氯喹在抑制癌細(xì)胞增殖方面的研究進(jìn)展

楊 罡，李 勁

(湖北省黃石市中醫(yī)醫(yī)院，湖北 黃石 435000)

氯喹在抑制癌細(xì)胞增殖方面的研究進(jìn)展

楊 罡，李 勁

(湖北省黃石市中醫(yī)醫(yī)院，湖北 黃石 435000)

氯喹；癌癥；自噬；癌細(xì)胞增殖

全球癌癥發(fā)病呈現(xiàn)迅猛增長態(tài)勢(shì)，開發(fā)有效的抗癌藥物十分迫切，然而開發(fā)新的抗癌藥需要投入巨大的資金和精力，平均需要花費(fèi)15年以及幾百億美元的費(fèi)用，著名藥理學(xué)家及諾貝爾獎(jiǎng)獲得者詹姆斯布萊克曾提到過“發(fā)現(xiàn)新藥的最有效的途徑是以現(xiàn)有藥物為出發(fā)點(diǎn)”[1-2]。解決這個(gè)問題的一個(gè)途徑是發(fā)現(xiàn)已有藥物的新的功能。氯喹因具有廣泛的生理學(xué)效應(yīng)而備受關(guān)注，其具有抗炎的功效，從而在瘧疾、腸道外阿米巴病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及系統(tǒng)性紅斑狼瘡、自身免疫性肝炎等炎癥性疾病中發(fā)揮重要的治療作用。近幾年國內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，氯喹可作為放化療增敏劑提高抗癌療效，抑制細(xì)胞生長、分化并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，特別是其能夠抑制自噬的功能在腫瘤治療中具有重要作用。因?yàn)樽允稍谀[瘤生長過程中的角色會(huì)隨著疾病的病程變化而不斷產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化,與腫瘤的發(fā)展密切相關(guān)，自噬過程的抑制可以促使蛋白降解減少,合成和代謝過程相對(duì)增加,最終導(dǎo)致原癌細(xì)胞的持續(xù)增殖,癌細(xì)胞會(huì)通過自吞噬抑制來抵抗腫瘤的惡性環(huán)境，例如缺氧、酸性環(huán)境和營養(yǎng)缺乏。如果抑制了自噬的保護(hù)作用，腫瘤細(xì)胞將無法應(yīng)對(duì)代謝壓力而死亡，因此氯喹的自噬抑制作用有望為腫瘤治療提供一種新方法[3-4]。本文將綜述近年來關(guān)于氯喹自噬抑制在抑制腫瘤細(xì)胞生長方面的研究，為癌癥治療的選擇提供一個(gè)參考。

1 氯喹的發(fā)現(xiàn)及性質(zhì)

在18世紀(jì)，最初治療瘧疾的物質(zhì)是由2位法國化學(xué)家從金雞納樹皮中提取分離出來的，將之稱為金雞納霜或奎寧，之后奎寧成為抗瘧最重要的藥物。1934年，德國拜耳制藥公司的漢斯·安德柴克博士研制出一個(gè)可以代替奎寧的抗瘧疾特效藥氯喹，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是一種4-氨基喹啉類的衍生物。氯喹從1944年開始應(yīng)用于臨床，作為一種價(jià)廉、安全而有效的預(yù)防和治療瘧原蟲感染的藥物使用至今。同時(shí)它可以通過復(fù)雜的抗炎、免疫抑制和免疫調(diào)節(jié)作用，在臨床中發(fā)揮抑制關(guān)節(jié)炎、退熱、抗凝、消除皮疹和降血脂等多方面的作用。氯喹化學(xué)結(jié)構(gòu)具有一個(gè)奎寧環(huán)和一個(gè)側(cè)鏈， 氯喹及其衍生物的4位和7位分別有氨基和氯原子,氨基的側(cè)鏈兩個(gè)氮原子間均為4個(gè)碳，它具有(-)-氯喹和(+)-氯喹兩個(gè)對(duì)映體。氯喹呈弱堿性、味苦，是一種無色二態(tài)晶體粉末。在pH 4.5時(shí)易溶于水，在中性和堿性條件下難溶于水[5-8]。

