吳 濤綜述，王 毅審校

（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）

鹽霉素殺傷腫瘤細(xì)胞作用機(jī)制新進(jìn)展

吳 濤1綜述，王 毅2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）

抗球蟲(chóng)藥； 活性氧； 腫瘤干細(xì)胞； 綜述

鹽霉素起初作為一種抗球蟲(chóng)藥物已被應(yīng)用了幾十年，直到Gupta等[1]發(fā)現(xiàn)鹽霉素對(duì)乳腺癌細(xì)胞特別是乳腺癌干細(xì)胞具有特別殺傷作用后由于其抗腫瘤作用及其耐藥性低甚至無(wú)耐藥性等優(yōu)點(diǎn)成為近年來(lái)研究熱點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，鹽霉素能誘導(dǎo)除乳腺癌外的多種癌細(xì)胞死亡包括鼻咽癌、胃癌、淋巴細(xì)胞瘤、前列腺癌、肺癌及骨肉瘤等。但其殺傷腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)制尚不完全清楚，在之前提出的一些假說(shuō)基礎(chǔ)上近年來(lái)通過(guò)不斷探究發(fā)現(xiàn)了一些新的作用機(jī)制。現(xiàn)將近年來(lái)鹽霉素殺傷腫瘤細(xì)胞的主要作用機(jī)制新進(jìn)展簡(jiǎn)要介紹如下。

1 鹽霉素與活性氧（reactive oxygen species，ROS）

細(xì)胞凋亡是一個(gè)監(jiān)管的細(xì)胞死亡過(guò)程，需要一系列的級(jí)聯(lián)激活和執(zhí)行監(jiān)管分子如ROS、紫外線照射、病毒感染、化療藥物等觸發(fā)細(xì)胞毒性反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。內(nèi)源性ROS是線粒體在呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要由基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）嚴(yán)格調(diào)控，ROS在內(nèi)在平衡中對(duì)線粒體的功能起著至關(guān)重要的作用，該平衡一旦被破壞，將直接影響線粒體功能進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。鹽霉素能提高前列腺癌細(xì)胞內(nèi)ROS水平，打破前列腺癌細(xì)胞ROS內(nèi)在平衡，導(dǎo)致癌細(xì)胞線粒體功能障礙，Bax基因易位到線粒體內(nèi)膜同時(shí)釋放細(xì)胞色素C到胞質(zhì)，降低線粒體膜電位，增強(qiáng)胱天蛋白酶3（caspase-3）活性，然后通過(guò)一系列凋亡因子的參與及級(jí)聯(lián)反應(yīng)的激活，最終激活細(xì)胞凋亡蛋白酶，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[2]。在誘導(dǎo)對(duì)順鉑抵抗耐藥的結(jié)腸癌SW620細(xì)胞中鹽霉素能誘導(dǎo)增加乳酸脫氫酶釋放和戊二醛積累，并能下調(diào)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPX）表達(dá)水平，使細(xì)胞內(nèi)ROS累積。同時(shí)鹽霉素在對(duì)順鉑抵抗耐藥的結(jié)腸癌SW620細(xì)胞中還能上調(diào)促凋亡基因——胱天蛋白酶3、8、9及Bax基因的表達(dá)[3-4]。

2 鹽霉素與Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）信號(hào)通路

在脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物的發(fā)育過(guò)程中Wnt/βcatenin信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞命運(yùn)的決定過(guò)程，在腫瘤演進(jìn)過(guò)程中亦起著非常重要的作用包括腫瘤的發(fā)生、生長(zhǎng)，細(xì)胞衰老、死亡、變異、新陳代謝等，該信號(hào)通路級(jí)聯(lián)激活需要Wnt分子結(jié)合卷曲蛋白Fzd受體和脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6（lipoprotein receptor associated protein，LRP5/6）共軛受體，三者在細(xì)胞表面形成一個(gè)三元復(fù)合物（Wnt/ Fzd/LRP）。Wnt/Fzd/LRP三元復(fù)合物磷酸化LRP5/6在細(xì)胞內(nèi)高保守PPPSPxP序列，磷酸化LRP招募軸蛋白（axis protein，Axin）至細(xì)胞膜并內(nèi)吞入胞，而后導(dǎo)致βcatenin破壞復(fù)合物[（APC/Axin/糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase，GSK3β）三元復(fù)合物]失活，使 βcatenin水平在胞內(nèi)穩(wěn)定累積，并能運(yùn)送入核結(jié)合到晚期基因表達(dá)調(diào)控因子（late gene expression regulationfactor，LEF）/轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合因子上，成為轉(zhuǎn)錄激活因子，轉(zhuǎn)錄表達(dá)Wnt靶基因。

