青蒿素及其衍生物抗胃腸道腫瘤作用研究進(jìn)展※

沈曉東 曹奕鷗 蘇 暢

胃腸道腫瘤是常見的消化道腫瘤，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示[1]，我國胃癌、結(jié)直腸癌發(fā)病率分別居于實(shí)體瘤的第二位和第三位，死亡率分別位于第三位和第五位。盡管近年開發(fā)了許多早期篩查及治療方案，但胃腸道腫瘤患者的總體生存率在過去20年內(nèi)并沒有大幅度提高，因而亟需探尋新的治療策略。青蒿素為普通型惡性瘧疾的首選治療藥物，被稱為“傳統(tǒng)中醫(yī)獻(xiàn)給世界的禮物”。既往研究[2]表明，除抗瘧作用之外，青蒿素及其衍生物尚具有較強(qiáng)的抑制腫瘤細(xì)胞的作用，同時(shí)對(duì)正常組織細(xì)胞的活性影響極小，在抗腫瘤治療方面的應(yīng)用前景廣闊。本文就近年來青蒿素及其衍生物抗胃腸腫瘤作用和分子機(jī)制方面的研究進(jìn)行綜述。

1 阻滯細(xì)胞周期、抑制增殖

阻滯細(xì)胞周期、抑制腫瘤細(xì)胞增殖是許多抗腫瘤藥物發(fā)揮作用的重要途徑。細(xì)胞周期被阻滯后，腫瘤細(xì)胞增殖被抑制，同時(shí)誘發(fā)程序性死亡，嚴(yán)重影響腫瘤的代謝及生長。高川等[3]研究表明，雙氫青蒿素可呈濃度依賴性下調(diào)低分化人胃癌細(xì)胞株BGC-823 細(xì)胞cyclin D1 蛋白的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)MTS（multiple tumor suppressor 1）基因編碼的p16蛋白的表達(dá)，阻滯細(xì)胞周期進(jìn)程于G0/G1期，抑制人胃癌細(xì)胞的增殖。錢斌等[4]在中分化胃癌SGC-7901 細(xì)胞株中的研究也得到了類似的結(jié)論，同時(shí)該研究還發(fā)現(xiàn)青蒿素能夠通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)來抑制胃癌細(xì)胞的侵襲。劉洪偉等[5]研究顯示，雙氫青蒿素可能是通過抑制蓬亂蛋白Dsh同源物2（Dvl2）而減少糖原合成酶激酶-3（GSK-3β）磷酸化，進(jìn)而抑制Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的激活，進(jìn)一步抑制下游Cyclin D1 等靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而抑制胃癌BGC-823 和SGC-7901 細(xì)胞的增殖。Bai等[6]研究顯示，雙氫青蒿素灌胃可抑制結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)腸癌小鼠模型的腸道炎癥，且可通過阻滯細(xì)胞周期，抑制腫瘤生長。

2 誘導(dǎo)凋亡

凋亡缺陷或受阻是腫瘤細(xì)胞的重要生物學(xué)特征之一，腫瘤細(xì)胞中調(diào)控細(xì)胞自主有序死亡的基因發(fā)生突變，賦予了其無限增長的能力，因此誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，可以達(dá)到腫瘤消退的治療作用。王國麗等[7]利用RT ProfilerTMPCR Array Human Apoptosis 和實(shí)時(shí)定量PCR 方法對(duì)結(jié)腸癌HCT116 細(xì)胞株的84 種凋亡基因表達(dá)進(jìn)行了mRNA 水平的檢測，結(jié)果顯示，與未經(jīng)干預(yù)的HCT116 細(xì)胞相比，經(jīng)雙氫青蒿素處理的結(jié)腸癌細(xì)胞株TNFa、TRAILR、CASP、GADD45 等促凋亡基因的表達(dá)顯著上調(diào)；BCL2、AKT、BAGI 等抗凋亡基因表達(dá)顯著下調(diào)。郭穎等[8]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)青蒿琥酯處理48 h后，結(jié)腸癌Lovo 細(xì)胞出現(xiàn)染色質(zhì)核膜下聚集、胞質(zhì)空泡化、凋亡小體形成等細(xì)胞凋亡的典型表現(xiàn)，同時(shí)，伴隨Caspase-3、Bax 等促凋亡基因蛋白的表達(dá)上調(diào)，而Bcl-2等抗凋亡基因蛋白下調(diào)。陳樂彤等[9]研究顯示，青蒿琥酯作用于胃癌細(xì)胞株SGC-7901后，可明顯降低細(xì)胞線粒體膜電位水平，同時(shí)抑制細(xì)胞Bcl-2蛋白表達(dá)，上調(diào)Bax 及Caspase-3 蛋白表達(dá)，從而推測青蒿琥酯系通過降低細(xì)胞線粒體膜電位誘導(dǎo)SGC-7901細(xì)胞發(fā)生凋亡。劉元等[10]在SGC-7901胃癌細(xì)胞株裸鼠皮下移植瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，青蒿素灌胃治療可明顯抑制腫瘤的生長，并認(rèn)為該作用與青蒿素在體內(nèi)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡相關(guān)。

