三氧化二砷抗腫瘤作用的機制研究

姜華

1971年哈爾濱醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院率先用三氧化化二砷(As2O3)治療急性早幼粒細胞白血病(APL)取得成功以后，砷劑成為國際血液、腫瘤界研究的新熱點。近年來的研究證實，As2O3對APL以外的多種惡性血液病和實體瘤均有效［1］。本文綜述國內(nèi)外有關(guān)研究，探素其治療作用及抗腫瘤機制，為開辟三氧化二砷新的治療作用提供參考。

1 三氧化二砷抗腫瘤作用及臨床治療研究

1.1 對血液性腫瘤的治療作用 早在18世紀，F(xiàn)OWLER博士就用亞砷酸鉀制成Fowler’s液治療慢性粒細胞性白血病。1971年哈爾濱醫(yī)科大學的張亭棟醫(yī)師從治療淋巴結(jié)核的民間驗方中得到啟發(fā)，發(fā)明了癌靈1號用來治療白血病、淋巴瘤等。1992年孫鴻德等［2］報道了應用癌靈1號治療急性早幼粒白血病(APL)32例，完全緩解率(CR)達65%，其中50%的患者存活5年以上，18.8%的患者存活10年以上，此后癌靈1號被簡化為單一的砷劑As2O3注射液，并且應用于治療各種類型的白血病，1999As2O3正式通過了國家藥品監(jiān)督管理局審批，并于2000年9月25日作為治療APL的新藥通過FDA的審批。研究顯示，As2O3可抑制難治多發(fā)性骨髓瘤(MM)細胞增殖，MUNSHI等試用As2O3治療9例進展難治性MM患者，有效率為22%，最近，美國NCI通過As2O3治療MM的I/Ⅱ期臨床研究也證實其有效性，其機制可能與其直接或間接抑制腫瘤新生血管形成、下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達、誘導細胞凋亡有關(guān)［3］。桑玉旗［4］研究顯示，采用As2O3治療難治復發(fā)性MM，有效率為46%，患者治療前后的血清VEGF變化結(jié)果顯示，其療效與VEGF水平呈負相關(guān)。

1.2 對人胃癌細胞作用的研究 已有實驗資料證實，As2O3對體外培養(yǎng)的胃癌細胞株SGC-7901具有誘導凋亡和抑制其增殖的作用。鄔德東等通過體內(nèi)實驗建立裸鼠胃癌皮下移植瘤模型，整體水平下觀察As2O3的抑瘤作用，實驗結(jié)果說明As2O33對人胃癌細胞裸鼠移植瘤具有顯著的抗癌作用，此作用與誘導癌細胞凋亡密切相關(guān)。

1.3 對人食管癌細胞作用的研究 體外實驗表明，As2O3對食管癌細胞具有明顯的抑制作用，尤其在中等劑量下，As2O3能誘導眾多的食管癌細胞系發(fā)生凋亡。馬會敏等［5］實驗研究顯示，As2O3誘導食管癌EC9706細胞凋亡過程中，HO21基因表達升高，呈時間依賴性變化，可能起到短暫的對抗氧化應激作用，目前的研究普遍認為，氧化損傷在As2O3誘導腫瘤細胞凋亡的過程中起重要作用。

1.4 對人胰腺癌細胞作用的研究 PASCA等用小干擾RNA抑制HO21基因表達，發(fā)現(xiàn)HO21表達顯著降低，胰腺癌細胞對化療藥物及放療的敏感性增強了。陳其奎等研究發(fā)現(xiàn)As2O3可抑制體外培養(yǎng)胰腺癌SW1990細胞系的生長，并能誘導其細胞周期的阻滯和細胞的凋亡。對裸鼠腎包下胰腺癌移植瘤的研究發(fā)現(xiàn)，As2O3可以明顯抑制移植瘤的生長。

