三氧化二砷抗腫瘤作用的機制研究

姜華

1971年哈爾濱醫科大學第一臨床醫學院率先用三氧化化二砷(As2O3)治療急性早幼粒細胞白血病(APL)取得成功以后，砷劑成為國際血液、腫瘤界研究的新熱點。近年來的研究證實，As2O3對APL以外的多種惡性血液病和實體瘤均有效［1］。本文綜述國內外有關研究，探素其治療作用及抗腫瘤機制，為開辟三氧化二砷新的治療作用提供參考。

1 三氧化二砷抗腫瘤作用及臨床治療研究

1.1 對血液性腫瘤的治療作用 早在18世紀，FOWLER博士就用亞砷酸鉀制成Fowler’s液治療慢性粒細胞性白血病。1971年哈爾濱醫科大學的張亭棟醫師從治療淋巴結核的民間驗方中得到啟發，發明了癌靈1號用來治療白血病、淋巴瘤等。1992年孫鴻德等［2］報道了應用癌靈1號治療急性早幼粒白血病(APL)32例，完全緩解率(CR)達65%，其中50%的患者存活5年以上，18.8%的患者存活10年以上，此后癌靈1號被簡化為單一的砷劑As2O3注射液，并且應用于治療各種類型的白血病，1999As2O3正式通過了國家藥品監督管理局審批，并于2000年9月25日作為治療APL的新藥通過FDA的審批。研究顯示，As2O3可抑制難治多發性骨髓瘤(MM)細胞增殖，MUNSHI等試用As2O3治療9例進展難治性MM患者，有效率為22%，最近，美國NCI通過As2O3治療MM的I/Ⅱ期臨床研究也證實其有效性，其機制可能與其直接或間接抑制腫瘤新生血管形成、下調血管內皮生長因子(VEGF)表達、誘導細胞凋亡有關［3］。桑玉旗［4］研究顯示，采用As2O3治療難治復發性MM，有效率為46%，患者治療前后的血清VEGF變化結果顯示，其療效與VEGF水平呈負相關。

1.2 對人胃癌細胞作用的研究 已有實驗資料證實，As2O3對體外培養的胃癌細胞株SGC-7901具有誘導凋亡和抑制其增殖的作用。鄔德東等通過體內實驗建立裸鼠胃癌皮下移植瘤模型，整體水平下觀察As2O3的抑瘤作用，實驗結果說明As2O33對人胃癌細胞裸鼠移植瘤具有顯著的抗癌作用，此作用與誘導癌細胞凋亡密切相關。

1.3 對人食管癌細胞作用的研究 體外實驗表明，As2O3對食管癌細胞具有明顯的抑制作用，尤其在中等劑量下，As2O3能誘導眾多的食管癌細胞系發生凋亡。馬會敏等［5］實驗研究顯示，As2O3誘導食管癌EC9706細胞凋亡過程中，HO21基因表達升高，呈時間依賴性變化，可能起到短暫的對抗氧化應激作用，目前的研究普遍認為，氧化損傷在As2O3誘導腫瘤細胞凋亡的過程中起重要作用。

1.4 對人胰腺癌細胞作用的研究 PASCA等用小干擾RNA抑制HO21基因表達，發現HO21表達顯著降低，胰腺癌細胞對化療藥物及放療的敏感性增強了。陳其奎等研究發現As2O3可抑制體外培養胰腺癌SW1990細胞系的生長，并能誘導其細胞周期的阻滯和細胞的凋亡。對裸鼠腎包下胰腺癌移植瘤的研究發現，As2O3可以明顯抑制移植瘤的生長。

2 三氧化二砷抗腫瘤機制研究

2.1 誘導腫瘤細胞凋亡 As2O3誘導細胞凋亡的作用機理可能是其作用于線粒體，誘導跨膜電位下降，導致線粒體通透性轉運孔開放，促使凋亡因子(如細胞色素C等)自線粒體內膜腔釋放進入胞漿。進一步激活一些凋亡效應分子，引起級鏈式調亡反應。其機理還可能與半朧氨酸蛋白酶(caspase)的激活有關［5，6］。As2O3還可以影響各種抑癌基用和原癌基因的表達:如p53的激活，下調bcl-2的表達，增強c-fos、c-myc的 mRNA表達。

2.2 誘導腫瘤細胞分化 As2O3對實體瘤等多種腫瘤細胞都有一定的誘導分化作用。其機制尚不明，但研究發現As2O3對腫瘤細胞有雙重作用，并且與劑量有關，高濃度引起細胞凋亡，低濃度引起不完全分化。

