青蒿素類(lèi)衍生物抗肝癌作用機(jī)制及聯(lián)合用藥研究進(jìn)展

樓衷晗 包劍鋒

肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命健康的疾病，約占原發(fā)性肝癌的90%，其死亡率在腫瘤相關(guān)死亡病例中位居第三[1]。對(duì)于HCC患者，最好的治療方法是手術(shù)切除，然而只有一部分患者適合接受根治性手術(shù)，且即使是適合根治性手術(shù)的患者，其復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)也很高[2]。此外，HCC患者治療過(guò)程中所使用的靶向藥和化療藥療效不佳，不良反應(yīng)明顯，且會(huì)面臨耐藥的窘境，因此大多數(shù) HCC 患者預(yù)后較差[3]。青蒿素（artemisinin，ARS）是臨床上常用的抗瘧藥物，目前已陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了青蒿琥酯（artesunate，ART）、雙氫青蒿素（dihydroarteannuin，DHA）、蒿甲醚等多種 ARS 類(lèi)衍生物[4]，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)ARS類(lèi)衍生物的作用并不局限于治療瘧疾，它還可能對(duì)包括癌癥在內(nèi)的其他數(shù)種疾病有治療意義。其中ART和DHA是ARS中活性較強(qiáng)的衍生物[5]，對(duì)人HCC細(xì)胞有明顯的抑制作用，而對(duì)非腫瘤正常肝細(xì)胞的毒性更低，且不易產(chǎn)生耐藥性[6]，具有成為治療HCC新藥物的潛在可能性。因此本文就ARS類(lèi)衍生物抗HCC作用機(jī)制及聯(lián)合用藥研究進(jìn)展作一綜述，為發(fā)掘這個(gè)經(jīng)典抗瘧疾藥在HCC治療方面的新用途提供思路。

1 ARS類(lèi)衍生物抗HCC作用機(jī)制

ARS類(lèi)衍生物抑制腫瘤生長(zhǎng)的機(jī)制尚不完全清楚，其中最有可能的機(jī)制是ARS類(lèi)衍生物以多種特定方式同時(shí)表現(xiàn)出幾種抗HCC的作用模式。

1.1 活性氧（ROS）簇介導(dǎo)的細(xì)胞毒反應(yīng) 內(nèi)源性過(guò)氧化物（即ARS過(guò)氧鍵）會(huì)在游離亞鐵（Fe2+）存在的條件下裂解而致ROS的形成，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，引起細(xì)胞氧化性損傷，最終使細(xì)胞死亡[7]。腫瘤細(xì)胞的增殖轉(zhuǎn)移需要大量Fe2+及更高的鐵利用率，而正常細(xì)胞由于攝鐵能力正常則不受影響。與正常細(xì)胞相比，高水平的可變鐵庫(kù)（LIP）是腫瘤細(xì)胞異常增殖、耐藥的重要物質(zhì)和代謝基礎(chǔ)[8-9]，因此推測(cè)ARS類(lèi)衍生物正是利用ROS介導(dǎo)的基本細(xì)胞毒反應(yīng)而達(dá)到抗腫瘤的生物活性，ROS和Fe2+增強(qiáng)了ARS對(duì)HCC細(xì)胞的細(xì)胞毒反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，ART可以調(diào)節(jié)多個(gè)HCC細(xì)胞的LIP，并可有效誘導(dǎo)ROS依賴(lài)性的HCC細(xì)胞死亡，其機(jī)制是ART通過(guò)酸化溶酶體促進(jìn)儲(chǔ)鐵蛋白的溶酶體降解從而增加了LIP，因此Fe2+在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中累積，促進(jìn)了ROS的過(guò)量產(chǎn)生和嚴(yán)重的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)破壞，從而導(dǎo)致HCC細(xì)胞死亡[10]。另有研究結(jié)果同樣顯示ART抗HCC作用機(jī)制為其可促進(jìn)ROS積累的能力，ROS通過(guò)氧化脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA對(duì)HCC細(xì)胞產(chǎn)生毒性，最終導(dǎo)致細(xì)胞損傷或基因組不穩(wěn)定[11]。

