雷公藤內(nèi)酯醇在前列腺癌治療中的應(yīng)用前景

王可 楊是修 王進(jìn)軍

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是一種發(fā)生在前列腺的上皮性惡性腫瘤，男性確診PCa的平均年齡為67歲，2015年中國(guó)新增PCa病例7.2萬例，粗發(fā)病率為10.23/10萬[1]，近年來其發(fā)病率呈逐年增高趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅著男性身心健康。雷公藤是一種傳統(tǒng)中藥材，雷公藤內(nèi)酯醇作為其提取物，在近現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中被證明具有抗癌的作用，在PCa的治療中有諸多獲益機(jī)制[2]，故本文綜述如下。

一、雄激素受體及其信號(hào)通路與PCa代謝重編程

代謝重編程促進(jìn)惡性腫瘤的發(fā)展，最新研究將其定義為代謝網(wǎng)絡(luò)在基因調(diào)控下產(chǎn)生代謝異質(zhì)性并改變營(yíng)養(yǎng)組織的流向與流量的生物化學(xué)過程[3]，與有氧糖酵解[4]、三羧酸循環(huán)異常、基因表達(dá)與調(diào)控、線粒體功能障礙[5]、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[6]、免疫功能障礙以及組織炎癥等癌細(xì)胞發(fā)展的關(guān)鍵特征密切相關(guān)。多項(xiàng)研究揭示，代謝重編程需要依賴于致癌信號(hào)[主要是雄激素受體(androgen receptor, AR)信號(hào)通路]完成細(xì)胞間交流與反饋，其在PCa的發(fā)展過程中扮演著重要角色[7-9]。

AR是依賴配體、控制特定基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，由N端轉(zhuǎn)錄激活區(qū)、DNA結(jié)合區(qū)、鉸鏈區(qū)以及配體結(jié)合區(qū)4個(gè)部分構(gòu)成[10]，廣泛存在于睪丸的支持細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、管周細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞中，具有調(diào)節(jié)雄激素主要成分的功能[11]。AR能夠與胞質(zhì)中的熱休克蛋白形成復(fù)合物，在輔助激活劑的作用下可進(jìn)入細(xì)胞核中并特異性識(shí)別雄激素反應(yīng)元件，從而獲得調(diào)節(jié)下游基因表達(dá)的功能特性[12]。

PCa是一種前列腺上皮細(xì)胞惡性增生的疾病，癌細(xì)胞獨(dú)特的代謝特性成為其病變與惡化的基礎(chǔ)，即瓦博格效應(yīng)。癌細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境內(nèi)利用有氧糖酵解途徑來替代丙酮酸進(jìn)入線粒體后進(jìn)行三羧酸循環(huán)的氧化磷酸化以產(chǎn)生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)[13]。因?yàn)橐?guī)避了三羧酸循環(huán)，癌細(xì)胞獲得了更高的能量攝取與生物利用度，從而加速增殖、分化以及遷移。新型動(dòng)態(tài)核極化磁共振波譜技術(shù)在PCa細(xì)胞中檢測(cè)出高糖酵解率，表明有氧糖酵解是PCa細(xì)胞進(jìn)行代謝重編程的主要特征之一[14]。研究表明，AR參與多種糖酵解途徑[15]，包括GLUT1、HK1、HK2、PFK2/PFKFB及丙酮酸氧化等，是PCa發(fā)生的重要驅(qū)動(dòng)因素。

