氯硝柳胺的藥理學作用及機制研究進展

軒秀晨，黃卉，呂桂香

(哈爾濱醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院生物化學與分子生物學教研室 黑龍江省醫(yī)學科學院北方轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究與合作中心，哈爾濱 150081)

1982年，氯硝柳胺獲得美國食品藥品管理局批準用于治療多種腸道絳蟲病，并被列入世界衛(wèi)生組織基本藥物清單[1]。早期研究認為，氯硝柳胺的驅(qū)蟲作用主要與誘導線粒體氧化磷酸化解偶聯(lián)有關(guān)[2]。有證據(jù)表明，氯硝柳胺可以調(diào)節(jié)多種信號通路[如Wnt/β聯(lián)蛋白(β-catenin)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合物1(mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1)、信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transduction and activator of transcription 3，STAT3)、核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)、Notch蛋白、胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)]，同時通過改變線粒體功能、抑制炎癥反應等治療涉及這些信號改變的疾病[3-4]。氯硝柳胺在治療腫瘤、細菌病毒感染、糖尿病、心血管系統(tǒng)等疾病中的藥理學作用及具體作用機制主要包括攜帶質(zhì)子跨線粒體膜、降低線粒體膜內(nèi)外質(zhì)子濃度梯度誘導氧化磷酸化解偶聯(lián)、抑制炎癥反應、調(diào)節(jié)信號通路抑制腫瘤細胞增殖并促進凋亡以及改善糖尿病、高血壓相關(guān)肝臟和心血管損害等?，F(xiàn)就氯硝柳胺藥理學作用及機制的研究進展予以綜述。

1 氯硝柳胺概述

氯硝柳胺的化學名稱為N-(2′-氯-4′-硝基苯)-5-氯水楊酰胺，分子式為C13H8Cl2N2O4，是一種分子量為327.12的水楊酰胺類衍生物。常溫下，氯硝柳胺為無味淡黃色粉末，不易溶于水，易溶于乙醇、氯仿等有機溶劑。由于藥物本身及其代謝物很少被腸道吸收，氯硝柳胺可在腸道中保持較高濃度，對魚絳蟲、牛肉絳蟲、豬肉絳蟲、短膜殼絳蟲感染均有效。氯硝柳胺的抗寄生蟲作用可能與破壞寄生蟲逃避宿主細胞蛋白酶水解的保護性物質(zhì)有關(guān)，寄生蟲的頭節(jié)片和近段被蛋白水解酶降解，蟲體脫離腸壁，隨腸蠕動排出體外；此外，氯硝柳胺作為一種質(zhì)子載體可降低腸道寄生蟲線粒體膜內(nèi)外質(zhì)子濃度梯度，導致線粒體氧化磷酸化解偶聯(lián)，同時抑制腸道寄生蟲ATP酶活性，減少ATP產(chǎn)生，進而抑制寄生蟲葡萄糖攝取，阻礙蟲體生長發(fā)育[2]。

2 氯硝柳胺治療多種疾病的藥理學作用及機制

2.1氯硝柳胺在腫瘤中的作用 氯硝柳胺對乳腺癌、骨肉瘤、肺癌、黑色素瘤、前列腺癌、白血病、消化系統(tǒng)腫瘤(如結(jié)腸癌、肝癌、食管癌)、生殖系統(tǒng)腫瘤(如卵巢癌)、內(nèi)分泌系統(tǒng)腫瘤(如腎上腺皮質(zhì)癌)、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤(如惡性膠質(zhì)瘤、頭頸癌)等均有治療作用[3]。氯硝柳胺的抗腫瘤作用與抑制腫瘤細胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移以及誘導細胞凋亡、損傷腫瘤細胞線粒體、抑制腫瘤干細胞等均相關(guān)[5]。與氯硝柳胺抗腫瘤作用相關(guān)的通路及過程見表1。

