氯喹在腫瘤中的應用研究進展

史婷婷，肖洪濤Δ

(1.電子科技大學醫學院，四川 成都 610072；2. 電子科技大學附屬醫院·四川省人民醫院 藥學部，四川 成都 610072)

氯喹在腫瘤中的應用研究進展

史婷婷1,2，肖洪濤1,2Δ

(1.電子科技大學醫學院，四川 成都 610072；2. 電子科技大學附屬醫院·四川省人民醫院 藥學部，四川 成都 610072)

氯喹是傳統的抗瘧疾藥物，近年來，發現其是一種具有抗腫瘤活性的藥物。氯喹的抗腫瘤作用機制涉及凋亡、自噬、腫瘤干細胞的清除、血管正常化以及免疫反應。通過這些機制，氯喹在腫瘤治療中發揮重要作用，可增強放療與化療的效果，但同時也存在一些不良反應。更重要的是，氯喹的劑量與其抗腫瘤活性息息相關。本文旨在對近年來氯喹在抗腫瘤方面的現狀與進展作一綜述。

氯喹；抗腫瘤活性；劑量

氯喹是一個經典的抗瘧疾藥物，近年來又被用來治療自身免疫性疾病。研究發現，氯喹具有抗腫瘤活性，對腫瘤有多種作用機制，如誘導腫瘤細胞凋亡，抑制自噬，抑制腫瘤干細胞生長，血管正常化以及對免疫反應的影響，并且這些機制與氯喹的使用劑量相關，氯喹與化療藥物的合用也引起人們關注。因此本文擬對氯喹的抗腫瘤機制以及劑量選擇進行綜述分析，以期為氯喹的抗腫瘤活性研究提供分析思路。

1 氯喹在腫瘤中的作用機制

1.1 誘導凋亡 在體外實驗中，氯喹可誘導許多株系的腫瘤細胞凋亡[1-4]。特別是氯喹介導的線粒體凋亡，有重要作用[4]。通過使用抑制劑和沉默細胞，發現氯喹誘導的溶酶體膜的透化作用可導致溶酶體酶(包括組織蛋白酶)釋放進入細胞質，溶酶體酶激活Bax，隨后導致線粒體膜透化和細胞色素C釋放，從而激發凋亡復合體的生成[4]。近年研究發現，在人類腎癌Caki細胞中，通過上調DR5，氯喹引起的溶酶體酶抑制作用可以增強TRAIL介導凋亡的敏感性[5]。另有研究通過揭示應激下的溶酶體生物效應，提出抑制腫瘤細胞的膽固醇代謝可能與氯喹有協同作用，提出了治療腫瘤的新方法[6]。除此之外，氯喹還能誘導p53的生成，抑制抗凋亡作用和細胞存活機制的激活[2-3]：在氯喹處理的人乳腺癌細胞株Bcap-37體外實驗中，AKT和ERK的磷酸化水平下降(AKT磷酸化后激活下游信號因子從而導致腫瘤細胞快速增殖，ERK磷酸化后促進相關基因的轉錄表達且與細胞增殖密切相關)，同樣地，在氯喹處理的小鼠結腸癌細胞株CT26體外實驗中，AKT的磷酸化水平降低。近年研究發現，在肝癌細胞中，氯喹單獨使用可以觸發G0/G1細胞周期阻滯，從而誘導DNA損傷以及細胞凋亡，并呈劑量和時間依賴性[7]。因此，氯喹不是直接作用于細胞凋亡，而是作用于細胞死亡途徑，從而協同抗腫瘤藥物作用。

1.2 自噬抑制 自噬是細胞器降解的自身穩定過程，自噬存在的原因一方面是處理無用的或損壞的細胞器，另一方面是協助細胞在不利的條件下存活。這個機制對于癌癥細胞來說是雙向作用：自噬是腫瘤細胞死亡的一定形式，但是自噬又可以通過幫助腫瘤細胞抵抗惡劣的生存環境而輔助腫瘤的生長，同時抵抗化療和放療[8]。質子化的氯喹誘導pH增強，導致溶酶體活性受到抑制，從而阻擋了自噬溶酶體的降解。因此，氯喹作用的腫瘤細胞不能將自噬作為一種替代的能源和營養來源。最初，腫瘤細胞的Trp53被提出與癌癥細胞的存活或死亡的自噬作用相關，無論Trp53在腫瘤細胞中的作用如何，自噬的抑制劑可能會與治療相關[9]，并且自噬抑制劑能促進腫瘤細胞凋亡。近期研究表明，氯喹與酪氨酸酶抑制劑埃羅替尼合用時，實驗顯示的所有類型細胞均發生協同生長抑制，表明氯喹的抗增殖作用與其抑制自噬作用是相互獨立的[10]。氯喹可能通過抑制自噬，誘導凋亡以及抑制細胞增殖，從而抑制神經內分泌腫瘤細胞生長[11]。

