金環(huán)蛇毒細(xì)胞毒素抗腫瘤研究現(xiàn)狀的分析

肖月 羅小玲

惡性腫瘤是嚴(yán)重危害人類健康的疾病。在我國每年至少有160萬新增癌癥患者，而且每年約有130萬人死于癌癥，隨著人口數(shù)量的增加和人口老齡化的加快，腫瘤發(fā)病率和死亡率也呈上升趨勢。因此腫瘤的防治工作一直是我國醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的重點(diǎn)，尋找安全有效的藥物是腫瘤治療中的重要課題[1]。我國在蛇毒抗腫瘤方面的研究已達(dá)國際先進(jìn)水平[2]。本文將目前國內(nèi)外有關(guān)金環(huán)蛇毒細(xì)胞毒素抗腫瘤的報(bào)道作簡要綜述。

1 蛇毒抗腫瘤組分分類

按作用機(jī)制可將蛇毒抗腫瘤組分分為4類：(1)抑制腫瘤組織內(nèi)的血管增生以及腫瘤細(xì)胞間的粘附，稱為解離素；(2)直接作用于腫瘤細(xì)胞膜，有溶胞作用，稱為細(xì)胞毒素；(3)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡組分；(4)酶及蛇毒因子等。

細(xì)胞毒素是蛇毒中一類強(qiáng)堿性、高毒性的多肽。迄今已從眼鏡蛇科的粗毒中分離出20多種細(xì)胞毒素，對這些毒素的分析研究表明，細(xì)胞毒素具有以下的理化特性：(1)由60～63個(gè)氨基酸殘基組成的含大量疏水性殘基，帶有較多正電荷的強(qiáng)堿性多肽；(2)由4個(gè)二硫鍵交叉連接的單鏈組成；(3)相對分子量6000～7000；(4)具有三指結(jié)構(gòu)，二級結(jié)構(gòu)分析顯示缺乏螺旋，主要由折疊組成；(5)耐高溫，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，能對抗水解酶，提示其作用與酶活性無關(guān)[3]。

盡管金環(huán)蛇毒的心臟毒素與眼鏡蛇毒心臟毒素在生理功能上有相同的作用，但兩者的氨基酸組成有較大的差異，因此我們也同樣稱之為類心臟毒素(cardiotoxin-Like)。金環(huán)蛇毒中心臟毒含量較高，占全毒的40%以上(46%)且分子量較小，對熱(60℃)2h不失活，對酸(10%醋酸)穩(wěn)定，比較易于純化，同時(shí)又是一個(gè)生物活性較高的毒蛋白，對正常細(xì)胞有一定作用，也可采用局部給藥法將金環(huán)蛇毒心臟毒注射于人腫瘤生長處，殺死癌細(xì)胞，或者將它與單克隆抗體結(jié)合在一起，制備免疫毒素，直接作用于靶細(xì)胞。因而，它是一種有潛力值得探討的抗癌細(xì)胞藥物。

2 金環(huán)蛇毒研究進(jìn)展

由于金環(huán)蛇毒造價(jià)昂貴，所以較對于眼鏡蛇毒的研究而言國內(nèi)外對于金環(huán)蛇毒的研究較為局限。迄今為止，國內(nèi)外的研究主要集中在神經(jīng)毒、細(xì)胞毒和磷脂酶A2等組分上，對L-氨基酸氧化酶[4]的神經(jīng)毒毒理作用的研究、神經(jīng)毒素及類心臟毒素的結(jié)構(gòu)與功能，以及金環(huán)蛇毒對腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用的文獻(xiàn)均尚未見系統(tǒng)報(bào)道[5]。

國內(nèi)廣西醫(yī)科大學(xué)等曾對金環(huán)蛇粗毒做過一些酶活性測定及抗凝血、鎮(zhèn)痛作用的測定，但還未見有分離純化的報(bào)道[6]，金環(huán)蛇毒成分復(fù)雜，既含有多種酶又含有大量具有不同生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)與肽類，具有多方面的藥理作用，如抗炎、抗血小板聚集、鎮(zhèn)痛、抗腫瘤等。隨著蛇毒毒理學(xué)、藥物學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，近年來國內(nèi)外學(xué)者越來越重視蛇毒抗腫瘤作用的研究,報(bào)道金環(huán)蛇毒在體內(nèi)體外都具有抗腫瘤作用[7]。

