檳榔口腔癌的機(jī)制及治療研究進(jìn)展

檳榔口腔癌的機(jī)制及治療研究進(jìn)展

咀嚼是中國(guó)的一種傳統(tǒng)習(xí)俗，主要流行于南亞、亞太地區(qū)、南非、臺(tái)灣和湖南省以及中國(guó)的臺(tái)灣和湖南。咀嚼檳榔可引起口腔黏膜下纖維化(oralsubmucousfibrosis,OSF),OSF是一種癌前病變,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的慢性病理過(guò)程可惡變?yōu)榭谇话?。咀嚼檳榔之所以能?dǎo)致口腔癌,是因?yàn)闄壚浦械亩喾N活性成分和代謝產(chǎn)物有細(xì)胞毒性、遺傳毒性甚至直接致癌性,這些物質(zhì)包括檳榔生物堿、檳榔鞣質(zhì)、檳榔特異性亞硝胺(areca-specificnitrosamine,ASNA)和活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)等。檳榔為一級(jí)致癌物。1一般廣東潮1.1依堿類(lèi)堿檳榔生物堿是檳榔主要的活性物質(zhì),目前已發(fā)現(xiàn)7種,依次為檳榔堿(arecoline,ARC)、檳榔次堿、去甲檳榔堿、去甲檳榔次堿、異去甲檳榔次堿、檳榔副堿和高檳榔堿。其中,質(zhì)量最多研究最廣的是ARC。1.2出口癌前病機(jī)體外研究證實(shí),ARC具有明確的遺傳毒性和致突變性。將中國(guó)倉(cāng)鼠卵細(xì)胞暴露在含ARC(0.03~0.64mmol·L-1)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)3h,可發(fā)現(xiàn)明顯的染色體畸變和姐妹染色單體交換。將人口腔上皮癌細(xì)胞暴露于0.3mmol·L-1ARC中24h后,超過(guò)50%的細(xì)胞停滯于有絲分裂前中期,子代細(xì)胞有微核和非整倍性等多種染色體畸變。ARC和檳榔次堿還可誘發(fā)鼠傷寒沙門(mén)菌株突變及中國(guó)倉(cāng)鼠V79細(xì)胞抗8-氮鳥(niǎo)嘌呤突變。更重要的是,ARC對(duì)檳榔咀嚼物的主要靶細(xì)胞成纖維細(xì)胞有明確的致突變性,表現(xiàn)為非程序性DNA合成。此外,ARC對(duì)包括口腔成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞在內(nèi)的多種細(xì)胞具有細(xì)胞毒性,影響細(xì)胞增殖周期,誘導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡。ARC在0.02~0.12mmol·L-1時(shí)抑制15%~75%上皮細(xì)胞的生長(zhǎng),大于0.2mmol·L-1時(shí)可引起口腔成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞G2/M周期停滯。這種細(xì)胞周期失控可能在口腔癌的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵性的作用。含有包括ARC在內(nèi)的檳榔大部分有效成分的檳榔提取物(arecanutextract,ANE)對(duì)口腔角質(zhì)形成細(xì)胞有細(xì)胞毒作用,以濃度-效應(yīng)依賴(lài)關(guān)系抑制人口腔角質(zhì)形成細(xì)胞增殖。