劉東利，呼彩蓮，張宇祥

（延安大學(xué)附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，陜西延安716000）

三氧化二砷在肺癌治療中的研究進(jìn)展

劉東利，呼彩蓮，張宇祥

（延安大學(xué)附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，陜西延安716000）

肺癌是當(dāng)今發(fā)病率及死亡率極高的惡性腫瘤之一，日益威脅著人類的健康?；熜Ч焕硐耄瑢で笮碌幕熕幬?，或者提高肺癌對化療藥物的敏感性，是目前研究的熱點(diǎn)之一。三氧化二砷是中藥砒霜的主要成分，主要通過抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)揮抗癌作用，并且具有逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞對化療藥物耐藥的作用，近來引起了國人對其抗腫瘤作用的重視。因其在祖國醫(yī)學(xué)中應(yīng)用已久，具有安全、相對低毒的特點(diǎn)，有望成為新的高效、低毒的抗癌藥物。

三氧化二砷；肺癌；凋亡；機(jī)制

肺癌是當(dāng)今世界上發(fā)病率和死亡率極高的惡性腫瘤之一，但其發(fā)現(xiàn)已有近2／3的患者已經(jīng)處于晚期失去手術(shù)時機(jī)，以化療為主要手段的綜合治療已經(jīng)成為其治療的主要方法。但有兩大因素總是制約著化療的臨床效果。一是化療藥物選擇性欠佳造成毒副作用使臨床使用劑量受到限制而影響化療效果。二是腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥，尤其是多藥耐藥是化療失敗的重要原因。因此開發(fā)新的低毒高效藥物，增加化療藥物選擇性和敏感性，減低或逆轉(zhuǎn)耐藥是目前化學(xué)治療領(lǐng)域的主要研究方向。祖國醫(yī)藥在抗腫瘤領(lǐng)域的應(yīng)用具有悠久的歷史。三氧化二砷用于治療急性早幼粒細(xì)胞性白血病（APL）顯示了較好的療效。進(jìn)一步的研究顯示，除血液腫瘤細(xì)胞外，As2O3既可誘導(dǎo)小細(xì)胞肺癌的凋亡［1］，也可誘導(dǎo)淋巴瘤、胃癌等細(xì)胞凋亡［2-3］。本文僅對目前As2O3在治療肺癌方面的研究進(jìn)展作一綜述。

1 三氧化二砷的概述

三氧化二砷（Arsenic trioxide，As2O3）俗稱砒霜，過去中醫(yī)以“以毒攻毒”之理論治療牙髓病、風(fēng)濕、梅毒等疾病；20世紀(jì)70年代，三氧化二砷被用來治療急性早幼粒細(xì)胞取得了很高的緩解率，隨后的研究發(fā)現(xiàn)其對多種實(shí)體腫瘤如食管鱗狀上皮癌、胃癌、肺癌等亦顯示了一定的抑制作用。

2 三氧化二砷在治療肺癌的方面可能發(fā)生的作用機(jī)制

2.1 抑制肺癌細(xì)胞的增殖

細(xì)胞周期失控是肺癌發(fā)生的重要原因，其機(jī)制復(fù)雜，涉及許多基因。目前國內(nèi)外有許多研究證實(shí)三氧化二砷對肺癌細(xì)胞有一定的細(xì)胞周期阻滯作用，但結(jié)果不盡相同，有報(bào)道三氧化二砷可以使肺癌細(xì)胞周期阻滯于G2／M期也有報(bào)道三氧化二砷可以使肺癌細(xì)胞周期阻滯于G1期。鞠培新［4］等研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)3μmol／L的As2O3作5 d后的肺腺癌A549S期細(xì)胞顯著減少，而G0／G1期細(xì)胞明顯增加；董曉榮［5］等的研究表明，三氧化二砷可明顯抑制肺癌細(xì)胞株GLC-82的增殖，使細(xì)胞周期阻滯于G2／M期并隨后凋亡；李曉霞［6］、曹琦［7］等的研究發(fā)現(xiàn)，As2O3能抑制A549細(xì)胞生長，對肺腺癌具有顯著的體外增殖抑制作用并使細(xì)胞周期停滯于G1期，這個過程伴隨了cyclinD1基因表達(dá)的下調(diào)，提示As2O3可能通過抑制cyclinD1的表達(dá)，使細(xì)胞周期停滯于G1期，從而抑制腫瘤增殖。許多研究均證實(shí)三氧化二砷對肺癌確實(shí)具有較強(qiáng)抑制作用，且具有時間-濃度依賴性。

