青蒿素类化合物抗肿瘤研究进展

· 818· 中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2010 Jun；26(6)：818～20 ◇小专论◇ 青蒿素类化合物抗肿瘤研究进展 陆金健 (浙江中医药大学生命科学学院，浙江 杭州 310053) 中国图书分类号：R-05；R 284．1；R 730．531；R 979．1 文献标识码：A 文章编号：1001—1978(2010)06—0818—03 摘要：青蒿素类化合物是一类有效的抗疟疾药物，近年来研 究显示该类化合物也具有良好的抗肿瘤作用。其抗肿瘤机 制主要包括铁参与的氧化应激反应 、阻滞细胞周期、诱导细 胞凋亡以及抗新生血管生成等。由于青蒿素类化合物对正 常组织细胞毒性小，且对多药耐药的肿瘤细胞仍然有效，因 此，开发该类化合物作为新型的抗肿瘤药物具有广阔前景。 关键词：青蒿素；氧化应激；周期阻滞；细胞凋亡；抗血管新 生；抗肿瘤 青蒿素是从菊科植物黄花蒿(Artemisia al~nUa L．)中提 取的一种含内过氧化基团的倍半萜内酯化合物，其衍生物主 要有二氢青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚等。目前，青蒿 素类化合物已被广泛用于治疗疟疾。此外，它还具有免疫抑 制、抗血吸虫、抗病毒及抗肿瘤等多方面药理作用⋯。本文 就国内外学者对青蒿素类化合物抗肿瘤方面的最新研究进 展予以综述。 1 青蒿素类化合物体内外抗肿瘤效应 青蒿素类化合物在体外对包括白血病 、乳腺癌、宫颈癌、 卵巢癌、胃癌、结肠癌、肝癌、胰腺癌、肺癌、骨肉瘤等在内的 多种肿瘤细胞都具有一定的抑制或杀伤作用 ⋯。以往研 究显示白血病及结肠癌细胞对青蒿素类化合物敏感，而非小 细胞肺癌细胞对其耐受⋯。Lu等 的研究也观察到了类似 收稿13期：2010一O1—12，修回日期：2010—03—19 基金项目：浙江中医药大学科研基金重点资助项目(No 2009ZZ04) 作者简介：陆金健(1981一 )，男，博士，研究方向：肿瘤药理学 Tel／Fax：0571-86613600，Email：jinjian．1u@163．con 现象，提示青蒿素类化合物对不同组织来源的肿瘤细胞具有 一 定的选择杀伤性 ，但具体机制尚未完全明确。此外，青蒿 素类化合物对多药耐药的肿瘤细胞同样具有杀伤作用 川 。 动物水平研究表明，青蒿素类化合物能有效预防肿瘤的 发生。Lai等” 报道喂食含0．02％青蒿素的粉状鼠食可 以 延缓由二甲基苯蒽诱导的大鼠乳腺瘤的生长。在肿瘤治疗 方面，IJi等 比较了青蒿琥酯每天给药 100 g·g～，连续 给药20次和每 3天给药 300 g·g～，连续给药7次两种方 案对结肠癌 CLY细胞裸小鼠移植瘤的治疗情况。结果发 现，两者对移植瘤都有较好的抑制作用，而后者的给药方式 较前者具有更强的抑制效果。Chen等 证实25 Ixg·g 二 氢青蒿素对卵巢癌裸小鼠移植瘤具有一定的治疗作用，若联 合 120 g·g 卡铂则效果更佳。Hou等” 发现50 txg-g 青蒿琥酯或 5O g·g 二氢青蒿素联合 80 Ixg·g 吉西他 滨对肝癌 HepG2和 Hep3B移植瘤具有很好的抑制效果。张 佳丽等 报道二氢青蒿素与lO Izg·g 环氧化酶2抑制剂 美洛昔康合用能明显抑制 S180肉瘤的生长，其效果优于两 药单用。最近又有研究显示青蒿素类化合物能有效抑制胰 腺癌 BxPC一3、Panc一1细胞裸小鼠移植瘤的生长 ，这对于 缺少有效化疗药物的胰腺癌治疗来说无疑具有重要意义。 2 青蒿素类化合物的抗肿瘤作用机制 2．1 氧化应激与铁 氧化应激在青蒿素类化合物抗肿瘤作 用中可能起到重要作用。Efferth等 通过微阵列法， 发现 ．谷氨酰半胱氨酸合成酶、谷胱苷肽s转移酶等与细胞 对青蒿素类化合物耐受密切相关。直接的实验证据” 也 证实碳中心自由基或活性氧参与了青蒿素类化合物抗肿瘤 过程。 青蒿素类化合物主要是通过铁裂解过氧桥结构产生大 量的自由基而发挥抗疟作用的。肿瘤细胞含有较丰富的铁， 提示铁在青蒿素类化合物抗肿瘤中可能也起重要作用。Ef- to observe the anti-proliferation of TMP．The levels of ERK1／2 and p-ERK1／2 proteins were determined by Western blot．Results In presence of the TMP with different concentrations(12．