陳雪寧　王璟　張興棟

摘要 納米羥基磷灰石（HAP）具有良好的生物相容性和生物活性，且對腫瘤細胞具有選擇性抑制作用，因此納米HAP有望成為新型的無毒、無副作用的靶向抗癌藥物。文章綜述了前期納米HAP抗腫瘤的研究工作，探討了其可能的作用機制，展望了納米HAP在癌癥治療領域的應用前景。

關鍵詞 納米羥基磷灰石；抗癌藥物；腫瘤細胞；作用機制

中圖分類號 TB3 文獻標識碼 A 文章編號2095—6363（2016）13—0013—02

隨著納米科學的興起，納米技術逐漸成為推動當代醫(yī)學發(fā)展的主要動力之一，而納米材料在腫瘤診斷和治療等方面的工作已成為目前研究的熱點。隨著粒徑的下降，納米材料的比表面積增大、表面原子數(shù)增多、表面能和表面張力急劇增加，這就使得納米材料具有小尺寸效應、表面效應、極強的表面活性和吸附性，能夠選擇性地作用于腫瘤細胞，在生物醫(yī)學領域（尤其是癌癥治療領域）充分展現(xiàn)出其優(yōu)越性。羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HAP）是脊椎動物的骨骼及牙齒組成的主要無機成分，自然骨組織中HAP一般以針狀或者板狀納米晶體的形式存在。人工合成的HAP是一種具有良好的生物相容性、骨傳導性和骨誘導性的生物活性材料，已被廣泛地應用在骨修復再生領域。而近年來研究發(fā)現(xiàn)，納米HAP因其物化特性和小尺寸效應，表現(xiàn)出獨特的生物學效應，尤其是對腫瘤細胞具有顯著的抑制作用。由此可望深入探討納米HAP的生物效應并拓展其臨床應用，以期獲得一種新型的具有良好生物相容性和生物活性的抗癌藥物。

1納米HAP對腫瘤細胞的抑制作用

早在20世紀90年代，Aoki等在體外考察納米HAP顆粒裝載抗癌藥物——阿霉素的抗腫瘤效應時，意外發(fā)現(xiàn)作為空白對照組的納米HAP顆粒同樣能顯著地抑制Ca-9癌細胞的生長，率先提出納米HAP可能具有抗腫瘤效應。近年來大量研究表明，納米HAP在體外對多種腫瘤細胞的增殖具有明顯的抑制作用，并且其抗腫瘤效果與細胞種系、納米HAP顆粒的大小、濃度和作用時間等因素密切相關。

1.1細胞種系

研究發(fā)現(xiàn)納米HAP具有細胞選擇性抑制作用。前期實驗觀察到納米HAP粒子對正常細胞（肝細胞L-02、肺成纖維細胞MRC-5和角化細胞HaCaT）的作用極小，而對3種腫瘤細胞（胃癌細胞MGC-803、骨肉瘤細胞OS-732和肝癌細胞Bel-7402）的抑制率均大于65%，按抑制強度依次為：OS-732>MGC-803>Bel-7402。對不同細胞系的人骨肉瘤來源細胞，納米HAP粒子的抑制作用也具有差異性，按強度依次為：MG63>U-2OS>Saos-2，且納米HAP可促進成骨細胞的增殖與功能表達。以上結果表明，納米HAP可選擇性地抑制多種腫瘤細胞的生長與增殖，而對正常細胞無明顯作用。

1.2粒徑大小

研究發(fā)現(xiàn)納米HAP的粒徑大小是決定其抗腫瘤效果的重要因素之一。肝癌細胞Bel-7402對粒徑大于100nm的HAP粒子幾乎不敏感，而粒徑為60nm的納米HAP能顯著地延長肝癌細胞的倍增時間并抑制其增殖，4天后的抑制率達到70%以上。納米HAP還通過抑制肝癌克隆原細胞，阻止肝癌細胞集落的形成，同時降低單個肝腫瘤細胞及其群體的增殖能力。粒徑小于100nm的納米HAP粒子誘導腫瘤細胞凋亡的能力與其粒徑大小密切相關，前期研究發(fā)現(xiàn)中等粒徑的納米粒子（45rim）呈現(xiàn)出最強的對肝癌細胞HepG2的抑制效果，按抑制強度依次為：45nm>26nm>78nm。

