丹參酮類化合物對髓系白血病的作用機制研究進展

向 洪，王春森，李 慧

(1.四川省醫學科學院·四川省人民醫院血液內科，四川 成都 610072；2.川北醫學院，四川 南充 637000)

△通訊作者

丹參酮類化合物對髓系白血病的作用機制研究進展

向 洪1，2，王春森2△，李 慧2

(1.四川省醫學科學院·四川省人民醫院血液內科，四川 成都 610072；2.川北醫學院，四川 南充 637000)

丹參是臨床常用的活血化瘀藥物之一，由于價格低廉、療效確切，長期廣泛應用于心血管系統疾病。丹參酮類化合物因其獨特的化學結構，具有廣泛的抗腫瘤作用，是目前研究的丹參的主要抗腫瘤活性成分。大量體內外實驗證明，丹參酮類化合物對髓系白血病細胞有細胞毒作用。同時有報道認為丹參酮類化合物可以抑制JAK/STAT3信號通路，降低P-gp表達，逆轉多耐藥，抑制NF-κB的表達，有潛在的靶向治療髓細胞白血病的作用。本文就丹參酮類常見化合物的結構、抗腫瘤的構效關系及丹參酮類化合物對髓系白血病的作用及其機制做一綜述。

髓細胞白血病；丹參酮；作用

髓細胞白血病是一種異質性的惡性腫瘤，也是血液系統常見的疾病之一。髓系白血病(Myeloid leukemia)按自然病程及腫瘤細胞的成熟程度可以分為急性和慢性兩大類。急性髓細胞白血病是成人白血病中最常見的類型之一，同時也是預后最差的白血病類型。其致死率高，約有半數以上的成年患者及90%的老年患者死于該病[1]。慢性髓細胞白血病占成人白血病的15%，隨著酪氨酸激酶抑制劑的應用，其臨床預后有顯著的提高。但包括異基因骨髓移植在內的經典治療手段都存在著副作用大、耐藥、容易復發及老年患者不易耐受等問題，因此，髓細胞白血病的治療仍面臨著嚴峻的挑戰。中藥抗癌已有數百年的歷史，臨床常以單藥或復方制劑應用于白血病的輔助治療。與傳統西醫化療藥物相比，中醫藥具有延長或阻止白血病復發、預防及逆轉白血病多耐藥以及防治白血病治療相關并發癥等優勢[2，3]。目前研究表明，中藥及其提取物，如夾竹桃、野生甘菊、葛根素、當歸多糖、半枝蓮、苦參、蟾蜍、丹參酮、 魚藤素、β-七葉皂苷等有抗白血病的作用。傳統中醫以“扶正祛邪”為原則治療腫瘤疾病，常用活血化瘀藥物祛邪。丹參為常用的活血化瘀藥物，臨床常用于心血管疾病，也用于腫瘤的輔助治療。丹參酮作為丹參根部的乙醚或乙醇提取物，是丹參抗腫瘤的主要有效成分。近年來大量研究證實，丹參酮類化合物對急性髓細胞白血病細胞有抑制增殖與誘導分化、凋亡的作用[4～6]。同時有研究表明在腫瘤細胞內，丹參酮可以降低P-gp、NF-κB的表達[7，8]。以上研究證實丹參酮類化合物應用于髓細胞白血病，有潛在的抗白血病的臨床價值。

1 丹參酮類化合物的結構及抗腫瘤作用的構效關系

丹參的活性成分分為脂溶性和水溶性兩種，水溶性活性成分主要為酚酸類化合物，脂溶性的活性成分主要為二萜醌類化合物。二萜醌類化合物骨架上多具有三元或四元碳環的對醌或鄰醌結構，統稱為丹參酮類化合物。隨著色譜和光譜技術的發展，丹參酮類化合物的分離和鑒定也有了長足的進展。目前，已分離出的丹參酮類化合物有數十種成分，主要有丹參酮Ⅰ、丹參酮ⅡA、次甲丹參酮ⅡA、丹參酮ⅡB、隱丹參酮、二氫丹參酮Ⅰ、羥基丹參酮ⅡA、丹參新酮等[9]。

