青蒿素及其衍生物一類新抗腫瘤化合物的靶點(diǎn)研究

1、青蒿素及其衍生物一類新抗腫瘤化合物的靶點(diǎn)研究         08-05-19 17:03:00     作者：陳永順， 楊斌    編輯：studa20【摘要】  目的青蒿素及其衍生物是一類新抗腫瘤化合物，就近年來其作用靶點(diǎn)的研究做一綜述。方法通過查閱近年來國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)。結(jié)果作用機(jī)制可能與阻滯腫瘤細(xì)胞周期，調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞信號傳導(dǎo)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡等靶點(diǎn)有關(guān)。結(jié)論青蒿素及其衍生物化學(xué)結(jié)構(gòu)上有一定新穎性，抗瘤作用呈現(xiàn)多靶點(diǎn)、

2、多環(huán)節(jié)、多效應(yīng)的特點(diǎn)，對其抗瘤靶點(diǎn)及作用機(jī)制、毒副作用等進(jìn)行深入研究，可能成為具有臨床價(jià)值的抗癌新藥。 【關(guān)鍵詞】  青蒿素； 靶點(diǎn)； 分子機(jī)制青蒿又名香蒿、苦蒿、蒿枝，為菊科黃花蒿屬，野生，遍布全國各地,資源豐富。青蒿素 (artemisinin)首先是由我國藥學(xué)工作者于20世紀(jì)70年代初從青蒿中提取的有效抗瘧成分，為一種含內(nèi)過氧化基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯化合物，臨床上用于治療惡性瘧和腦型瘧 ,是為WHO認(rèn)定的全球控制瘧疾流行的有效藥物，也是我國唯一的具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的藥物。蒿甲醚 (artemether)、蒿乙醚 (arteether)、青蒿琥酯(artesunate)和雙氫青蒿素(di

3、hydroartemisinin)等為其主要衍生物。1991年中國科學(xué)院上海藥物研究所鄧定安首先報(bào)道了青蒿素衍生物對小鼠白血病P388細(xì)胞有明顯抑制作用,隨后掀起了國內(nèi)外學(xué)者對青蒿素及其衍生物抗腫瘤療效和作用機(jī)制探討的熱潮。本文將從以下方面就其靶點(diǎn)研究綜述如下。1  青蒿素及其衍生物對腫瘤細(xì)胞周期的影響     THOMAS1研究了青蒿琥酯對腫瘤細(xì)胞的影響，各濃度藥物組與對照組比較，發(fā)現(xiàn)其可明顯影響細(xì)胞倍整時(shí)間（P=0.001 32），且將腫瘤細(xì)胞阻滯在G0+G1期，S期細(xì)胞顯著減少(P=0.022 44)。又有報(bào)道2，青蒿琥酯作用于HL60細(xì)

4、胞48 h后，G2+M期細(xì)胞增多。S期細(xì)胞減少，提示細(xì)胞發(fā)生G2+M期阻滯，DNA合成減少，同時(shí)亞G1期細(xì)胞增多，凋亡率增高。另見報(bào)道3，研究二氫青蒿素對人乳腺癌MCF-7細(xì)胞增殖影響和機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，1 mol/L二氫青蒿素作用24 h后，能顯著抑制MCF-7細(xì)胞增殖，細(xì)胞被阻滯在G0+G1期，S期細(xì)胞顯著減少。LI4發(fā)現(xiàn)青蒿素衍生物對P388細(xì)胞的增殖抑制性，并將細(xì)胞阻滯于G1期,而誘導(dǎo)其凋亡。Wu5研究亦證實(shí),青蒿素衍生物能將L1210及P388細(xì)胞阻滯于細(xì)胞周期中的G1期并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，細(xì)胞毒性作用更強(qiáng)，其機(jī)制可能不同于傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物。     細(xì)

5、胞周期與腫瘤的關(guān)系是近年來抗腫瘤研究的熱門課題之一，近些年的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞周期調(diào)控異常與細(xì)胞癌變密切相關(guān)，因此，有學(xué)者認(rèn)為腫瘤是一類細(xì)胞周期疾病(cell cycle disease), 腫瘤細(xì)胞去分化的一個(gè)重要特征就是G1S期卡點(diǎn)失常，進(jìn)入S期的細(xì)胞異常增多。因此,G1期阻滯可看作細(xì)胞分化的一個(gè)判斷指標(biāo)。    可以肯定的是，青蒿素及其衍生物能抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯于G0+G1或G2+M期，即不同的腫瘤細(xì)胞被阻滯在不同的周期。但青蒿素及其衍生物的抗癌作用與細(xì)胞周期調(diào)控因子Cyclin D,E,CDKs和CDIs的關(guān)系，研究還較少。其如何調(diào)控細(xì)胞周期的進(jìn)程