2.1.1氯硝柳胺與腫瘤細胞增殖 腫瘤細胞不受機體控制的無限增殖是其基本特征，氯硝柳胺可通過影響蛋白質(zhì)的合成及功能，抑制細胞周期進程，對抗腫瘤細胞增殖。氯硝柳胺通過抑制與增殖有關(guān)的促分裂原活化的蛋白激酶激酶1/2、ERK1/2[6]、Wnt/β-catenin/c-Jun氨基端激酶[7]、Notch[8]、mTORC1[9]等信號通路蛋白質(zhì)分子的表達以及促進腫瘤抑制因子微RNA(microRNA，miRNA/miR)-200家族基因的表達，發(fā)揮抗腫瘤細胞增殖的作用。此外，氯硝柳胺還可誘導腫瘤細胞周期傳導阻滯于G1期，Han等[10]研究發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可通過上調(diào)let-7d的表達，下調(diào)細胞分裂周期蛋白34的表達，誘導細胞周期傳導阻滯。

2.1.2氯硝柳胺與腫瘤細胞凋亡 凋亡是細胞自主程序性死亡，可以有效清除損傷的細胞。凋亡主要有兩種途徑：①外源性凋亡途徑，由自然殺傷細胞或巨噬細胞分泌產(chǎn)生的腫瘤壞死因子超家族配體與相應的死亡受體結(jié)合引起；②內(nèi)源性凋亡途徑，主要由線粒體釋放的某些因子、缺氧、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激等因素引起[22]。腫瘤細胞中與凋亡相關(guān)的蛋白表達異?；虮唤到饪蓪е录毎蛲鍪艿揭种啤hu等[11]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可顯著促進黑色素瘤細胞凋亡；蛋白免疫印跡實驗證明，氯硝柳胺促進腫瘤細胞凋亡的作用與B細胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2)抑制及Bcl-2相關(guān)X蛋白和胱天蛋白酶3的激活均呈正相關(guān)。Xiang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可促進人T細胞白血病病毒-1中與病毒基因轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白的降解，下調(diào)STAT3以及與細胞存活相關(guān)的Bcl-2家族蛋白的表達，促進人T細胞白血病病毒-1相關(guān)白血病細胞凋亡。Shangguan等[6]研究表明，在無葡萄糖培養(yǎng)條件下，氯硝柳胺可顯著增強由活性氧類依賴的c-Jun氨基端激酶激活誘導的凋亡。Weng等[13]證明，在肝細胞癌細胞系中，氯硝柳胺通過激活并上調(diào) RNA依賴的蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶的表達，增加活化轉(zhuǎn)錄因子3、活化轉(zhuǎn)錄因子4和CCAAT/增強子結(jié)合蛋白同源蛋白的表達，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和細胞凋亡中起重要作用?？梢姡认趿吠ㄟ^引發(fā)胱天蛋白酶依賴性和非依賴性凋亡，抑制腫瘤生長。

2.1.3氯硝柳胺與腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移 腫瘤細胞的侵襲轉(zhuǎn)移是影響腫瘤發(fā)展和預后的重要因素，而上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化是腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移的主要方式。氯硝柳胺可通過抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化標志物(鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子Snail蛋白、波形蛋白、神經(jīng)鈣黏素)的表達，降低腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的能力[14-15]。Gyamfi等[23]研究證明，氯硝柳胺處理可逆轉(zhuǎn)脂肪細胞誘導的乳腺癌細胞上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，同時顯著破壞黏著斑復合物的形成，抑制乳腺癌細胞遷移。此外，氯硝柳胺還可抑制與腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)的蛋白質(zhì)表達。如Serrano等[16]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可降低小膠質(zhì)細胞中顯著上調(diào)的S100鈣結(jié)合蛋白A4水平，同時抑制煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)、NF-κB水平升高以及細胞骨架重排、遷移和吞噬等。此外，氯硝柳胺還可減少磷酸化STAT3以及基質(zhì)金屬蛋白酶2和基質(zhì)金屬蛋白酶9的表達，腹腔注射氯硝柳胺可抑制模型小鼠腫瘤的肺部轉(zhuǎn)移，在肺轉(zhuǎn)移病灶中骨髓來源抑制細胞的浸潤顯著減少，且無其他不良反應[11]。