值得注意的是，癌細(xì)胞侵襲體內(nèi)時(shí)，三羧酸循環(huán)雖然會(huì)受到影響，但不會(huì)被徹底抑制。檸檬酸氧化是PCa的另一重要代謝特征，檸檬酸在正常線粒體中是參與三羧酸循環(huán)的重要物質(zhì)，而在PCa細(xì)胞內(nèi)存在功能障礙的線粒體中卻被ATP檸檬酸裂解酶裂解成乙酰輔酶A以合成脂肪酸[15]。Bader等[16]研究表明，AR作為驅(qū)動(dòng)代謝重編程的誘導(dǎo)因素能夠增強(qiáng)前列腺上皮細(xì)胞的氧化磷酸化過程，AR信號(hào)顯著抑制了前列腺上皮細(xì)胞中線粒體的鋅離子濃度，從而活化α-aconitase以促進(jìn)檸檬酸異構(gòu)化，首先完成三羧酸循環(huán)的激活，接著AR信號(hào)的傳導(dǎo)通過增加檸檬酸合成酶、乙酰輔酶A等物質(zhì)的含量促進(jìn)檸檬酸產(chǎn)生與氧化，在支鏈脂肪酸β等的作用下為PCa細(xì)胞提供更多的ATP，并完成腫瘤惡化的進(jìn)程[17]。除檸檬酸氧化之外，AR信號(hào)通路也是促進(jìn)脂肪酸合成[16]與氧化的重要原因，細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶9的抑制[18]與Sun2基因的表達(dá)沉默[19]等均能夠促進(jìn)脂肪酸氧化，從而進(jìn)一步為PCa細(xì)胞提供ATP。

信號(hào)通路的異常激活是代謝重編程的重要響應(yīng)因子，也是引起細(xì)胞炎癥因子失衡、下游基因表達(dá)異常以及癌癥相關(guān)級(jí)聯(lián)反應(yīng)發(fā)生的重要原因，AR信號(hào)通路是誘發(fā)PCa最重要的信號(hào)通路[20]。Lingadahalli等[21]研究表明，AR信號(hào)通路的二次或異常激活能夠誘發(fā)轉(zhuǎn)移去勢(shì)抵抗性PCa的發(fā)生，抑制或關(guān)閉AR信號(hào)通路有助于降低PCa細(xì)胞的侵襲與增殖能力，從而達(dá)到治療PCa的管理目標(biāo)。Jang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，抗毒素白藜蘆醇通過抑制AR信號(hào)通路的激活與下調(diào)趨化因子CXCR4表達(dá)的途徑能夠誘導(dǎo)PCa細(xì)胞凋亡，同時(shí)觀察到p-PI3K/p-AKT蛋白以及與EMT相關(guān)的下游基因表達(dá)量降低，表明下調(diào)AR表達(dá)能夠抑制相關(guān)炎癥信號(hào)通路的激活，并促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡，在PCa的進(jìn)程中非常重要。此外，AR信號(hào)通路還具有調(diào)控長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)轉(zhuǎn)錄的作用[21]，lncRNA如前列腺癌抗原3(prostate cancer antigen 3, PCA3)過度表達(dá)后通過染色質(zhì)環(huán)化與AR遠(yuǎn)側(cè)端結(jié)合，在反式調(diào)節(jié)的作用下阻礙損傷的DNA修復(fù)，能夠促進(jìn)PCa細(xì)胞增殖與轉(zhuǎn)移[23]；易小敏等[24]發(fā)現(xiàn)沉默lncRNA PCA3表達(dá)后，PCa細(xì)胞中的AR及AR-V7(AR的變體之一)表達(dá)顯著降低，PCa細(xì)胞的增殖和遷移能力得到較好的抑制；楊棟等[25]研究表明，AR的表達(dá)與 plncRNA-1呈正相關(guān)，下調(diào)plncRNA-1后AR的表達(dá)大幅度降低，這些都提示AR信號(hào)通路的異常激活能夠促進(jìn)lncRNA的異常表達(dá)，在PCa的發(fā)展中起到重要作用。

二、雷公藤內(nèi)酯醇在PCa中的獲益機(jī)制及其局限性

雷公藤是一種傳統(tǒng)中藥材，其化學(xué)成分包括雷公藤甲素(triptolide, TPL)、雷公藤內(nèi)酯酮、雷公藤紅素及雷公藤酯甲等[26]，其中TPL又稱雷公藤內(nèi)酯醇，是一種環(huán)氧二萜類化合物，在PCa中具有一定的獲益機(jī)制[2]。

