雷公藤甲素抗腫瘤機制及其新型給藥系統(tǒng)*

李恬，黃鋼，宋少莉

1.上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 200120；2.上海健康醫(yī)學(xué)院，上海 201318；3.復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，上海 200032

中藥雷公藤為衛(wèi)矛科植物雷公藤Tripterygium wilfordii Hook.f.的根或根的木質(zhì)部，味苦、辛，性寒，有大毒，歸肝、腎經(jīng)，主要功效為祛風除濕，活血通絡(luò)，消腫止痛，殺蟲解毒［1］。本品的化學(xué)成分主要為生物堿、二萜類、三萜類和倍半萜類等［2］。雷公藤甲素又稱雷公藤內(nèi)酯醇，是從中藥雷公藤中提取的一種天然產(chǎn)物，屬于二萜類，是雷公藤提取物的主要活性成分，具有抗炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)及抗生育等多種藥理活性［3］。臨床上常用的雷公藤制劑多為抗免疫治療用藥，主要用于治療類風濕關(guān)節(jié)炎等風濕免疫性疾病。而1972年，研究人員首次發(fā)現(xiàn)雷公藤甲素具有抗癌活性，此后，雷公藤甲素的研究展開了新篇章［4］。隨著雷公藤甲素改造新藥明尼甲素治療晚期胰腺癌進入二期臨床試驗，越來越多的國內(nèi)外研究者開始關(guān)注雷公藤甲素的抗癌作用。

雷公藤甲素在多種癌癥中表現(xiàn)出抗腫瘤活性，包括肺癌［5］、乳腺癌［6］、卵巢癌［7］、急性髓細胞白血病［8］、骨肉瘤［9］、前列腺癌［10］、神經(jīng)母細胞瘤［11］、腎母細胞瘤［12］和多種胃腸道癌［13-16］等。雷公藤甲素具有廣譜、高效的抗腫瘤性能，可多靶點、多途徑發(fā)揮其功用。本文從雷公藤甲素影響腫瘤細胞凋亡、自噬、轉(zhuǎn)錄等方面闡述其抗腫瘤的分子學(xué)機制，同時探討目前應(yīng)用的新型給藥系統(tǒng)，為開展新的研究尋找突破點。

1 分子學(xué)機制

近年來，大量的腫瘤基因與信號通路被報道與雷公藤甲素的細胞毒作用相關(guān)，主要是影響細胞的凋亡通路、自噬通路、轉(zhuǎn)錄及蛋白相互作用等多方面，并涉及主要通路上的許多關(guān)鍵基因，可改變腫瘤微環(huán)境，從而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

1.1 對細胞凋亡的影響細胞凋亡是指為維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主、有序地死亡。細胞凋亡或者其他細胞死亡途徑（如自噬）的功能缺失可使腫瘤細胞免于死亡，無控制地增殖，從而導(dǎo)致治療抵抗，癌癥復(fù)發(fā)。而雷公藤甲素可以通過誘導(dǎo)細胞凋亡發(fā)揮其細胞毒作用。

雷公藤甲素誘導(dǎo)細胞凋亡的機制比較復(fù)雜，不同腫瘤情況各異。有研究者發(fā)現(xiàn)，在白血病中，雷公藤甲素可通過抑制凋亡蛋白bcl-2，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡［17］。而在多發(fā)性骨髓瘤中，其可能是通過抑制核因子激活的核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）增強、激活半胱天冬氨酸蛋白酶（cysteme aspartate specific protease，caspases）及多聚腺苷二磷酸核糖基聚合酶-1（poly ADP-ribose polymerase-1，PARP-1）分裂而發(fā)生的［18］。另有研究發(fā)現(xiàn)，明尼甲素可抑制胃癌細胞特異性蛋白1（specificity protein1，sp1）與熱休克蛋白70（heatshockprotein70，HSP70）的表達，誘導(dǎo)凋亡［19］。

