張郭娟(綜述)，王 毅，肖 暉(審校)

(1.南華大學(xué)第二臨床學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001； 2.南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院泌尿外科，湖南 衡陽(yáng) 421001；3.中國(guó)科學(xué)院巴斯德所免疫信號(hào)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)室，上海 200031)

鹽霉素是一種從白色鏈霉菌屬提取的羧基聚醚類鉀離子載體抗生素，其過(guò)去常常被用作禽類抗球蟲(chóng)和促生長(zhǎng)藥。鹽霉素假環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的聚醚部分能夠與金屬陽(yáng)離子結(jié)合形成復(fù)合物，其分子表面的親脂層又可以轉(zhuǎn)運(yùn)這些離子復(fù)合物穿過(guò)生物的細(xì)胞膜，使得鹽霉素具有殺死革蘭陽(yáng)性菌和抗禽類球蟲(chóng)病的作用[1]。在一次高通量篩選實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，鹽霉素能夠選擇性靶向殺傷乳腺癌干細(xì)胞，并能抑制其在體內(nèi)的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移[2]。另外，鹽霉素對(duì)肺癌、子宮內(nèi)膜癌、胃癌等腫瘤細(xì)胞也具有殺傷作用[3-5]。盡管人們對(duì)鹽霉素抗腫瘤機(jī)制還不完全了解，但研究者們?cè)诮鼛啄甑难芯抗ぷ髦刑岢隽艘韵聨追N機(jī)制。

1 鹽霉素與腫瘤干細(xì)胞

腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs)是一種存在于腫瘤的特殊亞群細(xì)胞，其擁有自我更新和分化成腫瘤細(xì)胞的能力，因此能夠使腫瘤產(chǎn)生惡性異質(zhì)性細(xì)胞系。由于其特殊的生物學(xué)活性，存在于腫瘤中的CSCs可以耐受常規(guī)化療藥物、靶向治療藥物以及放射治療，這使得腫瘤在經(jīng)過(guò)多種治療后仍然能夠存活并發(fā)生轉(zhuǎn)移[6]。在Gupta等[2]的實(shí)驗(yàn)中，以CD44highCD24low作為篩選CSCs的標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)，鹽霉素能以高于常規(guī)化療藥物紫杉醇100倍以上的效力殺傷乳腺癌CSCs，這為鹽霉素殺傷CSCs的研究奠定了基礎(chǔ)。在肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549中，鹽霉素對(duì)流式細(xì)胞術(shù)分選出的醛脫氫酶(aldehyde dehydrogenase,ALDH)陽(yáng)性的肺癌CSCs同樣具有抑制作用，并且使Oct-4、Nanog、Sox2等干細(xì)胞標(biāo)志基因同步下調(diào)[3]。無(wú)論是在正常細(xì)胞還是腫瘤細(xì)胞，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)被認(rèn)為是誘導(dǎo)富含干細(xì)胞樣性能的原因之一[2]。子宮內(nèi)膜癌中經(jīng)歷了EMT的細(xì)胞被看作是CSCs，鹽霉素作用于細(xì)胞后，EMT相關(guān)基因Bcl-2、淋巴細(xì)胞增強(qiáng)子結(jié)合因子1顯著下調(diào)，細(xì)胞周期蛋白D和纖連蛋白作為EMT相關(guān)蛋白也受到了抑制，促凋亡蛋白Bax隨著鹽霉素濃度的增高表達(dá)逐漸增強(qiáng)[4]。同樣，鹽霉素對(duì)高ALDH的胃癌CSCs、CD133+的胰腺癌CSCs以及CD133+的結(jié)直腸癌CSCs均呈濃度梯度抑制作用[5,7-8]。

