王 清 王艷林 曹春雨

多胺包括腐胺、精脒和精胺，是廣泛存在于所有哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的一類帶正電荷的烷基胺類小分子，可通過(guò)離子鍵與DNA、蛋白質(zhì)、磷脂等帶負(fù)電荷的生物大分子結(jié)合，從而廣泛參與細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞增殖與分化和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等重要生命活動(dòng)過(guò)程［1-2］。研究表明，腫瘤細(xì)胞的惡性增殖依賴其細(xì)胞內(nèi)的高多胺水平，在腫瘤細(xì)胞中多胺合成顯著增加。腫瘤細(xì)胞合成的多胺可進(jìn)入血液循環(huán)并通過(guò)腎臟分泌到尿液中，臨床上通過(guò)檢測(cè)腫瘤患者尿液和血液中的多胺含量可作為判斷腫瘤預(yù)后的重要參考［3］。大量研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞內(nèi)多胺合成或者促進(jìn)多胺分解能耗竭細(xì)胞內(nèi)多胺水平，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。由此多胺代謝成為新的抗腫瘤治療靶點(diǎn)［4-5］。本文簡(jiǎn)要綜述近年來(lái)以耗竭多胺為策略的抗腫瘤研究新進(jìn)展。

1 細(xì)胞多胺代謝途徑

多胺是細(xì)胞內(nèi)精氨酸代謝的產(chǎn)物。精氨酸在精氨酸酶的作用下轉(zhuǎn)化為鳥(niǎo)氨酸，后者在鳥(niǎo)氨酸脫羧酶（ornithine decarboxylase，ODC）的催化下脫羧形成腐胺，腐胺再在精脒合成酶和精胺合成酶的催化下，依次轉(zhuǎn)化為精脒和精胺。在此過(guò)程中，S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶（adenosylmethionine decarboxylase，AdoMetDC）催化甲硫氨酸脫羧產(chǎn)生的脫羧S-腺苷甲硫氨酸分別為精脒和精脒的生成提供氨丙基基團(tuán)。多胺的分解代謝途徑主要是由精脒/精胺N1-乙?；D(zhuǎn)移酶（spermidine/spermine-N1-acetyltransferase，SSAT）和乙酰多胺氧化酶（acetylpolyamine oxidase，APAO）相繼催化完成的。精胺也可在精胺氧化酶（spermine oxi?dase，SMO）的作用下，不通過(guò)乙?；A段直接被氧化為精脒，同時(shí)產(chǎn)生可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的活性氧H2O2［6］。除了細(xì)胞內(nèi)多胺的合成和降解，細(xì)胞內(nèi)的多胺濃度還可由多胺跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白所調(diào)控。細(xì)胞內(nèi)多胺代謝酶依據(jù)環(huán)境條件迅速改變活性以維持細(xì)胞內(nèi)多胺含量的動(dòng)態(tài)平衡。

2 基于多胺耗竭的抗腫瘤研究

由于腫瘤細(xì)胞的快速增殖、遷移和侵襲能力依賴細(xì)胞內(nèi)的高多胺濃度，如何有效降低細(xì)胞內(nèi)多胺濃度從而實(shí)現(xiàn)抑制腫瘤細(xì)胞增殖的目的成為抗腫瘤研究的熱點(diǎn)［7］。目前主要用于耗竭細(xì)胞內(nèi)多胺水平的方法和途徑包括：用多胺合成代謝關(guān)鍵酶抑制劑特異抑制腫瘤細(xì)胞內(nèi)多胺的合成代謝；用多胺結(jié)構(gòu)類似物競(jìng)爭(zhēng)性抑制多胺合成代謝酶或誘導(dǎo)多胺分解代謝酶的活性，由此耗竭細(xì)胞內(nèi)多胺；抑制多胺跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，減少腫瘤細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外多胺的攝取和利用［8］。

