雙氫青蒿素抗腫瘤作用研究進展

汪 溪,李建業,夏春咸

(連云港市第二人民醫院連云港市腫瘤醫院,江蘇 連云港 222006)

青蒿素及其衍生物是一類臨床奏效快、治愈率高而毒性低的抗瘧藥物,尤其對耐氯喹或對多種藥物耐藥的腦型瘧和惡性瘧有效,因此在臨床上得到廣泛的應用[1]。雙氫青蒿素 (Dihydroartemisinin,DHA)就是青蒿素的重要衍生物之一,其分子式為C15H24O5,分子量為 284.35,具有水溶性強、抗瘧活性好的特點。隨著研究的深入,人們發現雙氫青蒿素除了具有抗瘧作用外,還具有抗炎、調節免疫、抑制瘢痕增生及抗腫瘤作用[2]。尤其是在抗腫瘤方面,抗腫瘤活性強,而對正常組織細胞的毒性很低。我們知道從天然植物中提取和篩選抗腫瘤藥物是當前的研究熱點之一,本文就國內外學者對其抗腫瘤作用方面的研究作一綜述。

1 雙氫青蒿素的抗腫瘤作用

早在 1992年孫瑋辰等[3]報道了青蒿素衍生物-四種青蒿酸及青蒿 β衍生物體外對人肝癌細胞SMMC-7721和人胃癌細胞 SGC-7901均具有抑制作用,但是對正常人體細胞作用輕微,從而提示青蒿酸及青蒿 β衍生物對癌細胞殺傷作用是具有選擇性的。這種選擇性的殺傷作用在以后的研究中多次得到證實,如:Singh等[4]發現 DHA對正常人乳腺細胞HTB125沒有明顯的細胞毒作用,但是對放射抗拒的人乳腺癌細胞 HTB27卻表現出了很強的殺傷作用,而且添加轉鐵蛋白能夠提高這種殺傷能力。Jiao Y等[5]應用青蒿素的衍生物包括蒿甲醚、青蒿琥酯、蒿乙醚及雙氫青蒿素作用于卵巢癌細胞及正常的卵巢細胞,發現它們可抑制卵巢癌細胞增殖,促進其凋亡,存在時間與劑量依賴性,但對正常的卵巢細胞作用輕微,其中 DHA作用最強。在體內抗腫瘤研究方面,曹智剛等[6]采用 C57小鼠 B16-BL6黑色素瘤、H22肝癌、Lewis肺癌移植瘤觀察 DHA的抑瘤作用,發現其最大抑瘤率分別為 35.3%、69.7%和42.2%,呈現劑量反應關系。在 DHA 30 mg/kg給藥濃度時,提前 6 h給予 FeSO45 mg/kg口服可增強DHA對 B16-BL6黑色素瘤和 H22肝癌的抑制作用。鑒于青蒿素及其衍生物的確切抗癌作用,美國國家癌癥研究所(National cancer institute,NCI)已將其納入抗癌藥物篩選與抗癌活性研究計劃。