2.1.4氯硝柳胺與腫瘤細胞線粒體損傷 線粒體是細胞能量的主要來源，同時也在凋亡和自噬過程中發(fā)揮核心作用，因此靶向線粒體可能成為有效的腫瘤化療策略。氯硝柳胺是一種線粒體解偶聯(lián)劑，主要通過降低線粒體膜電位、增加線粒體膜通透性、降低ATP及線粒體最大呼吸率殺傷腫瘤細胞[17]。氯硝柳胺還可改變卵巢癌細胞的物質(zhì)和能量代謝，降低線粒體呼吸率及腫瘤細胞有氧糖酵解水平[6]。Ippolito等[24]證明，在前列腺癌細胞中，隨著細胞外酸性的增強，氯硝柳胺降低線粒體膜電位和ATP水平的能力也逐漸增強。此外，氯硝柳胺還可引起細胞自噬。Wang等[18]研究顯示，氯硝柳胺對Wnt信號通路的抑制作用是由自噬介導的，利用氯硝柳胺處理結(jié)直腸癌細胞系后，微管相關(guān)蛋白1輕鏈3被募集到Wnt信號受體蛋白附近，而敲減結(jié)直腸癌細胞自噬相關(guān)基因，氯硝柳胺介導的抗腫瘤作用減弱。Chai等[19]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺通過AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)/蛋白激酶B/mTOR通路，促進非小細胞肺癌A549細胞系、CL1-5細胞系的死亡和自噬。

2.1.5氯硝柳胺與腫瘤干細胞抑制 腫瘤干細胞是惡性程度最高的腫瘤細胞，與腫瘤復發(fā)轉(zhuǎn)移以及耐藥性的產(chǎn)生均相關(guān)。氯硝柳胺可抑制腫瘤干細胞的形成與發(fā)展。有文獻報道，應用氯硝柳胺處理的乳腺癌細胞Janus激酶1/STAT3通路受到抑制，進而抑制下游八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子-4基因表達，從而抑制乳腺癌細胞向乳腺癌干細胞轉(zhuǎn)化[20]。Park等[21]研究發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可抑制結(jié)腸癌干細胞自我更新，下調(diào)Wnt通路蛋白表達，并抑制與腫瘤干細胞特性有關(guān)的雙皮質(zhì)素激酶1轉(zhuǎn)錄，從而抑制腫瘤干細胞存活，促進結(jié)腸癌干細胞凋亡。Huo等[25]提出，經(jīng)皮熱消融或經(jīng)動脈栓塞應激條件刺激可導致肝臟腫瘤干細胞富集，使肝臟腫瘤干細胞具有更強的增殖能力，而氯硝柳胺可抑制腫瘤干細胞富集及增殖，提示腫瘤局部治療聯(lián)合氯硝柳胺藥物治療可提高肝臟腫瘤的治療效果，減少肝癌復發(fā)。

2.2氯硝柳胺在細菌和病毒感染中的作用

2.2.1氯硝柳胺在細菌感染中的作用 氯硝柳胺對多種細菌均有抗菌活性，如金黃色葡萄球菌[26]、結(jié)核桿菌[27]、艱難梭菌[28]、銅綠假單胞菌[29]等。有研究發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可特異性抑制革蘭陽性菌生長，同時對金黃色葡萄球菌表現(xiàn)出很強的抗菌活性，與萬古霉素的療效相當[26]。此外，研究人員還研發(fā)了氯硝柳胺抗菌涂層，可用于防治設備感染和醫(yī)院獲得性感染[30]。Tam等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在不破壞小鼠腸道菌群平衡的情況下，氯硝柳胺可抑制艱難梭菌的毒性，預防腹瀉和結(jié)腸炎的發(fā)生。Costabile等[29]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可阻斷銅綠假單胞菌的致病性，同時抑制其群體感應信號分子生成?？梢?，氯硝柳胺對多種細菌有抑制作用，可能成為難治性細菌或耐藥細菌感染的治療手段。

2.2.2氯硝柳胺在病毒感染中的作用 氯硝柳胺還具有廣泛的抗病毒特性，與目前針對特定病毒包膜蛋白靶點治療策略不同，氯硝柳胺靶向宿主細胞。氯硝柳胺作為質(zhì)子載體，可通過中和內(nèi)體酸性，破壞病毒侵入細胞所需的pH依賴的膜融合作用，如氯硝柳胺可以抑制pH依賴的人鼻病毒、流感病毒感染細胞[31]。Wu等[32]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可抑制冠狀病毒蛋白酶活性和病毒復制，1.56 μmol/L氯硝柳胺即可完全抑制冠狀病毒抗原合成。Niyomdecha等[33]研究發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可通過激活AMPK并下調(diào)mTORC1，降低mTORC1下游底物核糖體蛋白S6激酶和真核翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1磷酸化水平，抑制人類免疫缺陷病毒1的核酸復制和蛋白合成，使用mTORC1激活劑則可部分逆轉(zhuǎn)氯硝柳胺對人類免疫缺陷病毒1的抑制作用?？梢?，氯硝柳胺通過中和內(nèi)體酸性，抑制病毒核酸復制及蛋白質(zhì)生成，進而對抗病毒感染。

