青蒿琥脂納米脂質體抑制肝癌VEGF及其受體作用的研究進展*

趙春霞,王玲玲,魏 瀟,李 思,張 雄

(武漢市武昌醫院檢驗科,武漢 430061)

肝癌是最常見的惡性腫瘤之一,好發于中年男性[1]。肝癌細胞在侵襲過程中能促進新生血管形成,并通過血道、淋巴道轉移,不斷浸潤周圍組織,從而破壞正常毛細血管的生存環境[2]。腫瘤局部微環境在各種因素刺激下發生改變,促血管生成因子釋放增多,當達到一定條件時,蔓延深入腫瘤組織中的新生血管,和高表達水平的血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)及血管內皮生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)互相作用,促使腫瘤不斷生長[3]。

VEGF/VEGFR是調節細胞侵襲、遷移能力的經典信號通路,在腫瘤的進展過程中發揮著非常重要的調節作用[4]。已有大量研究證實,青蒿琥酯(artesunate)作為青蒿素的衍生物,通過抑制內皮細胞的增殖和小管形成能力等方式抑制腫瘤血管生成,發揮其抗腫瘤作用[5]。此外,有研究證明[6],如果在青蒿琥酯原料藥的基礎上采用先進的納米技術,制備青蒿琥酯納米脂質體,可使原料藥靶向性更強,更容易作用到肝癌組織中。因此,青蒿蒿琥酯納米脂質體被認為具有潛在的肝臟腫瘤治療價值。

1 VEGF與VEGFR

VEGF是血管內皮細胞特異性的肝素結合生長因子,包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、VEGF-F和胎盤生長因子(placental growth factor,PIGF)[7],它們在血管系統的形成、功能和維護中發揮著重要的作用。其中,VEGF-A[8]被證明是調節血管通透性的因子,也是實體瘤生長過程中血管生成的調節因子;VEGF-C[9]是最先被發現的促淋巴管生成因子,主要是介導淋巴管內皮細胞的趨化性、細胞增殖力和淋巴管的增生。

正常情況下,新生血管生成后VEGF的形成通道關閉,但是某些代謝旺盛的器官或腫瘤組織中VEGF的表達增高[10]。VEGFR主要分3種,分別是VEGFR-1(FLT)、VEGFR-2(FLK/KDR)和VEGFR-3(FLT-4)[11]。VEGF以自分泌、旁分泌和細胞分泌的特異性方式作用于VEGFR,共同發揮生物學功能,促進血管內皮細胞的有絲分裂,并增加血管的通透性[12],同時調節內皮細胞凋亡信號的傳導路徑及抗凋亡過程等。

2 青蒿琥酯納米脂質體的藥理作用

青蒿琥酯過去多用于治療瘧疾,近年來發現青蒿素及其衍生物還具有抗腫瘤、抗菌、抗病毒、抗炎、抗纖維化,以及治療心血管疾病、白血病、神經系統疾病、阿爾茨海默病等重要藥理作用[13],其抗腫瘤作用已成為研究熱點。但由于青蒿琥酯水溶性小、半衰期短,用于臨床治療時需要頻繁給藥,患者耐受性差,治療達不到預期效果,導致其在腫瘤方面的應用較少[14]。現階段比較常用的青蒿琥酯藥物制劑類型主要包括片劑、栓劑和注射劑,但這些劑型均在生物利用度、循環時間、體內定位分布等方面存在問題而無法應用于臨床[15]。為了改善青蒿琥酯的這些弊端,研究人員嘗試將其制備成多種納米制劑給藥系統。

納米結構脂質載體是一種由磷脂雙分子層自主形成的中空球囊結構,其粒徑尺寸可在20～200 nm,能夠將脂溶性藥物包載到液固混合脂質中,構成新一代的脂質納米給藥系統,是一種極具開發前景的新型納米藥物載體[16]。納米結構脂質載體具有多個特點[17]:(1)改變了藥物動力學及釋放特征;(2)能控制藥物釋放速度,防止藥物過早被機體吸收代謝;(3)對人體刺激性小,納米粒更易于被細胞攝取;(4)能靶向傳輸藥物,提高治療效果,減少治療劑量,降低藥物的不良反應;(5)本身對人體無毒,對免疫機制不產生抑制[18]。尤其作為抗腫瘤藥物的載體,納米結構脂質載體能使藥物有效聚集在腫瘤周圍,實現藥物的48 h持續釋放[19]。

隨著科技的進步,脂質體制備工藝有了突破性發展,已從傳統單一的工藝發展到多種方法聯合使用制備及質量控制[20]。青蒿琥酯納米脂質體結合了青蒿琥酯抗腫瘤作用及納米脂質體優點,其藥理作用更具優勢。DWIVEDI等[21]制備了青蒿琥酯納米脂質體,經測定包封率為(79±5)%,該脂質體對人黑素瘤細胞和角質形成細胞有很好的抑制效果,但藥物本身的細胞毒性微乎其微。為實現藥物的定點靶向釋放[22],研究人員根據腫瘤微環境特點設計了具有pH響應性的脂質納米制劑:藥物在中性pH環境中不釋放,但是在腫瘤酸性pH條件下脫離脂質體有效釋放,這提示了脂質納米載體負載青蒿琥酯在癌癥化療中的可行性。