2 雙氫青蒿素的抗腫瘤分子機制

2.1 促進腫瘤細胞凋亡 腫瘤的發生與細胞的過度增殖及細胞凋亡受阻有關。Singh等[4]發現DHA作用于乳腺癌細胞 16 h后可觀察到凋亡小體。Zhou等[7]進行了 DHA對人白血病 HL60細胞的體外抑制作用研究,應用 MTT法測定 DHA對 HL60細胞存活的影響,AO/EB雙染法、DNA凝膠電泳、流式細胞術檢測細胞凋亡。結果顯示 DHA對 HL60細胞有顯著抑制作用,IC50值為1.74μmol/L,95%可信區間為 0.86-2.60μmol/L。AO/EB雙染可見明顯的晚期凋亡細胞核形態和染色特征。DHA1μmol/L作用 HL60細胞 48 h后可以看見典型的梯形條帶,顯示凋亡細胞的典型特征。不同濃度的 DHA作用作用 HL60細胞 48 h后,G1期峰前均出現了代表細胞凋亡的亞二倍體峰,呈現濃度依賴性。并且進一步通過 Western-blot等方法研究發現在此過程中Caspase-3活化,Bax表達增加,Bcl-2表達下降同時轉鐵蛋白受體下調,認為 DHA可能是通過線粒體途徑誘導細胞凋亡。陳衛強等[8]的研究也表明,230 nmol/L的 DHA作用 A549細胞 24 h、48 h均可使其G0/G1期細胞增加,S期細胞減少,抑制 A549細胞增殖,使其滯留在 G0/G1期,在 G0/G1期前出現亞二倍體凋亡峰,細胞凋亡率上升,表明 DHA抑瘤機制與誘導 A549肺腺癌細胞凋亡有關,但還有待于進一步研究其引起凋亡的途徑。邵義如等[9]研究 DHA對結腸癌細胞系 SW480增殖凋亡的影響,同樣發現DHA可以抑制 SW480細胞增殖,促進 SW480細胞凋亡,并通過免疫組化方法發現 DHA作用 SW480細胞 48 h后凋亡抑制蛋白 Survivin表達減弱,而凋亡效應蛋白 caspase-3表達增強,從而發現 DHA顯著抑制 SW480細胞増殖,促進 SW480細胞凋亡,可能與抑制 Survivin蛋白表達,促使 Caspase-3表達增強有關。另外有研究顯示,DHA誘導細胞的凋亡與細胞內 Ca2+以及 P38 MAPK信號傳導通路有關[10-11]。具體 DHA是如何誘導腫瘤細胞凋亡的還有待于進一步研究,但是可以大膽推測 DHA誘導細胞凋亡與抑制及降解 NF-k B活性密切相關,多種倍半萜內酯化合物包括青蒿素類藥物均可通過烷化NF-k B或阻斷抑制性蛋白 kIB的降解削弱 NF-kB的活性[12]。而活化的 NF-kB可直接作用于細胞周期或 DNA復制導致癌癥的發生[13],NF-kB的活化與腫瘤的發生發展密切相關[14]。

2.2 通過 Fe2+介導的直接殺傷作用 有研究認為 DHA抗腫瘤作用可能與其抗瘧機制類似,需要Fe2+的參與。惡性腫瘤細胞需要大量的 Fe2+作為合成去氧核糖的原料,惡性腫瘤細胞表面存在著大量的鐵轉運蛋受體,所以在惡性腫瘤細胞中 Fe2+含量要比正常細胞大得多。而 DHA其鐵介導的自由基生成的細胞毒作用和靶細胞內的鐵水平呈正相關。Singh等[4]發現增加轉鐵蛋白后能夠提高雙氫青蒿素對人乳腺癌細胞 HTB27的細胞毒作用,而對正常的乳腺細胞沒有明顯的細胞毒作用。林芳等[15]研究發現外源添加 FeCl350-150μmol/L可以使 DHA對 MCF-7細胞的生長抑制率提高 30%-50%。近期研究表明,許多過表達轉鐵蛋白受體的腫瘤細胞,如白血病細胞株 CCRF、CEM和星形細胞瘤細胞株U373,只有在應用了高劑量青蒿素,并和鐵劑合用后才有一定的治療效果[16-17]。也就是說,如果在DHA治療腫瘤的同時,配合增加一些鐵劑或者誘導轉鐵蛋白的表達,使腫瘤細胞內的 Fe2+水平增加,會大大提高藥物對耐藥腫瘤細胞的殺傷作用。

