鹽霉素殺傷腫瘤細胞作用機制新進展

吳 濤綜述，王 毅審校

（1.南華大學第二臨床學院，湖南衡陽421001；2.南華大學附屬第二醫院泌尿外科，湖南衡陽421001）

鹽霉素殺傷腫瘤細胞作用機制新進展

吳 濤1綜述，王 毅2審校

（1.南華大學第二臨床學院，湖南衡陽421001；2.南華大學附屬第二醫院泌尿外科，湖南衡陽421001）

抗球蟲藥； 活性氧； 腫瘤干細胞； 綜述

鹽霉素起初作為一種抗球蟲藥物已被應用了幾十年，直到Gupta等[1]發現鹽霉素對乳腺癌細胞特別是乳腺癌干細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耐藥性等優點成為近年來研究熱點。有研究發現，鹽霉素能誘導除乳腺癌外的多種癌細胞死亡包括鼻咽癌、胃癌、淋巴細胞瘤、前列腺癌、肺癌及骨肉瘤等。但其殺傷腫瘤細胞的作用機制尚不完全清楚，在之前提出的一些假說基礎上近年來通過不斷探究發現了一些新的作用機制?，F將近年來鹽霉素殺傷腫瘤細胞的主要作用機制新進展簡要介紹如下。

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

細胞凋亡是一個監管的細胞死亡過程，需要一系列的級聯激活和執行監管分子如ROS、紫外線照射、病毒感染、化療藥物等觸發細胞毒性反應導致細胞死亡。內源性ROS是線粒體在呼吸過程中產生的副產品，主要由基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）嚴格調控，ROS在內在平衡中對線粒體的功能起著至關重要的作用，該平衡一旦被破壞，將直接影響線粒體功能進而導致細胞凋亡。鹽霉素能提高前列腺癌細胞內ROS水平，打破前列腺癌細胞ROS內在平衡，導致癌細胞線粒體功能障礙，Bax基因易位到線粒體內膜同時釋放細胞色素C到胞質，降低線粒體膜電位，增強胱天蛋白酶3（caspase-3）活性，然后通過一系列凋亡因子的參與及級聯反應的激活，最終激活細胞凋亡蛋白酶，誘導細胞死亡[2]。在誘導對順鉑抵抗耐藥的結腸癌SW620細胞中鹽霉素能誘導增加乳酸脫氫酶釋放和戊二醛積累，并能下調超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPX）表達水平，使細胞內ROS累積。同時鹽霉素在對順鉑抵抗耐藥的結腸癌SW620細胞中還能上調促凋亡基因——胱天蛋白酶3、8、9及Bax基因的表達[3-4]。

2 鹽霉素與Wnt/β-連環蛋白（β-catenin）信號通路

在脊椎動物和無脊椎動物的發育過程中Wnt/βcatenin信號通路調節細胞命運的決定過程，在腫瘤演進過程中亦起著非常重要的作用包括腫瘤的發生、生長，細胞衰老、死亡、變異、新陳代謝等，該信號通路級聯激活需要Wnt分子結合卷曲蛋白Fzd受體和脂蛋白受體相關蛋白5/6（lipoprotein receptor associated protein，LRP5/6）共軛受體，三者在細胞表面形成一個三元復合物（Wnt/ Fzd/LRP）。Wnt/Fzd/LRP三元復合物磷酸化LRP5/6在細胞內高保守PPPSPxP序列，磷酸化LRP招募軸蛋白（axis protein，Axin）至細胞膜并內吞入胞，而后導致βcatenin破壞復合物[（APC/Axin/糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase，GSK3β）三元復合物]失活，使 βcatenin水平在胞內穩定累積，并能運送入核結合到晚期基因表達調控因子（late gene expression regulationfactor，LEF）/轉錄因子DNA結合因子上，成為轉錄激活因子，轉錄表達Wnt靶基因。

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

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

Akt/PKB作為原癌基因在很多細胞活動中具有關鍵性作用包括癌癥發展和胰島素代謝等。Akt級聯反應可被很多機制激活如受體酪氨酸激酶、整合素、B細胞核T細胞受體、細胞因子受體、G蛋白偶聯受體等，這些途徑可促使肌醇磷脂3激酶（inositol phospholipid 3 kinase，PI3K）產生磷脂酰肌醇3、4、5-三磷酸。這些脂類物質為含有PH結構域（pleckstrin-homologydomain）的蛋白提供錨定位點，這些分子包括Akt及其上游活化因子——蛋白激酶D1。Akt有3種異構體，分別為Akt1、Akt2、Akt3，介導了許多PI3K調控的下游通路。Akt作用于雷帕霉素靶蛋白（the mammalian target of rapamycin，mTOR）和核糖體s6蛋白激酶信號通路調控細胞生長；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基因表達水平調控細胞周期和細胞增殖；還可通過直接抑制促凋亡信號如Bad和叉頭基因家族轉錄因子促進細胞存活。以上這些發現使Akt/PKB成為治療癌癥的重要靶點。