2 氯喹的自吞噬抑制作用

近年來的研究發(fā)現(xiàn),自噬作用在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用,通過對(duì)自噬作用的研究，進(jìn)一步揭示了腫瘤發(fā)生和發(fā)展的潛在機(jī)制，并且為腫瘤的預(yù)防和治療提供了新的思路,是目前國際腫瘤研究中的熱點(diǎn)[9-10]。氯喹是一種典型的自噬阻斷劑，它屬于靶向溶酶體藥,因此溶酶體是其濃集的部位。氯喹可以抑制磷脂酶A2、溶血脂酰基水解酶以及單酰基甘油脂肪酶的活性,從而進(jìn)一步抑制花生四烯酸釋放，達(dá)到了抑制酸性依賴性的自噬作用,因此自噬體內(nèi)的物質(zhì)不能被溶酶體降解，細(xì)胞內(nèi)堆積的自噬性囊泡逐漸增多,導(dǎo)致溶酶體膜的通透性發(fā)生改變，直至溶酶體腫脹、破裂而致細(xì)胞死亡，通過弱化溶酶體內(nèi)酸性環(huán)境，使溶酶體中的酸性水解酶失活，穩(wěn)定溶酶體膜，從而導(dǎo)致自噬溶酶體無法發(fā)揮作用[11-14]。細(xì)胞中溶酶體自吞噬功能與腫瘤具有重要關(guān)系，一方面可以為癌細(xì)胞的新陳代謝提供能量，尤其是當(dāng)腫瘤組織內(nèi)還未形成大量的血管為其擴(kuò)增提供充足的營養(yǎng)時(shí),自噬作用可以使腫瘤細(xì)胞克服營養(yǎng)缺乏和低氧的環(huán)境得以生存。如果抑制了自噬的保護(hù)作用，減少癌細(xì)胞的能量供應(yīng),使殘余的癌細(xì)胞在代謝應(yīng)激時(shí)變得脆弱。在癌細(xì)胞中,隨著腫瘤惡性程度的增高，無氧代謝的增加,就會(huì)導(dǎo)致腫瘤組織pH值比周圍正常組織低,并且細(xì)胞酸化周圍環(huán)境能力增強(qiáng),而氯喹作為一種弱堿性藥物,可以選擇性進(jìn)入腫瘤細(xì)胞酸性溶酶體，有效抑制腫瘤細(xì)胞酸性溶酶體作用而抑制自噬,對(duì)pH正常細(xì)胞的作用很弱,這也為氯喹更好地作用于腫瘤細(xì)胞以及減少正常組織的不良反應(yīng)打下了良好的微環(huán)境基礎(chǔ)。此外，一些抗癌藥物進(jìn)入細(xì)胞中會(huì)被溶酶體吞噬，減弱其作用，而不能發(fā)揮作用,因此與氯喹合用可以減少抗癌藥的吞噬，使其更好地發(fā)揮作用。

3 氯喹的自吞噬抑制作用在胃癌細(xì)胞中的研究

氯喹是一種自噬特異性抑制劑，具有提高溶酶體中的pH值,穩(wěn)定溶酶體膜的功能,它能增強(qiáng)多種化療藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用[15-16]。氯喹抗癌功效依賴于其可以抑制自吞噬的功能。張慧卿等[17]研究了氯喹促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)胃癌SGC7901細(xì)胞凋亡及其機(jī)制。在此實(shí)驗(yàn)中,合用氯喹組與單用順鉑對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比,順鉑與胃癌細(xì)胞SGC7901作用24 h后，細(xì)胞凋亡率為21.07%±2.12%，同時(shí)觀測(cè)到自噬囊泡增多且LC3-Ⅱ蛋白表達(dá)升高；順鉑和氯喹合用后細(xì)胞凋亡顯著增加，氯喹特異性抑制自噬活性提高了順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡率；檢測(cè)到Bcl-2蛋白表達(dá)下降，凋亡相關(guān)蛋白P53和Caspase-3表達(dá)增加，LC3-Ⅱ/Ⅰ比值降低,自噬囊泡明顯減少,細(xì)胞的增殖和凋亡無明顯變化,提示氯喹通過抑制自噬活性促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的能力。順鉑作為胃癌化療的常用藥物，在誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞SGC7901凋亡的同時(shí)也誘發(fā)了保護(hù)性自噬，加入自噬抑制劑氯喹能增強(qiáng)順鉑對(duì)胃癌細(xì)胞的殺傷作用，提高了化療敏感性。因此，氯喹和化療藥物的聯(lián)合應(yīng)用有望成為胃癌治療的新策略，值得進(jìn)一步研究其體內(nèi)作用和臨床療效。