1.2 細(xì)胞程序性死亡

1.2.1 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡為細(xì)胞程序性死亡，是細(xì)胞死亡的方式之一。一般來(lái)說(shuō)，細(xì)胞凋亡的途徑可分為內(nèi)源性途徑和外源性途徑，內(nèi)源性途徑又稱(chēng)線(xiàn)粒體途徑，由氧化應(yīng)激和DNA損傷觸發(fā)；外源性途徑為受體介導(dǎo)途徑，由死亡受體激活啟動(dòng)[12]。介導(dǎo)凋亡的重要因子有B淋巴細(xì)胞瘤-2（Bcl-2）家族（促凋亡蛋白 Bax、Bim、Bid、Bak、Noxa等）、抑凋亡蛋白（Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1等）、半胱氨酸蛋白酶（Caspase）家族蛋白（Caspase-8/9/10為啟動(dòng)者，Caspase-3/6/7為執(zhí)行者）、p53蛋白、細(xì)胞色素C以及凋亡蛋白激活因子1基因[13-14]。Zhang等[15]首次發(fā)現(xiàn)DHA誘導(dǎo)HCC細(xì)胞凋亡依賴(lài)于Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)（Caspase-3/9），Bcl-2家族蛋白也可通過(guò)調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體膜通透性來(lái)調(diào)控線(xiàn)粒體凋亡誘導(dǎo)因子向細(xì)胞質(zhì)釋放（DHA激活Bak），另外抑癌基因p53可能在DHA誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過(guò)程中起部分促進(jìn)作用。Hou等[6]研究證實(shí)了p53在細(xì)胞凋亡中的促進(jìn)作用，并發(fā)現(xiàn)ART與DHA誘導(dǎo)HCC細(xì)胞凋亡是通過(guò)激活Caspase-3、增加Bax/Bcl-2比值和多聚二磷酸腺苷-核糖聚合酶含量，進(jìn)而下調(diào)鼠雙微粒體-2基因（MDM2）實(shí)現(xiàn)的（MDM2被認(rèn)為是癌癥預(yù)防和治療的分子靶標(biāo)）。然而，另有兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)Caspase-8也參與了DHA誘導(dǎo)的外源性和內(nèi)源性細(xì)胞凋亡途徑[16-17]，其中Qin等[17]推斷Caspase-8和Caspase-9獨(dú)立激活了Caspase-3介導(dǎo)DHA誘導(dǎo)的HCC細(xì)胞凋亡，此外他們進(jìn)一步總結(jié)了DHA誘導(dǎo)HCC細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路，即DHA誘導(dǎo)的ROS觸發(fā)了內(nèi)源性和較小程度上不涉及Bid的外源性細(xì)胞凋亡途徑，Bim和較小程度的Noxa優(yōu)先激活Bak的內(nèi)源性凋亡途徑。

1.2.2 非凋亡性細(xì)胞死亡 除細(xì)胞凋亡外，還有其他程序性死亡方式，如細(xì)胞自噬、鐵死亡等。目前研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自噬的調(diào)節(jié)主要涉及的信號(hào)通路以單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）及雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號(hào)通路為核心[18]。AMPK可促進(jìn)細(xì)胞自噬發(fā)生，而mTOR則抑制自噬發(fā)生[19]。重組人絲氨酸-蘇氨酸激酶（AKT）-mTOR信號(hào)傳導(dǎo)是細(xì)胞自噬的關(guān)鍵負(fù)調(diào)節(jié)因子，Zou等[20]研究發(fā)現(xiàn)DHA可通過(guò)抑制AKT-mTOR途徑使蛋白輕鏈3-Ⅱ/蛋白輕鏈3-Ⅰ比值增加進(jìn)而誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞自噬，且該研究推測(cè)DHA可能是通過(guò)下調(diào)端粒保護(hù)蛋白重組人三肽基肽酶Ⅰ（TPP1）的表達(dá)來(lái)發(fā)揮抗癌作用的。TPP1的基本功能是阻止毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)突變和RAD3相關(guān)激酶依賴(lài)的DNA損傷反應(yīng)，在正常的細(xì)胞功能維持中起著至關(guān)重要的作用。Shi等[21]同樣認(rèn)為DHA抑制HePG2細(xì)胞是通過(guò)細(xì)胞自噬介導(dǎo)的，在細(xì)胞自噬中，ROS的產(chǎn)生可致細(xì)胞核和線(xiàn)粒體DNA損傷，且該研究首次發(fā)現(xiàn)DHA能促進(jìn)黑色素瘤缺乏因子2/Caspase-1炎癥體的形成，該機(jī)制有助于促進(jìn)HePG2細(xì)胞自噬。