1.3濃度和作用時間

研究證實納米HAP對腫瘤細胞的抑制率呈現(xiàn)出明顯的濃度和作用時間的依賴性。Tang等考察了不同濃度梯度的納米HAP粒子（62μg/mL～1000μg/mL）在不同的作用時間對多種腫瘤細胞的抑制效果。結果表明納米HAP對腫瘤細胞的抑制率與納米粒子的濃度和作用時間分別呈正相關，即在同一時間點，隨著納米HAP粒子濃度的增加，其對腫瘤細胞的抑制率上升；而在相同濃度下，隨著納米HAP作用于腫瘤細胞的時間延長，其對腫瘤細胞的抑制率提高。由此可見，納米HAP粒子在高濃度時可顯著抑制腫瘤細胞的增殖，且隨著作用時間的延長，抑制作用逐步增強。因此，可以通過選取適當?shù)慕o藥濃度和時間，使得納米HAP表現(xiàn)出良好的抗癌效果。

2動物模型考察納米HAP的抗腫瘤作用

部分學者利用動物腫瘤模型考察納米HAP粒子的抗癌療效。例如，李世普等成功建立了符合肝癌形態(tài)學特征的人肝癌裸鼠移植瘤模型，通過每日瘤內(nèi)局部注射納米HAP，發(fā)現(xiàn)納米HAP能明顯抑制肝癌移植瘤生長，連續(xù)注射1周和2周后的抑瘤率分別為77.21%和51.32%。納米HAP還能延長荷瘤鼠的生存時間。通過肝癌抑制瘤組織的切片染色觀察，進一步發(fā)現(xiàn)納米HAP可以降低瘤組織肝癌細胞的平均核DNA含量、下調(diào)核仁內(nèi)AgNOR數(shù)量、減弱PCNA的表達，從分子生物學水平確證了納米HAP粒子可抑制移植瘤肝癌細胞的增殖。王雄飛等。將納米HAP溶膠通過肝穿針經(jīng)皮注射入VX，荷瘤種兔的肝腫瘤內(nèi)，通過B超征象及病理檢測發(fā)現(xiàn)，納米HAP粒子不但能直接或間接誘發(fā)腫瘤細胞的壞死或凋亡，還能發(fā)生凝聚來栓塞供瘤血管，從而阻斷腫瘤的營養(yǎng)供應，抑制其生長。因此，納米HAP有望以栓塞劑或瘤內(nèi)注射藥物的方式應用于臨床腫瘤治療。

3納米HAP的抗腫瘤作用機制

目前，納米HAP抑制腫瘤生長的機制尚未完全清楚，其可能的作用機制如下所述。

3.1入胞途徑及細胞超微結構的變化

納米HAP具有粒徑小、比表面積大、吸附性強等特性，容易與腫瘤細胞的細胞膜結合，然后通過胞吞途徑被腫瘤細胞攝入胞內(nèi)，形成囊泡體。透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)納米HAP粒子入胞后將導致腫瘤細胞的局部超微結構發(fā)生明顯變化，如：胞漿局部水腫，空泡化嚴重，線粒體腫脹崩解，嵴結構紊亂，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴張；核膜周間隙擴大，細胞核固縮，染色質(zhì)凝集，甚至觀察到圈狀核仁，并伴隨凋亡小體的出現(xiàn)。揭示了納米HAP可能通過引發(fā)細胞器功能障礙和細胞內(nèi)環(huán)境失衡，抑制腫瘤細胞生長

3.2細胞周期及細胞凋亡

眾所周知，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與腫瘤細胞的增殖異常密切相關。而細胞增殖周期是多階段、多因子參與的精確有序的調(diào)節(jié)過程，主要分為細胞分裂期（M期）和靜止期（細胞間期），其中后者包括：DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）與DNA合成后期（G2期）。研究發(fā)現(xiàn)納米HAP可以通過下調(diào)c-myc基因（G1期向S期過渡的必要應答基因），上調(diào)p53基因（作用于G1/S期控制點的重要抑癌基因），導致腫瘤細胞阻滯在G1期，阻斷細胞周期的進展，抑制其增殖。并且，納米HAP還能夠激活細胞凋亡通路信號分子，包括：上調(diào)凋亡執(zhí)行因子Caspase-3、凋亡起始因子Caspase-8、Caspase-9和Bax等，及下調(diào)Bcl-2，從而誘發(fā)線粒體介導的凋亡通路。

3.3其他機制

納米HAP的抗腫瘤作用機制還可能包括：納米HAP降解帶來的胞內(nèi)局部高鈣環(huán)境所引發(fā)的細胞毒性，以及納米HAP對腫瘤細胞端粒酶的基因表達和活性的抑制作用等。

4結論

傳統(tǒng)的抗癌藥物不僅能殺死腫瘤細胞，而且對機體正常細胞也具有破壞作用。與之相比，納米HAP可抑制多種腫瘤細胞的生長（抗癌廣譜性），而對正常細胞作用甚微，因此，納米HAP有望成為新型的無毒、無副作用的抗癌藥物，為癌癥治療打開新的突破口。endprint