2.1 金環(huán)蛇毒心臟毒素作用機(jī)制的研究

1972年Lin Shiau等[8]從臺灣金環(huán)蛇毒中分離出2種心臟組分，它們的功能屬于膜活性多肽，但其氨基酸組成、分子量、等電點(diǎn)等與一般研究較多的細(xì)胞毒素有較大差別而被稱為類心臟毒素。1978年Lu和Lo[9]報(bào)道了其中1種類心臟毒素的氨基酸序列。作為毒性成分之一的細(xì)胞毒存在于眼鏡蛇科和南非唾蛇屬等蛇毒中。60年代，人們從多種眼鏡蛇科毒蛇中分離純化到多個(gè)細(xì)胞毒，它們有多種不同的生物效應(yīng)，如溶血作用、殺細(xì)胞作用、去極化作用、抗菌作用和心臟毒作用。1967年Braganca[10]等從眼鏡蛇毒中分離到對吉田肉瘤生長有抑制作用的眼鏡蛇毒細(xì)胞毒素，1968年Brisbois[11]從眼鏡蛇毒中分離到對艾氏腹水癌細(xì)胞具有抑制作用的組分。1975年Lin Shiau等用CM-纖維素分離金環(huán)蛇毒得到兩個(gè)心臟毒組份A和B，并進(jìn)行了有關(guān)化學(xué)及藥理學(xué)性質(zhì)的研究，證明其藥理作用與眼鏡蛇毒細(xì)胞毒相同，對Hela、KB細(xì)胞和吉田肉瘤有細(xì)胞毒活性[12]。近10年來，有關(guān)眼鏡蛇毒細(xì)胞毒、響尾蛇毒細(xì)胞毒、響尾蛇毒蛋白(CT)與細(xì)胞毒蛋白(CD)結(jié)合物作為抗癌試劑對多種動物實(shí)驗(yàn)性腫瘤細(xì)胞及多種人癌細(xì)胞在體內(nèi)及體外產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用曾相繼為人們重視和報(bào)道。

2.2 金環(huán)蛇細(xì)胞毒素的氨基酸組成研究

在蛇毒細(xì)胞毒素中，絕大部分已知細(xì)胞毒素含有58～61個(gè)氨基酸，它們都是單鏈的蛋白質(zhì)，在分子內(nèi)含有4對二硫鍵。孔健強(qiáng)、吳秀榮等[13]從廣東金環(huán)蛇蛇毒中分離、純化了1個(gè)組分第XII峰，并稱它為細(xì)胞毒素XIII。它由116個(gè)氨基酸殘基組成，且含有6對二硫鍵。它的氨基酸組成與最近Lu Hsieng-sen和Lo Tung-bin發(fā)表的Miami金環(huán)蛇類心臟毒素VIB的組成極為相似，也屬于長鏈細(xì)胞毒素。廣東產(chǎn)金環(huán)蛇細(xì)胞毒素XIII的氨基酸組成表明它是由116個(gè)氨基酸殘基組成，其中含有6個(gè)胱氨酸、14個(gè)芳香族氨基酸、22個(gè)酸性氨基酸、15個(gè)堿性氨基酸。由于整個(gè)毒素分子呈堿性，所以有相當(dāng)數(shù)量的酸性氨基酸是以酰胺的形式存在于分子中。該細(xì)胞毒素與昆明動物研究所、北京生物物理研究所發(fā)表的金環(huán)蛇類心臟毒B的氨基酸組成有相當(dāng)程度的差異。與Lu Hsieng-sen和Lo Tung-bin[14]發(fā)表的Miami金環(huán)蛇類心臟毒素VIB的氨基酸組成極為相似，僅差2個(gè)氨基酸殘基。

廣西產(chǎn)金環(huán)蛇蛇毒中類心臟毒素分為A、B兩部分，2種毒素氨基酸組成十分相似，通過凝膠過濾，測得它們的分子量分別為15900和12100。它們N端的2個(gè)氨基酸順序完全相同，為Gly.Leu…。經(jīng)羧肽酶A降解測得它們的C端順序?yàn)椤瑼la.Cys.Tyr。等電聚焦測得它們的等電點(diǎn)分別為8.8和9.2。紫外吸收光譜顯示它們279nm分別是11.7和12.7[15]。

