阻斷血管生成來遏制腫瘤的生長這一理論[10]。研究認為，5-Aza-CdR抗腫瘤的血管機制為抑制腫瘤血管生長因子（tumor angiogenesis factor，TAF），阻止其觸發(fā)血管生成，通過抑制TAF直接針對新生的血管，使血管停止供養(yǎng)，將腫瘤遏制在1～2 mm的無血管狀態(tài)，使其不能生長和擴散。抗腫瘤血管生成是在腫瘤及其周圍組織中形成缺氧狀態(tài)，使血管生長因子和5-Aza-CdR抑制的平衡轉(zhuǎn)變?yōu)?-Aza-CdR占優(yōu)勢，減少血管的通透性和舒張，阻止產(chǎn)生新的血管，最終使腫瘤細胞不再分裂增殖[11]。

2 5-Aza-CdR去甲基化逆轉(zhuǎn)腫瘤機制研究

腫瘤表觀遺傳學(xué)認為癌癥的發(fā)生是因為癌癥基因啟動區(qū)的島高甲基化致使抑制癌癥基因失活而發(fā)生的，而這種導(dǎo)致基因失活的過程是可以逆轉(zhuǎn)的，因此目前研究認為去甲基化藥物應(yīng)該具有使癌癥基因啟動時甲基化水平表達和相關(guān)蛋白質(zhì)表達恢復(fù)正常的功能，從而逆轉(zhuǎn)抑癌基因失活這一關(guān)鍵機制[12]。5-Aza-CdR能夠和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶相結(jié)合，以此來降低甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑的生物活性，通過降低甲基化水平來起到調(diào)節(jié)基因表達的作用，而5-Aza-CdR目前已被證實可以用來治療癌癥因子啟動甲基化的基因變異而導(dǎo)致的疾病[13]。把它作為一種針對甲基化特異性的轉(zhuǎn)移酶抑制劑是被很多研究證實的，而最多的研究結(jié)果顯示機制為去甲基化作用使諸多島高甲基化抑制癌癥基因表達重新恢復(fù)，以此抑制癌癥。這也使5-Aza-CdR逐漸成為去甲基化抑癌基因藥物之一，它在臨床中能夠使基因的甲基化狀態(tài)得到逆轉(zhuǎn)恢復(fù)表達，使腫瘤細胞的非正常生物學(xué)特征得到糾正[14]。因為它的廣泛抑制作用，目前研究證實，多種惡性腫瘤可被它抑制，如前列腺癌、肺癌、胃癌等，主要抑制機制為通過去甲基化來抑制腫瘤細胞的增殖，可以說是目前在體外實驗中作用最強的抑制劑。國外臨床研究認為5-Aza-CdR針對肺癌化療，能夠增強細胞毒性藥物的敏感性，以此提高化療效果[15]。同時國內(nèi)研究也表明，在非小細胞肺癌化療中，5-Aza-CdR可以改善靶向藥物的敏感性，抑制細胞增殖和加快癌細胞的凋亡及誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生分化，激活人體內(nèi)靜止的抗癌細胞和基因[16]。在實驗研究中發(fā)現(xiàn)，低劑量的5-Aza-CdR能夠抑制腫瘤細胞的活性，使抑癌基因產(chǎn)生去甲基化反應(yīng)，這種結(jié)果導(dǎo)致的后果是腫瘤細胞重新甲基化要通過數(shù)代細胞繁殖才能恢復(fù)[17]。

任何腫瘤血管開始均為單一的細胞發(fā)生，逐漸通過細胞增殖而使數(shù)目增多，原有血管細胞繁殖產(chǎn)生新生血管，以此更替，此過程類似于人類胚胎的產(chǎn)生，通過細胞的增殖來為腫瘤血管提供營養(yǎng)，而腫瘤血管反之又分泌多種因子促使整個過程加快，比如甲基化水平升高，形成循環(huán)。

3 5-Aza-CdR阻滯血管內(nèi)皮細胞抑制腫瘤機制研究

如前所述，腫瘤的擴散轉(zhuǎn)移需要依靠新生血管的形成，而新生血管的生成是多種細胞參與的復(fù)雜過程，且血管在初始狀態(tài)時需要血管內(nèi)皮細胞（Endothelial Cell，EC）參與得以形成。

研究發(fā)現(xiàn)，EC的增殖和遷移是血管生成的首要步驟，腫瘤細胞正是通過將內(nèi)皮細胞的黏附力降低來造成血管內(nèi)皮的損傷，以達到轉(zhuǎn)移擴散腫瘤的目的，在此生成的血管也是在改變EC與基底膜的黏附來促進自身發(fā)展[18]。EC的遷移是一個動態(tài)的過程，其主要是通過內(nèi)皮頂端細胞（endothelial tip cell）和內(nèi)皮柄細胞（endothelialstalk cell）進行遷移擴散的，內(nèi)皮頂端細胞由于位置在血管分支的最前端，起到高度極化的作用，也為它在刺激血管生成時的遷移方向進行環(huán)境探索。內(nèi)皮柄細胞依附于細胞頂端，形成觸角，主要作用為導(dǎo)航，對內(nèi)環(huán)境進行探索，最后引導(dǎo)細胞遷移，它們共同使細胞增殖，形成腫瘤血管管腔循環(huán)血液[19]。