丹參酮Ⅰ、丹參酮ⅡA、隱丹參酮、二氫丹參酮Ⅰ是丹參中最主要的丹參酮類化合物，其含量也較高，均為鄰醌型的二萜醌類化合物[10]。這四種化合物均以1，2臨醌為基本母核，結構差異表現為A環與C環的不同(圖1)。其中二氫丹參酮Ⅰ與丹參酮Ⅰ的A環為芳環，丹參酮ⅡA與隱丹參酮的A環為脂環。二氫丹參酮Ⅰ與隱丹參酮的C環為二氫呋喃環，丹參酮Ⅰ與丹參酮ⅡA的C環為呋喃環。經研究發現，丹參酮類化合物的菲醌結構是其抗腫瘤的結構基礎，但各種化合物因其A環與C環的結構差異，抗腫瘤的療效不一。葉因濤等通過研究丹參酮類化合物對HeLa細胞、SPC-A-1細胞、NB4 細胞、K562細胞的生長抑制與構效關系證明：丹參酮Ⅰ、丹參酮ⅡA、隱丹參酮、二氫丹參酮Ⅰ均能有效抑制腫瘤細胞生長，但A環為芳環的化合物(二氫丹參酮Ⅰ與丹參酮Ⅰ)的細胞毒性作用優于A環為脂環的丹參酮類化合物(丹參酮ⅡA與隱丹參酮)。A環為芳環，可以使丹參酮類化合物的B環和C環的夾角減小，增強藥物的細胞毒性作用。同時，認為二氫丹參酮Ⅰ的細胞毒性強于丹參酮Ⅰ，是由于兩種化合物的C環結構差異，認為二氫呋喃環的毒性作用優于呋喃環。但是該結論卻難以解釋實驗的另一結果，即C環為呋喃環的丹參酮ⅡA對腫瘤細胞的作用卻優于C環為二氫呋喃環的隱丹參酮[11～14]。

圖1 丹參酮類化合物的結構 a：丹參酮類化合物的基本結構；b：二氫丹參酮Ⅰ；c：丹參酮Ⅰ；d：丹參酮ⅡA；e：隱丹參酮

2 丹參酮類化合物對髓系白血病的作用及其機制

目前，髓細胞白血病的臨床治療仍以聯合化療和干細胞移植為主。化療存在副作用大，易耐藥及早期復發等缺陷。因此，尋找高效低毒的治療藥物，是當前研究領域的熱點。大量體外研究證實，丹參酮類化合物有抗神經膠質瘤、乳腺癌、黑色素瘤、肝癌、肺癌、結腸癌、宮頸癌等多種腫瘤細胞的作用。同時研究表明，丹參酮類化合物對血液系統惡性腫瘤的增殖抑制與誘導分化、凋亡作用尤其顯著[15，16]。

2.1 抑制髓系白血病細胞增殖和DNA合成 丹參酮類化合物的菲環結構可以與DNA結合，發揮其抗腫瘤的作用。丹參酮類化合物的呋喃環、醌類結構可產生自由基，引起DNA損傷，導致DNA功能障礙，從而抑制DNA合成。通過抑制DNA合成，阻滯腫瘤細胞周期G1期進入S期，延長細胞周期，抑制腫瘤細胞的增殖作用。體外實驗顯示，人早幼粒細胞白血病(NB4)、維甲酸耐藥的NB4(MR2)、紅白血病(K562)細胞被丹參酮阻滯于G0/G1期，S期細胞減少[16]。