2.2 誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞的凋亡

凋亡失控亦是腫瘤發(fā)生、發(fā)展的重要機(jī)制。目前研究發(fā)現(xiàn)三氧化二砷具有誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用。其可能存在的機(jī)制有如下幾種：

2.2.1 通過上調(diào)細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞膜上的Fas，引起細(xì)胞凋亡 Fas抗原（APO-1或CD95）是細(xì)胞表面的一種凋亡信號受體。當(dāng)Fas與其配體（FasL）結(jié)合后Fas被活化，從而介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。魏嶺［8］等報(bào)道As2O3處理后的SPCA1細(xì)胞Fas蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，高劑量As2O3組提升Fas蛋白的作用大于低劑量As2O3組。而李懷臣［9］等報(bào)道，低濃度的As2O3可上調(diào)細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞膜上Fas表達(dá)，而增加細(xì)胞對順鉑化療敏感性。

2.2.2 通過升高細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度介導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡 細(xì)胞內(nèi)Ca2＋是一種重要的第二信使，參與人體多種正常生理功能。作為信號傳導(dǎo)的樞紐，Ca2＋參與多條途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。張莉［10］等用激光掃描共聚焦顯微鏡技術(shù)觀察經(jīng)As2O3作用后的人肺腺癌細(xì)胞株AGZY-83-a細(xì)胞內(nèi)鈣濃度（［Ca2＋］i），發(fā)現(xiàn)As2O3可以升高腫瘤細(xì)胞［Ca2＋］i，作用48 h腫瘤細(xì)胞［Ca2＋］i升高幅度最大，與細(xì)胞凋亡率呈正相關(guān)關(guān)系。師晶玉［11］等用同樣的方法觀察三氧化二砷對人肺腺癌Anip973細(xì)胞內(nèi)的［Ca2＋］i的影響，得出了相似的結(jié)論。

2.2.3 通過下調(diào)survivin的表達(dá)，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡 生存素（survivin）是凋亡抑制蛋白IAP家族的成員之一，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞周期及抗凋亡的功能。Survivin具有腫瘤特異性，高表達(dá)于胚胎和腫瘤組織，且與腫瘤細(xì)胞的分化增殖及浸潤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。研究顯示，Survivin是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的凋亡抑制因子，Survivin高表達(dá)能夠抑制多種因素如caspases、p53等誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。曹琦［7］等通過體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，稍高濃度（＞2μmol／L）的三氧化二砷可有效抑制肺腺癌A549細(xì)胞的增殖，并survivin和cyclinD1基因在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平表達(dá)均下調(diào)，從而誘導(dǎo)其凋亡，且這種作用與藥物劑量和作用時間呈正相關(guān)。

2.2.4 通過降低端粒酶活性，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 在多種腫瘤細(xì)胞中，端粒酶的活性均顯著升高，端粒酶的活化是腫瘤發(fā)生與發(fā)展的重要機(jī)制之一。張守偉［12］用不同濃度三氧化二砷作用于A549細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)2μmol／L以上的藥物濃度，隨著藥物作用時間的延長，細(xì)胞生長抑制率逐漸升高，用TRAP-PCRELISA法檢測細(xì)胞凋亡前后的端粒酶活性，發(fā)現(xiàn)隨藥物濃度的增加和作用時間的延長，細(xì)胞端粒酶活性逐漸下降，并呈現(xiàn)出劑量-效應(yīng)與時間-效應(yīng)關(guān)系。