ARC除能誘導(dǎo)人口腔角質(zhì)形成細(xì)胞非程序性死亡外,還能誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞程序性死亡,靜脈內(nèi)皮細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞程序性死亡異常可能是癌前病變OSF的重要發(fā)病機(jī)制之一。ARC還可調(diào)節(jié)多種細(xì)胞因子分泌。ARC和ANE可抑制胸腺依賴(lài)淋巴細(xì)胞(簡(jiǎn)稱(chēng)T細(xì)胞)活化和促進(jìn)生成白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-6、地諾前列酮(舊稱(chēng)前列腺素E2)、腫瘤壞死因子(tumornecrosisfactor,TNF)-α,從而引起口腔黏膜炎癥并影響口腔成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞生長(zhǎng)。這可能是OSF和口腔癌發(fā)生的原因之一。1.3遺傳毒性及致癌性Bhide等通過(guò)管飼法給予雄性Swiss小鼠ARC每天1mg,5周后,43%的小鼠發(fā)生肝血管瘤、肺腺癌和胃鱗狀細(xì)胞癌,但未能誘發(fā)雌性Swiss小鼠腫瘤,這說(shuō)明小鼠在對(duì)ARC的反應(yīng)上可能存在性別差異;然而,ARC誘導(dǎo)口腔癌的動(dòng)物模型至今尚未建立,可能與檳榔咀嚼過(guò)程難以模擬及致癌過(guò)程較為漫長(zhǎng)有關(guān)。關(guān)于ARC遺傳毒性乃至致癌性的具體細(xì)胞和分子機(jī)制十分復(fù)雜,現(xiàn)總結(jié)如下:1)抑制p53和p21(WAF1)等DNA修復(fù)基因,激發(fā)DNA損傷,導(dǎo)致遺傳毒性;2)紡錘體組裝檢查點(diǎn)基因失控,引起染色體畸變,導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定;3)調(diào)控催化組蛋白甲基化、乙酰化和脫甲基化等表觀基因組的表達(dá),部分引起細(xì)胞毒性和遺傳毒性;4)調(diào)控多種細(xì)胞因子分泌,導(dǎo)致免疫功能惡化;5)亞硝化形成致癌劑ASNA;6)通過(guò)ROS抑制腺苷酸激活性蛋白激酶(adenosinemonophosphateactivatedproteinkinase,AMPK),誘導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡;7)誘導(dǎo)生成ROS,其自身具有致癌性。2檳榔2.1酚類(lèi)化合物的種類(lèi)檳榔中鞣質(zhì)(又稱(chēng)單寧、鞣酸)含量最豐,屬于多酚類(lèi)化合物,有水解型和縮合型兩類(lèi)。水解型鞣質(zhì)有沒(méi)食子酸和沒(méi)食子鞣酸等;而縮合型鞣質(zhì)主要為原花青素,包括兒茶精、表兒茶精及其低聚體和多聚體等。2.2ames試驗(yàn)檳榔鞣質(zhì)有否遺傳毒性和致突變性至今仍有爭(zhēng)議,不同類(lèi)型的短期篩選試驗(yàn)結(jié)果差異很大。檳榔鞣質(zhì)可引起人淋巴細(xì)胞微核形成,而在SOS試驗(yàn)中卻顯示其無(wú)遺傳毒性;與ANE相反,即使在S9液活化的前提下,檳榔多酚對(duì)鼠傷寒沙門(mén)菌TA100菌株亦無(wú)致突變性,甚至在Ames試驗(yàn)中還體現(xiàn)出抗突變性。Jeng等發(fā)現(xiàn),檳榔中的兒茶精以劑量-依賴(lài)方式引起培養(yǎng)的口腔黏膜成纖維細(xì)胞死亡并減少增殖。Wang等發(fā)現(xiàn),檳榔中的兒茶精五倍體到十倍體的低聚原花青素通過(guò)消耗胞內(nèi)硫醇誘導(dǎo)脾淋巴程序性細(xì)胞死亡,而單體到四倍體則無(wú)活性。