任何Wnt的激活及β-catenin破壞復(fù)合物的突變或缺失均可使相應(yīng)基因過(guò)表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。在慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞中鹽霉素作用于Wnt/Fzd/LRP三元復(fù)合物，阻止LRP6磷酸化，有效抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路相關(guān)靶基因的表達(dá)[4]。在乳腺癌及前列腺癌中經(jīng)鹽霉素處理后相應(yīng)蛋白如Axin、LRP6、p-LRP6、游離 β連環(huán)蛋白（free-β-catenin）表達(dá)均降低，而對(duì) βcatenin具有抑制作用的GSK3β磷酸化明顯增強(qiáng)[5]。在胃癌細(xì)胞系A(chǔ)GS中鹽霉素處理能抑制胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)，并且下調(diào)Wnt1及β-catenin表達(dá)水平[6]。在側(cè)群細(xì)胞中鹽霉素能下調(diào)Wnt靶基因LEF1、細(xì)胞周期蛋白D1（CyclinD1）及纖維鏈接蛋白的表達(dá)[7]。在鼻咽癌細(xì)胞中鹽霉素特別是高濃度鹽霉素能顯著下調(diào)LRP6及β-catenin表達(dá)[8]。

3 鹽霉素與Akt/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）信號(hào)通路

Akt/PKB作為原癌基因在很多細(xì)胞活動(dòng)中具有關(guān)鍵性作用包括癌癥發(fā)展和胰島素代謝等。Akt級(jí)聯(lián)反應(yīng)可被很多機(jī)制激活如受體酪氨酸激酶、整合素、B細(xì)胞核T細(xì)胞受體、細(xì)胞因子受體、G蛋白偶聯(lián)受體等，這些途徑可促使肌醇磷脂3激酶（inositol phospholipid 3 kinase，PI3K）產(chǎn)生磷脂酰肌醇3、4、5-三磷酸。這些脂類(lèi)物質(zhì)為含有PH結(jié)構(gòu)域（pleckstrin-homologydomain）的蛋白提供錨定位點(diǎn)，這些分子包括Akt及其上游活化因子——蛋白激酶D1。Akt有3種異構(gòu)體，分別為Akt1、Akt2、Akt3，介導(dǎo)了許多PI3K調(diào)控的下游通路。Akt作用于雷帕霉素靶蛋白（the mammalian target of rapamycin，mTOR）和核糖體s6蛋白激酶信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)；作用于周期蛋白依賴性激酶的抑制分子p21和p27，并間接影響CyclinD1和p53基因表達(dá)水平調(diào)控細(xì)胞周期和細(xì)胞增殖；還可通過(guò)直接抑制促凋亡信號(hào)如Bad和叉頭基因家族轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)細(xì)胞存活。以上這些發(fā)現(xiàn)使Akt/PKB成為治療癌癥的重要靶點(diǎn)。

在乳腺癌細(xì)胞中，鹽霉素處理后能增加Akt活性，上調(diào)Akt的磷酸化水平增加，同時(shí)鹽霉素還能下調(diào)乳腺癌細(xì)胞PI3K、pPKD1、PTEN、pmTOR、磷酸化核糖體s6蛋白激酶蛋白表達(dá)水平[9]；在人口腔上皮鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞系KB中鹽霉素也能增加Akt磷酸化水平，同時(shí)也能增加對(duì)腫瘤侵襲性密切相關(guān)的聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶、磷酸化CSK3β、磷酸化結(jié)節(jié)硬化癥致病基因2的活性[10]。說(shuō)明鹽霉素抗腫瘤效用可能通過(guò)PI3K/Akt信號(hào)介導(dǎo)下游mTOR和GSK3β信號(hào)通路起作用。

4 鹽霉素與mTOR信號(hào)通路

雷帕霉素（rapamycin）在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中作用的標(biāo)靶——mTOR是一種非典型的絲/蘇氨酸激酶。存在于2種不同復(fù)合體即mTOR復(fù)合體1和mTOR復(fù)合體2中。mTOR復(fù)合體1由mTOR、構(gòu)架蛋白和GβL GβL（mLST8）組成，在細(xì)胞增殖、代謝及腫瘤生長(zhǎng)過(guò)程中具有主要作用。mTOR復(fù)合體1整合多種反映生長(zhǎng)因子供應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)和能量供應(yīng)的信號(hào)，當(dāng)條件允許則促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，當(dāng)遇到壓力或條件不允許時(shí)促進(jìn)分解代謝。生長(zhǎng)因子通過(guò)Akt或細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1向mTOR復(fù)合體1傳遞信號(hào)，使結(jié)節(jié)硬化癥致病基因2蛋白失活，解除結(jié)節(jié)硬化癥致病基因2對(duì)mTOR復(fù)合體1的抑制作用。有活性的mTOR復(fù)合體1產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)如通過(guò)磷酸化真核起始因子4E結(jié)合蛋白1和核糖體s6蛋白激酶影響mRNA翻譯、抑制自體吞噬、激活轉(zhuǎn)錄觸動(dòng)線粒體代謝和脂肪生成等。mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)失常與許多疾病有關(guān)包括癌癥、心血管疾病和代謝失調(diào)等。

