淺析力達霉素的分子作用機制與抗腫瘤活性

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中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B文章編號：1008-925X（2012）11-0013-01

摘 要 近年來發現了抗腫瘤活性較強的化合物抗生素力達霉素，它對腫瘤細胞有極強的殺傷力，在腫瘤的化學治療方面有良好的應用前景。本文介紹了力達霉素的分子作用機制與抗腫瘤活性。

關鍵詞 力達霉素；烯二炔類抗生素；抗腫瘤

近兩年來，由于烯二炔類的抗生素化合物分子構成新穎并有極強的抗腫瘤活性，已成為化學、藥理學、分子生物學的研究熱點。目前針對力達霉素的多方面的研究工作已取得的長足進展。現就力達霉素的分子作用機制與抗腫瘤活性作一綜述。

1 分子作用機制

力達霉素的發色團與DNA小溝相互作用，造成DNA損傷，且有序列特異性，為富含AT的區域。如CTTTT/AAAAG，ATAAT/ATTAT，CTTTA/TAAAG，CTCTT/AAGAG，特別是在GTTAT/ATAAC處，力達霉素與雙螺旋DNA小溝結合后插入DNA中，此時藥物并未引起DNA的斷裂，發色團（Fig.1中1）經MasamuneBergman重排后芳構化轉變成有活性的雙游離基中間體（Fig.1中2），然后奪取DNA脫氧核糖上的氫原子（Fig.1中3），在有氧條件下使核糖基團氧化，引起DNA單鏈、雙鏈斷裂或形成無堿基位點；在厭氧條件下DNA互補雙鏈的脫氧核糖自由基與藥物分子共價作用形成DNA的鏈內交聯。在力達霉素切割DNA的過程中自由基中間體的存在可以通過電子自旋共振（electronspin resonance，ESR）技術獲得直接有力的證明。

2 力達霉素對細胞DNA復制的影響

力達霉素不但可以造成DNA斷裂，同時還抑制DNA復制。用力達霉素處理SV40、EB病毒感染的細胞，然后通過研究SV40、EB病毒的DNA觀察力達霉素對細胞DNA可能造成的影響。實驗結果發現力達霉素抑制SV40、EB病毒DNA的復制，低濃度力達霉素抑制DNA復制可能與復制蛋白A（RPA）功能的喪失有關，而在高濃度的力達霉素作用下DNA斷裂產生的片段可以誘導DNA依賴的蛋白激酶（DNAPK）活性增高，使其作為反式作用抑制因子影響DNA的復制。

3 力達霉素引發細胞凋亡、細胞周期阻滯和細胞裂亡

利用nucleic acid arrays的方法將細胞總cDNA進行膜雜交，可同時檢測出大量基因表達的變化，發現力達霉素改變了HCT28細胞多種凋亡相關基因的表達水平，抑制RhoC的表達，促進TRAF3、DR4、DR5、MCH4、MCH6、TRIP、Apo23、ABLL和STAT1的表達，提示力達霉素可能是通過調節TNF受體家族有關的凋亡信號過程，誘導腫瘤細胞凋亡。用低濃度的力達霉素處理人肝癌BEL7402細胞，力達霉素促進凋亡相關基因cmyc、cfos的表達并抑制在肝細胞癌變中起重要作用的nras基因的表達，同時細胞骨架也發生了明顯的變化，微絲排列更整齊，向正常細胞的微絲形態變化。力達霉素引起腫瘤細胞骨架有關組分的變化可能是其抗腫瘤活性的另一種解釋。有研究表明高劑量力達霉素處理人紅白血病K562細胞引起S期細胞的比例明顯升高，死亡細胞的比例明顯增加，提示力達霉素引起DNA的損傷發生在S周期時，細胞周期檢驗點被激活，進而阻止DNA的復制，同時啟動DNA修復機制，或者誘發細胞凋亡。力達霉素對DNA的斷裂損傷可以引發細胞周期的阻滯，實驗結果顯示力達霉素抑制內皮細胞增殖并誘導細胞凋亡，低濃度的力達霉素可使內皮細胞被阻滯在G/M1期；高濃度的力達霉素誘導細胞凋亡的發生。同時力達霉素改變內皮細胞中與增殖和凋亡相關的基因的表達，下調抗細胞凋亡蛋白Bcl2和PCNA的表達水平。細胞內游離鈣離子濃度也顯著的升高，提示由力達霉素引發的細胞凋亡可能與鈣離子內流或影響鈣離子依賴的下游信號傳導通路有一定關聯。何其揚等報道了力達霉素在BEL7402活細胞內直接切割DNA可形成梯度條帶，并首次觀察到染色質凝集的現象，而在其他烯二炔類抗生素誘導細胞凋亡的研究中均未見報道此現象。現已公認的細胞凋亡后期的共同途徑是caspases（半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶）的激活。通過測定caspase的活性及與染色質凝集的關系，認為染色質凝集發生的時間早于caspase達到高峰的時間，而少量caspase的活化不足以解釋大量的細胞發生染色質凝集的現象。這一現象提示這種染色質凝集的方式有別于典型的細胞凋亡。力達霉素引起細胞死亡（也被稱為裂亡）的特征有別于典型細胞凋亡，而裂亡的引發可能與力達霉素誘導的細胞有絲分裂的異常（如中心體的過度復制、多極性紡錘體的形成、多核的形成等）有關，力達霉素在HCT116細胞中造成染色體異常并破壞端粒區的功能，這是由于力達霉素誘導的大量雙鏈DNA斷裂引發細胞采取非同源末端結合（NHEJ）方式的修復途徑，導致染色體發生錯誤連接。