2.3 抑制腫瘤血管生成 腫瘤的浸潤生長以及侵襲轉移常伴有大量的新生血管的生成以保證其旺盛的營養需求。因此抑制血管的生成對抑制腫瘤生長有著重要的意義。Chen等[18-19]用人臍靜脈內皮細胞(HUVEC)的生長、遷移及小管形成實驗研究,發現雙氫青蒿素體外可以抑制人臍靜脈內皮細胞的增殖、遷移和管狀形成。李茵等[20]通過試驗表明,DHA能夠有效抑制 K562細胞的增殖,同時較低濃度 2μmol/L的 DHA就能顯著抑制 K562細胞VEGF蛋白和 mRNA的表達。在對 K562細胞條件培養基促血管新生作用的進一步研究中發現,經DHA處理后,K562細胞條件培養基促的促內皮細胞增殖能力明顯減弱,其在促雞胚絨毛尿膜(CAM)血管新生研究模型中的促血管新生作用亦有所下降。也就是說 DHA不僅能夠顯著下調 K562細胞 VEGF的表達,而且可以抑制由其誘導的血管新生作用。從而提示 DHA具備既能抑制腫瘤細胞增殖分化,又能干擾 VEGF誘導的腫瘤血管新生的雙刃作用。這一點與 Wu等[21]對多發骨髓瘤 RPMI8226細胞研究結果相類似。

2.4 放化療協同及逆轉腫瘤耐藥 腫瘤耐藥機制極其復雜,研究表明,可能與以下因素有關:體內藥代動力學變化、藥物轉運外排與亞細胞分布改變、藥物作用靶標如拓撲異構酶改變、DNA損傷修復加強、抗凋亡基因表達增強、細胞增殖速率變化等等。這些機制可能同時存在,不同機制間相互影響。由于青蒿素類藥物與傳統的化療藥物如甲氨蝶呤、長春新堿以及羥基脲等作用機制不同。因此這使得青蒿素類藥物逆轉腫瘤細胞對傳統化療藥物的耐藥性成為可能。陳衛強等[22]以人肺腺癌 A549細胞及其耐順鉑細胞株 A549/CDDP為作用對象,研究DHA體外逆轉耐藥作用。發現順鉑單獨作用對人肺腺癌 A549細胞和 A549/CDDP細胞 IC50值分別為 0.270 g/ml和 5.703 g/ml,耐藥倍數為 21.12。而DHA與順鉑聯用,低劑量 DHA可部分逆轉順鉑耐藥,其 IC50值由 5.703 μg/ml變為 2.255 μg/ml,逆轉倍數為 2.53。高劑量 DHA逆轉效果更佳,經與320 nMDHA共同作用,順鉑對 A549/CDDP細胞的IC50值由 5.703μg/ml變為 0.464μg/ml,逆轉倍數為 12.29,與低劑量組比較差異顯著。說明 DHA對順鉑的逆轉效果存在濃度依賴性。進一步研究認為其機制可能與 DHA下調 Bcl-2/Bax比例,從而解除 A549/CDDP細胞凋亡抑制有關[23]。Kim等[24]研究發現,雙氫青蒿素可增加神經膠質瘤細胞U373MG的放射敏感性。其機制可能與青蒿素增加ROS生成及抑制谷胱昔肽轉移酶(CST)的表達有關。Han等[25]研究發現青蒿素及其衍生物可以明顯地抑制 weel激酶的活性,抑制 edc2T14和edc2Y15磷酸化,從而激活 edc2活性,抑制電離輻射誘導引起的 G2期阻滯,細胞帶著損傷進入 M期發現凋亡或死亡。

3 展 望

綜上所述,大量的實驗結果顯示雙氫青蒿素具有抗腫瘤活性的特點:抑制腫瘤細胞增殖;誘導腫瘤細胞凋亡;抑制新生血管形成;逆轉腫瘤細胞耐藥;與轉鐵蛋白結合提高對腫瘤細胞的特異性殺傷;對傳統的化療藥物具有增敏作用等。盡管關于雙氫青蒿素抗癌作用的臨床探索性研究以及關于它與腫瘤浸潤轉移相關因子如尿激酶型纖溶酶原激活劑(uPA)的研究較少,但是雙氫青蒿素在臨床抗瘧治療中具有其安全、高效、毒副作用小等特點,對我們打破傳統抗癌藥物的研究思路,尋找抗癌新藥,抗癌新靶點具有重要意義。

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