目前，關(guān)于雷公藤甲素通過某種關(guān)鍵基因誘導(dǎo)細胞凋亡的研究很多，而在不同的癌癥類型中，雷公藤甲素影響細胞凋亡的分子機制各不相同。

1.2 對細胞自噬的影響自噬是細胞吞噬和降解自身的過程。細胞自噬的基礎(chǔ)水平是維持體內(nèi)正常新陳代謝平衡所必需的。以雷公藤甲素治療腫瘤的過程中，某些癌細胞由于自噬水平增加而死亡，這個過程獨立于caspase等凋亡相關(guān)蛋白之外，與凋亡不同。有學(xué)者在骨肉瘤細胞研究中發(fā)現(xiàn)，雷公藤內(nèi)酯醇主要通過抑制Wnt/β-catenin信號通路誘導(dǎo)自噬，從而發(fā)揮抗腫瘤作用［20］。目前，關(guān)于雷公藤甲素誘導(dǎo)細胞自噬的研究不多，需進一步加強分子機制研究。

1.3 對轉(zhuǎn)錄的影響轉(zhuǎn)錄是遺傳信息從DNA流向RNA的過程。RNA聚合酶也稱轉(zhuǎn)錄酶，通過與一系列組分構(gòu)成動態(tài)復(fù)合體，完成轉(zhuǎn)錄的起始、延伸、終止等過程。轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制是基因表達調(diào)節(jié)控制中的一個重要環(huán)節(jié)。

雷公藤甲素誘導(dǎo)肺癌細胞的RNA聚合酶II最大亞基的快速缺失，同時降低了總RNA和mRNA水平，被認為是RNA聚合酶依賴性轉(zhuǎn)錄的抑制劑［21］。有研究者發(fā)現(xiàn)，用某一細胞系中的突變體替換內(nèi)源性野生型X-盒結(jié)合蛋白1（X-box binding protein1，XBP1）后，細胞對雷公藤甲素完全耐藥，由于XBP1是通用轉(zhuǎn)錄因子的亞單位，從而驗證雷公藤甲素是一種真核轉(zhuǎn)錄抑制劑［22］。在胰腺癌細胞和癌相關(guān)成纖維細胞的研究中，雷公藤甲素通過對表觀遺傳重新編程，降低轉(zhuǎn)錄，從而下調(diào)細胞特異性蛋白的表達［23］。

目前，雷公藤甲素被提出為轉(zhuǎn)錄抑制劑，進一步研究雷公藤甲素與轉(zhuǎn)錄機制的相互作用，對明確藥物特異性及將其作為抗癌藥物的未來發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

1.4 對蛋白相互作用的影響雖然目前已許多基因和途徑被證明受雷公藤甲素的影響，但對與雷公藤甲素直接發(fā)生作用的蛋白研究較少。目前，文獻研究涉及的相關(guān)蛋白有XBP1［24］、人解整合素樣金屬蛋白酶10（a disintegrin and metalloprotease 10，ADAM10）［25］、脫氧胞苷三磷酸焦磷酸酶1（deoxycytidine triphosphate pyrophosphatase1，DCTPP1）［26］、多囊蛋白-2（polycystin-2，PC-2）［27］、轉(zhuǎn)化生長因子激活激酶結(jié)合蛋白1（TAK1-binding protein 1，TAB1）［28］等。

ADAM10是一種I型跨膜糖蛋白，可分解幾種質(zhì)膜蛋白，在一些腫瘤中表達增強，并參與惡性腫瘤細胞的生長。有研究者用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒定發(fā)現(xiàn)，ADAM10為雷公藤甲素新的分子靶點［25］。還有研究者合成雷公藤甲素的衍生物，且鑒定出DCTPP1可作為雷公藤甲素的相互作用蛋白。研究顯示，游離雷公藤甲素可直接與DCTPP1結(jié)合，抑制該蛋白的酶活性［26］。