1.3 腫瘤干細胞清除 腫瘤干細胞相對富集于治療后的環境中，尤其抵抗常規治療[12-13]，運用低通量藥物篩選，檢測到氯喹可干擾腫瘤干細胞生長促進途徑激活。但是，氯喹干擾腫瘤干細胞存活途徑的機制仍然不清楚，有一些假設被提出：①表面活化受體的損傷，如CXCR4；②通過干擾信號蛋白的細胞內定位而直接抑制活化途徑，如Hedgehog；③通過DNA甲基轉移酶的下調而觸發低甲基化，這與Jak2-STAT3信號通路的抑制相關(Hedgehog和Jak2-STAT3通路對腫瘤干細胞的維持是重要的)。抑制腫瘤干細胞的重構提示氯喹可以在抗腫瘤藥物后運用，化療破壞了腫瘤細胞，允許隨后的氯喹更好的滲透進入，氯喹對腫瘤干細胞產生毒性，抑制了腫瘤的增殖空間。

1.4 血管正常化 研究發現，氯喹可以使荷瘤小鼠的局部腫瘤血管正常化，減少腫瘤血管的密度和彎曲，增加內皮細胞的均勻排列[14]。因此，氯喹能改變腫瘤環境，改善灌注(與化療藥物的傳遞相關)和氧化(抑制腫瘤缺氧和促進轉移)。另外，Notch1對氯喹在腫瘤血管正常化中的作用是必需的，通過溶酶體的堿化和隨后的活性降解，氯喹誘導Notch1的積累，生成大量的副產品：轉錄因子NICD，這是Notch1的胞內結構域，對維持Notch1信號的激活有重要作用。這說明通過溶酶體的堿化，氯喹能產生多種活性。通過其對腫瘤血管正常化的作用，可知氯喹本身對腫瘤生長可能是沒有抑制作用的，但是，其可能通過抑制侵染增加隨后化療藥物的有效性。

1.5 免疫反應 對于消除腫瘤細胞來說，免疫系統控制著癌癥的發展及化療和放療的協作。自發性的腫瘤轉歸說明了免疫系統具有摧毀腫瘤和抑制腫瘤轉移的能力。這個潛力可以被IF-α和新的抗CTLA-4和PD1/PDL1抗體免疫刺激因子所利用。在放療和化療時，死亡的癌細胞對免疫細胞的觸發對于保證治療的充分療效是必需的。氯喹可以改變死亡癌細胞的免疫刺激過程，增強放療的效果，從而增加腫瘤細胞表面的MHC I表達[15]，這個復合體會參與腫瘤細胞表面抗原的提呈，通過靶向細胞釋放危險信號，免疫細胞感知到這些危險因素是極其重要的。其中一個途徑是依賴于樹突狀細胞表達的TLR4，其可識別死亡腫瘤細胞表達的HMGB1，所以相對于攜帶TLR4野生型的患者，攜帶一個喪失了功能TLR4基因的乳腺癌患者更容易復發[16]。TLR4信號的一個作用就是減少吞噬體的降解，吞噬體的作用是限制抗原的破壞，從而有利于MHC抗原決定簇從抗原中表達與保護。氯喹導致的溶酶體堿化修復了TLR4缺失的樹突狀細胞表達MHC抗原決定簇的能力。盡管氯喹對于增強外源性抗原的呈現有潛在的作用，然而，氯喹的免疫抑制作用可能會削弱其他有效抗腫瘤免疫反應的觸發和發展。

2 氯喹在抗腫瘤治療中的作用

化療藥物常常會引起許多器官毒性，因此尋找一個療效高副作用小的抗腫瘤藥物極其重要。單獨使用氯喹在體內體外均可以抑制腫瘤細胞增殖。低劑量的氯喹可以抑制A549細胞增殖而高劑量誘導凋亡和壞死[1]，此外，氯喹還能有效抑制其他的人腫瘤細胞的增殖，如黑色素瘤，神經膠質瘤，胰腺癌細胞株PANC-1和BxPC-3[17-18]。氯喹可抑制鼠結腸癌細胞系CT-26增殖并減小荷瘤小鼠的腫瘤體積[3]。