5，25，5O，100 and 200 Ixmol·L )at 6，12，24，36 and 48 hours，corn— pared with control groups，the average inhibitory rates of cell proliferation in all groups were increased signifi- candy(P<0．05)，especially of 2001xmol-L TMP group at 48 hours(P<0．01)．The levels of p-ERK1／ 2 proteins were significantly decreased at 30 minutes and 60 minutes after treatment with TMP f 200／zmol· L )and PDGF(20 Pg·L )．Conclusion The prolife ration of ASMCs iS inhibited by TMP．and this may be related to inhibiting the activation of ERK1／2 signaling pathway． Key words：Tetramethylpyrazine；ASMCs；prolifera· tion；ERK1／2；rat；asthma 中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2010 Jun；26(6) ‘819· ferth等⋯发现当青蒿素类化合物与氨基乙酸硫酸亚铁共孵 育能明显提高白血病 CCRF—CEM细胞和人星型细胞瘤 U373 细胞对其的敏感性。Lu等 也发现去铁敏预处理 HL-60细 胞 6 h，可以有效拮抗二氢青蒿素引起的细胞凋亡。研究表 明，细胞对铁的摄取与细胞表面的转铁蛋白受体(transferring receptor，TfR)相关，且在增殖旺盛的肿瘤细胞 中TfR高表 达。最近Efferth等 运用 Oncotest’S 36细胞板测试系统研 究发现，青蒿琥酯与氨基乙酸硫酸亚铁联用的增效现象并不 适用于所有的测试细胞，相对于低表达 TfR的肿瘤细胞而 言，高表达TfR对于联合使用药物更为有效。由于铁需要与 其结构中的过氧桥发生反应而产生 自由基，因此该类化合物 中的过氧桥结构也被赋予了重要作用 ，若无此结构，则其抗 肿瘤活性明显下降 。 2．2 细胞周期阻滞 青蒿素类化合物能有效抑制细胞增殖，可能与其诱导周 期阻滞密切相关。Hou等 证明青蒿琥酯和二氢青蒿素都 能有效引发肝癌 HepG2细胞和Hep3B细胞Go／G 期阻滞， 下调周期调控蛋白 Cyclin D1，Cyclin E等。Morrissey等 发现青蒿素类化合物能有效阻滞前列腺癌细胞于 G。／G。 期。Lu等 也发现二氢青蒿素能使结肠癌 HCT116细胞发 生Go／G，期阻滞，并明显下调 S期细胞比例。不过也有报道 该类化合物能阻断细胞于其他周期，如 Jiao等 发现二氢 青蒿素能诱导卵巢癌OVCA一420细胞 G，期周期阻滞。可 见该类化合物的周期阻滞效应可能会因细胞来源不同而有 所差异。研究发现细胞分裂周期 25A(cell division cycle 25 homolog A，CDC25A)蛋白与青蒿素类化合物的敏感性高度 相关，将 CDC25A基因转入大鼠胚胎 R12细胞中，则细胞对 青蒿琥酯的敏感性增加⋯。最近也有研究报道 青蒿素可 以直接抑制细胞周期素依赖的激酶4基因的表达，从而导致 前列腺癌细胞周期阻滞。 2．3 诱导细胞凋亡 青蒿素类化合物对多种肿瘤细胞具有良好的凋亡诱导 效应，一般认为该类化合物通过线粒体介导的通路诱导细胞 凋亡 ’” 。二氢青蒿素能有效升高细胞内促凋亡蛋白 Bax， 同时下调抗凋亡蛋白 Bcl-2_6-9]。将 Bcl-2基因转染到Jurkat 细胞中，发现这些细胞明显对青蒿素类化合物诱导的凋亡耐 受 。最新研究表明，死亡受体介导的通路可能也参与了 该类化合物的细胞凋亡过程。Lu等 发现二氢青蒿素在诱 导白血病细胞 HL-60凋亡过程 中除线粒体膜 电位下降、 Caspase-9激活外还伴随着 Caspase一8激活。Chen等 也发 现二氢青蒿素除有效下调 Bcl-2和上调 Bax外，能同时升高 Fas和激活 Caspase一8。He等 最近报道二氢青蒿素能增强 死亡受体5活性并激活死亡受体和线粒体通路诱导细胞凋 亡。这些结果提示该类化合物诱导细胞凋亡途径可能与肿 瘤细胞类型有关。 