1.TPL抑制AR表達(dá)及其信號(hào)傳導(dǎo)：AR參與有氧糖酵解、三羧酸循環(huán)、PCa細(xì)胞的增殖與遷移等多個(gè)PCa惡化的進(jìn)程，TPL若能抑制AR的負(fù)性作用，則是治療PCa的最大獲益機(jī)制。目前可以確定的是，TPL參與調(diào)控PCa細(xì)胞AR的表達(dá)過程并與AR致癌信號(hào)通路的抑制密切相關(guān)[27-29]，抑制AR表達(dá)、弱化AR致癌信號(hào)通路作用成為臨床治療的主要目標(biāo)。

PI3K/AKT/NF-κB是眾所周知的致癌信號(hào)通路之一，劉彼得等[27]使用TPL處理人LNCaP細(xì)胞48 h后發(fā)現(xiàn)，在PI3K/AKT/NF-κB通路蛋白中與AR啟動(dòng)子活性相關(guān)的表達(dá)呈TPL劑量依賴性下調(diào),且參與TRL調(diào)控AR轉(zhuǎn)錄活性的作用位點(diǎn)分布在-965/+265 bp內(nèi)，表明TPL能夠參與PI3K/AKT/NF-κB信號(hào)通路的調(diào)控以避免AR及其相關(guān)物質(zhì)過表達(dá)，致使其信號(hào)傳導(dǎo)異常。Li等[28]的研究不僅認(rèn)同了劉彼得等的觀點(diǎn)，他們還發(fā)現(xiàn)TPL與AR表達(dá)蛋白的穩(wěn)定性密切相關(guān)，TPL促進(jìn)PCa細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度升高有助于激活鈣蛋白酶，是降低AR表達(dá)蛋白穩(wěn)定性的重要原因，表明TPL能夠促進(jìn)PCa細(xì)胞中AR蛋白的分解，控制AR過表達(dá)，弱化其致癌信號(hào)傳導(dǎo)。此外，Han等[29]將酵母轉(zhuǎn)錄激活蛋白基因Gal4與AR嵌合后共同轉(zhuǎn)染LNCaP細(xì)胞，并對(duì)該細(xì)胞使用低劑量的TPL，結(jié)果顯示TPL能夠通過抑制PKA與STAT3信號(hào)傳導(dǎo)、降低IL-6的生成量、抑制AR反式調(diào)節(jié)的途徑來弱化AR信號(hào)通路的作用，防止AR信號(hào)傳導(dǎo)引發(fā)一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)，提示TPL在抑制炎癥細(xì)胞因子失衡、調(diào)控信號(hào)通路、弱化致癌可能途徑中存在重要作用。盡管TPL可作為AR表達(dá)及其信號(hào)傳導(dǎo)的一種有力抑制劑，但目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究太少，尚需進(jìn)一步研究證實(shí)TPL的可靠性與安全性。

2.TPL抑制PCa細(xì)胞增殖并促進(jìn)細(xì)胞凋亡：質(zhì)變是量變的必然結(jié)果，PCa細(xì)胞的增殖是導(dǎo)致PCa的關(guān)鍵前提，抑制癌細(xì)胞快速的新陳代謝有助于從根本上掌控病情進(jìn)展，幫助患者病情轉(zhuǎn)歸。

