雙氫青蒿素抗腫瘤的分子機(jī)制研究進(jìn)展①

于 然 金琳博 魏 強(qiáng) 金桂花

(延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)與病原生物學(xué)教研室，延吉 133002)

國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)發(fā)布的全球癌癥數(shù)據(jù)表明，癌癥的發(fā)病人數(shù)和死亡人數(shù)正在逐年增高，惡性腫瘤已經(jīng)成為人類主要死亡原因之一[1]。由于中藥具有多靶點(diǎn)、毒性低、來(lái)源廣泛等特點(diǎn)，中藥單體化合物抗腫瘤作用已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。隨著對(duì)中藥研究的深入，越來(lái)越多具有抗腫瘤活性的中藥單體化合物被發(fā)現(xiàn)，例如姜黃素，芹菜素，青蒿素(artemisinin,ARS)等[2-6]。ARS是中國(guó)科學(xué)家從傳統(tǒng)中藥黃花蒿中提取的一種具有高效抗瘧疾活性的中藥單體，由于其對(duì)抑制瘧原蟲生長(zhǎng)具有100%有效率，被廣泛應(yīng)用于瘧疾治療。近來(lái)研究表明，ARS還有抗腫瘤、抗寄生蟲、抗炎等多種生物學(xué)效應(yīng)[4-8]。雙氫青蒿素(dihydroartemisinin,DHA)是ARS的衍生物之一。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，DHA對(duì)多種腫瘤均有抑制作用，且作用位點(diǎn)廣、毒性低。Jansen等[9]對(duì)10位3期或4期宮頸癌患者口服給予DHA，用藥28 d，無(wú)明顯副作用，并觀察到細(xì)胞增殖標(biāo)志物Ki-67表達(dá)降低，腫瘤血管生成減少，患者生存期顯著延長(zhǎng)。本文將對(duì)DHA抗腫瘤分子機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為DHA抗腫瘤的后續(xù)研究提供參考。

1 DHA抑制腫瘤生長(zhǎng)

DHA是一種含有過(guò)氧橋的倍半萜內(nèi)酯類化合物，其發(fā)揮抗腫瘤作用主要依靠過(guò)氧橋結(jié)構(gòu)。在腫瘤細(xì)胞內(nèi)，DHA中的過(guò)氧化物基團(tuán)裂解，產(chǎn)生大量活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)，并引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡[10-12]。Wang等[13]發(fā)現(xiàn)，DHA可以顯著增加髓系白血病K562細(xì)胞內(nèi)ROS含量，并促進(jìn)ROS依賴的自噬效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡。Odaka等[14]證實(shí)DHA抑制橫紋肌肉瘤細(xì)胞mTOR磷酸化，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯、抑制腫瘤細(xì)胞增殖，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

DHA在小鼠異種腫瘤移植模型中同樣可以顯著減緩腫瘤生長(zhǎng)，延長(zhǎng)小鼠存活時(shí)間。Zhang等[15]證實(shí)DHA在體外和體內(nèi)均可發(fā)揮抗腫瘤活性，顯著抑制肝細(xì)胞癌生長(zhǎng)。Zhang等[16]給予胃癌細(xì)胞BGC-823 荷瘤小鼠DHA[15 mg/(kg·d)和30 mg/(kg·d)]灌胃治療后，與模型組相比，治療組小鼠荷瘤體積顯著減少。說(shuō)明DHA可以抑制小鼠體內(nèi)腫瘤細(xì)胞增殖。