4 氯喹的自吞噬抑制作用在人結(jié)腸癌細(xì)胞中的研究

在腫瘤生長過程中，自噬在腫瘤進(jìn)展中的角色會(huì)隨著疾病的病程變化而不斷產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化,最終會(huì)導(dǎo)致原癌細(xì)胞的持續(xù)增殖,癌細(xì)胞會(huì)通過自吞噬抑制來抵抗腫瘤的惡性環(huán)境，例如酸性環(huán)境、缺氧和營養(yǎng)缺乏[18]。氯喹通過抑制溶酶體酸化發(fā)揮抑制細(xì)胞自噬的作用。有關(guān)氯喹的自吞噬作用與腫瘤的關(guān)系，研究者在人結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29上進(jìn)行了試驗(yàn)，研究氯喹與5-氟尿嘧啶(5-Fu)合用或單用5-Fu的抗癌效果[19]。該研究組分別用MTT法測(cè)定了細(xì)胞的存活率、用流式細(xì)胞儀測(cè)試了細(xì)胞凋亡，此外還用免疫印記技術(shù)對(duì)細(xì)胞的自噬進(jìn)行了測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，5-Fu抑制細(xì)胞的增殖，主要是依賴于細(xì)胞在G0/G1期的凋亡，而此階段的凋亡是由氯喹誘導(dǎo)的，氯喹使細(xì)胞的p21和p27表達(dá)增加，而使CDK2得表達(dá)減少。此外，由于氯喹是靶向溶酶體藥物氯可以抑制細(xì)胞自噬, 促進(jìn)化療藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。因此，5-Fu與氯喹聯(lián)合使用，是結(jié)腸癌治療的一種且有廣闊前景的治療方式。王堯等[20]對(duì)氯喹聯(lián)合拓?fù)涮婵翟诟鞣N結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖抑制作用及其可能的機(jī)制進(jìn)行了研究。用MTT法檢測(cè)了拓?fù)涮婵祵?duì)結(jié)腸癌SW620、Colo205、SW480和LoVo細(xì)胞的抑制率,同時(shí)檢測(cè)了拓?fù)涮婵岛吐揉?lián)合作用對(duì)LoVo細(xì)胞的抑制作用。通過免疫印跡法檢測(cè)拓?fù)涮婵祷蚵揉饔煤蟮腖oVo細(xì)胞中，自噬標(biāo)志蛋白P62、LC3及自噬相關(guān)蛋白Beclin1的表達(dá);采用小干擾RNA 沉默Beclin1基因表達(dá)后,應(yīng)用拓?fù)涮婵底饔肔oVo細(xì)胞,用錐蟲藍(lán)染色法測(cè)定細(xì)胞死亡率。并且用共聚焦顯微鏡下觀察細(xì)胞質(zhì)內(nèi)YFP-LC3的點(diǎn)狀聚集。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，低濃度的氯喹能夠增強(qiáng)拓?fù)涮婵祵?duì)LoVo細(xì)胞的增殖抑制作用;通過siRNA沉默自噬相關(guān)基因Beclin1的表達(dá),也可增強(qiáng)拓?fù)涮婵祵?duì)LoVo細(xì)胞的殺傷作用。低濃度氯喹主要通過改變?nèi)苊阁w膜的通透性或者溶酶體的其他功能來干擾自噬溶酶體，從而阻斷拓?fù)涮婵嫡T導(dǎo)的自噬。

5 氯喹的自吞噬抑制作用在人乳腺癌細(xì)胞中的研究

現(xiàn)有大量的研究表明，細(xì)胞自噬與凋亡是緊密聯(lián)系的，二者在信號(hào)通路上存在交叉[21-22]。研究顯示在80%乳腺癌患者中HSF1與Atg7的表達(dá)水平呈正相關(guān)，這2種表達(dá)的物質(zhì)與乳腺癌患者的生存期縮短及預(yù)后不良密切相關(guān)。而HSF1/Atg7 在抗腫瘤藥誘導(dǎo)的自噬中發(fā)揮重要作用，并借此促進(jìn)腫瘤細(xì)胞耐藥[23]。張旭東等[24]在人乳腺癌細(xì)胞MCF-7中研究了載多西他賽的PEG-PLGA膠束與氯喹合用以后的抗癌效果，以單一的載多西他賽的PEG-PLGA膠束抗癌效果作為對(duì)照，將二者的結(jié)果進(jìn)行比較。MCF-7細(xì)胞與藥物制劑培育24 h之后，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的細(xì)胞的半數(shù)致死量(IC50)分別為(1.75±0.43)mg/mL和(22.30±1.32)mg/mL,合用氯喹后抗癌療效提高了12倍。同理，MCF-7細(xì)胞與藥物分別培育48 h和72 h之后，結(jié)果都顯示實(shí)驗(yàn)組的藥物對(duì)細(xì)胞的抑制作用更強(qiáng)。該課題組進(jìn)一步研究了制劑在SCID裸鼠體內(nèi)的抑瘤率，合用氯喹后，藥物制劑的抑瘤效果顯著增加。為了證明自吞噬抑制劑氯喹在體內(nèi)能夠真正發(fā)揮作用，實(shí)驗(yàn)者熒光免疫化學(xué)組織測(cè)定法檢測(cè)了內(nèi)源性的LC3蛋白的組織分布，同樣在SCID裸鼠體內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示加有氯喹的實(shí)驗(yàn)組自噬小體在細(xì)胞內(nèi)顯著積累，說明氯喹阻止了自噬小體與溶酶體的結(jié)合。以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表明，氯喹可以加強(qiáng)抗癌藥物多西他賽的抗癌作用。