有研究發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌和乳腺癌細(xì)胞中較低濃度（5×10-7mol·L-1）鹽霉素即可降低mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)下游蛋白——核糖體s6蛋白激酶磷酸化水平，通過(guò)抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)而抑制細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝，同時(shí)鹽霉素還能上調(diào)對(duì)mTOR復(fù)合體1起抑制作用的GSK3β磷酸化水平[5]。而GSK3β除能抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)外還能抑制β-catenin信號(hào)通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，因此，GSK3β有可能是鹽霉素在抗前列腺癌和乳腺癌作用機(jī)制中的關(guān)鍵靶點(diǎn)。此外鹽霉素還能降低mTOR復(fù)合物1和Wnt/ β-catenin共同轉(zhuǎn)錄因子CyclinD1表達(dá)水平，而CyclinD1對(duì)腫瘤增殖具有關(guān)鍵性作用。在人口腔上皮鱗癌細(xì)胞中對(duì)mTOR起抑制作用的GSK3β及磷酸化結(jié)節(jié)硬化癥致病基因2基因表達(dá)水平在鹽霉素處理組均增強(qiáng)，說(shuō)明鹽霉素抗口腔上皮癌亦是通過(guò)抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)而達(dá)到抗腫瘤效應(yīng)的[10]。在非小細(xì)胞肺癌中鹽霉素能有效抑制mTOR磷酸化水平及下游蛋白——核糖體s6蛋白激酶表達(dá)水平，并且與二甲雙胍對(duì)mTOR信號(hào)通路具有協(xié)同作用[11]。

5 鹽霉素與腫瘤干細(xì)胞

腫瘤干細(xì)胞具有自我增殖、分化、對(duì)抗腫瘤藥物耐藥、抗藥等特性，對(duì)腫瘤的發(fā)生、生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)等具有關(guān)鍵性作用，也是目前放、化療等對(duì)腫瘤療效局限的關(guān)鍵因素。殺死腫瘤干細(xì)胞意味著徹底治愈腫瘤，因此，腫瘤干細(xì)胞理論近年來(lái)成為不斷追逐新型抗腫瘤藥物的重要理論基礎(chǔ)。而鹽霉素在2009年被證明對(duì)乳腺癌干細(xì)胞較常規(guī)化療藥物——紫杉醇具有更強(qiáng)的殺傷作用[1]而成為抗腫瘤干細(xì)胞研究熱點(diǎn)藥物。近年來(lái)，通過(guò)不懈努力，逐步了解了鹽霉素抗各種腫瘤干細(xì)胞的秘密。

Mao等[6]在胃癌細(xì)胞系A(chǔ)GS中證明了Wnt1蛋白水平上調(diào)不僅能促進(jìn)胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)，且還能增加異種移植腫瘤干細(xì)胞比例。鹽霉素處理后干細(xì)胞標(biāo)記物Wnt1、CD44、干細(xì)胞多能調(diào)節(jié)基因β-catenin表達(dá)水平均降低，說(shuō)明鹽霉素對(duì)胃癌干細(xì)胞具有殺傷作用，且可能是通過(guò)抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路起作用的。在肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549中鹽霉素能明顯抑制醛脫氫酶陽(yáng)性肺癌干細(xì)胞[12]。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中鹽霉素能選擇性抑制腫瘤起始細(xì)胞（腫瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞）生長(zhǎng)[13]。在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中鹽霉素不僅對(duì)非小細(xì)胞肺癌干細(xì)胞具有獨(dú)立殺傷作用，且還能與鹽酸二甲雙胍通過(guò)表皮生長(zhǎng)因子家族信號(hào)通路協(xié)同殺傷非小細(xì)胞肺癌腫瘤干細(xì)胞[11]。同樣鹽霉素對(duì)子宮內(nèi)膜癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化細(xì)胞[7]、直腸癌干細(xì)胞[14]、胰腺癌干細(xì)胞[15]均具有明顯抑制作用。此外鹽霉素還具有殺傷腫瘤的其他機(jī)制如激活DNA損傷相關(guān)蛋白[16]、有效逃離抑癌基因ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體將藥物排除細(xì)胞外[17]、激活非甾體抗炎藥激活基因1[18]等。

6 展 望

新化合物鹽霉素作為一種新的抗腫瘤藥物，具有耐藥性低、抗腫瘤療效好、價(jià)格低廉、易提取等優(yōu)點(diǎn)，也使該藥具有很強(qiáng)成藥的可能。雖然該藥抗腫瘤分子水平作用機(jī)制及對(duì)人體不良反應(yīng)尚未完全明確，但由于對(duì)腫瘤干細(xì)胞的特殊殺傷作用，意味著有治愈腫瘤的可能，這將是與腫瘤“戰(zhàn)爭(zhēng)”中的一個(gè)新的里程碑。因此，堅(jiān)信經(jīng)過(guò)不斷努力，鹽霉素應(yīng)用于臨床，終將獲得該“戰(zhàn)役”的勝利。

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A

1009-5519（2015）24-3742-03

2015-08-06）

吳濤（1988-），男，湖北恩施人，碩士研究生，主要從事泌尿外科臨床工作；E-mail：835190045@qq.com。