在乳腺癌細胞中，鹽霉素處理后能增加Akt活性，上調Akt的磷酸化水平增加，同時鹽霉素還能下調乳腺癌細胞PI3K、pPKD1、PTEN、pmTOR、磷酸化核糖體s6蛋白激酶蛋白表達水平[9]；在人口腔上皮鱗狀細胞癌細胞系KB中鹽霉素也能增加Akt磷酸化水平，同時也能增加對腫瘤侵襲性密切相關的聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶、磷酸化CSK3β、磷酸化結節硬化癥致病基因2的活性[10]。說明鹽霉素抗腫瘤效用可能通過PI3K/Akt信號介導下游mTOR和GSK3β信號通路起作用。

4 鹽霉素與mTOR信號通路

雷帕霉素（rapamycin）在哺乳動物細胞中作用的標靶——mTOR是一種非典型的絲/蘇氨酸激酶。存在于2種不同復合體即mTOR復合體1和mTOR復合體2中。mTOR復合體1由mTOR、構架蛋白和GβL GβL（mLST8）組成，在細胞增殖、代謝及腫瘤生長過程中具有主要作用。mTOR復合體1整合多種反映生長因子供應、營養和能量供應的信號，當條件允許則促進細胞生長，當遇到壓力或條件不允許時促進分解代謝。生長因子通過Akt或細胞外調節蛋白激酶1向mTOR復合體1傳遞信號，使結節硬化癥致病基因2蛋白失活，解除結節硬化癥致病基因2對mTOR復合體1的抑制作用。有活性的mTOR復合體1產生一系列生物學效應如通過磷酸化真核起始因子4E結合蛋白1和核糖體s6蛋白激酶影響mRNA翻譯、抑制自體吞噬、激活轉錄觸動線粒體代謝和脂肪生成等。mTOR信號轉導失常與許多疾病有關包括癌癥、心血管疾病和代謝失調等。

有研究發現，在前列腺癌和乳腺癌細胞中較低濃度（5×10-7mol·L-1）鹽霉素即可降低mTOR信號轉導下游蛋白——核糖體s6蛋白激酶磷酸化水平，通過抑制mTOR信號轉導進而抑制細胞生長、代謝，同時鹽霉素還能上調對mTOR復合體1起抑制作用的GSK3β磷酸化水平[5]。而GSK3β除能抑制mTOR信號轉導外還能抑制β-catenin信號通路的信號轉導，因此，GSK3β有可能是鹽霉素在抗前列腺癌和乳腺癌作用機制中的關鍵靶點。此外鹽霉素還能降低mTOR復合物1和Wnt/ β-catenin共同轉錄因子CyclinD1表達水平，而CyclinD1對腫瘤增殖具有關鍵性作用。在人口腔上皮鱗癌細胞中對mTOR起抑制作用的GSK3β及磷酸化結節硬化癥致病基因2基因表達水平在鹽霉素處理組均增強，說明鹽霉素抗口腔上皮癌亦是通過抑制mTOR信號轉導而達到抗腫瘤效應的[10]。在非小細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蛋白激酶表達水平，并且與二甲雙胍對mTOR信號通路具有協同作用[11]。

5 鹽霉素與腫瘤干細胞

腫瘤干細胞具有自我增殖、分化、對抗腫瘤藥物耐藥、抗藥等特性，對腫瘤的發生、生長、轉移及復發等具有關鍵性作用，也是目前放、化療等對腫瘤療效局限的關鍵因素。殺死腫瘤干細胞意味著徹底治愈腫瘤，因此，腫瘤干細胞理論近年來成為不斷追逐新型抗腫瘤藥物的重要理論基礎。而鹽霉素在2009年被證明對乳腺癌干細胞較常規化療藥物——紫杉醇具有更強的殺傷作用[1]而成為抗腫瘤干細胞研究熱點藥物。近年來，通過不懈努力，逐步了解了鹽霉素抗各種腫瘤干細胞的秘密。

Mao等[6]在胃癌細胞系AGS中證明了Wnt1蛋白水平上調不僅能促進胃癌細胞生長，且還能增加異種移植腫瘤干細胞比例。鹽霉素處理后干細胞標記物Wnt1、CD44、干細胞多能調節基因β-catenin表達水平均降低，說明鹽霉素對胃癌干細胞具有殺傷作用，且可能是通過抑制Wnt/β-catenin信號通路起作用的。在肺癌細胞系A549中鹽霉素能明顯抑制醛脫氫酶陽性肺癌干細胞[12]。在神經膠質瘤細胞中鹽霉素能選擇性抑制腫瘤起始細胞（腫瘤干細胞樣細胞）生長[13]。在非小細胞肺癌細胞系中鹽霉素不僅對非小細胞肺癌干細胞具有獨立殺傷作用，且還能與鹽酸二甲雙胍通過表皮生長因子家族信號通路協同殺傷非小細胞肺癌腫瘤干細胞[11]。同樣鹽霉素對子宮內膜癌上皮間質轉化細胞[7]、直腸癌干細胞[14]、胰腺癌干細胞[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制如激活DNA損傷相關蛋白[16]、有效逃離抑癌基因ABC轉運體將藥物排除細胞外[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、價格低廉、易提取等優點，也使該藥具有很強成藥的可能。雖然該藥抗腫瘤分子水平作用機制及對人體不良反應尚未完全明確，但由于對腫瘤干細胞的特殊殺傷作用，意味著有治愈腫瘤的可能，這將是與腫瘤“戰爭”中的一個新的里程碑。因此，堅信經過不斷努力，鹽霉素應用于臨床，終將獲得該“戰役”的勝利。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.24.020

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。