2 三氧化二砷抗腫瘤機制研究

2.1 誘導腫瘤細胞凋亡 As2O3誘導細胞凋亡的作用機理可能是其作用于線粒體，誘導跨膜電位下降，導致線粒體通透性轉(zhuǎn)運孔開放，促使凋亡因子(如細胞色素C等)自線粒體內(nèi)膜腔釋放進入胞漿。進一步激活一些凋亡效應分子，引起級鏈式調(diào)亡反應。其機理還可能與半朧氨酸蛋白酶(caspase)的激活有關(guān)［5，6］。As2O3還可以影響各種抑癌基用和原癌基因的表達:如p53的激活，下調(diào)bcl-2的表達，增強c-fos、c-myc的 mRNA表達。

2.2 誘導腫瘤細胞分化 As2O3對實體瘤等多種腫瘤細胞都有一定的誘導分化作用。其機制尚不明，但研究發(fā)現(xiàn)As2O3對腫瘤細胞有雙重作用，并且與劑量有關(guān)，高濃度引起細胞凋亡，低濃度引起不完全分化。

2.3 阻滯細胞周期 阻滯細胞周期是As2O3抑制腫瘤生長的重要機制之一。多數(shù)報道稱As2O3可使不同的細胞系阻滯于G1期或G2/M1期［7］。有研究表明As2O3通過調(diào)節(jié)細胞G2/M期轉(zhuǎn)換的一些關(guān)鍵調(diào)控蛋白來實現(xiàn)細胞周期阻滯的，具體機制包括上調(diào) cyclin B及 cyclinB依賴性激酶，CDk1，P21 等的表達，下調(diào) cyclinA，CDK6，cdc2 的表達等［8］。As2O3還能增強細胞微管聚合，干擾有絲分裂從而使乳腺MCF-7細胞和非小細胞肺癌H460細胞阻滯于有絲分裂期［9，10］。

2.4 抑制端粒酶活性 腫瘤細胞的失控性生長與端粒酶關(guān)系密切，抑制端粒酶的活性，可達到控制腫瘤的目的。樊華等［11］報道，As2O3對鼠移植性肝癌細胞端粒酶活性有抑制作用，呈時間劑量依賴性，而5-FU組端粒酶活性未被抑制。端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)作為端粒酶的催化亞單位，與腫瘤細胞永生化關(guān)系密切。章堯等［12］報道As2O3對急性早幼粒細胞自血病細胞株HL-60細胞端粒酶亞單位hTERTmRNA的表達具有抑制作用，并與誘導細胞凋亡的效應相對應。

2.5 抑制腫瘤血管生成 腫瘤血管形成過程中，血管生長因子如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、表皮生長因子(EGF)，成纖維細胞生長因子(FGF)等起重要作用。陳惠英等［13］報道，As2O3能抑制肝癌細胞VEGF的表達。陳鑫等［14］報道，As2O3對人乳腺癌裸鼠移植瘤組織中VEGF的表達有抑制作用，并抑制瘤組織中的微血管密度(MVD)，經(jīng)統(tǒng)計分析表明VEGF與MVD之間成顯著正相關(guān)。國外有報道As2O3能抑制白血病細胞產(chǎn)生的VEGF，并影響人臍靜脈內(nèi)皮細胞形成毛細管的作用。

3 結(jié)語

綜上所述，As2O3抗腫瘤機制是多途徑、多靶點的，其應用于腫瘤的治療從體外觀察、建立動物模型在體實驗到最后臨床試驗均取得了一定療效，從而奠定了As2O3臨床治療血液性腫瘤及實體瘤的基礎。然而至今還沒有大樣本隨機、雙盲、對照研究，也未有對As2O3能否提高患者生存期的隨訪研究，以更好地評價其治療效果。但這也為科研工作者提供了相當大的研究空間，相信隨著砷劑治療腫瘤分子機制的進一步明了和臨床經(jīng)驗不斷積累，As2O3將會有更加廣闊的應用前景而最終可能成為抗腫瘤的一線用藥。

［1］周晉，孟然.三氧化二砷的抗腫瘤機制.哈爾濱醫(yī)科大學學報，2003，37(5):458-469.

［2］孫洪德，馬玲，胡曉晨，等.癌靈1號結(jié)合中醫(yī)辨證治療急性早幼粒白血病 32例.中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，1992，12(3):170-171.

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［14］陳鑫，吳誠義.三氧化二砷對人乳腺癌裸鼠抑制瘤血管生成的作用.重慶醫(yī)學，2003，32(6):708-709.