紫杉醇在白血病治療中的研究進展

粟燕云趙衛華

(廣西醫科大學第一附屬醫院血液內科，南寧 530000)

白血病(leukemia，AL)是一類起源于造血系統、具有高度異質性的惡性克隆性疾病，其主要特點為原始白細胞在骨髓、外周血及其他器官組織中的克隆性增殖，嚴重影響人體的骨髓及淋巴系統導致高致死率。白血病的發病率在全國腫瘤中位列前十，是0~14歲兒童最為常見的惡性腫瘤之一，約占28%[1]。據統計，2015年白血病在我國腫瘤新發病例數中占1.75%，死亡率占1.89%，在0~35歲成年男性與女性惡性腫瘤中均占首位[2]。目前對于白血病的治療主要包括傳統的化療以及造血干細胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)，此外還有放療、分子靶向治療等。眾所周知，紫杉醇是一種具有獨特抗癌特性的化療藥物，被認為是目前最成功的天然抗癌藥物之一[3]。紫杉醇屬于微管蛋白聚合劑，不僅能穩定微管阻止癌細胞生長，抑制細胞有絲分裂將細胞長期阻滯在G2/M期，還能調控Bcl-2、caspase-3等凋亡相關因子誘導癌細胞凋亡，而且還可作用于多種免疫細胞直接殺死癌細胞，如自然殺傷(NK)細胞和巨噬細胞[4]等。早在1971年，Wani等[5]就利用白血病移植瘤小鼠模型，初步驗證紫杉醇具有抑制白血病效應。隨后，更多國內外學者開展了關于紫杉醇抗白血病的研究并取得了杰出成果。本文將對紫杉醇在白血病治療中的應用及其作用機制做一綜述。

1 紫杉醇的抗白血病作用機制

紫杉醇對白血病具有一定的抑制作用，對不同的白血病細胞類型，其作用機制有所不同，包括阻滯細胞周期、促進細胞凋亡以及誘導細胞壞死[6]等，其中又以誘導細胞凋亡研究地較為深入。目前認為，紫杉醇主要通過以下幾種途徑促進白血病細胞凋亡進而達到其抗癌效果:(1)抑制死亡結構域沉默子(SODD)及抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，激活凋亡相關蛋白caspase-3[7]。此外，利用RNA干擾技術下調SODD基因的表達還可提高白血病細胞對紫杉醇的敏感性[7]。除了Bcl-2，紫杉醇誘導白血病細胞凋亡還與Bcl-2家族的新成員Bcl-2l12的表達下調有關[8]。(2)誘導細胞產生活性氧(ROS)激活JNK信號通路，活化的JNK信號通路既可促進Bcl-2的磷酸化，增強caspase-3、caspase-9的活性，又可促進細胞色素C的釋放以及caspase-3酶原和PARP的裂解[9－11]。而另一項研究報道稱，紫杉醇誘導白血病細胞凋亡與JNK信號通路的激活無關[12]。研究表明，紫杉醇對JNK信號通路的活化具有細胞特異性。(3)抑制核轉錄因子NF-κB的激活，一方面可以減少γ-GCS的表達，降低細胞內GSH的水平，據報道，耐藥相關蛋白如MRP1、MRP2只有在GSH存在的情況下才能將化療藥物泵出細胞外。另一方面還可改變Bax/Bcl-2的比值，激活caspase-3、caspase-9[13－14]。(4)促進微管不穩定蛋白Stathmin1發生磷酸化失活，抑制其與微管的結合，促進微管穩定從而誘導凋亡[15]。值得一提的是，紫杉醇和Stathmin1對微管的作用是相互拮抗的，所以白血病細胞中Stathmin1的異常高表達會在一定程度上影響細胞對紫杉醇的敏感性，甚至產生耐藥[16]。鑒于此，可考慮采用靶向干擾Stathmin1的表達與紫杉醇聯合方案以提高其化療敏感性，該聯合方案已在肺癌等多種癌細胞系中開展，結果令人滿意[17]。除了上述機制，Perkins等[18]研究表明，Apaf-1過表達可增強紫杉醇誘導白血病細胞凋亡的作用，Apaf-1可通過促進細胞色素c釋放、降低線粒體膜電位(ΔΨm)，增加活性氧(OS)的產量進而激活caspase-3、caspase-9誘導凋亡，是紫杉醇誘導凋亡作用強弱的重要決定分子。綜上可見，紫杉醇誘導白血病細胞凋亡與抗凋亡蛋白Bcl-2、凋亡相關蛋白caspase，尤其是caspase-3密不可分。