2.2.5 其他可能的相關(guān)機(jī)制 石玉枝［13］等用免疫組織化學(xué)法分析三氧化二砷對小細(xì)胞肺癌細(xì)胞（NeI-H細(xì)胞）的作用，發(fā)現(xiàn)0.5、1.0、2.0μmol／L的三氧化二砷均可使NeI-H細(xì)胞呈現(xiàn)凋亡現(xiàn)象，且和藥物作用濃度和作用時間呈正相關(guān)，且實(shí)驗(yàn)組p53基因蛋白表達(dá)較對照組明顯增多，藥物濃度越高表達(dá)越多，bcl-2基因蛋白表達(dá)較對照組明顯減少，藥物作用濃度越高表達(dá)越少。葉小衛(wèi)［14］等用體外培養(yǎng)人肺腺癌細(xì)胞株（LAC細(xì)胞），以不同濃度的亞砷酸作用細(xì)胞后，結(jié)果證明各濃度亞砷酸均能使LAC細(xì)胞發(fā)生凋亡特征性形態(tài)改變，顯著抑制LAC株的增殖，用ELISA法檢測p53基因的含量，發(fā)現(xiàn)其含量明顯升高。

2.3 逆轉(zhuǎn)耐藥性的研究

肺癌細(xì)胞的耐藥問題是目前臨床治療中的難題之一，預(yù)測腫瘤耐藥并選擇有針對性的耐藥逆轉(zhuǎn)藥是臨床迫切需要解決的問題之一。有研究顯示As2O3具有逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性的作用，其機(jī)制可能如下：

2.3.1 通過下調(diào)MRPmRNA的表達(dá)，而增加肺癌細(xì)胞對化療藥物的敏感性 多藥耐藥基因（multidrug resistance-associated protein，MRP）是近年發(fā)現(xiàn)的腫瘤耐藥相關(guān)基因。其作用機(jī)制是通過直接將細(xì)胞毒藥物排出和／或?qū)⑺幬锓蛛x成胞內(nèi)的小隔離體，使藥物不能與靶點(diǎn)結(jié)合，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞耐藥。MRP可能參與非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）的耐藥的形成。NSCLC有著固有的化療耐藥性，而且MRP的表達(dá)與NSCLC的耐藥性呈相關(guān)性并與表達(dá)程度正相關(guān)，馮覺平［15］等的研究結(jié)果顯示A549／R細(xì)胞中的MRPmRNA呈過表達(dá)狀態(tài)，且不同濃度的As2O3均可下調(diào)MRPmRNA表達(dá)。

2.3.2 通過對LRP、C-myc基因表達(dá)的影響而發(fā)揮抑癌作用 肺耐藥蛋白基因（lung resistance protein，LRP）在腫瘤耐藥過程中起一定作用，分布于具有分泌功能的上皮，阻止藥物進(jìn)入細(xì)胞核，以胞吐的方式將胞漿內(nèi)的藥物排出細(xì)胞外。目前認(rèn)為，LRP在各種類型肺癌中均有表達(dá)，具有很高的耐藥診斷價(jià)值。c-myc基因可使細(xì)胞無限增殖，獲永生化功能，促進(jìn)細(xì)胞分裂。myc基因參與細(xì)胞凋亡，與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展有關(guān)。韓冰［16］等的研究發(fā)現(xiàn)，As2O3對細(xì)胞中的LRP、c-myc的基因表達(dá)水平有雙相調(diào)節(jié)功能，在低濃度時可以抑制LRP、c-myc水平的表達(dá)，而相對較高濃度時顯示LRP、c-myc表達(dá)卻是明顯增強(qiáng)的。因此，從抑制LRP、c-myc的表達(dá)角度來講，低濃度的As2O3具有更好的抑癌作用。

2.3.3 通過降低GSTs的活性，而逆轉(zhuǎn)癌細(xì)胞的耐藥性 谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GSTs）是一個超基因家族的多功能蛋白質(zhì)，在細(xì)胞解毒和代謝中起重要作用，且可能參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。GSTs-π在肺癌組織胞漿中含量占到90%以上，與肺癌關(guān)系最為密切。馮覺平［15］等的研究發(fā)現(xiàn)，As2O3不但能夠抑制谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶的活性，而且能夠通過下調(diào)GSTs-πmRNA的表達(dá)而引起GSTs-π含量的降低，從而使A549／R對ADM的藥物敏感性部分恢復(fù)。由于GSTs酶活性的降低，使得耐藥細(xì)胞A549／R對細(xì)胞毒藥物的解毒代謝能力下降，最終達(dá)到對ADM耐藥的逆轉(zhuǎn)作用。