4 力達霉素對腫瘤細胞的抑制作用及實驗治療觀察

力達霉素對多種腫瘤細胞具有強烈的殺傷作用，對人肺癌、人鼻咽癌、人胃癌細胞等均有強烈的細胞毒作用。尚伯陽等報道力達霉素對體外培養的肝癌細胞有高度殺傷作用。單核細胞直接細胞毒性測定（MTT）法測定結果表明，力達霉素對人肝癌BEL7402和小鼠肝癌22細胞增生有強烈的抑制作用，抑瘤率呈劑量依賴性。以IC50相比較，力達霉素細胞毒性比絲裂霉素C強10000倍以上。力達霉素對小鼠移植性結腸癌（皮下、盲腸、肝內）生長有明顯抑制作用，對肝轉移也有顯著抑制作用，尤其是對較大轉移灶有更強的抑制作用。力達霉素的對腫瘤的抑制還表現在具有抑制腫瘤血管生成和抗侵襲作用。bFGF是重要的腫瘤血管生成因子，腫瘤生成時，儲存于細胞基質中的bFGF被大量釋放出來，同時腫瘤細胞中bFGF的基因表達及生物合成異常活躍。甄紅英等利用雞胚尿囊膜模型證實力達霉素是很強的血管生成抑制劑。實驗還證明力達霉素對bFGF與其受體結合有明顯抑制作用，提示力達霉素抑制bFGF與受體結合，阻斷bFGF在血管生成過程中誘導內皮細胞的增生和遷移，抑制血管生成、腫瘤生長及抗腫瘤轉移。另有研究顯示，力達霉素對侵襲調節基因的表達可產生一定影響，促進人結腸癌HCT8細胞TIMP21基因的表達，抑制MMP9基因的表達從而抑制IV型膠原酶的產生，同時又誘導金屬蛋白酶抑制因子的產生，表現出抗侵襲活性。力達霉素與其他臨床常用抗腫瘤藥物的聯合應用可以表現出更強的抑癌效果，有實驗觀察到力達霉素可以增強順鉑誘導人肝癌BEL7402細胞凋亡，增強順鉑的抗腫瘤作用。順鉑與力達霉素單用均可使抗凋亡蛋白Bcl2的表達水平降低，而順鉑與力達霉素聯合應用后則強烈抑制Bcl2的表達，幾乎達到檢測不到的水平，提示增效機制可能在于聯合應用降低抗凋亡蛋白Bcl2的表達水平，導致線粒體膜電位降低，破壞線粒體膜的穩定性，線粒體內鈣離子外流至細胞質，進一步誘導細胞凋亡。最近有報道quinacrinenetropsin（QN）的雜交分子與力達霉素共同使用可以顯著增強力達霉素誘導雙鏈DNA斷裂和細胞凋亡的程度，由于QN為DNA結合配體，加入QN后力達霉素可能與之形成異源二聚體后改變了和DNA序列結合的位點特異性，增強了在富含GC的區域，特別是5′AGG3′/3′TCC5′處的切割。因此，對DNA結合配體的研究可能成為增強力達霉素抗腫瘤活性、減小其化療應用中副作用的一條有效途徑。

目前，力達霉素的藥理學研究已經進入I期臨床。同時，力達霉素為醫藥工作者提供了進行基礎和臨床研究的寬廣領域。只有徹底搞清力達霉素殺傷腫瘤細胞的作用機制并盡可能減小其毒副作用才能使力達霉素廣泛應用于臨床成為可能。