AR拮抗劑被證明可用于治療去勢(shì)抵抗性PCa，然而PCa細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性限制了AR拮抗劑的發(fā)展，新型藥物的開發(fā)成為研究熱點(diǎn)。Zhao等[30]研究表明，TPL 能夠通過抑制mTOR信號(hào)通路、促進(jìn)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶與絲氨酸Ser93/96位點(diǎn)上的自噬效應(yīng)蛋白(Beclin-1)磷酸化以及激活A(yù)MPK信號(hào)通路來阻止PCa細(xì)胞快速增殖，從而誘導(dǎo)PC-3、LNCaP以及C4-2細(xì)胞(均為PCa細(xì)胞)發(fā)生自噬作用，增強(qiáng)細(xì)胞的代謝重編程作用，促進(jìn)PCa細(xì)胞凋亡。Han等[29]使用低劑量TPL作用于PCa細(xì)胞后觀察到，TPL能夠抑制XOP/CDK7信號(hào)通路介導(dǎo)的絲氨酸Ser515結(jié)合位點(diǎn)上AR及其相關(guān)變體AR-V7的磷酸化，這表明低劑量TPL顯著減少了PCa細(xì)胞的能量獲取來源，癌細(xì)胞的增殖受到影響，且他們還觀察到AR目標(biāo)基因啟動(dòng)子的活性受到顯著抑制，AR表達(dá)大幅度減少，說明TPL能夠抑制AR表達(dá)，控制PCa細(xì)胞增殖。Tamgue等[31]檢測(cè)雷公藤內(nèi)酯醇處理的PCa細(xì)胞系組蛋白去甲基化酶及相關(guān)標(biāo)記的表達(dá)情況后發(fā)現(xiàn)，TPL可提高 H3K9me3水平，上調(diào)HP1α的表達(dá)，促進(jìn)e2f1靶基因啟動(dòng)子上異染色質(zhì)的形成和沉積，這種靶基因與抑制基因轉(zhuǎn)錄、降低細(xì)胞活性和衰老樣表型的誘導(dǎo)有關(guān)。其抗腫瘤機(jī)制可能是通過提高抑制性組蛋白 H3甲基化水平和形成抑制性染色質(zhì)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，具有作為表觀遺傳抗PCa藥物的潛力。此外，TPL還可通過下調(diào)SUMO特異性蛋白酶1[32]、腫瘤特異性啟動(dòng)子Caveolin-1[33]的表達(dá)來抑制PCa細(xì)胞的增殖，為TPL的抗PCa 作用機(jī)制提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。一項(xiàng)動(dòng)物模型研究顯示，使用TPL干預(yù)治療PTEN陰性小鼠微侵襲PCa模型后，小鼠體內(nèi)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)與PCa細(xì)胞的數(shù)量大幅度減少，EMT表型較弱，表明經(jīng)TPL注射治療的PCa小鼠其細(xì)胞微環(huán)境發(fā)生轉(zhuǎn)變，信號(hào)通路的致癌作用顯著降低，提示TPL還可通過弱化炎癥反應(yīng)的方式來降低癌細(xì)胞增殖及侵襲能力[34]。

Yuan等[33]的研究還證明了TPL的有效率與時(shí)間呈正相關(guān)，提示盡早發(fā)現(xiàn)PCa并使用TPL治療可能具有潛在的抗癌作用。宋振國(guó)等[35]采用5～160 nmol/L(濃度從5 nmol/L按照2倍的比例向上疊加)不同濃度的TPL培養(yǎng)液作用于PC-3細(xì)胞，不同時(shí)間段內(nèi)觀察后發(fā)現(xiàn)PC-3細(xì)胞中出現(xiàn)凋亡的明顯特征，包括細(xì)胞膜皺縮、染色質(zhì)濃縮、核膜與核仁消失、核固縮等，證明TPL以時(shí)間與濃度依賴性的模式來促進(jìn)PCa細(xì)胞的凋亡，與Yuan等的研究結(jié)果一致。

3.TPL的藥物毒性及其改進(jìn)方案：除作為單一成分被外用于治療銀屑病外，現(xiàn)階段TPL并未直接在臨床中使用，而是作為雷公藤片和雷公藤多苷片等制劑的關(guān)鍵成分，發(fā)揮抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤細(xì)胞增殖和促凋亡等多種藥理活性作用[36]。盡管TPL治療PCa可能具有相當(dāng)大的應(yīng)用價(jià)值，但其藥物毒性限制了其在臨床上的應(yīng)用。雷公藤的毒副作用主要體現(xiàn)在對(duì)生殖、內(nèi)分泌系統(tǒng)和消化系統(tǒng)損害上，部分試驗(yàn)中也存在對(duì)血液系統(tǒng)和皮膚黏膜等的損害，是影響TPL藥用的原因之一。