2.2 誘導腫瘤細胞凋亡 丹參酮類化合物作用于腫瘤細胞，可以激活信號通路，激活內切酶等效應分子，誘導腫瘤細胞凋亡。介導細胞凋亡的三大途徑，分別為線粒體信號通路、死亡受體信號途徑、內質網途徑。它們介導的凋亡上游事件機制不盡相同，但分別通過激活Caspase-9、Caspase-8、Caspase-12，最終均引起凋亡的關鍵效應酶Caspase-3激活。正常情況下，Caspase-3 以無活性的酶原形式存在，廣泛分布于各種不同類型的細胞中，其相對分子質量為32000，通過Asp-28-Ser29 和Asp175-Ser-176兩個位點酶切后而激活。激活后的Caspases-3 相對分子質量為17000，可進一步激活Caspases 活化的核酸內切酶(CAD)，活化的CAD可切割DNA，導致細胞發生凋亡。多數資料顯示，藥物或者某些生物活性因子都是通過激活Caspases 途徑開始，最終產生誘導腫瘤細胞凋亡的作用[17]。實驗證明，丹參酮ⅡA可以激活Caspases-3，誘導白血病細胞凋亡[18，19]。Li等對比單獨或聯合丹參酮ⅡA及三氧化二砷作用于維甲酸耐藥的急性早幼粒細胞株的效果，發現丹參酮ⅡA與三氧化二砷對該細胞株的誘導凋亡作用有協同性。丹參酮ⅡA是通過激活Caspases-3、激活Caspases-8、上調腫瘤壞死因子-α的表達、釋放細胞色素C，改變線粒體跨膜電位等作用機制誘導維甲酸耐藥的急性早幼粒細胞株的凋亡[20]。葛宇清等對K562 細胞進行體外培養，采用不同濃度的隱丹參酮作用于K562 細胞[21]。該實驗認為隱丹參酮可以增加Bax/Bcl-2蛋白的表達，下調線粒體膜電位，增加細胞膜通透性和釋放到胞漿的Cyt C，激活促凋亡蛋白Caspase-3、Caspase-9 和PARP，誘導腫瘤細胞凋亡。

2.3 誘導腫瘤細胞分化 丹參酮可以誘導腫瘤細胞逆轉，促使腫瘤細胞重新向正常成熟的方向分化。丹參酮ⅡA可以通過調控分化等多種相關基因，誘導白血病細胞分化[22]。梁勇等選用臨床初治、復發及維甲酸耐藥的急性早幼粒細胞白血病患者的原代細胞進行培養，對丹參酮ⅡA與維甲酸的作用進行對比[23]。體外實驗結果表明，對初治、復發病例、ATRA繼發耐藥的病例的原代細胞，丹參酮ⅡA均有誘導細胞分化的作用。Kaiji等采用0、0.1、1.0和10 mg/L 四個不同濃度的丹參酮ⅡA作用于NB4細胞株，48 h后采用逆轉錄——聚合酶鏈反應和Western blot法檢測各組細胞CHOP蛋白(CAAT增強子結合蛋白同源蛋白)表達水平[6]。丹參酮ⅡA濃度為10 mg/L時，CHOP蛋白表達水平下調，NB4細胞出現顯著分化。因此，認為CHOP在丹參酮ⅡA作用NB4細胞過程中起著負向調節作用。流式細胞術檢測結果表明單純抑制CHOP的表達不能明顯增強凋亡效應，聯合10 mg/L Tan 1I A進行干預，則出現顯著的凋亡作用，并顯示了良好的細胞分化作用。

2.4 影響JAK/STAT通路 JAK家族是一組受體相關蛋白酪氨酸激酶，是細胞因子受體的細胞內信號效應器，其家族成員有JAK1、JAK2、JAK3和酪氨酸激酶2(TYK2)。JAK的異常激活或失活，在炎癥、免疫性疾病以及惡性腫瘤的發生起著重要的作用[24]。STAT蛋白是JAK的重要底物之一，是一種細胞質內的轉錄因子。STAT蛋白可以進入細胞核，刺激生長因子和細胞因子，誘導相應的基因轉錄。STAT蛋白異常可以激活癌癥細胞周期，導致細胞生存和衰老調節異常，在癌癥細胞的生物活動里起著重要的作用[25]。JAK/STAT信號轉導調節基因的產物可以參與各種細胞生物過程，如細胞的增殖、分化、凋亡、炎癥等。白血病細胞的JAK/STAT信號通路異常激活，白血病患者體內JAK/STAT信號通路也異常活化，JAK/STAT信號通路可能成為白血病治療的潛在靶點[26，27]。Ji等分別采用丹參酮IIA與隱丹參酮作用于K562細胞株(慢性髓細胞白血病細胞株)，進行體外實驗研究，探討丹參酮IIA與隱丹參酮對K562細胞株的JAK/STAT信號通路的影響[28]。研究發現丹參酮IIA與隱丹參酮均對細胞有增殖抑制作用，其增殖抑制作用與藥物劑量有依賴性。實驗結果發現藥物IC50值約為20 μmol/l，藥物細胞毒性作用無顯著差異。通過Western blot和凝膠電泳分析認為丹參酮IIA抑制STAT5細胞通路，不抑制STAT3通路。丹參酮IIA導致JAK2的去磷酸化，但是對JAK1無作用。與丹參酮IIA不同，隱丹參酮抑制STAT3細胞通路，不抑制STAT5通路。JAK2是在細胞中STAT3或STAT5的上游激酶，隱丹參酮也可以抑制JAK2磷酸化。