2 DHA抑制腫瘤轉(zhuǎn)移

腫瘤轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致手術(shù)治療失敗和腫瘤患者死亡的主要原因，腫瘤轉(zhuǎn)移與腫瘤血管形成、腫瘤微環(huán)境中基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)密切相關(guān)。腫瘤細(xì)胞過(guò)度生長(zhǎng)需要大量養(yǎng)分供應(yīng)，腫瘤細(xì)胞自身可以產(chǎn)生多種蛋白，促進(jìn)腫瘤微環(huán)境內(nèi)血管生成，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)等。已有研究證實(shí)，DHA通過(guò)減少腫瘤細(xì)胞VEGF表達(dá)，抑制VEGF與其受體連接，新生抑制血管生成，進(jìn)而抑制腫瘤增殖與轉(zhuǎn)移[17-19]。Dong等[20]發(fā)現(xiàn)DHA通過(guò)抑制核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)活性，增加IκB活性，減少血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2的表達(dá)，抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞生成血管。Li等[21]證實(shí)DHA抑制NF-κB/HIF-1α/VEGF通路，增強(qiáng)食管癌細(xì)胞Eca109對(duì)光動(dòng)力療法的敏感性，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖，減緩小鼠移植瘤模型中腫瘤生長(zhǎng)。

腫瘤組織通常會(huì)過(guò)表達(dá)一種或幾種MMPs，消化降解腫瘤組織附近的細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。Que等[22]研究證實(shí)DHA能顯著減少膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系U87細(xì)胞和U251細(xì)胞中MMP7和MMP9的表達(dá)，并降低酶活性，從而起到抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的效果。EMT與上皮來(lái)源腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力密切相關(guān)。上皮來(lái)源腫瘤細(xì)胞經(jīng)EMT過(guò)程后，細(xì)胞失去極性，獲得間質(zhì)細(xì)胞特性，運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，易于穿過(guò)基底膜[23]。Li等[24]給予PDGFRα陽(yáng)性卵巢癌細(xì)胞DHA治療后，上皮組織標(biāo)志E-鈣黏蛋白表達(dá)增多，間質(zhì)組織標(biāo)志N-鈣黏蛋白、波形蛋白等表達(dá)減少，腫瘤細(xì)胞EMT被顯著抑制。

3 DHA誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是多種基因相互作用的結(jié)果，同時(shí)也是化療藥物抑制腫瘤細(xì)胞的主要方式。Lee等[25,26]使用DHA處理慢性髓系白血病細(xì)胞后觀察到，DHA增加白血病細(xì)胞釋放細(xì)胞色素c(cytochrome c,Cyt c)，進(jìn)而活化半胱氨酸天冬酶9(caspase-9)和半胱氨酸天冬酶3(caspase-3)，引起白血病細(xì)胞發(fā)生線粒體途徑凋亡，并推測(cè)DHA引起的白血病細(xì)胞凋亡與細(xì)胞中NF-κB表達(dá)減少有關(guān)。Qin等[27]發(fā)現(xiàn)DHA導(dǎo)致多種肝癌細(xì)胞中的促凋亡蛋白Bax、 Bim和Bak表達(dá)增高，Cyt c釋放增加，進(jìn)而激活caspase級(jí)聯(lián)，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生線粒體途徑凋亡。DHA還能誘導(dǎo)惡性腫瘤細(xì)胞發(fā)生死亡受體途徑凋亡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑凋亡。Ji等[28]發(fā)現(xiàn)DHA對(duì)多種骨肉瘤細(xì)胞均有抑制作用，并可上調(diào)Fas，促進(jìn)其與Fas配體結(jié)合，進(jìn)而將外源凋亡信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi)，引起腫瘤細(xì)胞凋亡。Chen等[29]發(fā)現(xiàn)在肺癌細(xì)胞ASTC-a-1和A549中，DHA使Bim轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，并激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑凋亡。