2 紫杉醇與其他藥物協同抗癌

由于紫杉醇具有較強的聯合效應，常將紫杉醇與其他藥物聯合使用以克服其單獨用藥時出現的耐藥問題，增強紫杉醇的抗腫瘤作用[19]。(1)紫杉醇聯合姜黃素類似物:姜黃素(Curcumin)及其類似物被認為是一種化療增敏劑及放療增敏劑，既可抑制NF-κB、STAT3、COX、Akt等基因的表達發揮其抗腫瘤活性[20]，又可通過抑制P-gp的表達或P-gp的功能顯著增強K562/Adr細胞對紫杉醇的敏感性，逆轉細胞的多重耐藥[21]。(2)紫杉醇聯合AG1024:AG1024是一種酪氨酸激酶抑制劑，紫杉醇與AG1024聯合使用既可抑制癌基因Bcr-Abl的表達，還可抑制PI3K/AKT信號通路進而增強紫杉醇的抗白血病作用，逆轉細胞耐藥[22]。(3)紫杉醇聯合ABT-737:ABT-737是一種BH3模擬物，后者通過模擬BH3-only蛋白上重要的氨基酸殘基，占據Bcl-2家族抗凋亡蛋白的功能區—BH3溝槽，直接抑制Bcl-2、Bcl-xL等的活性，將促凋亡蛋白t-Bid、Bad及Bim釋放出來，從而發揮其抗癌活性。ABT-737與紫杉醇聯合使用不僅能抑制抗凋亡蛋白MCL-1的活性，促進Bim釋放，還能通過JNK/Bim信號通路最大程度的提高細胞內Bim的水平增強紫杉醇的抗白血病效應[23]。然而，最新的一項研究發現，BH3的另一模擬物ABT-199與紫杉醇聯合作用于白血病細胞呈現出的是拮抗效應而非協同效應，可能是由于紫杉醇誘導的Bcl-2磷酸化阻礙了ABT-199將Bax及Bim從磷酸化的Bcl-2中釋放出來[24]。值得一提的是，Bcl-2磷酸化與慢性髓系白血病細胞對BH3模擬物產生耐藥密切相關[25]。(4)紫杉醇聯合Thiamet-G:Thiamet-G是一種OGA糖苷酶抑制劑，它能夠通過擾亂微管的動態平衡，與紫杉醇產生協同作用，增強白血病細胞對紫杉醇的敏感性，兩者聯合使用能夠發揮更大的細胞毒性[26]。(5)紫杉醇聯合二甲雙胍:二甲雙胍是一種被廣泛用于治療2型糖尿病的口服降糖藥[27]。近年來，大量的流行病學及臨床研究表明，二甲雙胍可通過抑制癌細胞增殖、誘導癌細胞凋亡等途徑抑制多種惡性腫瘤細胞的增殖與生長，包括白血病[28－29]，具有明顯的抗腫瘤效應[30－32]。此外，二甲雙胍還能增強耐藥細胞的化療敏感性。例如，二甲雙胍與傳統化療藥物阿糖胞苷聯合能夠顯著抑制白血病細胞的增殖并誘導其凋亡，增強耐藥細胞對阿糖胞苷的敏感性，其機制可能與mTORC1/P70S6K信號通路受抑以及細胞周期阻滯有關[33]。紫杉醇與二甲雙胍亦具有較強的協同效應，兩者聯合調控多種信號轉導通路相關分子的表達，如細胞周期、細胞凋亡相關分子以及NF-κB、MAP/MAPK通路相關分子等，從而促進白血病細胞凋亡，并誘導細胞分化[34]。(6)其他:苔蘚抑素1(bryostatin 1)可通過上調腫瘤壞死因子TNF-α的表達增強紫杉醇誘導凋亡的作用，兩者聯合能夠顯著促進細胞色素c及Smac/DIABLO從線粒體釋放，促進與凋亡相關的半胱氨酸蛋白酶caspase的激活、促凋亡蛋白Bid的裂解以及誘導白血病細胞凋亡[35]；三氧化二坤是治療急性早幼粒細胞白血病的一線臨床用藥，與紫杉醇一樣，三氧化二坤的作用靶點也是微管蛋白，故可增強白血病細胞對紫杉醇的敏感性。兩者聯合能夠激活CDK1，增強紡錘體檢查點，明顯阻滯細胞周期，抑制細胞活性及誘導細胞凋亡[36]。此外，國內學者賴洵等[37]研究發現，紫杉醇與INFα-2b聯合對K562細胞的誘導凋亡作用明顯增強，可能與INFα-2b明顯抑制細胞中Bcr-Abl的表達有關。去甲斑蝥素(NCTD)是提取自斑蝥屬昆蟲的抗腫瘤藥物，主要通過誘導G2/M期阻滯以及細胞凋亡發揮其抗腫瘤效應。潘敏等[38]報道稱，NCTD可通過線粒體途徑凋亡信號，即上調促凋亡分子Bax、Bim的表達并抑制Bcl-2的表達，增強紫杉醇誘導K562細胞凋亡的效應。

