博萊霉素在惡性腫瘤中應(yīng)用的研究進(jìn)展

劉晉芳，周儒奎，高 艷，徐慧超，劉楊，苗宇船

（山西中醫(yī)藥大學(xué)，山西 晉中 030619）

博來霉素（BLM）作為博萊霉素族水溶性糖肽類抗生素中的一種，由Hamao Umezawa 于1966首先在輪枝桿菌中發(fā)現(xiàn)［1］。它包括有4 個(gè)特有的部位，第一個(gè)區(qū)域可以絡(luò)合Fe2+并活化分子氧，負(fù)責(zé)切割DNA；第二個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)結(jié)合DNA，并識別DNA 的核苷酸序列，從而選擇性切割DNA；第三個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)將金屬結(jié)合區(qū)與DNA 的結(jié)合區(qū)連接起來，有利于博來霉素更快地完成切割DNA；第四個(gè)區(qū)域可識別細(xì)胞并與金屬離子結(jié)合，從而有效地干預(yù)細(xì)胞的增殖［2］。目前，博來霉素已廣泛應(yīng)用于治療多種癌癥，如頭頸部鱗狀癌、宮頸癌和霍奇金病等惡性腫瘤，它與腫瘤細(xì)胞DNA 結(jié)合，干擾DNA 的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用［3-4］。本文就近年來博來霉素在惡性腫瘤中的作用及相關(guān)機(jī)制等研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 博萊霉素治療癌癥的作用機(jī)制

博來霉素被注射進(jìn)入體內(nèi)后，首先與血液中的銅離子結(jié)合形成絡(luò)合物，一旦進(jìn)入肝臟，被肝臟酶還原脫去銅離子生成博萊霉素單體，博萊霉素單體再與鐵離子和O2結(jié)合形成具有活性的復(fù)合物，復(fù)合物與DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的小溝經(jīng)過特異性核酸序列的識別而結(jié)合。博萊霉素的雙噻唑基團(tuán)與核酸堿基以部分插入的方式結(jié)合，雙噻唑末端基團(tuán)主動改變構(gòu)像穿過大溝，與DNA 磷酸基產(chǎn)生離子間相互作用［5］。帶正電的噻唑基團(tuán)與DNA 帶負(fù)電的多核苷酸鏈相互作用形成疏水鍵，將活性中心的Fe-O2部位呈遞給適量DNA，導(dǎo)致DNA鏈斷裂并干擾DNA 復(fù)制，從而抑制細(xì)胞DNA 的合成，其常作用于細(xì)胞增殖周期的S 期［6］。有文獻(xiàn)研究表明，博萊霉素也可通過其雙糖組分中甘露糖氨基甲酰部分（碳水化合物部分）靶向定位于腫瘤細(xì)胞，進(jìn)而殺傷腫瘤細(xì)胞。此外博萊霉素還可能通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞釋放TGF-β 從而使Foxp3+調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（Treg）增多，又反向抑制博萊霉素抗腫瘤依賴的CD8+T 細(xì)胞的數(shù)量［7］，因此在博萊霉素抗腫瘤過程中抑制TGF-β 和Treg 可能會大大提高其抗腫瘤效應(yīng)。

2 博萊霉素的代謝

臨床上博萊霉素需經(jīng)肌內(nèi)或靜脈注射，口服無效，且注射給藥后在血中消失較快，廣泛分布于肝、脾、腎等各組織中，尤以皮膚和肺較多，因該處細(xì)胞中酰胺酶活性低，博萊霉素水解失活少［8］。通過實(shí)驗(yàn)已經(jīng)鑒定出酵母和哺乳動物細(xì)胞中編碼博萊霉素水解酶（bleomycin hydrolase，BLH）的基因，BLH 是一種氨肽酶，屬于木瓜蛋白酶家族，它能夠使博來霉素失活，水解博來霉素的C-末端使其變成沒有活性的脫酰氨［8-9］。這種酶的活性可以被環(huán)氧化物抑制，它主要分布在肝、脾、骨髓和小腸，但BLH 在肺組織的含量很少，因此博來霉素會引起肺損傷。