2 鹽霉素與ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體

ATP結(jié)合盒(ATP-binding cassette,ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)體屬于高保守跨膜蛋白超家族的細(xì)胞膜糖蛋白，最早在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)，跨膜蛋白超家族中的成員含有2個(gè)ATP結(jié)合區(qū)，通過(guò)與ATP結(jié)合發(fā)生二聚化，使ATP水解后解聚，將化療藥物等從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)出去。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)是導(dǎo)致腫瘤抗藥性的原因之一[9]。在急性粒細(xì)胞性白血病細(xì)胞中，鹽霉素的處理導(dǎo)致ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體、P糖蛋白等高表達(dá)，誘導(dǎo)早幼粒細(xì)胞性白血病細(xì)胞凋亡，并抑制ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)的對(duì)化療藥物的“排出”作用。鹽霉素作為離子載體型抗生素與細(xì)胞接觸后迅速嵌入細(xì)胞質(zhì)膜和線粒體膜，這使得鹽霉素能夠躲避ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體的“排出”、有效的作用于細(xì)胞[10]。

3 鹽霉素與Wnt/β聯(lián)蛋白信號(hào)通路

經(jīng)典的Wnt/β聯(lián)蛋白通路在腫瘤的發(fā)生及治療中起重要作用，該通路的異常激活會(huì)引起腫瘤的發(fā)生。當(dāng)Wnt通路被激活后，細(xì)胞外的Wnt配體與受體卷曲蛋白家族成員相互作用，尤其是單通道跨膜蛋白低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(lipoprotein receptor-related protein，LRP)5和6。Wnt與卷曲蛋白結(jié)合可以激活亂磷蛋白，以招募axin并形成破壞型復(fù)合物結(jié)腸腺瘤樣息肉/糖原合酶激酶3β/軸蛋白(adenomatous polyposis coli/glycogen synthases kinase 3 beta/axin,APC/GSK3β/axin)至細(xì)胞膜上。axin與胞質(zhì)尾區(qū)的LRP5和LRP6結(jié)合后逐漸降解，從而減弱了其對(duì)β聯(lián)蛋白的降解作用。亂磷蛋白的激活也可抑制GSK3β，這也減少了β聯(lián)蛋白的磷酸化和降解。β聯(lián)蛋白在胞質(zhì)內(nèi)的水平上升后進(jìn)入細(xì)胞核，作用于T細(xì)胞因子家族并激活靶基因[11]。在慢性淋巴細(xì)胞性白血病細(xì)胞中，鹽霉素能夠下調(diào)Wnt的靶基因，如淋巴細(xì)胞增強(qiáng)子結(jié)合因子1、周期蛋白D1和纖連蛋白等的表達(dá)，從而抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)。在轉(zhuǎn)染了Wnt的HEK293細(xì)胞中，鹽霉素能抑制LRP6的磷酸化并誘導(dǎo)其降解，這說(shuō)明鹽霉素可通過(guò)干擾白血病細(xì)胞中LRP6的磷酸化而抑制Wnt/β聯(lián)蛋白通路的激活[12]。在骨肉瘤中，鹽霉素處理后，β聯(lián)蛋白降解增多，Wnt/β聯(lián)蛋白通路同樣受到抑制[13]。

4 鹽霉素與活性氧類

活性氧類(reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生于正常新陳代謝和接觸有害異物之后，其對(duì)細(xì)胞的作用取決于水平的高低。少量的ROS在細(xì)胞信號(hào)調(diào)節(jié)中充當(dāng)“氧化還原信使”的角色，而一旦積聚過(guò)量，則會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞大分子氧化修飾，從而使某些蛋白功能喪失及細(xì)胞死亡[14]。鹽霉素通過(guò)促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞內(nèi)ROS水平的上升，破壞細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡。ROS積聚發(fā)出的促凋亡信號(hào)能引發(fā)線粒體釋放細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子等促凋亡蛋白，從而激活凋亡蛋白酶。與此同時(shí)，鹽霉素還能引起線粒體膜的去極化而增強(qiáng)胱天蛋白酶(caspase)3的活性[15]。