3 紫杉醇聯合物理因素及其制劑類型

除了與其他藥物聯合使用，將紫杉醇與電磁輻射線、低能離子束、超聲波等物理因素結合也能增強其抗腫瘤活性。據報道，8.8 mT靜磁場(SMF)結合紫杉醇對K562細胞的細胞毒性效應顯著大于單獨使用靜磁場或紫杉醇的細胞毒性效應，其機制可能與DNA損傷及其導致的細胞周期阻滯有關[39]。而低水平超聲能夠增加細胞膜的通透性，提高細胞內紫杉醇的水平從而增強紫杉醇對慢性粒細胞性白血病細胞的抗腫瘤效應[40]?；谧仙即嫉娜芙舛鹊?、組織選擇性較差以至于毒副作用也較大等特點，改變紫杉醇的制劑類型也能在一定程度上增強其抗腫瘤作用。例如，紫杉醇納米膠束顯著提高促凋亡蛋白Bax、caspase-3、caspase-9、PARP的表達水平，增強其對白血病細胞的促凋亡作用的同時，還能減少臨床用藥量、減輕或消除毒副作用[41]。但是，納米膠束或納米顆粒的腫瘤靶向特異性較差，而轉鐵蛋白修飾的攜載紫杉醇脂質納米顆粒(TPLN)則可靶向性地將紫杉醇遞送到白血病細胞中，提高細胞內的藥物濃度，與非靶向性的紫杉醇納米顆粒(PLN)相比，TPLN呈現更強的細胞毒性，并能顯著提高細胞凋亡的水平，其毒副作用也相對減輕[42]。

4 紫杉醇治療白血病的局限性

盡管已有諸多的實驗研究證明紫杉醇具有一定的、明確的抗白血病效應，但是將紫杉醇用于治療白血病患者的Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗結果卻發現，與其他抗白血病藥物相比，紫杉醇的抗白血病作用較弱[43]。Colburn等[44]開展的臨床試驗研究也表明，紫杉醇對于難治/復發的急性淋巴細胞性白血病患者(ALL)的作用是有限的。限制紫杉醇對白血病治療效果及其臨床應用的可能原因有:(1)多藥耐藥蛋白—P-糖蛋白僅在CD34＋的AML細胞中異常表達，故與CD34－的AML細胞相比，紫杉醇對CD34＋的AML細胞的抑制作用較弱[43]；(2)CML中的Bcr-Abl融合基因突變可激活其下游因子PKCι，后者誘導紫杉醇反式激活轉錄因子NF-κB，而NF-κB可激活多種抗凋亡蛋白如Bcl-XL、IEX-1 L等基因的轉錄，最終導致白血病細胞對紫杉醇產生耐藥[45]；(3)對健康組織的劑量限制性毒副作用，尤其是骨髓抑制。臨床研究顯示紫杉醇的抗白血病有效劑量為250~290 mg/m2，然而在此劑量范圍內，骨髓抑制表現明顯，限制了加大紫杉醇劑量治療白血病的應用[37]。此外，多項研究表明[46－48]，繼發性白血病與紫杉醇治療兩者間存在一定關系，這可能也是限制紫杉醇應用于白血病治療的原因之一。

5 結語

白血病是一組具有高度異質性的血液系統惡性腫瘤，傳統的標準化療仍是目前白血病治療的主要方法。而紫杉醇作為一種抗腫瘤藥物，已被廣泛用于肺癌、乳腺癌等實體瘤的常規化療。目前，國內外關于將紫杉醇用于白血病治療的研究相對較少，且多數實驗研究僅局限于細胞水平，相關機制研究也主要集中于誘導細胞凋亡，而早期少有的臨床試驗結果也不甚令人滿意。但是開發一種新藥并將之用于臨床并非易事，即使應用于臨床價格往往較為昂貴且可能供不應求，而紫杉醇價格便宜，也能滿足普通病人的需求。此外，近年來，分子靶向藥物與紫杉醇等化療藥物聯合使用以克服耐藥問題，增強藥物抗腫瘤性的治療策略備受青睞，僅從這一角度上講，將紫杉醇用于白血病的治療仍有很大的研究空間，可進行更為深入廣泛的體外、體內實驗，尋找更優的治療方案，克服紫杉醇治療白血病的局限性。