3 博萊霉素在腫瘤治療中的應(yīng)用概況

博萊霉素臨床應(yīng)用的突出特點(diǎn)是抗腫瘤效果強(qiáng)，用藥范圍廣，給藥途徑多，不引起白細(xì)胞減少，不抑制機(jī)體免疫功能，不損害造血系統(tǒng)，也不損害心、肝、腎和脾，這對癌癥患者的治療十分重要。而且隨著臨床應(yīng)用的推廣，其用途也不斷擴(kuò)大，在一些非惡性腫瘤疑難癥的治療中博萊霉素也發(fā)揮著重要作用［10］。

3.1 博萊霉素與頭頸部鱗癌

頭頸部鱗癌（HNC）是世界范圍內(nèi)第六大最常見的惡性腫瘤［11］。大約48%的病例屬于口腔癌，其中90%為鱗狀細(xì)胞癌。頭部和頸部處于不同的解剖區(qū)域，因此頭頸部腫瘤可能會有不同的表型、組織學(xué)和侵襲特征，從而影響唇、鼻、口、舌、口咽、下咽、喉、鼻竇的功能［12］。頭頸部鱗癌治療方法的選擇取決于腫瘤的分期和器官的衰竭程度，臨床研究發(fā)現(xiàn)博萊霉素可作為瘤內(nèi)注射給藥，通過對血管內(nèi)皮的硬化作用有效治療眼窩淋巴管畸形及淋巴瘤、顱咽管瘤、小兒頜面部血管瘤、舌淋巴管瘤、喉癌等頭頸部畸形淋巴瘤，其藥毒性可抑制腫瘤細(xì)胞的生長，且瘤體好發(fā)部位皮膚在治療后可恢復(fù)原狀，只留有少量疤痕，同時(shí)可緩解病人病情的惡化，減少二次手術(shù)的概率［12］。其次博萊霉素的微創(chuàng)療法能減輕病人手術(shù)的痛苦，目前考慮作為治療多種實(shí)體瘤的一線用藥。

3.2 博萊霉素與乳腺癌

乳腺癌作為最常見的惡性腫瘤之一，每年有超過一百萬患者被診斷為乳腺癌［13］。幾乎所有的癌癥都與Her-2 基因擴(kuò)增和Her-2 過表達(dá)有關(guān)，其中乳腺癌是被研究最多的類型，Her-2 陽性的乳腺癌患者約占所有乳腺癌數(shù)量的25%～30%［14］。由于其惡性生物學(xué)表型及化療的耐藥性和不良的預(yù)后，Her-2 陽性的乳腺癌是所有乳腺癌亞型中最難治療的類型。

臨床資料表明通過電脈沖的化學(xué)療法將博萊霉素注入瘤體內(nèi)或者靜脈內(nèi)對于老年乳腺癌轉(zhuǎn)移病人的療效及預(yù)后都較好，且與其體力精神狀態(tài)呈正相關(guān)性［15］。胞內(nèi)治療相對胞外治療有高細(xì)胞毒性，而博萊霉素是膜不通透性化療藥，有文獻(xiàn)報(bào)道對于Her-2 過表達(dá)的低分化乳腺癌細(xì)胞利用脂質(zhì)體傳遞系統(tǒng)突破細(xì)胞膜障礙，將博萊霉素傳遞至胞質(zhì)內(nèi)從而靶向治療Her-2 過表達(dá)的乳腺癌，發(fā)現(xiàn)用脂質(zhì)體傳遞系統(tǒng)處理之后的Her-2 過表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞與用相同方法處理過的Her-2 弱表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞相比，前者細(xì)胞活性降低；且與胞外治療相比，脂質(zhì)體傳遞系統(tǒng)用藥量僅為其1/57 000［16-17］。這表明博萊霉素利用脂質(zhì)體傳遞系統(tǒng)治療Her-2過表達(dá)的低分化乳腺癌可能會大大減少博萊霉素的副作用，提高乳腺癌靶向治療的可能性，從而為博萊霉素治療乳腺癌提供更可靠的臨床依據(jù)。