3 青蒿琥脂納米脂質體抑制肝癌VEGF的作用機制

青蒿素類藥物抑制血管生成的機制包括下調多種生長因子、誘導血管內皮細胞凋亡、上調血管生成抑制劑、降低VEGF受體水平[23]。青蒿琥酯由于添加了半琥珀酸組,在所有青蒿素衍生物中,具有最佳的水溶性和生物利用度,以及優異的抗血管生成效果[24]。血管生成受多種機制調控,抑制血管生成已成為胰腺癌、乳腺癌、結直腸癌、卵巢癌等的有效治療策略[25]。SNEH等[23]使用2-二甲基氫哌嗪鹽酸鹽誘發結直腸癌大鼠模型,發現青蒿琥酯能通過下調Wnt/β-catenin途徑和誘導細胞凋亡,抑制模型鼠的血管生成,發揮抗腫瘤作用。在人臍靜脈內皮細胞系中,青蒿琥酯通過下調VEGFR水平抑制血管生成,對淋巴管內皮細胞和Lewis肺癌細胞也有類似的調控作用[26]。研究人員還注意到,青蒿琥酯對眼部疾病具有保護作用,尤其是眼新生血管性疾病方面。CHENG等[27]用青蒿琥酯治療患有角膜堿燒傷的大鼠, 通過測量大鼠角膜血管系統的長度和面積來評估角膜新生血管形成,發現青蒿琥酯可以通過誘導動物模型中活性氧依賴的細胞凋亡來抑制角膜新生血管。進一步研究結果顯示,青蒿琥酯可以通過血管內皮細胞鐵/活性氧依賴性p38MAPK-線粒體途徑特異性誘導細胞凋亡,抑制血管生成。另外,治療視網膜新生血管方面,YAO等[28]發現在青蒿琥酯的作用下,通過下調VEGFR2和血小板衍生生長因子受體的表達,可以抑制視網膜新生血管生長。

在正常肝臟組織中,VEGF及VEGFR呈穩定的低水平表達,在早期肝癌中VEGF及VEGFR水平也沒有明顯差異,但當肝臟腫瘤發展到Ⅲ、Ⅳ期時,血清中VEGF及VEGFR水平明顯升高[29]。馬薇等[30]在研究肝癌組織中肝癌衍生生長因子(hepatoma-derived growth factor,HDGF)、VEGF的表達及與腫瘤組織微血管密度、患者遠期預后的關系時發現,癌組織中的HDGF蛋白、VEGF蛋白表達陽性率均明顯高于癌旁組織,其表達與腫瘤大小、中國肝癌分期、淋巴結轉移、血管侵犯和門靜脈侵襲等臨床病理特征有關,能反映患者病情程度及預后情況。

目前,抗血管生成治療和免疫治療是臨床上多數腫瘤治療的一線策略,具有明顯療效。有研究表明[31],抗血管生成藥物可以使腫瘤血管生長正常化,使促血管生長因子和抑血管生長因子達到平衡,阻止腫瘤快速向周圍轉移。使用VEGF靶向藥物聯合其他方法來治療進展期腫瘤,可以提高患者的總體生存率[32],例如采用貝伐珠單抗治療轉移性結直腸癌,可提高手術患者的生存率。原發性肝癌細胞及動物模型肝癌組織中,VEGF及VEGFR2在mRNA水平及蛋白水平均有過量表達,青蒿琥酯納米脂質體組與青蒿琥酯原料藥組的VEGF及VEGFR2 mRNA和蛋白表達均減少,且青蒿琥酯納米脂質體組表達水平低于青蒿琥酯原料藥組,表明青蒿琥酯納米脂質的抗肝癌血管生成效果明顯[33]。青蒿琥酯納米脂質的體外抗腫瘤活性實驗中[34],維生素E聚乙二醇琥珀酸酯修飾青蒿琥酯納米脂質體組的藥物對細胞的滲透性有所增強,藥物可以大量被癌細胞攝取,從而提高對腫瘤細胞的殺傷力。青蒿琥酯在抗腫瘤血管生成方面有其獨特的優勢,且與傳統化療藥不存在交叉耐藥,因此,青蒿琥酯納米脂質體在抗腫瘤方面的開發及應用受到越來越多的重視。

4 小結與展望

肝癌的藥物治療過程中,腫瘤細胞在化療藥的反復刺激下會產生多藥耐藥,導致患者的用藥濃度不斷提高,對身體產生極大的不良反應甚至是致突變毒性,因此,具有抗腫瘤效果的中成藥物具有廣大的研究前景。青蒿素及其衍生物具有逆轉腫瘤細胞多藥耐藥,增強腫瘤細胞放、化療敏感性的能力[35]。青蒿琥酯廣譜、低毒,可選擇性殺傷腫瘤細胞,且不與其他藥物產生交叉耐藥。隨著分子生物學技術的飛速發展,科研人員已經有能力設計并且制備各種不同的脂質體藥物轉運系統。將青蒿琥酯原料藥與作為藥物載體的納米脂質體相結合,不僅能發揮青蒿琥酯抗腫瘤作用,也可以通過納米脂質體的緩釋作用避開青蒿琥酯半衰期短、釋放快的缺點。青蒿琥酯納米脂質體通過下調VEGF、VEGFR的表達,從而抑制腫瘤生長。目前其還處于體外試驗階段,但臨床應用前景非常廣泛。進一步深入研究其抗腫瘤血管生成作用機制,對于開發抗癌新藥、尋找藥物抗癌作用新靶點都具有重要意義。