鐵死亡是2012年所發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)胞死亡方式[22]。國(guó)內(nèi)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)DHA可誘導(dǎo)HCC細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽含量下降，并能下調(diào)鐵死亡相關(guān)蛋白質(zhì)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4蛋白水平，推測(cè)DHA可通過(guò)誘導(dǎo)HCC細(xì)胞發(fā)生鐵死亡來(lái)抑制其生長(zhǎng)[23]。而最新研究發(fā)現(xiàn)ART可激活溶酶體功能，并促進(jìn)HCC細(xì)胞中鐵蛋白的降解和Fe2+的釋放，誘導(dǎo)HCC細(xì)胞鐵死亡[24]。

1.3 細(xì)胞周期阻滯 腫瘤細(xì)胞周期的失控使細(xì)胞獲得了增殖過(guò)多的失控性生長(zhǎng)特征。細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制的核心是細(xì)胞周期依賴(lài)性蛋白激酶（CDK）和細(xì)胞周期素（cyclin）[25]。研究發(fā)現(xiàn)DHA可導(dǎo)致G2/M期阻滯從而顯著抑制HCC細(xì)胞生長(zhǎng)，cyclin-B/細(xì)胞分裂周期蛋白2激酶活性的喪失和細(xì)胞分裂周期蛋白25同源蛋白C的下調(diào)可能是DHA誘導(dǎo)的G2/M期阻滯的原因之一[15]，因?yàn)閏yclin B是細(xì)胞周期由G2期向M期轉(zhuǎn)化所必需的，它能與CDC2相互作用形成cyclin B/CDC2復(fù)合物，稱(chēng)為M期促進(jìn)因子[26]。Hou等[6]研究發(fā)現(xiàn)ART和DHA可能是通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯于G1期從而來(lái)抑制HCC細(xì)胞增殖，兩種藥物均能降低cyclin D1/E和CDK4/E2啟動(dòng)結(jié)合因子1水平且上調(diào)周期素依賴(lài)激酶相互作用蛋白-1/p21和激酶抑制蛋白-1/p27水平。另一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)ART使HCC細(xì)胞周期阻滯在G1期，但其機(jī)制是通過(guò)與細(xì)胞代謝相互作用來(lái)調(diào)節(jié)YAP Ser127的磷酸化和胞漿滯留，來(lái)抑制HCC細(xì)胞的增殖[27]。

值得注意的是，Ilamathi等[28]研究首次發(fā)現(xiàn)IL-6-酪氨酸蛋白激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（JAKSTAT）這一負(fù)反饋機(jī)制，觀(guān)察到ART是通過(guò)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3促進(jìn)了負(fù)反饋環(huán)抑制機(jī)制，從而抑制了JAK-STAT信號(hào)最終達(dá)到抑制HCC細(xì)胞增殖目的。