3.3 博萊霉素與肺癌

在世界范圍內(nèi)肺癌屬于最常見的癌癥之一，也是造成癌癥死亡的主要原因，每年約159 萬人死于肺癌［18］。肺癌的預(yù)后極差，五年生存率至今仍低于15%。影響肺癌患者預(yù)后的因素包括肺癌分期、組織學(xué)、功能狀態(tài)、并發(fā)癥、年齡以及性別等。近年來，博萊霉素已用于治療肺癌及其相關(guān)并發(fā)癥，如肺癌惡性胸腔積液或心包積液。有研究表明博萊霉素A5 可能是一種有效的血管生長抑制劑，能夠明顯抑制皮下移植瘤Lewis 肺癌血管的生成，博萊霉素A5 可通過抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖起到抑制肺腺癌周圍血管生成的作用，從而抑制腫瘤的發(fā)生與發(fā)展［19］。

也有研究表示，用博萊霉素治療人肺癌細(xì)胞A549 而導(dǎo)致A549 細(xì)胞株的衰老與多藥耐藥相關(guān)蛋白（MGr1-Ag）及caveolin-1 蛋白緊密相關(guān)［20］。caveolin-1 是組成caveolae 的主要蛋白成分（caveolae 是細(xì)胞質(zhì)膜表面特異性的內(nèi)陷囊狀結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已被確認(rèn)為是一種細(xì)胞器），研究發(fā)現(xiàn)在博萊霉素誘導(dǎo)人肺癌細(xì)胞A549 衰老的過程中出現(xiàn)caveolin-1 蛋白表達(dá)的上調(diào)，而通過雙向膠差異凝膠電泳及液相色譜儀對博萊霉素處理前后人肺癌細(xì)胞A549 中富有caveolin-1 蛋白表達(dá)的微小區(qū)域進(jìn)行分析得到了部分定位在脂質(zhì)筏的MGr1-Ag 蛋白［21］。經(jīng)GST pull-down 實(shí)驗(yàn)又進(jìn)一步表明，博萊霉素處理過的人肺癌細(xì)胞A549 中caveolin-1 蛋白和MGr1-Ag 蛋白相互調(diào)控作用明顯增加［22-23］。因此，caveolin-1 蛋白和MGr1-Ag 蛋白可能與博萊霉素誘導(dǎo)A549 細(xì)胞周期的阻滯及后續(xù)的細(xì)胞衰老過程密切相關(guān)，并為其作為肺癌發(fā)生發(fā)展過程中的靶向分子標(biāo)記物提供了理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3.4 博萊霉素與肝癌

肝癌的死亡率在所有癌癥中位居第二位，且一經(jīng)發(fā)現(xiàn)即是晚期［24］。由于乙型肝炎病毒的高感染率，肝癌發(fā)病率最高的地區(qū)為亞洲和撒哈拉以南的非洲地區(qū)，約90%的患者有不同程度的肝硬化，最終導(dǎo)致肝癌的發(fā)生［25］。目前對于巨大肝血管瘤病人的臨床治療仍存在爭議，手術(shù)切除仍是其常規(guī)治療方法。有文獻(xiàn)報(bào)道，手術(shù)切除血管瘤與經(jīng)血管碘油化療物（博萊霉素）栓塞術(shù)治療肝血管瘤相比，經(jīng)后者治療后病人的癥狀得以改善，且腫瘤體積顯著縮小，病人術(shù)后發(fā)病率兩者相似［26］。因此臨床上病人更傾向于接受運(yùn)用微創(chuàng)性碘油化療物栓塞術(shù)，其也成為巨大肝血管瘤治療的一種有效選擇。

NC0604 是博萊霉素家族的一種新的抗腫瘤抗生素。研究顯示，NC0604 的抑瘤效應(yīng)是傳統(tǒng)博萊霉素的2～10 倍［27］。其對人肝癌HepG2細(xì)胞的抑制作用同樣是通過DNA 的損傷、細(xì)胞內(nèi)活性氧的生成及抑制細(xì)胞有絲分裂G2/M 期來實(shí)現(xiàn)的，NC0604 也可激活細(xì)胞凋亡蛋白酶通路，從而激活p53、Bax 等凋亡相關(guān)蛋白［28-29］。因此，NC0604 的抗腫瘤效應(yīng)及其激活細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的作用對于將來臨床腫瘤藥物的研發(fā)可能是重要的理論依據(jù)。