2.1 抑制多胺合成代謝

二氟甲基鳥(niǎo)氨酸（difluromethylornithine，DFMO）是多胺合成代謝途徑限速酶ODC的特異性抑制劑，能夠抑制細(xì)胞內(nèi)多胺合成，耗竭細(xì)胞內(nèi)多胺進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、促進(jìn)細(xì)胞凋亡發(fā)生［9］。DFMO曾經(jīng)作為抗腫瘤治療藥物進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗(yàn)研究，但臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DFMO單一療法對(duì)于腫瘤細(xì)胞抑制作用并不明顯，且由于有效濃度過(guò)高（毫摩爾水平），導(dǎo)致受試者心臟產(chǎn)生明顯的不良反應(yīng)［10-11］。有研究表明，DFMO在體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)效率較低，多胺抑制速度緩慢導(dǎo)致細(xì)胞代償性攝取細(xì)胞外多胺也可能是造成DF?MO臨床治療效果不佳的重要原因［11］。此外，由于DFMO對(duì)腫瘤的治療作用主要是通過(guò)耗竭細(xì)胞內(nèi)多胺引起腫瘤細(xì)胞凋亡，治療作用的不明顯提示可能有其他抑制凋亡的信號(hào)通路被激活。

磷脂酰肌醇3-激酶（PI3Ks）蛋白家族參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)等多種細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)。PI3K活性的增加常與多種癌癥相關(guān)。PI3K激活的結(jié)果是在質(zhì)膜上產(chǎn)生第二信使PIP3，PIP3與細(xì)胞內(nèi)含有PH結(jié)構(gòu)域的信號(hào)蛋白Akt和PDK1結(jié)合，促使PDK1磷酸化Akt蛋白的Ser308導(dǎo)致Akt活化。新近研究發(fā)現(xiàn)，DFMO耗竭細(xì)胞內(nèi)多胺的同時(shí)使PDK1磷酸化水平升高，PDK1隨即誘導(dǎo)Akt 308位絲氨酸位點(diǎn)磷酸化水平增加導(dǎo)致Akt信號(hào)通路激活［12］。Akt是重要的細(xì)胞增殖信號(hào)，其激活可促進(jìn)細(xì)胞增殖，拮抗由多胺耗竭誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。Rajeeve等［13］聯(lián)合使用DFMO與Akt的抑制劑LY294002，發(fā)現(xiàn)可顯著增加DFMO對(duì)腫瘤的治療作用。這表明DFMO激活A(yù)kt信號(hào)通路是其腫瘤治療效果不佳的重要原因。

AdoMetDC是多胺合成代謝途徑的另一限速酶，抑制AdoMetDC將導(dǎo)致腐胺和精脒無(wú)法獲得氨丙基生成精脒和精胺，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)多胺耗竭。小分子化合物SAM486A是AdoMetDC特異性的抑制劑，能夠顯著降低細(xì)胞內(nèi)多胺濃度，因而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。值得注意的是，SAM486A能夠顯著增加重要的抑癌基因p53的磷酸化水平，但不影響Akt磷酸化水平［14-15］。SAM486A在多種細(xì)胞及動(dòng)物模型中顯示出較好的腫瘤治療作用，目前已進(jìn)入Ⅱ期臨床研究［16-17］。

2.2 促進(jìn)多胺分解代謝

通過(guò)誘導(dǎo)上調(diào)多胺分解代謝酶活性，促進(jìn)多胺分解代謝同樣可以達(dá)到耗竭細(xì)胞內(nèi)多胺，抑制腫瘤生長(zhǎng)的目的。目前，部分藥物雖可上調(diào)SSAT或APAO的表達(dá)，但均涉及其他抗腫瘤治療的靶點(diǎn)，如順鉑、紫杉酚、5-氟尿嘧啶等。