與其他化療藥物合用時，氯喹可以使腫瘤細胞對化療更加敏感。研究報道，自噬抑制劑氯喹與腫瘤靶向劑A1-R合用能明顯增加腫瘤細胞死亡[19]。與力達霉素或氯喹單獨使用相比較，2者合用能明顯增加H460細胞的凋亡率[20]。在人類肝癌細胞中，通過抑制自噬保護作用，氯喹可增強質子泵抑制劑的抗增殖作用，在肝癌治療中，相比于單用氯喹或質子泵抑制劑，氯喹與質子泵抑制劑聯合使用是一種有效的且有前景的治療方法[21]。另有國內研究報道，氯喹可以通過抑制細胞自噬增強宮頸癌細胞株SiHa對喜樹堿誘導的細胞凋亡的敏感性[22]。

氯喹還能增強腫瘤的放療作用。研究報道，經過24～48 h的放療，相比于沒有經過氯喹處理的細胞，經氯喹處理的細胞會出現大量壞死[23]。臨床試驗研究了氯喹合用其他傳統化療藥物的有效性與安全性：氯喹作為一種輔助藥物治療多形性膠質母細胞瘤，接受氯喹治療的患者存活時間較接受傳統化療藥物的患者長[24]。

盡管氯喹能提高化療和放療的作用，但是相關的安全問題也不容忽視。有案例報道，氯喹會引起皮膚病變[25]，有相關研究建議對氯喹使用者進行視網膜病變的篩查[26]。最近研究報道，氯喹與其他化療藥物合用，不僅會增強腫瘤細胞對化療藥物的敏感性，也會增強正常細胞的敏感性，從而導致腎損傷[8]。

3 氯喹作為輔助抗腫瘤藥物的劑量選擇

氯喹用于控制瘧疾的劑量為：預防劑量為每周100 mg，治療劑量為每天300 mg，氯喹的最大劑量為5 mg/(kg·d)。盡管低于10 mg/(kg·d)是安全劑量，但是長期使用的累積劑量達到50～100 g可能會發生視網膜病變。劑量高于20 mg/kg，氯喹能導致嚴重的毒性效應。氯喹的最低口服致死劑量為86 mg/kg[27]。因此，基于氯喹對腫瘤的各種作用機制，氯喹產生活性的劑量需要關注[28]。

體外實驗中，超過10 mg/L的氯喹能誘導多種細胞株凋亡[1-4]。經過12 mg/L氯喹處理，人乳腺癌細胞株Bcap-37中的 AKT和ERK磷酸化水平下降[2]；經過20 mg/L的氯喹處理，小鼠結腸癌細胞株CT26的AKT磷酸化水平降低[3]。超過25 mg/L的氯喹能誘導A549肺癌細胞在24 h內凋亡[1]。然而，當體外實驗的氯喹劑量少于10 mg/L時，細胞溶酶體空泡化也可以被檢測到[1]。因此，理論上，化療和放療可以和適合劑量的氯喹合用來治療確診的癌癥。