5 鹽霉素與Akt/NF-κB信號(hào)通路

Akt又稱蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)，是絲氨酸/蘇氨酸的特定蛋白激酶，它在細(xì)胞代謝、增殖、轉(zhuǎn)移、凋亡中起重要作用。Akt通過(guò)結(jié)合核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)和Bcl-2家族蛋白調(diào)控細(xì)胞的生存和代謝，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)IκB激酶激活NF-κB。IκB蛋白被降解后，能夠釋放NF-κB，并使其轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核中，從而抑制細(xì)胞死亡[16]。在多種腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)Akt/NF-κB信號(hào)通路的異常激活，如前列腺癌。前列腺癌細(xì)胞及其干細(xì)胞中的NF-κB處于激活狀態(tài)，當(dāng)其受到抑制時(shí)會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[17]。鹽霉素通過(guò)抑制NF-κB的活性誘發(fā)氧化應(yīng)激，從而抑制前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[18]。在卵巢癌中鹽霉素也起到類似的作用。Akt誘導(dǎo)的NF-κB激活在一定程度上決定了卵巢癌的抗藥性。鹽霉素通過(guò)抑制Akt的表達(dá)而抑制NF-κB的核轉(zhuǎn)移，通過(guò)下調(diào)Akt/NF-κB信號(hào)通路解決了卵巢癌耐受順鉑治療的問(wèn)題[16]。

6 鹽霉素與細(xì)胞自噬

細(xì)胞自噬是一種高度保守的溶酶體降解通路，其能將已破壞的細(xì)胞器吞沒(méi)至雙層膜囊泡自噬體中，當(dāng)自噬體與溶酶體融合后，其包裹的細(xì)胞器會(huì)降解，而降解的小分子會(huì)被細(xì)胞重新利用。這也是自噬能夠使細(xì)胞維持自穩(wěn)態(tài)的原因[19]。自噬與細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、免疫、衰老及死亡息息相關(guān)，越來(lái)越多的研究顯示其與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[20]。在肺癌細(xì)胞A549中，低水平的鈣黏蛋白1可誘導(dǎo)上皮EMT，并導(dǎo)致CSCs富集。鹽霉素作用于鈣黏蛋白1基因下調(diào)的A549細(xì)胞，可抑制細(xì)胞自噬，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。鹽霉素處理后的肺癌細(xì)胞、乳腺癌細(xì)胞以及前列腺癌細(xì)胞均會(huì)引起細(xì)胞自噬，因此將鹽霉素與自噬抑制劑共同作用于細(xì)胞，可有效避免自噬激活，從而有效地殺死腫瘤細(xì)胞[19-21]。

7 鹽霉素與DNA損傷

電離輻射、阿霉素作用等可引起DNA損傷，腫瘤抑制因子p53是DNA損傷修復(fù)通路所需的重要蛋白，它能抑制細(xì)胞周期、并誘導(dǎo)DNA損傷修復(fù)[22]。除p53外，PH2AX、pBRCA1、pChk1等因子被認(rèn)為是DNA損傷程度的標(biāo)志蛋白，這些蛋白的磷酸化程度反映了DNA斷裂和損傷程度。研究者發(fā)現(xiàn)，鹽霉素與阿霉素及依托泊苷共同作用于腫瘤細(xì)胞后能激活DNA損傷相關(guān)蛋白PH2AX、pBRCA1、pChk1、p53BP1[23]。鹽霉素單獨(dú)處理細(xì)胞后發(fā)生DNA斷裂、PH2AX蛋白水平升高及DNA損傷灶形成，它通過(guò)抑制DNA依賴蛋白激酶，增強(qiáng)DNA損傷從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[23]。