研究發(fā)現(xiàn)，使用siRNA技術(shù)抑制SSAT基因表達(dá)可拮抗促凋亡藥物的腫瘤抑制作用［18］，而誘導(dǎo)SSAT基因表達(dá)則可抑制小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)［19］。而誘導(dǎo)APAO、SMO基因高表達(dá)亦可抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。重要的是，SMO與APAO在降解多胺的過(guò)程中伴有H2O2產(chǎn)生，雖有文獻(xiàn)報(bào)道指出活性氧長(zhǎng)期慢性增加可因DNA損傷而誘發(fā)腫瘤，但高表達(dá)SMO與APAO導(dǎo)致的多胺耗竭和H2O2大量產(chǎn)生會(huì)直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)，APAO也能降解抗癌多胺類似物CPENS，因而APAO高表達(dá)可減弱腫瘤細(xì)胞對(duì)CPENS的敏感性，APAO的抑制劑MDL-72527則可增加腫瘤細(xì)胞對(duì)多胺結(jié)構(gòu)類似物的敏感性［20］。這可能與CPENS本身可上調(diào)APAO的表達(dá)有關(guān)，且APAO的特異性抑制劑MDL72527自身具有抑制腫瘤增長(zhǎng)的作用。因此，研發(fā)促多胺分解代謝酶藥物對(duì)于腫瘤治療具有重要前景。

2.3 多胺結(jié)構(gòu)類似物

人工合成的多胺類似物能夠通過(guò)干擾多胺代謝途徑，改變天然多胺在細(xì)胞內(nèi)的功能，從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用［21-22］。與天然多胺不同，多胺類似物可導(dǎo)致DNA斷裂［23］，并抑制核小體形成，改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)［24］，從而影響基因表達(dá)，用于腫瘤細(xì)胞時(shí)，表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤效應(yīng)。

多胺結(jié)構(gòu)類似物對(duì)腫瘤產(chǎn)生抑制作用的機(jī)制不盡相同。CHENSpm與CPENSpm分別通過(guò)改變微管蛋白的聚合和上調(diào)多胺代謝酶SSAT的表達(dá)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)生［25］。BENSpm則能夠在不同腫瘤細(xì)胞系中通過(guò)誘導(dǎo)SSAT或SMO活性使細(xì)胞生長(zhǎng)阻滯于G1期。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，多胺結(jié)構(gòu)類似物與化療藥物聯(lián)用能夠達(dá)到更好的抗腫瘤治療效果，亦可增強(qiáng)對(duì)化療耐藥腫瘤的治療效果［25］。BENSpm與5-氟尿嘧啶，氟脫氧尿苷，順鉑，紫杉醇，多西紫杉醇，長(zhǎng)春瑞濱聯(lián)合使用具有抗腫瘤治療的協(xié)同效應(yīng)［26］。但藥物聯(lián)合使用效果受多重因素影響，BENSpm與化療藥物同時(shí)處理腫瘤細(xì)胞120 h或使用BENSpm預(yù)處理腫瘤細(xì)胞24 h后再與化療藥物共同作用96 h可對(duì)乳腺癌、結(jié)腸癌產(chǎn)生殺傷腫瘤細(xì)胞的協(xié)同效應(yīng)；如果先用化療藥物預(yù)處理后再與BENSpm共同作用于腫瘤細(xì)胞則將會(huì)產(chǎn)生拮抗作用［27］，表明二者聯(lián)合應(yīng)用的效果受藥物作用先后順序的影響。而與此相反，化療藥物預(yù)處理24 h后，再使用CHENSpm或CPENSpm共同處理96 h可產(chǎn)生對(duì)乳腺癌的抗腫瘤協(xié)同效應(yīng)，如果同時(shí)處理腫瘤細(xì)胞120 h或先使用CHENSpm與CPENSpm預(yù)處理腫瘤細(xì)胞24 h后再與化療藥物共同作用96 h則將會(huì)產(chǎn)生拮抗作用［28-29］。兩個(gè)相反的結(jié)果提示，聯(lián)合用藥效果與多胺結(jié)構(gòu)類似物種類有關(guān)。此外，在卵巢癌細(xì)胞中，使用化療藥物預(yù)處理24 h后，再聯(lián)合使用BENSpm、DENSpm可產(chǎn)生腫瘤抑制的協(xié)同作用；但如果使用BENSpm、DENSpm預(yù)處理則將會(huì)產(chǎn)生腫瘤抑制的拮抗作用，表明多胺結(jié)構(gòu)類似物與化療藥物的聯(lián)合用藥具有較大腫瘤細(xì)胞系差異性［30］。