2.3氯硝柳胺在糖尿病中的作用 氯硝柳胺乙醇胺鹽(niclosamide ethanolamine salt，NEN)是氯硝柳胺的一種鹽形式，具有更好的水溶性。有研究指出，NEN治療可改善高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的代謝、增加脂質(zhì)氧化和能量消耗、降低小鼠空腹血糖水平，同時小鼠肝脂肪變性和胰島素抵抗也均減弱，其作用機制主要與氯硝柳胺促進肝細胞線粒體解偶聯(lián)、增加氧消耗、降低細胞內(nèi)ATP水平、激活AMPK有關(guān)[34]。Han等[35]研究發(fā)現(xiàn)，NEN對鏈脲佐菌素誘導的1型糖尿病小鼠有保護作用，可提高小鼠血清胰島素水平、糾正胰島α細胞和β細胞數(shù)量異常，并誘導胰島形態(tài)變化。Chowdhury等[36]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可通過降低環(huán)腺苷酸水平阻斷糖原刺激誘導的β-catenin信號通路活化，進而減少下游靶基因表達，有望用于2型糖尿病的治療。此外，NEN還可抑制糖尿病腎病的進展，降低尿白蛋白水平、減少轉(zhuǎn)化生長因子-β1排泄、改善腎臟肥厚、減輕足細胞功能障礙、抑制腎皮質(zhì)mTOR/真核翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1信號通路的激活，同時對肝臟發(fā)揮保護作用，且不表現(xiàn)出心臟毒性[35]。由此可見，氯硝柳胺可影響細胞代謝，對1型、2型糖尿病均有效，并可減緩糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生。

2.4氯硝柳胺在心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)疾病中的作用 血管、氣管收縮作用增強，是高血壓、肺動脈高壓、哮喘的常見病因。Li等[37]研究發(fā)現(xiàn)，NEN可舒張由高鉀和腎上腺素誘導的血管收縮。Braga等[38]通過實驗發(fā)現(xiàn)，口服氯硝柳胺可降低肺動脈高壓模型大鼠的肺動脈膠原水平并抑制肺動脈內(nèi)皮細胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化，同時大鼠的右心室收縮壓降低，表明氯硝柳胺可減輕血管重構(gòu)，用于治療肺動脈高壓。此外，氯硝柳胺還可抑制血管平滑肌細胞的增殖和遷移，減緩頸動脈損傷大鼠內(nèi)膜增生[39]。氯硝柳胺對氣管平滑肌的作用主要表現(xiàn)在抑制氣管平滑肌細胞過度收縮和增殖，其抑制氣管平滑肌去極化和收縮的作用機制與拮抗離子通道跨膜蛋白16A有關(guān)[40]。Wei等[41]研究發(fā)現(xiàn)，NEN處理可抑制乙酰膽堿和高鉀誘導的氣管收縮，其可顯著抑制人氣管平滑肌細胞和原代培養(yǎng)大鼠氣管平滑肌細胞增殖，激活平滑肌細胞AMPK并抑制STAT3蛋白表達，提示NEN可能成為治療慢性哮喘的藥物。