2.3 阻滯細胞周期 阻滯細胞周期是As2O3抑制腫瘤生長的重要機制之一。多數報道稱As2O3可使不同的細胞系阻滯于G1期或G2/M1期［7］。有研究表明As2O3通過調節細胞G2/M期轉換的一些關鍵調控蛋白來實現細胞周期阻滯的，具體機制包括上調 cyclin B及 cyclinB依賴性激酶，CDk1，P21 等的表達，下調 cyclinA，CDK6，cdc2 的表達等［8］。As2O3還能增強細胞微管聚合，干擾有絲分裂從而使乳腺MCF-7細胞和非小細胞肺癌H460細胞阻滯于有絲分裂期［9，10］。

2.4 抑制端粒酶活性 腫瘤細胞的失控性生長與端粒酶關系密切，抑制端粒酶的活性，可達到控制腫瘤的目的。樊華等［11］報道，As2O3對鼠移植性肝癌細胞端粒酶活性有抑制作用，呈時間劑量依賴性，而5-FU組端粒酶活性未被抑制。端粒酶逆轉錄酶(hTERT)作為端粒酶的催化亞單位，與腫瘤細胞永生化關系密切。章堯等［12］報道As2O3對急性早幼粒細胞自血病細胞株HL-60細胞端粒酶亞單位hTERTmRNA的表達具有抑制作用，并與誘導細胞凋亡的效應相對應。

2.5 抑制腫瘤血管生成 腫瘤血管形成過程中，血管生長因子如血管內皮生長因子(VEGF)、表皮生長因子(EGF)，成纖維細胞生長因子(FGF)等起重要作用。陳惠英等［13］報道，As2O3能抑制肝癌細胞VEGF的表達。陳鑫等［14］報道，As2O3對人乳腺癌裸鼠移植瘤組織中VEGF的表達有抑制作用，并抑制瘤組織中的微血管密度(MVD)，經統計分析表明VEGF與MVD之間成顯著正相關。國外有報道As2O3能抑制白血病細胞產生的VEGF，并影響人臍靜脈內皮細胞形成毛細管的作用。

3 結語

綜上所述，As2O3抗腫瘤機制是多途徑、多靶點的，其應用于腫瘤的治療從體外觀察、建立動物模型在體實驗到最后臨床試驗均取得了一定療效，從而奠定了As2O3臨床治療血液性腫瘤及實體瘤的基礎。然而至今還沒有大樣本隨機、雙盲、對照研究，也未有對As2O3能否提高患者生存期的隨訪研究，以更好地評價其治療效果。但這也為科研工作者提供了相當大的研究空間，相信隨著砷劑治療腫瘤分子機制的進一步明了和臨床經驗不斷積累，As2O3將會有更加廣闊的應用前景而最終可能成為抗腫瘤的一線用藥。

［1］周晉，孟然.三氧化二砷的抗腫瘤機制.哈爾濱醫科大學學報，2003，37(5):458-469.

［2］孫洪德，馬玲，胡曉晨，等.癌靈1號結合中醫辨證治療急性早幼粒白血病 32例.中國中西醫結合雜志，1992，12(3):170-171.

［3］ESSELOTP，LABAUMES，MAROLIAU JP，et al.rA senictrioxide and melarsoprol induce apoptosisin plasma celllines andinplasmacellsfrom myelomapatients.CancerRes，1999，59(3):104I-1048.

［4］桑玉旗.三氧化二砷治療多發性骨髓瘤的療效及其作用機制.山東醫藥，2007，47(25):40-41.

［5］馬會敏，金國平，王獻偉，等.血紅素加氧酶21基因在三氧化二砷誘導食管癌EC9706細胞凋亡過程中的表達.河南醫學研究，2007，16(2):118-120.

［6］Ling YH，Jiang JD，Holland JF.Arsenic trioxide produces polymerization of microtubules and mitotic arrest before apoptosisin human tumor cell lines.Molecular Pharmacology，2002，62(3):529-538.

［7］Perkins C，Kim CN，Fang G.Blood，2000，95(3):1014-1022.

［8］Park WH，Seol JG，Kim ES.CANCER RESEARCH，2000，60(11):3065-6071.

［9］Ling YH，Jiang JD，Holland JF.MOLECULAR PHARMACOLOGY，2002，62(3):529-538.

［10］McCollum G，Keng PC，States C.J Pharmacolk Exp Ther，2005，313(2):877-887.

［11］樊華，俞軍.三氧化二砷對鼠移植性肝癌端粒酶活性的影響.中國臨床醫學，2002，9(2):121-123.

［12］章堯，趙燕，陳昌杰，等.三氧化二砷對HL-60細胞凋亡及其端粒酶hTERTmRNA表達影響的實驗研究.中國藥理學通報，2003，19(2):206-208.

［13］陳惠英，王為，秦叔逵.三氧化二砷對人肝癌細胞株VEGF表達的影響.臨床腫瘤學雜志，2000，5(4):2.

［14］陳鑫，吳誠義.三氧化二砷對人乳腺癌裸鼠抑制瘤血管生成的作用.重慶醫學，2003，32(6):708-709.