例如用N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)預(yù)處理,上述效應(yīng)可明顯減弱。2.3生物活性有作者采用涂抹和放置可替換的膠囊等方法使倉(cāng)鼠頰囊暴露于檳榔多酚,6~12個(gè)月、13~24個(gè)月分別處死倉(cāng)鼠,可見(jiàn)大塊的不典型損害、癌前損害和癌瘤等口腔黏膜損害,其發(fā)生率較暴露于ANE要高2.5倍,說(shuō)明含鞣質(zhì)的檳榔多酚是檳榔的主要致癌成分。有研究提及鞣質(zhì)的自動(dòng)氧化過(guò)程可產(chǎn)生ROS,但也有捕獲亞硝酸鹽和ROS的可能。在其他研究領(lǐng)域中,水解型鞣質(zhì)公認(rèn)具有致癌性,而提取自葡萄和蘋(píng)果等植物的縮合型鞣質(zhì)(原花青素)因?yàn)榫哂锌寡趸涂寡谆钚?可誘導(dǎo)腫瘤程序性細(xì)胞死亡,被認(rèn)為具有抗癌性和抗突變性。檳榔中所含原花青素的分布和葡萄籽十分相似,其抗氧化性已被證實(shí),且隨兒茶精聚合度的增加而增加,其還可調(diào)控環(huán)氧化酶-2表達(dá)并具有抗炎活性。不過(guò)令人感到疑惑的是,另一方面檳榔原花青素又可誘導(dǎo)細(xì)胞毒性和淋巴程序性細(xì)胞死亡。有關(guān)這些檳榔鞣質(zhì)的生物活性互相矛盾的報(bào)道,筆者認(rèn)為與3點(diǎn)因素有關(guān)。一是很多研究涉及的是檳榔鞣質(zhì)混合物,其所含水解型和縮合型鞣質(zhì)的生物活性差異較大且相互干擾;二是不同研究試驗(yàn)條件的差異也許只能部分解釋這些現(xiàn)象;三是檳榔鞣質(zhì)尤其是縮合型鞣質(zhì)也許的確存在兩重性。3關(guān)于檳榔的特異性亞硝酸鹽3.1腈、3-methyl-nitrosaminoASNA主要由ARC和檳榔次堿在口腔內(nèi)亞硝化形成。至今有4種ASNA自檳榔咀嚼者的唾液中分離出來(lái),包括3-甲基亞硝氨基丙腈(3-methyl-nitrosaminopropionitrile,MNPN)、3-甲基亞硝氨基丙醛(3-methyl-nitrosaminopropionaldehyde,MNPA)、N-亞硝基四氫煙酸(N-nitrosoguvacine,NGC)、N-亞硝基四氫煙酸甲酯(N-nitrosoguva-coline,NG),其中NG含量最高。3.2基于ames試驗(yàn)結(jié)果從遺傳毒性來(lái)看,MNPA的遺傳毒性和致突變性最強(qiáng),NGC的遺傳毒性和致突變性最弱。MNPA可誘發(fā)所培養(yǎng)的人頰黏膜角質(zhì)形成細(xì)胞DNA鏈斷裂和DNA蛋白交聯(lián),而MNPN、NG和NGC均無(wú)此效應(yīng)。Ames試驗(yàn)顯示,MNPA在細(xì)胞色素P450同工酶催化下誘發(fā)鼠傷寒沙門(mén)菌YG710菌株突變的最低底物濃度為1mmol·L-1,MNPN則為100mmol·L-1,NG的遺傳毒性則較前兩者要低很多,而NGC對(duì)鼠傷寒沙門(mén)菌TA1535菌株無(wú)遺傳毒性。Thongsuksai等通過(guò)分析單純咀嚼檳榔所致的口腔鱗癌樣本并與單純吸煙和飲酒等導(dǎo)致口腔鱗癌樣本進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),前者有約11.8%p53基因突變,突變率和突變類(lèi)型較后者有較大差別。這種突變是由ASNA引起的。3.3asna促進(jìn)k-ras突變哺乳動(dòng)物致癌試驗(yàn)結(jié)果顯示,MNPN為強(qiáng)致癌劑,可誘發(fā)試驗(yàn)動(dòng)物口腔腫瘤,但其主要靶器官為鼻腔和食管。