2.5氯硝柳胺在炎癥相關(guān)疾病中的作用 炎癥是機體應對物理、化學等刺激所產(chǎn)生的復雜且重要的防御反應，長期的慢性炎癥可導致組織損傷和纖維化，慢性炎癥與自身免疫性疾病、關(guān)節(jié)炎、糖尿病、癌癥等多種疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。其中，銀屑病是一種自身免疫性皮膚病，其與角質(zhì)細胞異常增殖和過度的免疫反應相關(guān)。Thatikonda等[42]研究發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可通過降低人表皮角質(zhì)細胞系線粒體膜電位導致細胞周期阻滯，進而抑制角質(zhì)細胞增殖；同時，氯硝柳胺還可通過減少脂多糖誘導小鼠巨噬細胞白細胞介素-1β、白細胞介素-6、白細胞介素-17等細胞因子的分泌以及抑制NF-κB、活化T細胞核因子1及p44/42蛋白的表達，降低免疫反應。Huang等[43]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺對類風濕關(guān)節(jié)炎也有一定效果，其可減少人類風濕關(guān)節(jié)炎成纖維樣滑膜細胞遷移，提高細胞內(nèi)活性氧類水平，激活線粒體凋亡通路，減少與炎癥相關(guān)的ERK、NF-κB、磷酸化蛋白激酶B信號通路的表達。另有報道指出，氯硝柳胺可改善硬皮病樣移植物抗宿主病患者的脫發(fā)、血管炎、腹瀉癥狀，抑制皮膚及內(nèi)臟纖維化，同時減少T細胞浸潤、抑制B細胞活化[44]。Sekulovski等[45]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺可抑制巨噬細胞誘導的炎癥反應，同時他們使用培養(yǎng)巨噬細胞的條件培養(yǎng)基培養(yǎng)從子宮內(nèi)膜異位患者體內(nèi)分離的基質(zhì)細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其細胞活性及炎癥細胞因子、趨化因子分泌均增加，而氯硝柳胺可通過抑制STAT3和NF-κB信號通路抑制巨噬細胞誘導的炎癥反應。Park等[46]發(fā)現(xiàn)，氯硝柳胺對非酒精性脂肪性肝炎也有一定的保護作用。可見，氯硝柳胺可通過多種機制抑制炎癥反應的發(fā)生，有望用于自身免疫性疾病的治療。

3 氯硝柳胺的藥動學優(yōu)化

由于氯硝柳胺存在水溶性低、生物利用度不高的缺陷，全身用藥時不具備理想的藥動學特征。為了增加藥物在體內(nèi)的暴露時間，臨床可應用納米技術(shù)將藥物顆粒減小到納米級，在不改變藥物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，促進藥物物理、化學和藥動學的變化，增加其溶解度和生物利用度。對于低溶解度和口服吸收效果不佳的藥物，納米制劑是一種重要的藥物劑型。有研究應用苯硼酸修飾的固體脂質(zhì)納米顆粒包裹氯硝柳胺治療三陰性乳腺癌，結(jié)果顯示，與單純應用氯硝柳胺相比，納米改造物的抗腫瘤增殖、促凋亡作用更顯著，可有效抑制STAT3、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化標志物的表達。將納米顆粒藥物富集在荷瘤模型小鼠的腫瘤部位，小鼠生存期顯著延長[47]。Reddy等[48]將氯硝柳胺硬脂酸鹽制作為納米制劑后給骨肉瘤模型小鼠靜脈注射，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其在小鼠體內(nèi)的半衰期較原藥延長5 h，最大血漿藥物濃度中位數(shù)較原藥提高上千倍，并有效減慢了腫瘤肺轉(zhuǎn)移進程?？梢?，根據(jù)腫瘤細胞表達譜的變化，將氯硝柳胺改造為納米制劑并進行化學修飾可增加藥物在腫瘤部位的富集，提高療效。

4 小 結(jié)

氯硝柳胺對多種信號通路的調(diào)節(jié)作用可能會導致不良反應的發(fā)生，因此可以通過藥物修飾使其靶向特定的信號通路。此外，氯硝柳胺口服吸收效果不佳，但其作為驅(qū)蟲藥有較高的安全性；應用氯硝柳胺治療其他疾病，可能需要全身給藥，目前其安全性仍不清楚。因此，迫切需要驗證氯硝柳胺在體內(nèi)的療效和毒性，以明確其藥物適應證。同時，氯硝柳胺納米制劑以及其與化療藥物的聯(lián)合應用也具有廣泛的應用前景，目前應用氯硝柳胺治療前列腺癌和結(jié)直腸癌已進入臨床試驗階段，改變藥物劑型或通過親水基團修飾的氯硝柳胺衍生物經(jīng)過毒理學等臨床前、臨床Ⅰ～Ⅳ期試驗后也有望用于多種疾病的治療。