8 鹽霉素與細(xì)胞周期停滯

細(xì)胞周期分為DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2期)和細(xì)胞分裂期(M期)。在G1期，代謝、應(yīng)激及環(huán)境刺激均能影響細(xì)胞分裂甚至整個(gè)細(xì)胞的發(fā)展過(guò)程，細(xì)胞周期是進(jìn)入S期還是被終止于G1則取決于這一期細(xì)胞的改變。換句話說(shuō)，G1期從一定程度上決定了細(xì)胞的自我更新、分化以及死亡[24]。細(xì)胞周期素D1是一種對(duì)G1向S期轉(zhuǎn)換起正向調(diào)節(jié)作用的因子，細(xì)胞周期素依賴激酶抑制劑p27Kip1則對(duì)細(xì)胞周期有抑制作用。p27Kip1是在蛋白水平被調(diào)節(jié)的，S期激酶相關(guān)蛋白2(S-phase kinase-associated protein 2,Skp2)通過(guò)泛素化p27促進(jìn)其被蛋白酶體降解。Skp2作為一種致瘤蛋白與多種腫瘤細(xì)胞相關(guān)，是引起腫瘤抑制蛋白p27Kip1降解的關(guān)鍵因子。近期研究發(fā)現(xiàn)，在卵巢癌細(xì)胞中，鹽霉素通過(guò)將細(xì)胞滯留在G1期誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[25]。鹽霉素作用于細(xì)胞后能夠下調(diào)細(xì)胞周期素D1和Skp2的表達(dá)，從而使抑瘤蛋白p27Kip1在細(xì)胞內(nèi)大量堆積，最終導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯與細(xì)胞凋亡[25]。

9 鹽霉素與死亡受體

死亡受體(death receptor,DR)是一類包含胞內(nèi)死亡域的腫瘤壞死因子受體超家族中的一員，DR4和DR5可以啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的自殺裝置。在體外，DR4和DR5的過(guò)表達(dá)能夠誘導(dǎo)無(wú)配體結(jié)合的細(xì)胞凋亡[26]。線粒體非依賴性信號(hào)通路可以直接激活caspase-8，然后caspase-8進(jìn)一步激活caspase-3。Caspase-3激活后進(jìn)一步誘導(dǎo)聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)的剪切，PARP的切割是經(jīng)典級(jí)聯(lián)凋亡反應(yīng)的標(biāo)志物。在耐受順鉑治療的卵巢癌細(xì)胞中，鹽霉素可以通過(guò)激活DR5、caspase-8和Fas-相關(guān)死亡域蛋白誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[27]。

10 鹽霉素與非甾體消炎藥激活基因1

許多腫瘤細(xì)胞在接受了γ射線輻照、細(xì)胞毒藥物以及非甾體類消炎藥等的治療后，其非甾體消炎藥-激活基因1(non-steroidal anti-inflammatory drug-activated gene-1,NAG-1)的表達(dá)明顯上調(diào)。NAG-1也稱為巨噬細(xì)胞抑制因子或生長(zhǎng)分化因子，它是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β超家族中的一員[28]。NAG-1與心血管疾病、炎癥、體質(zhì)量變化以及癌癥都有著密切的聯(lián)系，血清中的NAG-1水平對(duì)心血管疾病以及癌癥的診斷和預(yù)后判斷起到了一定的幫助[29]。研究發(fā)現(xiàn)，NAG-1作為一種抗腫瘤發(fā)生因子能夠抑制腫瘤生長(zhǎng)，并在腫瘤早期誘導(dǎo)其凋亡。在人非小細(xì)胞肺癌中，鹽霉素的處理可引起NAG-1的表達(dá)的增強(qiáng)，并減弱肺癌細(xì)胞的侵襲能力[28]。

11 展 望

鹽霉素能夠抑制耐受普通抗腫瘤治療的生長(zhǎng)，并誘導(dǎo)程序性凋亡。關(guān)于鹽霉素抗腫瘤的作用，雖然有多種機(jī)制被提出，但在分子細(xì)胞水平的確切機(jī)制仍需更多的實(shí)驗(yàn)加以證實(shí)。作為新型抗腫瘤化合物，鹽霉素使用的安全性及其代謝特點(diǎn)也有待于進(jìn)一步研究。鹽霉素因其高效殺傷腫瘤的能力以及易提取、價(jià)格廉的特點(diǎn)，具有良好的成藥潛能。相信經(jīng)過(guò)研究者們的共同努力，鹽霉素能在不久的將來(lái)投入臨床使用并為人類抗腫瘤治療開(kāi)啟新的篇章。

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