有人給予F334鼠皮下注射MNPN,24周后所有試驗(yàn)動(dòng)物均被誘發(fā)腫瘤,主要位于食管(87%)和鼻腔(70%),舌(37%),咽部也有少許累及。ASNA之所以具有遺傳毒性和致癌性,緣于其可引起DNA甲基化,生成DNA加合物。Bhattacharjee等發(fā)現(xiàn),ASNA可誘導(dǎo)大腸桿菌生成pMTa4DNA加合物,且在正常代謝條件下胞內(nèi)鈉或鉀離子濃度足以維持其穩(wěn)定性,而只有穩(wěn)定的DNA加合物方能誘導(dǎo)和維持致突變性,引起基因突變誘發(fā)腫瘤。Lin等發(fā)現(xiàn),取自檳榔咀嚼者的舌鱗狀細(xì)胞癌樣本中,有54%的可觀察到p16/MTSI啟動(dòng)子區(qū)的甲基化。直接分析口腔癌組織中的DNA甲基化類(lèi)型,可能進(jìn)一步闡明ASNA在口腔癌發(fā)生中的作用。有人發(fā)現(xiàn):細(xì)胞色素P450的幾種同工酶,尤其是CYP2A亞科成員系亞硝胺的主要代謝激活酶,可催化亞硝胺導(dǎo)致基因突變;其中,CYP2A6是MNPN的最強(qiáng)激活酶,CYP1A1和CYP1B1次之;CYP2A13對(duì)MNPA催化作用最強(qiáng),CYP2A6、CYP1A1、CYP1A2和CYP1B1作用較弱;CYP2A13和CYP2A6則對(duì)NG有效。4ros生成ROS是指以超氧陰離子和羥自由基為代表的氧自由基和易形成自由基的過(guò)氧化物的總稱(chēng),大量的ROS通過(guò)造成DNA氧化性損傷和激活癌基因的方式促使癌癥的發(fā)生。檳榔咀嚼過(guò)程中可產(chǎn)生ROS,至于何種檳榔的具體成分促使ROS生成以及鞣質(zhì)的作用尚不明確,而ARC則基本得到確認(rèn);體外試驗(yàn)證明,人角質(zhì)形成細(xì)胞株HaCaT在內(nèi)的多種細(xì)胞經(jīng)ARC處理后,ROS生成增加。此外,堿性條件(檳榔嚼塊中加入石灰)和過(guò)渡銅鐵金屬離子為ROS釋放的促進(jìn)因素。4.1ros的滲透作用ROS對(duì)口腔黏膜的多種有害效應(yīng)分別為:1)ROS具有遺傳毒性和致突變性,直接涉及腫瘤的起始過(guò)程;2)ROS能攻擊涎腺蛋白質(zhì)和口腔黏膜,引起口腔黏膜結(jié)構(gòu)變化,導(dǎo)致其他檳榔嚼塊成分和環(huán)境毒物的滲透更為容易;3)檳榔咀嚼者口腔黏膜內(nèi)的炎癥細(xì)胞可釋放ROS,導(dǎo)致鄰近細(xì)胞的基因突變并促進(jìn)腫瘤形成。4.2ros對(duì)小鼠骨髓細(xì)胞的氧合酶原激活劑作用ROS除自身所具有的毒性外,ROS還通過(guò)氧化性應(yīng)激參與或者部分介導(dǎo)ARC和ANE的多種毒性效應(yīng)。有研究顯示,ARC抑制AMPK活性,而誘導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡的效應(yīng)必須通過(guò)ROS方能實(shí)現(xiàn),抗氧化劑谷胱甘肽(glutathione,GSH)和NAC可降低這一效應(yīng)。Lin等用ANE處理中國(guó)倉(cāng)鼠卵細(xì)胞后發(fā)現(xiàn),胞內(nèi)ROS水平上升,同時(shí)微核率、原漿移動(dòng)失敗和非整倍體細(xì)胞明顯增加,但可被過(guò)氧化氫酶抑制,說(shuō)明上述遺傳毒性與ROS引起的氧化性應(yīng)激有關(guān)。