抑制體內癌細胞自噬所需的具體氯喹劑量仍不清楚。劑量少于5 mg/L時氯喹可抑制細胞株的自噬，但是其作用很小且非作用在主要的腫瘤細胞[29]。除此之外，少于5 mg/L的氯喹能降低化學藥物處理的癌癥細胞的存活能力，不是由于氯喹可抑制細胞的自噬，而是因為其自身的細胞毒性[30]。研究證明在動物模型中，氯喹抑制腫瘤自噬的劑量需要超過50 mg/(kg·d)[31]，無效的自噬體在腫瘤細胞中累積，意味著氯喹在體內確實可抑制自噬，氯喹擴大了p53導致細胞死亡的作用，但是，這個劑量的氯喹不能運用在人身上。值得注意的是，因為自噬對腎小管上皮細胞有一個重要的穩態作用，所以機體的全身自噬抑制可能會導致嚴重的毒性反應[8]。同時，每天20 mg/kg的氯喹未能控制種植在裸鼠身上的HCT116或HT29人結腸癌細胞，并且，在腫瘤缺氧/酸性區域，氯喹抑制自噬的能力明顯降低[32]。低于10 mg/(kg·d)劑量的氯喹是不可能顯著抑制體內腫瘤細胞自噬的。然而，基于氯喹抑制自噬的能力，對BRAF基因突變的神經節神經膠質瘤復發患者(該患者對維羅非尼產生耐藥)，合用氯喹和維羅非尼，發現氯喹[大約3 mg/(kg·d)]能增加BRAF基因突變的腫瘤細胞死亡[33]，在合用氯喹和維羅非尼后，該患者臨床癥狀快速改善并持續了六個月，然而，停用維羅非尼，單獨使用氯喹后，疾病惡化，但重新使用維羅非尼后又可以控制疾病。以上結果顯示，這位患者的臨床改善與3 mg/(kg·d)氯喹抑制腫瘤細胞自噬之間可能沒有聯系。然而，低于10 mg/(kg·d)的氯喹是否能抑制腫瘤細胞或組織的自噬？化療之后使用氯喹可能會有一個協同作用：協同抗腫瘤藥物導致細胞死亡，增加由代謝活性降低所導致的腫瘤微環境的緩沖作用，進一步觸發對化療耐藥的腫瘤細胞死亡。

體外實驗中，少于5 mg/L的氯喹可抑制乳腺腫瘤干細胞[34]和胰腺癌干細胞[29]的形成，然而這種濃度的氯喹沒有明顯抑制非腫瘤干細胞的生長。取決于不同的劑量和細胞株，氯喹能略微促進或抑制腫瘤細胞在體外的生長[35-36]，低于5mg/L的氯喹可促進VERO細胞的增殖，而高于5 mg/L的氯喹則抑制其增殖；氯喹劑量低于5 mg/L可抑制MCF7的增殖，高于25 mg/L的劑量則又促進細胞生長。因為氯喹是多效的藥物，其多效性以及拮抗的活性都可能增強腫瘤生長，因此，在臨床研究時需考慮這種可能性。

氯喹使瘤小鼠腫瘤血管正常化的劑量高達50 mg/(kg·d)[14]，然而，這個劑量遠遠高于氯喹臨床使用的安全劑量。氯喹在5 mg/L時，能協同放療，增加MHC I在腫瘤細胞表面的表達[15]，從而增強免疫反應。

盡管一些研究表明，對于氯喹的抗腫瘤活性來說，低于10 mg/kg為臨床可接受的劑量，但是，在其他情況下高劑量的氯喹也是有活性的。

4 展望

近來有關氯喹的抗腫瘤特性的研究較多，氯喹可直接作用于腫瘤細胞的凋亡、自噬和血管，抑制腫瘤細胞的增殖，促進凋亡，抑制自噬。氯喹與化療藥物合用能間接作用于腫瘤細胞，增強腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。同時，氯喹產生活性的劑量因其作用機制不同而有差別。總的來說，氯喹作為輔助抗腫瘤藥物具有很好的發展前景。

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(編校：吳茜)

Research progress of Chloroquine on cancer

SHI Ting-ting1,2, XIAO Hong-tao1,2Δ

(1. School of Medicine, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610072, China;2. Department of Pharmacy, Hospital of the University of Electronic Science and Technology of China and Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu 610072, China)

Chloroquine is a classic antimalarial, recently, its anti-cancer characteristic has been discovered. The mechanism of anti-cancer activity of Chloroquine refers to apoptosis, autophagy, elimination of cancer stem cells, normalization of the vasculature and immune response. Chloroquine plays an important role in cancer therapy by these mechanisms and enhances the effect of chemo-radio-therapies, meanwhile, the side effects still exist. Moreover, the dose of chloroquine is closely related to its anti-cancer activity. This review deals with the current status and future trends in the aspects of anti-cancer activity of chloroquine.

chloroquine; anti-cancer activity; dose

四川省衛生廳項目(100491；120111)，四川省人民醫院青年基金(30305030606；30305030859)；四川省科技廳項目(2014FZ0103；2015JQO027；2015ZR0160)

史婷婷，女，碩士，研究方向：個體化藥物治療，E-mail:706320169@qq.com；通信作者，肖洪濤，男，博士，研究員，研究方向：個體化藥物治療，E-mail: xht927@163.com。

R453

A

10.3969/j.issn.1005-1678.2016.05.07