6、，具體作用在哪個(gè)細(xì)胞周期環(huán)節(jié)，還有待進(jìn)一步探討。2  青蒿素及其衍生物對腫瘤細(xì)胞信號傳導(dǎo)途徑的影響    周晉6通過激光共聚焦顯微鏡檢測不同濃度青蒿素作用前后白血病細(xì)胞內(nèi)鈣離子的變化，顯示：細(xì)胞內(nèi)鈣離子隨藥物濃度的增加而增高，隨藥物作用持續(xù)時(shí)間的延長而增加，同時(shí)可見到細(xì)胞凋亡。推測青蒿素可能是通過開放某些細(xì)胞膜上的離子通道，使細(xì)胞Ca2+濃度增加，活化鈣調(diào)蛋白（CaM），激活磷酸二酯酶，使cAMP水解，同時(shí)又抑制腺苷酸環(huán)化酶，因此使cAMP迅速回到激活前的水平，從而阻斷環(huán)腺苷酸介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)途徑。另據(jù)李菌7報(bào)道，二氫青蒿素能有效地抑制K562細(xì)胞的增殖，

7、同時(shí)較低濃度二氫青蒿素（2 mol/L）能顯著抑制K562細(xì)胞VEGF蛋白和mRNA的表達(dá)。Chen8通過對移植有人卵巢癌的裸鼠應(yīng)用青蒿琥酯進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，青蒿琥酯可以降低腫瘤細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)及其受體KDR/FIk-1的表達(dá)。Dell Eva9發(fā)現(xiàn)青蒿琥酯不僅誘導(dǎo)卡波濟(jì)氏肉瘤細(xì)胞凋亡，而且抑制腫瘤血管的生成。青蒿素及其衍生物對腫瘤血管生成的抑制作用，可能主要與其抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和分化有關(guān)，另外與血管內(nèi)皮生長因子VEGF及其受體KDRflk-1的表達(dá)抑制亦有關(guān)。    腫瘤細(xì)胞最明顯的特征就是增殖失控，而在腫瘤細(xì)胞內(nèi)與生長

8、分化有關(guān)的信號傳導(dǎo)障礙則是增殖失控的重要因素。因此，從某種意義上說，腫瘤的發(fā)生是細(xì)胞信號傳導(dǎo)異常的一種表現(xiàn)，具體地說，就是一些與細(xì)胞生長、分裂、增殖有關(guān)的信號傳遞通路處于異?；罨蚴Щ顮顟B(tài) ?，F(xiàn)有的研究表明，青蒿素類藥物可以影響信號傳導(dǎo)途徑中的鈣離子在胞漿的濃度，細(xì)胞內(nèi)皮生長因子VEGF蛋白及其受體KDR/FIk-1和mRNA的表達(dá)等途徑，作用于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑某些環(huán)節(jié)，而影響細(xì)胞的增值或分化。其作用靶點(diǎn)并非單獨(dú)一個(gè)因子，而是各個(gè)在時(shí)間和空間上相互配合和協(xié)調(diào)。要將青蒿素類藥物開發(fā)為信號傳導(dǎo)藥物，還需對所干擾的信號傳導(dǎo)途徑在腫瘤細(xì)胞是否廣泛存在，以及對信號傳導(dǎo)途徑的選擇性進(jìn)行研究。可以預(yù)測，信號傳導(dǎo)

9、藥物在腫瘤治療研究中是一個(gè)非常值得開發(fā)的領(lǐng)域。3  青蒿素及其衍生物對腫瘤細(xì)胞的凋亡機(jī)制    研究認(rèn)為，青蒿素衍生物對腫瘤的細(xì)胞毒作用與其抗瘧作用機(jī)理相似，由于瘧原蟲與腫瘤細(xì)胞具有一個(gè)共同特點(diǎn)：高鐵濃度。而青蒿素結(jié)構(gòu)中擁有獨(dú)特過氧橋結(jié)構(gòu)，且過氧橋結(jié)構(gòu)為其藥理活性所必須。實(shí)驗(yàn)證明青蒿素類藥物是在鐵元素介導(dǎo)下，分子內(nèi)過氧橋裂解產(chǎn)生活性自由基發(fā)揮作用，損傷機(jī)體細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和烷化生物大分子，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，且其作用與細(xì)胞內(nèi)鐵離子水平成正相關(guān)10。研究發(fā)現(xiàn)添加轉(zhuǎn)鐵蛋白能提高雙氫青蒿素對人乳腺癌細(xì)胞HTB27的殺傷能力，而對正常人乳腺細(xì)胞HTB125沒有明顯的細(xì)胞