今后，進一步加強與雷公藤甲素直接相互作用蛋白的研究，對于尋找藥物靶點，深入研究藥物抗癌作用機理及指導(dǎo)臨床都具有十分重要的意義。

1.5 對腫瘤微環(huán)境的影響腫瘤微環(huán)境是指腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移與其所處內(nèi)外環(huán)境的關(guān)系，不僅涉及腫瘤所在組織的結(jié)構(gòu)、功能和代謝，而且與腫瘤細胞自身的內(nèi)在環(huán)境有關(guān)。腫瘤與微環(huán)境既相互依存促進，又相互拮抗斗爭。乏氧、腫瘤干性、免疫與炎癥是目前腫瘤微環(huán)境研究的熱點，與腫瘤的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移、侵襲密切相關(guān)。

乏氧是目前腫瘤微環(huán)境研究的熱點之一。在胰腺癌細胞中，雷公藤甲素可抑制乏氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）和C-myc蛋白的表達［29］。有研究者評估了明尼甲素對缺氧介導(dǎo)的致癌信號傳導(dǎo)以及胰腺腫瘤干性的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)雷公藤甲素處理后的細胞HIF-1α轉(zhuǎn)錄活性顯著降低［30］。

隨著免疫學(xué)的發(fā)展，調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境在抗腫瘤研究中越來越廣泛。眾所周知，雷公藤甲素有良好的抗炎抗免疫作用，研究發(fā)現(xiàn)雷公藤甲素亦可抑制腫瘤細胞程序性死亡配體（programmed death ligand-1，PD-L1）的表達，抑制腫瘤細胞的免疫逃逸［31］，這為研究雷公藤甲素在腫瘤免疫治療中的作用提供了新的啟示。

腫瘤微環(huán)境包括腫瘤細胞及周圍的成纖維細胞、膠質(zhì)細胞等，同時也包括細胞間質(zhì)及分泌的多種因子等，機制復(fù)雜。故對于抗腫瘤研究，不僅要考慮腫瘤細胞，更要考慮腫瘤微環(huán)境。在藥物的研發(fā)方面，更應(yīng)發(fā)現(xiàn)與設(shè)計多靶點藥物，整體把握，以取得更好的療效［32］。

2 新型給藥系統(tǒng)

目前，新型給藥系統(tǒng)在實現(xiàn)靶向給藥、緩釋給藥、降低不良反應(yīng)、提高難溶性藥物溶解度與生物利用度等方面表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，可通過新型給藥系統(tǒng)降低雷公藤甲素的不良反應(yīng)，提高療效，更有效地發(fā)揮其抗腫瘤活性。近年來，國內(nèi)外開展了一系列有關(guān)雷公藤甲素抗腫瘤新型給藥系統(tǒng)的研究，主要包括脂質(zhì)體、聚合物膠束、納米粒、微球等。

2.1 脂質(zhì)體脂質(zhì)體是將藥物包封于類脂質(zhì)雙分子層內(nèi)而形成的微型泡囊體，其生物相容性好，具有降低藥物毒性、靶向遞送等優(yōu)勢。有學(xué)者研制碳酸酐酶IX（carbonic anhydrase IX，CAIX）修飾的雷公藤甲素脂質(zhì)體，發(fā)現(xiàn)其可通過靶向作用于肺腫瘤細胞表面的識別因子，促進化學(xué)治療藥物向肺的精確遞送，提高雷公藤甲素制劑抑制腫瘤生長的效率，顯著延長了原位肺癌小鼠的壽命，提示其可作為潛在藥物治療肺癌［33］。魯萍［34］設(shè)計了新型雷公藤甲素聚多肽脂質(zhì)體，性質(zhì)穩(wěn)定，水溶性好，在體外對人肝癌細胞的生長有較好的抑制作用，且包封率較高，為抗腫瘤藥物的開發(fā)提供了新思路。但目前脂質(zhì)體的應(yīng)用亦存在制備工藝復(fù)雜、價格高、緩釋性能低等問題。