3 抗新生血管形成

腫瘤細(xì)胞無限制的增殖及旺盛的代謝均需要大量的養(yǎng)分，為滿足自身的需要，其本身可產(chǎn)生如低氧誘導(dǎo)因子-1、血管內(nèi)皮生長因子等蛋白，促進(jìn)腫瘤微環(huán)境內(nèi)血管生成。抑制腫瘤血管的生成，切斷腫瘤的養(yǎng)供可能明顯阻止腫瘤組織的發(fā)展和擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。Dong 等[11]在人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞血管生成模型中證實(shí)了，雙氫青蒿素可通過抑制核因子κB p65 核轉(zhuǎn)位，同時(shí)提升IκB-a活性,下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子受體2 的表達(dá)，從而抑制新生血管的形成。王愛軍等[12]研究顯示，胃癌細(xì)胞株SGC7901 經(jīng)雙氫青蒿素處理后，SGC7901細(xì)胞中VEGF-C、COX-2、VCAM-1基因的表達(dá)抑制，同時(shí)PTEN的表達(dá)上調(diào)，胃癌腫瘤血管生成受到抑制。Sneh 等[13]在1,2-二甲基肼（DMH）誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸癌模型中的研究顯示，青蒿琥酯能下調(diào)β-連環(huán)蛋白的信號(hào)傳導(dǎo)，降低血管內(nèi)皮生長因子等血管生成標(biāo)志物以及基質(zhì)金屬蛋白酶-9的表達(dá)水平，從而抑制結(jié)腸癌的腫瘤血管生成。

4 誘導(dǎo)自噬

自噬是細(xì)胞為實(shí)現(xiàn)本身內(nèi)部細(xì)胞器的更新和代謝而進(jìn)行的有限制性的自我消化過程。在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中，自噬具有雙重調(diào)節(jié)功能，而青蒿素及其衍生物針對(duì)腫瘤的不同時(shí)期對(duì)自噬也有不同的調(diào)控作用。在腫瘤發(fā)生早期，自噬為腫瘤細(xì)胞提供養(yǎng)分促進(jìn)其生長，而青蒿素及其衍生物起到抑制自噬的作用。Button 等[14]研究表明，青蒿琥酯可阻止溶酶體與自噬體的結(jié)合，阻抑神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞發(fā)生自噬，而這種自噬抑制與青蒿琥酯誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞死亡有協(xié)同作用。目前針對(duì)青蒿素及其衍生物在胃腸道腫瘤早期對(duì)自噬調(diào)控作用的研究尚未見報(bào)道?，F(xiàn)有的研究多顯示青蒿素及其衍生物通過誘導(dǎo)胃腸道細(xì)胞發(fā)生自噬發(fā)揮抗腫瘤作用。王紅鈺等[15]研究顯示，雙氫青蒿素可抑制胃癌細(xì)胞株SGC7901 自噬負(fù)調(diào)控Akt/mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活，細(xì)胞內(nèi)自噬標(biāo)志蛋白LC3-Ⅱ和自噬相關(guān)蛋白Beclin-1表達(dá)升高，細(xì)胞酸性自噬小體含量增加，伴隨細(xì)胞凋亡率顯著增加。Hu等[16]研究顯示，雙氫青蒿素通過抑制結(jié)腸癌細(xì)胞株HCT116中NF-κB 的活性，增加活性氧的積累，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬的發(fā)生。

5 介導(dǎo)鐵死亡

鐵死亡是一種細(xì)胞程序性死亡模式，其特征為鐵元素依賴的脂質(zhì)過氧化物蓄積，引發(fā)細(xì)胞致死性氧化損傷[17]。作為新型調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡模式，鐵死亡逐漸成為抗腫瘤學(xué)界的研究熱點(diǎn)。胃腸道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展同樣受到鐵死亡的調(diào)控。黃玉等[18]通過生物信息學(xué)分析篩選出NOX4、NOX5、GLS2 等8 個(gè)影響胃腺癌患者預(yù)后的鐵死亡相關(guān)基因，并構(gòu)建了預(yù)后相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)模型，該風(fēng)險(xiǎn)模型能夠較好地預(yù)測患者生存率。Zhu等[19]采用相似的方法研究了鐵死亡相關(guān)基因在結(jié)腸癌患者中的表達(dá)情況，篩選了15 種與結(jié)腸癌患者的預(yù)后相關(guān)的鐵死亡相關(guān)基因。青蒿素及其衍生物皆包含內(nèi)過氧化物橋結(jié)構(gòu)，可與亞鐵離子反應(yīng)生成自由基，而激活鐵死亡途徑的關(guān)鍵要素之一也是鐵元素，提示青蒿素與鐵死亡之間存在緊密聯(lián)系。Ooko 等[20]發(fā)現(xiàn)了青蒿素衍生物與59個(gè)細(xì)胞系中的包括轉(zhuǎn)鐵蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、乳鐵蛋白等基因在內(nèi)的20個(gè)鐵相關(guān)基因有關(guān)。Yang等[21]研究表明，青蒿素衍生物青蒿琥酯可啟動(dòng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)溶酶體的功能，推動(dòng)鐵蛋白水解，升高細(xì)胞內(nèi)鐵濃度。Otto-Slusarczyk[22]研究顯示，在含人體生理水平的全轉(zhuǎn)鐵蛋白和亞麻酸的培養(yǎng)條件下，青蒿素和雙氫青蒿素對(duì)原發(fā)性結(jié)腸癌細(xì)胞株SW480 及轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌細(xì)胞株SW620 的抑制作用大大增強(qiáng)，這種增強(qiáng)效應(yīng)與青蒿素充分發(fā)揮了促腫瘤細(xì)胞鐵死亡作用有關(guān)。Chen等[23]研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素和雙氫青蒿素皆能以溶酶體依賴的方式增強(qiáng)結(jié)腸癌細(xì)胞株HCT116 及HT29 對(duì)半胱氨酸缺乏和GPX4 抑制所誘導(dǎo)的鐵死亡的敏感性。