1.4 抑制腫瘤血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移 腫瘤血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移是癌細(xì)胞擴(kuò)散的主要方法。上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是癌細(xì)胞失去上皮極性成為間質(zhì)樣細(xì)胞的過(guò)程，被認(rèn)為是癌癥進(jìn)展過(guò)程中的始動(dòng)因素[29]。Jing等[30]認(rèn)為長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）在HCC細(xì)胞的EMT中起著關(guān)鍵作用，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)ART是通過(guò)阻斷HCC細(xì)胞中的lncRNA RP11/果蠅MAD基因3哺乳動(dòng)物類(lèi)似基因3軸來(lái)抑制EMT，從而抑制HCC細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移?；|(zhì)金屬蛋白酶（MMP）和基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子（TIMP）在腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移過(guò)程中擔(dān)任了重要角色，也是腫瘤血管生成和抑制的重要因子。Tan等[31]研究發(fā)現(xiàn)ART可通過(guò)降低MMP-2和誘導(dǎo)TIMP2蛋白表達(dá)來(lái)抑制HCC細(xì)胞體內(nèi)外的侵襲和轉(zhuǎn)移；此外，ART可激活Cdc42增強(qiáng)鈣黏蛋白E（E-cadherin）的活性，從而改善細(xì)胞與細(xì)胞間的黏附狀態(tài)，顯著抑制HCC細(xì)胞轉(zhuǎn)移。另有學(xué)者同樣認(rèn)為上調(diào)E-cadherin蛋白活性對(duì)DHA抑制HCC細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移至關(guān)重要，但其機(jī)制是通過(guò)下調(diào)表皮生長(zhǎng)因子受體及其下游信號(hào)通路磷酸化蛋白激酶B（p-AKT）、磷酸化 EPK、N-cadherin、Snail、Slug 蛋白表達(dá)水平來(lái)實(shí)現(xiàn)的[32]。DHA還可通過(guò)磷酸肌醇3-激酶（PI3K）/AKT信號(hào)通路在體內(nèi)和體外下調(diào)纖連蛋白-1和β1-整合素來(lái)抑制HCC-LM6細(xì)胞的遷移和轉(zhuǎn)移[33]。也有學(xué)者認(rèn)為ART是通過(guò)調(diào)節(jié)N-cadherin-Snail-E-cadherin軸來(lái)抑制細(xì)胞遷移和侵襲的[27]。

腫瘤血管生成是由血管生成因子和血管抑制因子的失衡所致，指血管處于持續(xù)生長(zhǎng)、重塑狀態(tài)中，最終形成畸變血管。有研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于HCC，ART在體外和體內(nèi)均能降低血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）和胎盤(pán)生長(zhǎng)因子表達(dá)，VEGF是目前已知最重要的促血管生成因子，且ART在小鼠模型中可抑制腫瘤血管生成，其機(jī)制可能依賴(lài)于未折疊蛋白反應(yīng)，但他們未對(duì)上游機(jī)制作進(jìn)一步研究[34]。

2 ARS類(lèi)衍生物聯(lián)合用藥

聯(lián)合用藥可相互增強(qiáng)治療效果、預(yù)防耐藥性發(fā)生、減少每單次治療使用的劑量以及減少化療藥物和分子靶向藥的不良反應(yīng)。

2.1 ARS類(lèi)衍生物聯(lián)合分子靶向藥 索拉菲尼（SORA）是一種多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑，具有雙重抑制、多靶點(diǎn)阻斷的抗HCC特點(diǎn)，是目前治療晚期HCC的一線(xiàn)用藥。但SORA的臨床療效很大程度上受到耐藥和不良反應(yīng)的限制[35]。其耐藥機(jī)制可能包括EMT、PI3/AKT和JAK/STAT通路失調(diào)、低氧誘導(dǎo)反應(yīng)和代謝重編程等[36]。因此針對(duì)聯(lián)合用藥提高SORA療效、增敏和逆轉(zhuǎn)耐藥的研究是十分必要的，ARS類(lèi)衍生物對(duì)此有很大潛力。有學(xué)者提出ART與SORA的協(xié)同作用包括誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞遷移和抗血管生成活性，其中在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抑制遷移兩方面固定藥物濃度比例的聯(lián)合用藥表現(xiàn)出相互增強(qiáng)的作用[37]。另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明SORA與ART聯(lián)合用藥可致小鼠腫瘤生長(zhǎng)抑制效果均顯著優(yōu)于兩者單獨(dú)用藥，而其協(xié)同抗HCC機(jī)制是通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）和STAT3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的[11]。而有其他學(xué)者認(rèn)為鐵死亡才是SORA與ART聯(lián)合用藥協(xié)同作用的機(jī)制，而非細(xì)胞凋亡、壞死等，ART和小劑量SORA在體內(nèi)外誘導(dǎo)HCC鐵死亡具有雙重作用機(jī)制即ART誘導(dǎo)的溶酶體激活和SORA誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激[24]。