上述現(xiàn)象提示，使用化療藥物預(yù)處理，可能會(huì)改變多胺類似物的作用靶點(diǎn)，也可能會(huì)阻止多胺類似物在細(xì)胞周期的敏感期發(fā)揮作用。聯(lián)合用藥時(shí)同時(shí)處理與依次處理效果往往不同，用藥順序不同也會(huì)對(duì)作用結(jié)果產(chǎn)生較大影響。細(xì)胞系、多胺類似物、化療藥物種類均是影響藥物聯(lián)用的重要因素。

2.4 干預(yù)多胺轉(zhuǎn)運(yùn)

快速增殖的腫瘤細(xì)胞對(duì)多胺需求增加，當(dāng)自身合成不足時(shí)，腫瘤細(xì)胞能夠通過(guò)多胺轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)從胞外跨膜攝取。多胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑AMXT-1501，ORI1202，HIV-Tat通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞多胺的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，減少多胺攝取，從而產(chǎn)生抗腫瘤治療作用［25］。多胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因缺陷型荷瘤小鼠的生存時(shí)間較野生型荷瘤小鼠長(zhǎng)［29-30］，體內(nèi)證明抑制多胺轉(zhuǎn)運(yùn)可有效進(jìn)行抗腫瘤治療。腫瘤細(xì)胞中多胺轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)處于超活化狀態(tài)，對(duì)多胺的攝取能力增加，但轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)對(duì)多胺的選擇性降低［8］。因此可利用多胺骨架作為遞藥載體，將含多胺的藥物靶向遞送到腫瘤細(xì)胞內(nèi)，增加抗癌藥物的敏感性［31-32］。

3 結(jié)語(yǔ)

腫瘤細(xì)胞內(nèi)的多胺代謝受多種復(fù)雜的因素調(diào)控，通過(guò)多種途徑耗竭細(xì)胞內(nèi)多胺均可產(chǎn)生抑制腫瘤細(xì)胞增殖的效果。耗竭多胺會(huì)改變其他腫瘤相關(guān)信號(hào)通路，從而對(duì)腫瘤治療產(chǎn)生影響，且這種影響根據(jù)作用靶點(diǎn)的不同差異性較大。單一方式耗竭多胺后，多胺可通過(guò)其他方式代償性增高，因此同時(shí)使用多胺結(jié)構(gòu)類似物誘導(dǎo)多胺分解代謝，抑制多胺合成代謝酶活性和阻斷攝取細(xì)胞外多胺的途徑等多種方式耗竭多胺，能夠顯著增加抗腫瘤治療的效果。此外，多胺結(jié)構(gòu)類似物和化療藥物間的聯(lián)合使用效果受多重因素影響，聯(lián)合使用之前應(yīng)進(jìn)行深入的研究，以最大化發(fā)揮抗腫瘤治療的協(xié)同效應(yīng)。而多胺綴合物則能夠借助多胺轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)對(duì)多胺的特異性攝取、靶向攜帶抗腫瘤藥物進(jìn)入腫瘤細(xì)胞發(fā)揮治療作用。

綜上所述，以多胺代謝為靶點(diǎn)的抗腫瘤治療研究具有良好的前景，但鑒于多胺代謝調(diào)控過(guò)程的復(fù)雜性，靶向多胺代謝的抗腫瘤治療還有待更深入的研究。

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