2.5 具有逆轉多耐藥(multidrug resistance，MDR)作用 MDR是腫瘤化療失敗的主要因素之一，最常見的機制是一種分子量為170kd的跨膜蛋白在腫瘤細胞中過度表達。這種跨膜蛋白由1280個氨基酸殘基組成，依賴ATP水解提供的能量，將藥物從細胞內轉運至細胞外，降低細胞內化療藥物的濃度。P-gp少量表達于許多正常人體組織中，在很多惡性腫瘤細胞高表達。P-gp也被證實高表達于白血病，但在各個亞型表達不一，表達高者預后較差[29]。丹參酮可以顯著降低P-gp的表達，逆轉MDR[30]。Li等采用10 mg/ml 、20 mg/ml的丹參酮IIA單獨或聯合三氧化二砷作用于耐維甲酸的NB4細胞株[31]。實驗發現三氧化二砷聯合使用丹參酮IIA組對細胞的抑制率顯著高于單獨使用三氧化二砷組，丹參酮IIA可以降低耐維甲酸的NB4細胞株的P-gp表達。作者認為丹參酮IIA與三氧化二砷誘導耐維甲酸的NB4細胞株凋亡有協同作用，同時可以降低P-gp的表達。

2.6 可能存在靶向治療白血病干細胞作用 目前認為由于髓細胞白血病干細胞的存在，維持著髓系白血病的生長、復發、耐藥。由于95%的干細胞處于G0休眠期，細胞周期特異性化療藥物作用于白血病干細胞(LSC)效果較差，導致聯合化療時耐藥及復發[32]。因此，靶向治療髓細胞白血病干細胞是治療髓細胞白血病的根本。Guzman等認為，與造血干細胞(HSC)不同，在LSC中轉錄因子NF-κB持續激活[33]。NF-κB異常活躍于各種惡性血液病，可以抗凋亡，促進腫瘤細胞增殖。白血病干細胞中NF-κB因子持續激活，因此，NF-κB可能是一個潛在的白血病干細胞靶向治療的靶點[34]。有資料報道，NF-κB的藥物抑制劑治療可以有效地治療白血病[35]。Su等報道，丹參酮IIA可以抑制NF-κB的表達[36]。

3 展望

綜上所述，丹參酮類化合物應用于髓細胞白血病，可以抑制髓系白血病細胞增殖和DNA合成、引起凋亡的關鍵效應酶Caspase-3激活、誘導白血病細胞分化、抑制JAK/STAT信號通路、降低P-gp的表達、抑制NF-κB的表達等作用。這些作用證明酮類化合物可以同時靶向治療白血病細胞和白血病干細胞，逆轉多耐藥，有潛在的臨床價值。同時與傳統經典化療藥物相比，具有副作用小的優勢。若能對丹參酮類化合物針對急性髓細胞白血病的作用進行系列的體外研究，同時證實其在臨床也具有抗腫瘤、抗腫瘤干細胞、逆轉MDR活性作用，將獲益于髓細胞白血病患者。

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Progress of tanshinones on myeloid leukemia

XIANG Hong1，2，WANG Chun-sen2，LI Hui2

R557

B

1672-6170(2015)01-0165-04

2014-07-24；

2014-11-20)