2.3 金環(huán)蛇細(xì)胞毒素抑癌作用研究

關(guān)于眼鏡蛇毒細(xì)胞毒素對癌細(xì)胞的抑制作用的確切機(jī)理尚不清楚,有學(xué)者認(rèn)為細(xì)胞毒素破壞細(xì)胞的作用機(jī)理主要是依賴毒素分子有較多的堿性基團(tuán)與細(xì)胞膜表面磷脂的酸性基團(tuán)結(jié)合,進(jìn)而由毒素分子內(nèi)高含量的疏水側(cè)鏈與脂層作用,從而擾亂雙層膜達(dá)到破壞細(xì)胞膜的作用[16]。雷丹青[17]等通過采用MTT法檢測CTX對人鼻咽癌細(xì)胞株、淋巴瘤細(xì)胞株、S180癌細(xì)胞株、人宮頸癌細(xì)胞株和卵巢癌細(xì)胞株體外細(xì)胞毒作用得出結(jié)論，細(xì)胞毒素對體內(nèi)外癌細(xì)胞殺傷作用差異大的原因在于進(jìn)入體內(nèi), 其作用即被Ca2+所拮抗,作用減弱,加入EDTA后Ca2+被絡(luò)合,療效就提高,因此S180載瘤小鼠生命延率從23%提高到40%，但不可能把體內(nèi)生理所需的Ca2+都絡(luò)合,這提示改良給藥方式,維持CTX長期低濃度發(fā)揮作用或利用CTX進(jìn)行腫瘤的免疫導(dǎo)向治療,從而減輕CTX的不良反應(yīng),是取得良好療效的關(guān)鍵。

3 結(jié)束語

腫瘤藥物治療是一個(gè)經(jīng)久不衰的話題，目前為止還沒有找到更好的藥物根治它。傳統(tǒng)的治療惡性腫瘤的手段以化療、放療、手術(shù)切除為主，但這些傳統(tǒng)方法對病人愈后效果均不是很好，對病人傷害很大，很難恢復(fù)。尋找副作用小又可以更好遏制惡性腫瘤的藥物是國內(nèi)外學(xué)者潛心研究的著眼點(diǎn)，為此生物治療藥物納入了學(xué)者們的視線。新型的抗腫瘤藥物為分子靶向性治療藥物，分子靶向性治療藥物能夠?qū)Π┘?xì)胞的增殖、浸潤、轉(zhuǎn)移的重要靶分子發(fā)揮作用,最大限度地阻礙腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移。因分子靶向性治療藥物的副作用常常很少,且可間接抑制腫瘤的增殖、進(jìn)展,長期維持與宿主的共存狀態(tài),在生存期的延長和改善生活質(zhì)量方面,對于高齡腫瘤患者來說臨床意義深遠(yuǎn)[18]。

蛇毒抗腫瘤這一嶄新的話題開啟了生物治療惡性腫瘤的新篇章，這一領(lǐng)域的研究還在不斷完善、不斷更新中。用蛇毒及其有效組分抗癌的研究國內(nèi)外早已展開[19-20],但由于眼鏡蛇毒中成分復(fù)雜,大多數(shù)組分直接進(jìn)入體內(nèi)都可能對機(jī)體產(chǎn)生嚴(yán)重毒性反應(yīng),直接用全蛇毒或其某一天然成分(如對細(xì)胞有直接溶解作用的組分C)的體外抗癌雖確有一定效果,但臨床實(shí)際應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)很大,因此,這些研究成果很難在臨床應(yīng)用和推廣。國內(nèi)有學(xué)者報(bào)道眼鏡蛇毒通過口服途徑給藥,眼鏡蛇毒、蟑螂毒可抑制小鼠移植性肝癌的生長,而且無明顯的毒副作用[21]。但對于有消化道破損的病人,用蛇毒直接口服就有使蛇毒直接進(jìn)入血液循環(huán)的危險(xiǎn),不利于在臨床推廣應(yīng)用[22]。

4 展望

雖然金環(huán)蛇毒細(xì)胞毒素抗腫瘤研究尚處于摸索階段，但其潛在的開發(fā)價(jià)值與應(yīng)用價(jià)值值得學(xué)者們投入更大的精力潛心研究。相信在不久的將來，國內(nèi)外學(xué)者對金環(huán)蛇毒細(xì)胞毒素抗腫瘤的研究會有更多、更廣、更深的發(fā)現(xiàn)。充分利用我國豐富的蛇資源，并將其應(yīng)用于生物治療領(lǐng)域是每一位醫(yī)學(xué)科研者神圣的使命。

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