6 對(duì)放、化療藥物的增敏作用

青蒿素及其衍生物協(xié)同化療藥物殺傷胃腸道腫瘤細(xì)胞主要體現(xiàn)在提高化療藥物的細(xì)胞毒作用和逆轉(zhuǎn)腫瘤對(duì)化療藥的耐藥性兩個(gè)方面。郭錳等[24]研究表明，青蒿素和順鉑皆可抑制胃癌SGC-7901 細(xì)胞增殖及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，并誘導(dǎo)其凋亡，同時(shí)應(yīng)用青蒿素和順鉑具有協(xié)同增效作用。李霽等[25]研究顯示，與任一單獨(dú)用藥相比，雙氫青蒿素和奧沙利鉑聯(lián)合使用后，結(jié)腸癌HCT116 細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2/Bax 下調(diào)，casepase-3、casepase-8活性升高，腫瘤細(xì)胞凋亡率進(jìn)一步提升?？掠谂嗟萚26]研究也表明，青蒿素聯(lián)合吉西他濱對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞株LOVO、HT29可產(chǎn)生協(xié)同抑制作用，通過激活線粒體途徑介導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞發(fā)生凋亡。陶鵬宇等[27]研究顯示，聯(lián)合雙氫青蒿素和阿霉素后，人結(jié)腸癌耐藥細(xì)胞HCT8/ADR 中LC3-Ⅱ的表達(dá)增加，細(xì)胞凋亡率顯著升高，其機(jī)制可能為雙氫青蒿素可通過增強(qiáng)自噬的方式恢復(fù)耐藥細(xì)胞株對(duì)阿霉素的敏感性。放療是直腸癌綜合治療的重要組成部分，青蒿素及其衍生物可通過阻滯細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡協(xié)同放療殺傷腫瘤細(xì)胞。熊偉等研究[28]證實(shí)，在聯(lián)合青蒿素衍生物蒿甲醚的情況下，人結(jié)直腸癌細(xì)胞株HCT116 和HT29 的平均放射致死劑量D0 值從2.38、2.92Gy 分別降至1.82、2.34Gy，放射增敏比分別為1.31、1.25。葛呂等[29]通過人結(jié)腸癌裸鼠移植瘤進(jìn)一步體內(nèi)證實(shí)了蒿甲醚的放療增敏作用，并認(rèn)為蒿甲醚是通過調(diào)控放化療抵抗人結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116-CRR的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)其放療抵抗性的。鄧平等[30]研究顯示，青蒿素可活化Lovo細(xì)胞內(nèi)NF-κβ活性，同時(shí)增加Bcl-2和C-FLIP的表達(dá)，強(qiáng)化放射線誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞線粒體和非線粒體的凋亡。

7 小結(jié)與展望

青蒿素及其衍生物可通過阻滯細(xì)胞周期、抑制增殖、誘導(dǎo)凋亡、抗腫瘤血管生成、調(diào)控自噬、介導(dǎo)鐵死亡以及作為放化療增敏劑等多種效應(yīng)抑制腫瘤發(fā)展，在胃腸道腫瘤治療方面有著廣闊的應(yīng)用前景。但青蒿素及其衍生物調(diào)控自噬和介導(dǎo)鐵死亡抗胃腸道腫瘤作用的研究尚處于起步階段，缺乏相應(yīng)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)探索；青蒿素及其衍生物對(duì)胃腸道間質(zhì)瘤的作用研究未見報(bào)道；腫瘤細(xì)胞對(duì)青蒿素及其衍生物敏感性的影響因素亦不明確。今后需進(jìn)一步加強(qiáng)該方面的研究，為青蒿素及其衍生物應(yīng)用于胃腸道腫瘤臨床治療提供更加有力的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)證據(jù)。