4 DHA誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡

鐵死亡是程序性死亡的另一形式，主要機(jī)制為細(xì)胞內(nèi)過(guò)多的亞鐵離子與脂質(zhì)氧化物反應(yīng)導(dǎo)致ROS積聚[30]。鐵參與DNA合成等多種重要生理過(guò)程，是細(xì)胞正常生存不可缺少的元素。由于腫瘤細(xì)胞分裂異常活躍，故腫瘤細(xì)胞表面有更多的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)鐵含量多于一般細(xì)胞。Du等[31]研究發(fā)現(xiàn)DHA可加速細(xì)胞內(nèi)鐵蛋白降解，增加不穩(wěn)定鐵池，增加細(xì)胞內(nèi)ROS的含量，最終導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡。Lin等[32]發(fā)現(xiàn)DHA可以抑制多種頭頸部鱗癌細(xì)胞生長(zhǎng)，在給予去鐵胺后，這種抑制作用被消除。以上結(jié)果均提示，DHA可通過(guò)誘導(dǎo)鐵死亡的方式抑制腫瘤細(xì)胞增殖。

5 DHA誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬

近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn)，在惡性腫瘤發(fā)生的早期階段，自噬起到抑制腫瘤的作用。Beclin-1是一種重要的自噬調(diào)節(jié)蛋白，其通過(guò)在自噬過(guò)程中招募胞漿蛋白為自噬小體提供膜成分，發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞自噬作用[33]。Jia等[12]發(fā)現(xiàn)，DHA可以增加胰腺癌細(xì)胞BxPC-3和PANC-1中Beclin-1的含量，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞自噬發(fā)生，起到抑制腫瘤的作用。微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(microtubule-associated protein 1 light chain 3-Ⅱ,LC3-Ⅱ)是自噬的標(biāo)志性蛋白，LC3-Ⅱ的出現(xiàn)一般被視作自噬過(guò)程的發(fā)生。Wang等[13]給予髓系白血病K562細(xì)胞DHA治療后，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞被顯著抑制并伴有LC3-Ⅱ表達(dá)增高，證明DHA可以促進(jìn)K562腫瘤細(xì)胞發(fā)生自噬，進(jìn)而抑制腫瘤。

6 DHA阻滯腫瘤細(xì)胞周期

腫瘤細(xì)胞過(guò)度增殖與其細(xì)胞周期失控有關(guān)，調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞周期蛋白(cyclins)和細(xì)胞周期依賴性激酶(cyclin-dependent kinase,CDKs)的水平，可以將細(xì)胞周期阻滯在G1期檢測(cè)點(diǎn)或G2期檢測(cè)點(diǎn)，達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的目的。Du等[34]發(fā)現(xiàn)DHA抑制食道癌細(xì)胞Eca109和Eca9706中cyclin E、CDK2和CDK4的表達(dá)，進(jìn)而阻滯細(xì)胞于G0/G1期。Chen等[35]發(fā)現(xiàn)，不論體外還是在小鼠移植瘤模型中，DHA均可抑制胰腺癌細(xì)胞BxPC-3和AsPC-1的cyclin E、CDK2和CDK4表達(dá)，并上調(diào)CDKs抑制蛋白p21的表達(dá)，進(jìn)而將細(xì)胞周期阻滯于G0/G1期。此外，DHA還具有阻滯細(xì)胞于G2/M期的能力。Zhang等[15]發(fā)現(xiàn)在小鼠肝癌細(xì)胞系和小鼠移植瘤模型中，DHA均可減少M(fèi)期關(guān)鍵蛋白cyclin B表達(dá)，并增加蛋白p21表達(dá)，從而將細(xì)胞周期阻滯在G2/M期。

7 展望

綜上所述，DHA對(duì)多種腫瘤細(xì)胞增殖等生物學(xué)行為呈現(xiàn)明顯抑制作用，且其作用機(jī)制多樣、不易產(chǎn)生耐藥性，是一種具有抑癌潛力的中藥單體化合物。還有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步探索，例如，研究DHA抑癌效果的實(shí)驗(yàn)多局限在細(xì)胞株，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)深入探討DHA的抑癌作用及具體調(diào)節(jié)機(jī)制卻鮮有報(bào)道，尚未有DHA與化療藥物聯(lián)合使用在動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)和臨床腫瘤患者治療中的報(bào)道[36]。因此，DHA作為抗腫瘤藥物應(yīng)用于臨床還需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)評(píng)估。