10、毒作用11 。國內(nèi)學(xué)者3也發(fā)現(xiàn)外源添加三氯化鐵150350 mol/L,可使雙氫青蒿素對人乳腺癌MCF7細(xì)胞的生長抑制率提高約30%50%。    陳征途12報(bào)道青蒿琥酯對肝癌細(xì)胞HepG-2的凋亡誘導(dǎo)作用，從DNA梯狀電泳和透射電鏡觀察結(jié)果來看，用青蒿琥酯處理的HepG-2 細(xì)胞可表現(xiàn)梯狀DNA電泳區(qū)帶和凋亡小體等典型的細(xì)胞凋亡特征，根據(jù)流式細(xì)胞儀檢測結(jié)果，在2080mol/L濃度范圍內(nèi)，青蒿琥酯誘導(dǎo)HepG-2細(xì)胞的凋亡率在10% 20%之間, 效果不如阿霉素明顯。王勤等13研究了青蒿琥酯對小鼠H22肝癌細(xì)胞凋亡的影響，檢測到Bax基因表達(dá)增加，Bcl-2基因

11、表達(dá)減少，Bcl-2/ Bax比例下降，表明青蒿琥酯影響B(tài)cl-2和Bax基因的表達(dá)。Bcl-2和Bax基因參與調(diào)控誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的P53非依賴性途徑，提示青蒿琥酯誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡與P53非依賴性途徑有關(guān)。李哲14研究了青蒿琥酯誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡與存活蛋白(survivin protein)表達(dá)的關(guān)系，觀察到暴露在不同濃度青蒿琥酯的HL-60早幼粒細(xì)胞，細(xì)胞漿內(nèi)Caspase3的活性呈濃度依賴性增強(qiáng)，顯著高于對照組。用RT-PCR，Western Blotting技術(shù)檢測到survivin mRNA和survivin蛋白均降低，推測青蒿琥酯可能通過抑制survivin蛋白表達(dá)，間接增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞內(nèi)

12、caspases蛋白酶家族成員的活性(尤其是caspase-3)，使腫瘤細(xì)胞更容易發(fā)生凋亡。    關(guān)于青蒿素及衍生物對腫瘤細(xì)胞線粒體作用的研究，董海鷹15用Rhodamine(Rh123)染色法檢測線粒體跨膜電位的變化結(jié)果顯示，青蒿素可導(dǎo)致K562細(xì)胞凋亡，同時(shí)線粒體膜電位下降，且呈劑量和時(shí)間依賴關(guān)系，作者認(rèn)為青蒿素可通過促使腫瘤細(xì)胞線粒體的跨膜電位下降而誘導(dǎo)K562細(xì)胞凋亡 。聶蕾2研究了青蒿琥酯誘導(dǎo)人早幼粒白血病細(xì)胞HL60凋亡的線粒體機(jī)制，結(jié)果顯示線粒體膜電位下降，Caspase酶活性增加，故可認(rèn)為青蒿琥酯通過線粒體途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。  

13、;  細(xì)胞凋亡（apoptosis）是機(jī)體細(xì)胞在正常生理或病理狀態(tài)下發(fā)生的一種自發(fā)的程序化死亡過程。長期以來，人們對腫瘤發(fā)生的研究偏重于腫瘤的生長、細(xì)胞分裂，而忽略了對細(xì)胞死亡的研究。目前的研究表明，細(xì)胞凋亡對腫瘤起負(fù)調(diào)控作用，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展不僅是細(xì)胞增殖速度過快，而且與細(xì)胞死亡速率下降有關(guān)。國內(nèi)外學(xué)者通過對青蒿素及衍生物近十年來的研究，在其誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡方面取得了可喜的成績。青蒿素及衍生物抗癌譜較廣，可以誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞凋亡，且對多種耐藥和轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞有殺傷作用，通過產(chǎn)生自由基，直接損傷DNA,影響基因的表達(dá)；攻擊損傷線粒體，激活相關(guān)蛋白如Caspase,survivin pr

14、otein等而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。但究竟青蒿素及其衍生物是如何誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，確切的作用靶點(diǎn)，目前還不是很清楚，還有待進(jìn)一步研究。4  其他機(jī)理    劉家軍16以不同濃度的青蒿素作用于體外培養(yǎng)的K562細(xì)胞，應(yīng)用流式細(xì)胞儀及Hoechst33258熒光染色法觀察細(xì)胞凋亡，TRAPPCRELISA法檢測細(xì)胞凋亡前后的端粒酶活性,發(fā)現(xiàn)青蒿素可顯著降低K562細(xì)胞端粒酶活性，抑制細(xì)胞生長，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡，并呈現(xiàn)出明顯的量-效與時(shí)-效關(guān)系，降低細(xì)胞端粒酶活性可能是其重要作用機(jī)制之一。Lee17通過研究結(jié)構(gòu)功效關(guān)系指出，青蒿素的抗腫瘤作用可能是其與腫瘤細(xì)胞內(nèi)特殊的靶蛋白受體結(jié)合的結(jié)果。林芳18在誘導(dǎo)乳腺癌MCF-7細(xì)胞凋亡的實(shí)驗(yàn)中證明了這一觀點(diǎn)，對青蒿素骨架上12-C上內(nèi)酯環(huán)的羰基(第12位上)進(jìn)行衍生化處理后的青