6 氯喹的自吞噬抑制作用在人肺癌細(xì)胞中的研究

研究表明具有凋亡缺陷的腫瘤細(xì)胞可以憑借自噬作用減少壞死和炎癥反應(yīng)，以減輕代謝壓力下的基因損傷，維持長久生存。但另一方面，自噬作用的缺陷與腫瘤的增長亦相關(guān)。對(duì)于自噬作用的研究進(jìn)一步揭示了腫瘤發(fā)生、發(fā)展的潛在機(jī)制，也為腫瘤的治療和預(yù)防提供了新的思路[25]。氯喹不僅發(fā)揮直接的抗癌作用，它的自吞噬抑制作用還可增強(qiáng)輻射以及化學(xué)治療對(duì)腫瘤的敏感性，這些作用在肺癌的實(shí)驗(yàn)中獲得證明[26]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氯喹通過抑制托泊替康誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬以及激活不依賴于Bcl-2的凋亡，繼而增強(qiáng)肺癌A549細(xì)胞對(duì)托泊替康的敏感性。然而，其機(jī)制有待于進(jìn)一步研究，筆者推測(cè)，在A549細(xì)胞中托泊替康誘導(dǎo)的自噬抵抗了抗腫瘤藥的作用，從而誘導(dǎo)細(xì)胞對(duì)抗腫瘤藥耐受。而氯喹通過抑制促生存的細(xì)胞自噬，繼而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)抗腫瘤藥的敏感性。無獨(dú)有偶，在小細(xì)胞肺癌亦發(fā)現(xiàn)了類似的情況[27]。新型抗腫瘤藥ABT-737可同時(shí)上調(diào)小細(xì)胞肺癌中自噬與凋亡,與凋亡不同,細(xì)胞自噬在此發(fā)揮了促進(jìn)細(xì)胞生存的作用。氯喹與ABT-737聯(lián)用時(shí)可下調(diào) Mcl-1以及上調(diào)NOXA，繼而明顯增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的凋亡強(qiáng)度，最終使抗腫瘤藥的效力加強(qiáng)。與抗腫瘤藥相仿，氯喹通過抑制輻射誘導(dǎo)的保護(hù)性自噬，增強(qiáng)輻射引發(fā)的凋亡，借此增強(qiáng)肺癌細(xì)胞細(xì)胞對(duì)輻射治療的敏感性。

7 結(jié) 語

氯喹是溶酶體靶向劑，可以通過抑制溶酶體酸化而發(fā)揮抑制細(xì)胞自噬的作用，可作為放化療増敏劑提高抗癌療效，抑制細(xì)胞生長、分化并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，尤其是其能夠抑制自噬的功能在腫瘤治療中具有重要作用，抑制自吞噬來治療癌癥可以為腫瘤治療開辟新思路，是抗癌藥物研究的一個(gè)新方向，并且將能更好地指導(dǎo)氯喹的研究和應(yīng)用。

[1] Solomon VR,Lee H. Chloroquine and its analogs:a new promise of an old drug for effective and safe cancer therapies[J]. Euro J Pharmacol,2009,625(1):220-233

[2] Rosales-Hernandez MC,Bermudez-Lugo J,Garcia J,et al. Molecular modeling applied to anti-cancer drug development[J]. Anti-Cancer Agents Med Chem,2009,9(2):230-23

[3] Rahim R,Strobl JS. Hydroxychloroquine,chloroquine,and all-trans retinoic acid regulate growth,survival,and histone acetylation in breast cancer cells[J]. Anti-cancer Drugs,2009,20(8):736-745

[4] Munshi A. Chloroquine in glioblastoma-New horizons for an old drug[J]. Cancer,2009,115(11):2380-2383

[5] Amaravadi RK,Lippincott-Schwartz J,Yin XM,et al. Principles and current strategies for targeting autophagy for cancer treatment[J]. Clin Cancer Res,2011,17(4):654-666