3.5 博萊霉素與生殖器官腫瘤

宮頸癌是最常見的婦科惡性生殖系統(tǒng)腫瘤，每年大約528 000 患者被診斷為宮頸癌，并且每年因?yàn)閷m頸癌而死亡的人數(shù)達(dá)到266 000 例［30］。超過99%的子宮癌和宮頸癌患者體內(nèi)能夠檢測出HPV，這與患者所處環(huán)境、免疫學(xué)和遺傳學(xué)密切相關(guān)。子宮頸癌傳統(tǒng)的治療方法為手術(shù)、放療、手術(shù)加放療。局部病灶直徑＞4 cm 及Ⅱb 以上者均需放療，但復(fù)發(fā)率高，且放療并發(fā)癥較多，尤其對年輕患者的卵巢及陰道功能影響較大，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。研究表明，博萊霉素聯(lián)合絲裂霉素C、甲氨蝶呤可作為宮頸癌患者術(shù)前的新輔助化療法，且術(shù)后20 年發(fā)病率較沒有輔助化療者低，病人預(yù)后良好。合理的新輔助化療不僅可消滅微小轉(zhuǎn)移灶，為宮頸癌的臨床治療增效，還可以縮小腫瘤的體積和范圍，提高手術(shù)或放療效果，對保護(hù)卵巢及陰道功能也極為有益［31］。

目前，合理的輔助聯(lián)合化療成為腫瘤術(shù)前術(shù)后提高臨床療效的新手段。研究表明博萊霉素聯(lián)合順鉑、VP16 的輔助化療法較VP16 聯(lián)合異磷酰胺、順鉑化療可減輕性腺生殖細(xì)胞腫瘤轉(zhuǎn)移造成的肺部損傷，且病人術(shù)后預(yù)后良好，沒有明顯的復(fù)發(fā)跡象［31］。博萊霉素還可與甲氨蝶呤（MTX）、順鉑（DDP）聯(lián)用即BMP 方案，作為進(jìn)展期陰莖鱗狀細(xì)胞癌的術(shù)前輔助療法，其可有效縮小瘤體甚至實(shí)現(xiàn)實(shí)體瘤的完全緩解，且化療導(dǎo)致的毒性副作用較低，術(shù)后無淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移，病人預(yù)后良好，因此BMP 有望成為治療陰莖癌的一線治療方案。

此外，有體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，博萊霉素通過光化學(xué)內(nèi)化作用對膀胱尿路上皮癌有一定療效，它可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，抑制其活性，從而為臨床膀胱癌的治療提供依據(jù)；對于年輕的高危妊娠滋養(yǎng)瘤及惡性睪丸腫瘤患者，博萊霉素聯(lián)合其他抗腫瘤抗生素的化療也被發(fā)現(xiàn)是安全有效的［32］。實(shí)驗(yàn)研究表明，適當(dāng)濃度的博萊霉素聯(lián)合姜黃素處理惡性睪丸細(xì)胞NTera-2 24 h 后，NTera-2 細(xì)胞活性降低，細(xì)胞凋亡蛋白酶-3，-8，-9 即（caspase-3，caspase-8 and caspase-9）和促凋亡因子Bax 活性增加，胞質(zhì)細(xì)胞色素C 水平上升，而抑凋亡因子Bcl-2 水平降低［33］。因此，博萊霉素聯(lián)合姜黃素在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡方面可能具有協(xié)同作用，且可減少博萊霉素的用藥劑量，從而減少其副作用，對提高惡性生殖細(xì)胞腫瘤的臨床療效大有裨益。

4 博萊霉素在臨床用藥中的不良反應(yīng)