先前有研究表明，在長(zhǎng)期單一使用SORA治療的患者中，其耐藥性與組成PI3K/AKT/mTOR通路的高表達(dá)酶有關(guān)[38]。后續(xù)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)SORA聯(lián)合ART治療可刺激絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶/絲裂原活化蛋白激酶和PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路，這是一種促進(jìn)細(xì)胞凋亡的雙重抑制作用[39]，與上述認(rèn)為鐵死亡機(jī)制的研究不同。Hou等[40]發(fā)現(xiàn)DHA可能通過(guò)降低多肽-N乙酰氨基半乳糖轉(zhuǎn)移酶10的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)SORA抗HCC作用，并其可進(jìn)一步通過(guò)影響O-糖基化和PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑直接參與抗HCC的作用。最新一項(xiàng)研究還顯示，軸突生長(zhǎng)抑制蛋白B受體（NGBR）可通過(guò)激活絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶通路產(chǎn)生SORA的耐藥性，ART則可通過(guò)抑制NGBR來(lái)增加HCC細(xì)胞對(duì)SORA的敏感性[41]。綜上所述，ARS類(lèi)衍生物可作為一種理想的逆轉(zhuǎn)耐藥或增敏劑，在低于毒性閾值的劑量下提高對(duì)SORA耐藥HCC的療效。

2.2 ARS類(lèi)衍生物聯(lián)合化療藥物 臨床上可有效治療HCC的化療藥物并不多，比較常用的藥物有阿霉素、順鉑和氟尿嘧啶等。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)DHA和吉西他濱在體內(nèi)外聯(lián)合用藥均可更明顯抑制HepG2和Hep3B細(xì)胞的生長(zhǎng)，其療效優(yōu)于ART，其機(jī)制可能是聯(lián)合用藥增強(qiáng)誘導(dǎo)了細(xì)胞凋亡[6]。而另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)DHA可能通過(guò)抑制 p53（R248Q）-ERK1/2-NF-κB信號(hào)通路而降低P糖蛋白的表達(dá)，最終使p53（R248Q）表達(dá)的HCC細(xì)胞對(duì)阿霉素產(chǎn)生增敏效果[42]。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

ART和DHA作為經(jīng)典抗瘧疾藥物，具有明顯的抗HCC活性，而其與分子靶向藥或化療藥物聯(lián)合使用，可在體內(nèi)和體外提高腫瘤細(xì)胞殺傷率，且對(duì)藥物增敏及逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥方面也有積極作用?？傮w而言，不管是ARS藥物單獨(dú)用藥，還是聯(lián)合用藥的協(xié)同作用，其潛在機(jī)制是相類(lèi)似的，即抗腫瘤血管生成、侵襲或轉(zhuǎn)移、細(xì)胞周期阻滯、ROS累積、調(diào)節(jié)特定信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、自噬及鐵死亡等，可能會(huì)以多種特定方式發(fā)揮作用，同時(shí)表現(xiàn)出幾種抗HCC的作用模式。ARS類(lèi)衍生物具有高效、低毒、耐受性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著生物利用率低、半衰期短、水溶性差等缺點(diǎn)，不過(guò)當(dāng)前可利用納米脂質(zhì)體、金屬化合物等新型材料對(duì)ARS類(lèi)衍生物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾從而彌補(bǔ)這些短板。但目前有關(guān)于ARS類(lèi)衍生物治療HCC的臨床研究較少，仍需多進(jìn)行對(duì)照、雙盲、隨機(jī)的臨床試驗(yàn)，以測(cè)試ARS類(lèi)衍生物單獨(dú)或聯(lián)合用藥治療HCC的有效性和耐受性。