EC除了啟動反應(yīng)之外還是感應(yīng)和調(diào)控部位，當血管中的養(yǎng)分不能提供足夠的腫瘤需要時，就會影響腫瘤的生長速度，EC會進行調(diào)節(jié)，加速分化、分支，形成新的管腔，以此建立連接，輸送養(yǎng)分，并產(chǎn)生相關(guān)因子，幫助血管新建和改善局部微環(huán)境，形成新的足夠供給和調(diào)節(jié)血液流動的網(wǎng)絡(luò)[20]。此過程主要是EC在芽生中通過遷移、增殖，建立網(wǎng)狀集結(jié)點，形成基底膜，此時腫瘤細胞便可以黏附血管內(nèi)皮完成遷移，但EC個體間縫隙較大，腫瘤細胞也在通過各種方式破壞個體EC間的連接，主要目的是使血管內(nèi)皮滲透性增強，失去屏障保護能力，便于自己向細胞外游走時更加容易[21]。EC在此種情況下也會不斷增加自身血管的生成或減弱腫瘤細胞的遷移來降低它們胞外基質(zhì)的侵襲能力。研究認為，腫瘤細胞與EC黏附后可以使EC表面受體與細胞骨架間的信號進行傳導(dǎo)，在MLCK和Rho/Rho激酶等信號物質(zhì)的作用下，磷酸化會明顯增加，誘導(dǎo)肌球和肌動蛋白互相作用，從而引起肌動蛋白帶頭的骨架蛋白重新進行分布排列，影響EC的連接和黏附作用，致使EC皺縮、間隙增大，腫瘤細胞趁機游走擴散[22]。

5-Aza-CdR通過調(diào)節(jié)EC遷移，將其作為抑制血管生成的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，達到血管生成因子間的平衡度，可以精密地調(diào)控血管生成。近年來的研究也充分證實，5-Aza-CdR通過抵抗腫瘤血管形成來阻滯細胞的繁殖，而這種作用的發(fā)生便是以EC為靶點的，因為在腫瘤刺激下的功能變化使得EC在血液檢測中首先被檢測，便于被更早發(fā)現(xiàn)[23]。而5-Aza-CdR作為藥物治療時，EC也是最先中標的靶點細胞。

4 討論

大量研究證實，在惡性腫瘤生長的微環(huán)境中，如果處于低氧狀態(tài)影響生長時，自身會持續(xù)產(chǎn)生促進血管生成的因子來刺激EC保持持續(xù)生長，新生的血管也會不斷地為腫瘤細胞提供氧氣和營養(yǎng)，在流通時補充營養(yǎng)物質(zhì)帶走代謝物質(zhì)，腫瘤細胞可以直接通過EC獲得啟動因素，如果被阻，其腫瘤擴散活動將會被抑制，逐漸導(dǎo)致細胞凋亡，腫瘤細胞和EC其實就是互相的營養(yǎng)供給[24]。

5-Aza-CdR的甲基轉(zhuǎn)移酶抑制作用主要是能夠與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)合來降低后者的生物活性，從而抑制基因的DNA甲基化水平，調(diào)節(jié)基因表達，并誘使受甲基化調(diào)控的那些基因進行抑制表達，這也就是常被用來治療由于甲基化導(dǎo)致基因表達缺失的疾病尤其是惡性腫瘤。而最新研究發(fā)現(xiàn)，5-Aza-CdR可以經(jīng)過加工激活抑癌基因和體內(nèi)RNA免疫基因進行抵抗惡性腫瘤細胞的生長致使凋亡。這是目前新發(fā)現(xiàn)的抗癌的重要機制之一[25]。

5-Aza-CdR抗EC治療正在作為一種新的治療方法成為研究熱點，得到眾多研究者的重視。這是因為腫瘤血管生成本身就是一個復(fù)雜的演變過程，干預(yù)其中任何一個環(huán)節(jié)都會影響其生成，起到抑制腫瘤作用。腫瘤血管與正常血管的生成不同，最主要的區(qū)別在于不可控性和未知成熟與否，這個機制受到血管生成因子和抑制因子的影響很大。5-Aza-CdR依靠干預(yù)血管生成起到治療作用的主要目的是調(diào)節(jié)生成因子的平衡，從而抑制生成因子表型的變化，終極目的是使腫瘤轉(zhuǎn)移保持休眠狀態(tài)甚至凋亡[26]。

我們在前期研究中發(fā)現(xiàn)，5-Aza-CdR作為一種特異性的甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑，能夠抑制實體腫瘤細胞。因此，充分利用5-Aza-CdR其抗腫瘤的廣譜性、去甲基化作用和抑制EC的增殖、遷移及血管因子的表達抑制作用，可以使5-Aza-CdR成為有效、安全、快速抑制腫瘤的新型藥物和抑制劑，對于目前治療腫瘤有重要的意義。

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