由于TPL的嚴(yán)重毒性和水不溶性限制了其臨床應(yīng)用，開發(fā)針對(duì)TPL的新型可溶于水、低細(xì)胞毒性的衍生物成為研究的突破口。Han等[29]發(fā)現(xiàn)在體外實(shí)驗(yàn)中，TPL對(duì)正常細(xì)胞的細(xì)胞毒性小于對(duì)癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性，與此同時(shí)，一種新型TPL衍生物 LLDT-8的細(xì)胞毒性比TPL低122倍，但仍具有有效的抗癌活性，可以納入進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證。Xu等[37]發(fā)現(xiàn)在TPL的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾與改造后構(gòu)成的LLDT-288表現(xiàn)出顯著較低的藥物毒性，且LLDT-288與TPL的基本功能無明顯差異，表明經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾或改造的TPL衍生物能夠一定程度打破TPL藥物毒性的限制，成就其應(yīng)用價(jià)值。PG490-88，一種新的水溶性TPL衍生物，被證明是安全、有效的抗腫瘤藥物[38]。PG490-88已被批準(zhǔn)進(jìn)入美國(guó)PCa的Ⅰ期臨床試驗(yàn)，提示該藥可能是一種很有前景的抗PCa細(xì)胞活性候選藥物，但其治療PCa的安全性和毒副作用尚需進(jìn)一步闡明。He等[39]研究發(fā)現(xiàn)與葡萄糖耦合的TPL衍生物可以選擇性地靶向過表達(dá)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的腫瘤細(xì)胞，具有更好的水溶性和持續(xù)抗腫瘤活性，為改進(jìn)TPL的水溶性，促進(jìn)其臨床應(yīng)用提供了新的思路。Datan等[40]在He等的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，設(shè)計(jì)了第二代葡萄糖雷公藤內(nèi)酯醇耦合物，其在PCA-3腫瘤模型中顯著提高了對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性，血清穩(wěn)定性更高，對(duì)正常細(xì)胞的細(xì)胞毒性更低，低氧條件下能更有效地對(duì)抗腫瘤細(xì)胞，且具有持續(xù)的抗腫瘤活性，有望成為下一代的靶向抗PCa候選藥物。

三、小結(jié)

TPL的抗腫瘤作用已經(jīng)初步表現(xiàn)出了極高的臨床前景，雖然其細(xì)胞毒性阻礙了臨床應(yīng)用，但是在一系列水溶性、低毒性的TPL衍生物被相繼開發(fā)后，經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾后的TPL衍生物表現(xiàn)出低毒性、高效用的特征，具有作為PCa一線治療或化療輔助用藥的潛力?，F(xiàn)階段的TPL研究主要是基于細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，集中在對(duì)TPL的抗癌機(jī)制及其減毒增效的探索，距離臨床應(yīng)用還欠缺足夠的理論及可信數(shù)據(jù)支持，TPL對(duì)多藥耐藥PCa細(xì)胞的影響及其治療多藥耐藥型PCa的潛力也尚需進(jìn)一步探索。但從另一方面來說，這也為科研人員提供了新的研究方向。針對(duì)TPL對(duì)多藥耐藥PCa細(xì)胞的影響展開研究，是對(duì)TPL走向藥用的理論完善，也有助于后期的精準(zhǔn)治療。此外，與TPL同為雷公藤提取物的雷公藤紅素[41]、雷公藤內(nèi)酯酮[42]、雷公藤多苷[43]等也被驗(yàn)證具有抗腫瘤活性、增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物敏感性的作用，均為抗PCa的藥物研發(fā)補(bǔ)充了思路。