[6] Rosenfeldt MT,Ryan KM. The multiple roles of autophagy in cancer[J]. Carcinogenesis,2011,32(7):955-963

[7] Janku F,McConkey DJ,Hong DS,et al. Autophagy as a target for anticancer therapy[J]. Nature Reviews Clin Oncol,2011,8(9):528-539

[8] Sotelo J,Briceno E,López-González MA. Adding chloroquine to conventional treatment for glioblastoma multiforme:A randomized,double-blind,placebo-controlled trial[J]. An Intern Med,2006,144(5):337-343

[9] 韋艷,吳冰. 細(xì)胞自噬與腫瘤[J]. 海南醫(yī)學(xué),2014,25(16):2413-2415

[10] 相建峰,林盛明. 細(xì)胞自噬與腫瘤治療[J]. 中國中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志,2012,10(2):174-176

[11] Vander Heiden MG,Cantley LC,Thompson CB. Understanding the Warburg effect:the metabolic requirements of cell proliferation[J]. Science,2009,324(5930):1029-1033

[12] Takamura A,Komatsu M,Hara T,et al. Autophagy-deficient mice develop multiple liver tumors[J]. Genes Development,2011,25(8):795-800

[13] Inami Y,Waguri S,Sakamoto A,et al. Persistent activation of Nrf2 through p62 in hepatocellular carcinoma cells[J]. J Cell Biol,2011,193(2):275-284

[14] Michaud M,Martins I,Sukkurwala AQ,et al. Autophagy-dependent anticancer immune responses induced by chemotherapeutic agents in mice[J]. Science,2011,334(6062):1573-1577

[15] Levy JM,Thorburn A. Targeting autophagy during cancer therapy to improve clinical outcomes[J]. Pharmacol Ther,2011,131(1):130-141

[16] Kimura T,Takabatake Y,Takahashi A,et al. Chloroquine in cancer therapy:a double-edged sword of autophagy[J]. Cancer Res,2013,73(1):3-7

[17] 張慧卿,方念,蘆珊,等. 氯喹促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)胃癌SGC7901細(xì)胞凋亡及其機(jī)制[J]. 中國腫瘤臨床,2013,40(16):947-950

[18] 李新,任輝明,趙平,等. 自噬在胰腺癌中作用的研究進(jìn)展[J/CD]. 中華臨床醫(yī)師雜志：電子版，2013,7(19):8890-8893

[19] Sasaki K,Tsuno NH,Sunami E,et al. Chloroquine potentiates the anti-cancer effect of 5-fluorouracil on colon cancer cells[J]. BMC Cancer,2010,10(1):370

[20] 王堯,李丹丹,朱孝峰,等. 氯喹聯(lián)合拓?fù)涮婵祵?duì)結(jié)腸癌細(xì)胞增殖的抑制作用[J]. 腫瘤,2010,30(7):555-560

[21] 張海亮,唐圣松. 細(xì)胞自噬與腫瘤耐藥[J]. 中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào),2014,30(3):224-232

[22] Santagata S,Hu R,Lin NU,et al. High levels of nuclear heat-shock factor 1 (HSF1) are associated with poor prognosis in breast cancer[J]. Proceed National Acad Sci,2011,108(45):18378-18383

[23] 羅韜. Gankyrin調(diào)控自噬及其在肝癌進(jìn)展中的作用及機(jī)制研究[D]. 上海：第二軍醫(yī)大學(xué)，2014

[24] Zhang X,Zeng X,Liang X,et al. The chemotherapeutic potential of PEG-b-PLGA copolymer micelles that combine chloroquine as autophagy inhibitor and docetaxel as an anti-cancer drug[J]. Biomaterials,2014,35(33):9144-9154

[25] 劉溶,翟清波,張偉東,等. 細(xì)胞自噬與腫瘤治療[J]. 藥學(xué)進(jìn)展,2010,34(5):210-214

[26] Wang Y,Peng RQ,Li DD,et al. Chloroquine enhances the cytotoxicity of topotecan by inhibiting autophagy in lung cancer cells[J]. Chinese J Cancer,2011,30(10):690

[27] Zinn RL,Gardner EE,Dobromilskaya I,et al. Combination treatment with ABT-737 and chloroquine in preclinical models of small cell lung cancer[J]. Molecular Cancer,2013,12(1):16

2013年度山東省科學(xué)技術(shù)廳醫(yī)學(xué)基金項(xiàng)目(SDKJ201344410)

10.3969/j.issn.1008-8849.2015.24.045

R979.1

A

1008-8849(2015)24-2734-03

2015-01-15