2.3.4 通過降低MGMT和VEGF增加放療敏感性 MGMT是機(jī)體一種非常重要的修復(fù)蛋白，在維持整個基因組的穩(wěn)定性、預(yù)防腫瘤發(fā)生中起重要作用。MGMT主要修復(fù)由烷化劑、電離輻射等誘變劑造成的DNA損傷。VEGF是血管生成的主要調(diào)控因子，與惡性腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移有關(guān)，不僅促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞移動，有利于血管生成，誘導(dǎo)血管通透性增加，而且有利于腫瘤細(xì)胞脫落進(jìn)入血管，誘導(dǎo)腫瘤血管生成，從而促進(jìn)腫瘤的生長和繁殖為腫瘤的浸潤轉(zhuǎn)移創(chuàng)造條件。

任慶蘭［17］等通過體外培養(yǎng)人肺癌A2細(xì)胞，以1μmol／L的As2O3＋2GyX射線照射處理細(xì)胞，以平板克隆形成試驗(yàn)檢測細(xì)胞集落形成率，發(fā)現(xiàn)其集落形成率明顯低于單用As2O3組及單獨(dú)照射組，RTPCR及免疫組化檢測MGMT和VEGF基因和蛋白表達(dá)均降低。

2.4 低氧環(huán)境下三氧化二砷的抗癌作用

正常組織的氧耗與氧供是平衡的，而腫瘤組織的氧耗要大于氧供，形成低氧環(huán)境，引起多種基因表達(dá)異常，從而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡、上調(diào)耐藥基因，使腫瘤細(xì)胞對化療和放療的敏感性下降。劉永安［18］等采用體外低氧及厭氧培養(yǎng)細(xì)胞技術(shù)，模擬了實(shí)體腫瘤組織的低氧環(huán)境，探討了三氧化二砷在其中的作用，結(jié)果表明：三氧化二砷誘導(dǎo)培養(yǎng)A549細(xì)胞24 h，隨著缺氧程度的加重，其對細(xì)胞G0／G1期的阻滯作用逐漸增強(qiáng)，對腫瘤細(xì)胞增殖抑制作用也逐漸增強(qiáng)。而沈捷［19］等則通過用不同濃度的三氧化二砷在常氧和低氧環(huán)境下作用于人肺腺癌A549細(xì)胞株，經(jīng)觀察后發(fā)現(xiàn)：三氧化二砷能夠在低氧環(huán)境下抑制人肺腺癌A549細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡，與常氧環(huán)境下三氧化二砷的作用相同。并且1μmol／L的作用濃度持續(xù)作用12 h即可發(fā)揮抑制增殖及促進(jìn)凋亡的作用。

3 小結(jié)

三氧化二砷（As2O3）在肺癌的治療中確實(shí)顯示的一定的抗癌作用，但是其作用強(qiáng)度仍然不能達(dá)到我們對肺癌治療的理想效果，其作用的相關(guān)機(jī)制仍然不完全明了，故有待于對其作用機(jī)制進(jìn)一步研究。另外，有必要在聯(lián)合用藥方面進(jìn)行深入研究，以期在臨床化療中取得更高的緩解率。

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The progress of arsenic trioxide in the treatment of lung cancer

LIU Dong－li，HU Cai－lian，ZhANG Yu－xiang

（Yanan University Hospital Department of Respiratory Medicine，yanan shaanxi716000 china）

Lung cancer is one of the high morbidity and mortality malignant tumor，a growing threat to human health.Chemotherapy effect is not ideal and seeking new chemotherapeutic agents，or increase in lung cancer chemotherapy sensitivity is currently one of the hot research topics.Arsenic trioxide is Chinese traditionalmedicine the main component of arsenic，mainly by inhibiting tumor cell proliferation and induction of apoptosis play a role in cancer，and has a reversal of tumor cells to chemotherapeutic drug resistance effect，recently caused a country of its antitumor effect of attention.Because of its long time use in themotherlandmedicine，its safety，relatively low toxicity characteristics，it is expected to become the new anti－cancer drug with high efficiency and low toxicity.

arsenic trioxide；lung cancer；apoptosis；mechanism

R730.53；R258.6

A

1672－2639（2012）02－0007－04

2011-11-30；責(zé)任編輯 趙菊梅］