2.2 聚合物膠束聚合物膠束是由合成的兩親性嵌段共聚物在水中自組裝形成的一種熱力學(xué)穩(wěn)定的膠體。由于其具有雙層膜系統(tǒng)，既可用于包封親水性藥物，也可遞送疏水性藥物，提高藥物遞送效能。有研究者設(shè)計了載有雷公藤內(nèi)酯的膠束治療卵巢癌，結(jié)果顯示其能抑制腫瘤生長，同時降低患者耐藥性［35］。段煉［36］研發(fā)了一種pH刺激響應(yīng)型納米雷公藤載體聚合物膠束治療肝癌，提高了雷公藤甲素抗腫瘤效用的臨床應(yīng)用價值，但聚合物膠束易受到各種體內(nèi)外環(huán)境的影響，導(dǎo)致生物利用度降低。

2.3 納米粒納米粒是以高分子材料為載體制備的粒徑在納米量級的固態(tài)載藥膠體微粒，尺寸一般為1～100 nm，可溶解、包裹于其中或吸附于表面上。納米粒主要包括金屬納米粒、殼聚糖納米粒、固體脂質(zhì)納米粒、聚合物納米粒等，可促進藥物溶解，提高藥物釋放性。有學(xué)者發(fā)明了具有高載藥量的半乳糖基化殼聚糖納米顆粒，用于肝癌的靶向治療，具有更低的全身毒性和生殖毒性，且保留了游離雷公藤甲素的抗癌活性［37］。還有研究者開發(fā)了共同加載雷公藤內(nèi)酯和姜黃素的納米粒，經(jīng)動物實驗證實其療效，腫瘤抑制率達68.78%［38］。張聰［39］設(shè)計的雷公藤甲素脂質(zhì)納米粒有良好的胃腸道滲透性，可影響肝臟細胞色素P4503A酶代謝具有廣泛的組織分布。目前，納米粒藥物仍存在穩(wěn)定性差、包封率低、載藥量少等問題。

2.4 微球微球是一種高分子材料制成的基制骨架的球形或類球形實體，通常粒徑范圍為1～250 um。根據(jù)微球的性質(zhì)及作用，可分為單純微球及載體微球兩大類，其中載體微球主要包括載藥微球、放射性微球等，其中載藥微球是近年研發(fā)的新劑型，能夠在發(fā)揮栓塞作用的同時，使藥物集中于腫瘤區(qū)，長時間維持較高濃度水平，發(fā)揮良好的被動靶向抗癌作用，同時，能夠顯著降低化療藥物的全身毒性，具有緩釋、末梢栓塞和靶向等多重功效。目前，本課題組前期合成了聚乳酸-乙醇酸微球，并封裝空心硫化銅納米粒子和紫杉醇，然后用放射性碘-131標記，結(jié)合化療、放療和光熱療法等多模態(tài)治療，結(jié)果證實其栓塞效果良好［40］，為進一步開展研究奠定了良好的基礎(chǔ)。綜上，各種類型的藥物遞送系統(tǒng)降低了藥物毒性，但在緩釋、體內(nèi)消除等方面仍存在不足，有待進一步改良與研發(fā)。

3 小結(jié)

雷公藤甲素作為抗腫瘤的有效藥物，其抗腫瘤機制與誘導(dǎo)凋亡、自噬，影響蛋白表達，改善腫瘤微環(huán)境等密切相關(guān)，但由于其毒副作用強、水溶性差、體內(nèi)消除快等原因，大大限制了其臨床應(yīng)用［41］。雖然新藥已進入治療胰腺癌晚期二期臨床試驗，但對于治療其他腫瘤，尤其是肝癌的臨床研究尚未進行。藥物的減毒增效仍是目前研究的重要方向之一。此外，由于雷公藤甲素經(jīng)肝臟代謝，肝毒性大，很難被應(yīng)用到肝臟腫瘤的治療中。若采用介入手段結(jié)合劑型改良，對肝臟腫瘤靶向治療，可大大降低藥物肝毒性，提高其生物利用度，發(fā)揮良好的抗肝癌療效。該法可作為一種良好的研究思路，指導(dǎo)后續(xù)研究。