4.1 劃痕性皮炎

劃痕性皮炎是一種不常見的皮疹，表現(xiàn)為病人身體的多個(gè)部位似被鞭打過。它通常會出現(xiàn)瘙癢和直線條紋的紅斑，常見于上胸部、背部、四肢和側(cè)腹。隨著皮疹的紅斑減少，受影響的區(qū)域通常變成深色，這些色素沉著病變可長達(dá)六個(gè)月。使用博萊霉素引起的劃痕性皮炎在1970 年被首次報(bào)道，它可能出現(xiàn)在靜脈注射、肌肉注射或局部用藥之后，且皮疹的發(fā)展和藥物的劑量無關(guān)，通常出現(xiàn)在第一次使用博萊霉素后［34］。在停止使用博萊霉素時(shí)，皮疹可能會自發(fā)消失，但在少數(shù)情況下需要局部使用糖皮質(zhì)激素皮疹才能消失。此外博萊霉素也可以與其他的皮膚毒性相關(guān)，包括脫發(fā)、足底掌皮膚潰瘍、口角炎、濕疹樣變、紅斑性大皰、硬皮病樣病變等等。

4.2 肺毒性

雖然博萊霉素作為癌癥的化療用藥已有一定成效，但博來霉素誘導(dǎo)的肺毒性又成為腫瘤治療的另一大挑戰(zhàn)，包括肺炎和肺間質(zhì)纖維化等所致的肺功能損傷，更嚴(yán)重者則導(dǎo)致病人在治療期間死亡。博萊霉素用藥后引起的最常見的副作用是肺炎，常見表現(xiàn)有咳嗽、呼吸困難、運(yùn)動耐量降低，偶爾會發(fā)熱［35］。剛開始患者很少或沒有特異性的癥狀，在后期聽診時(shí)會出現(xiàn)與肺纖維化有關(guān)的捻發(fā)音和肺不張，影像學(xué)可見胸膜下混濁和肺容量減少，隨著病情進(jìn)展可見蜂窩樣改變。與博萊霉素誘導(dǎo)的肺毒性相關(guān)的危險(xiǎn)因素包括年齡的增加、藥物劑量、腎功能受損、高濃度氧療和胸部放射治療［4］。如一經(jīng)發(fā)現(xiàn)博萊霉素用藥后出現(xiàn)肺炎癥狀，應(yīng)立即停藥，需要時(shí)應(yīng)通過痰液或支氣管肺泡灌洗排除肺部感染，臨床上也經(jīng)口服皮質(zhì)類固醇治療這種副作用，每日服用40～60 mg 強(qiáng)的松，而隨著肺功能的改善，博來霉素引起的肺炎大多隨著時(shí)間會逐漸消失。

5 結(jié)語

綜上所述，作為臨床一線治療藥物的博萊霉素族抗腫瘤抗生素之一，其作用機(jī)制及用藥方法的研究近年來都取得了一定進(jìn)展。無論是引起腫瘤細(xì)胞凋亡或衰老，其機(jī)制都與損傷DNA、產(chǎn)生ROS、激活一系列凋亡信號傳導(dǎo)通路等密切相關(guān)。但與所有的抗腫瘤藥物一樣，博萊霉素對正常細(xì)胞也有毒性，尤以皮膚（包括鞭毛性紅斑和皮炎等）和肺組織（包括肺炎、肺間質(zhì)纖維化、肺膿腫等肺功能障礙）為主。近年來，為改進(jìn)博萊霉素的抗腫瘤作用，擴(kuò)大臨床使用范圍，降低肺毒性等副作用，國內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了不懈的努力，并取得了顯著的成效，但關(guān)于克服博萊霉素的耐藥性、明確nDNA 和mtDNA 損傷在博萊霉素抗腫瘤中的重要性、闡明博萊霉素抑制腫瘤發(fā)生和發(fā)展的相關(guān)機(jī)制、研發(fā)新的DNA 修復(fù)抑制劑等問題仍是擺在博萊霉素族抗生素研究工作者面前最現(xiàn)實(shí)的任務(wù)。因此，探明博萊霉素與惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展及機(jī)制的關(guān)系，發(fā)掘新型的博萊霉素族抗生素，提高臨床療效，降低其副作用，將成為未來基礎(chǔ)與臨床研究的主要方向。