Lai等將HaCaT細(xì)胞暴露于20mg·L-1亞致死量的ANE中,傳35代后次黃嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶位點(diǎn)突變和微核率明顯增加,且伴隨胞內(nèi)ROS和8-羥基脫氧鳥(niǎo)苷水平上升,說(shuō)明HaCaT細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間暴露于ANE,可導(dǎo)致其氧化性損傷及基因損害。隨著內(nèi)源性GSH的消耗,ANE對(duì)小鼠骨髓細(xì)胞和人外周血淋巴細(xì)胞的遺傳毒性會(huì)增強(qiáng);如用超氧化物歧化酶處理或者在低氧條件下,染色體畸變率會(huì)下降,說(shuō)明ROS至少是導(dǎo)致檳榔遺傳毒性的部分原因。ROS還與檳榔的免疫抑制效應(yīng)有關(guān),而免疫功能惡化是發(fā)生腫瘤最關(guān)鍵的內(nèi)因。ANE可抑制脾T細(xì)胞活化以及IL-2和γ-干擾素的生成,同時(shí)胞內(nèi)ROS水平增加,而這些效應(yīng)均可被抗氧化劑NAC減輕,說(shuō)明此免疫抑制效應(yīng)至少部分是通過(guò)氧化性應(yīng)激介導(dǎo)的。ANE可誘導(dǎo)外周血單核細(xì)胞TNF-α以及IL-1和IL-6等炎癥細(xì)胞因子表達(dá)增加,從而增加局部炎癥反應(yīng)和改變免疫功能;而此效應(yīng)可被抗氧化劑姜黃素所抑制,說(shuō)明氧化性應(yīng)激可能涉及與ANE相關(guān)的免疫改變。在相對(duì)分子質(zhì)量3.0×104~10.0×104的ANE組分中新發(fā)現(xiàn)的一種蛋白聚糖,可以通過(guò)增加胞內(nèi)ROS水平及一系列信號(hào)級(jí)聯(lián)放大,上調(diào)口腔癌細(xì)胞低氧誘導(dǎo)因子-1α的表達(dá),最終誘導(dǎo)細(xì)胞自噬。因?yàn)樵摰鞍拙厶钦T導(dǎo)的細(xì)胞自噬較ARC誘導(dǎo)的程序性細(xì)胞死亡占優(yōu)勢(shì),故包含此兩種物質(zhì)的ANE整體上仍表現(xiàn)為誘導(dǎo)細(xì)胞自噬,這有利于保護(hù)癌細(xì)胞免遭ARC誘導(dǎo)的程序性細(xì)胞死亡,可能促進(jìn)口腔癌的發(fā)展。此外,ANE還可能通過(guò)ROS促進(jìn)舌癌轉(zhuǎn)移。腫瘤細(xì)胞刺激血小板聚集是其轉(zhuǎn)移的機(jī)制之一,ANE可增強(qiáng)舌鱗狀上皮細(xì)胞癌細(xì)胞株刺激血小板聚集的效應(yīng),ROS清除劑過(guò)氧化氫酶可抑制這種作用。5e組分中ane的誘導(dǎo)本文旨在總結(jié)檳榔具體成分和代謝產(chǎn)物的致癌作用和機(jī)制,并沒(méi)有將涉及所有檳榔成分的ANE研究單獨(dú)列出,因?yàn)闊o(wú)法驗(yàn)證其毒性由哪些具體成分負(fù)責(zé)。不過(guò)檳榔單一成分和ANE的比較研究可以了解其毒性的差異,為其研究提供新的方向和思路,相對(duì)分子質(zhì)量3.0×104~10.0×104的ANE組分中可誘導(dǎo)細(xì)胞自噬的蛋白聚糖就是這樣被發(fā)現(xiàn)的。值得關(guān)注的是,ARC和鞣質(zhì)與腫瘤的關(guān)系在某些方面體現(xiàn)出一定二重性。譬如,ARC一方面誘導(dǎo)健康細(xì)胞程序性死亡,是OSF的發(fā)病機(jī)制之一;另一方面又可誘導(dǎo)口腔癌細(xì)胞程序性死亡,抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。檳榔水解型鞣質(zhì)有致