此外，青蒿素类化合物诱导的细胞凋亡可能并不依赖于 p53川 ，而在某些细胞中更依赖于 p38 MAPK的激活。预处 理 p38 MAPK的特异性抑制剂 SB203580则能有效逆转二氢 青蒿素引发的 HL-60细胞凋亡 。二氢青蒿素诱导的肺癌 Pc一14细胞凋亡中也有类似现象 。另外，青蒿素类化合物 引发的细胞 内钙流升高也可能参与 了其细胞凋亡过程 [10，22] o 2．4 抗肿瘤新生血管生成 肿瘤的生长和转移依赖血管生 成。研究表明⋯ ，青蒿素类化合物具有抗肿瘤新生血管生成 的作用。Chen等 发现二氢青蒿素能有效抑制血管内皮 生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)与人脐静 脉内皮细胞上相应受体之间的结合。鸡胚尿囊膜实验进一 步证明低剂量的二氢青蒿素就能明显抑制新生血管生成。 二氢青蒿素处理后也能明显下调慢性粒细胞 白血病 K562 细胞中 VEGF的表达和分泌。收集培养 K562细胞的条件培 养基用于鸡胚尿囊膜实验，发现经过二氢青蒿素处理得到的 条件培养基能明显下调血管新生，而未经处理的血管新生正 常 j。Anfosso等 通过微阵列分析研究了青蒿素类化合 物跟 89个与血管发生相关的基因间的相关度 ，结果发现 ，30 个基因与肿瘤细胞对青蒿素类化合物的反应密切相关。其 中包括 VEGFC、成纤维细胞生长因子、基质金属蛋白酶、缺 氧诱导因子 1 等。这些结果显示青蒿素类化合物除可以直 接抑制或杀伤肿瘤细胞外，也可以影响与血管新生密切相关 的分子最终达到抗肿瘤的目的。 2．5 其他 除以上机制外，通过微阵列分析法，Efferth等⋯ 还发现多个与青蒿素类化合物效应相关的分子 ，如表皮生长 因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)、肿瘤生长 因子 B2、c—src酪氨酸激酶以及乳腺癌易感基因2等。进一 步研究证实转染了EGFR cDNA的恶性胶质瘤 U一87MG细胞 与对照组相比对青蒿琥酯产生明显的抵抗作用。“ 等 研 究显示青蒿琥酯对结肠癌 CLY细胞的抑制很可能与 B—cate— nin有关。青蒿琥酯虽然不能下调 B．catenin的蛋白水平，但 能有效抑制其核转位，从而抑制了其下游基因的表达。Lu 等 最近通过生物信息学的方法发现肿瘤细胞对青蒿素类 化合物的敏感性与癌蛋白 c—MYC的表达水平呈正相关。其 活性代谢体二氢青蒿素还能通过增强 c—MYC蛋 白58位磷 酸化加速该蛋白的降解，从而可能贡献于其抗肿瘤活性。 3 展望 青蒿素类化合物具有明显的抗肿瘤活性，并且对正常组 织细胞毒性低，与其他抗肿瘤药物联合化疗可增强抗肿瘤效 果，具有广阔的开发前景。青蒿素类化合物与铁剂合用能更 有效地杀伤肿瘤细胞，因此设计同时转运铁和青蒿素类化合 物的策略有可能在增强作用效果的同时提高靶向性。总之， 青蒿素类化合物抗肿瘤机制的深入研究能使我们更好地开 发和利用该类化合物，造福人类。 参考文献： [1] Efferth T．Molecular pharmacology and phannacogenomics of arte- misinin and its derivatives in cancer cells[J]．Curr Drug Targets， 2006，7(4)：407—21． [2] Lu Y Y，Chen T S，Qu J L，et a1．Dihydroartemisinin(DHA)in— duces caspase-3一dependent apoptosis in human lung adenocarcino- ma ASTC—a-1 cells[J]．J Biomed Sci，2009，16(16)：1—15． [3] Lu J J，Meng LH，CaiY J，et a1．Dihydroartemisinininduces ap— · 820· 中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2010 Jun；26(6) optosis in HL O leukemia cells dependent of iron and p38 mito— gen-activated protein kinase activation but independent of reactive oxygen species[J]．Cancer Biol Ther，2008，7(7)：1017—23． [4] Lu J J，Meng L H，Shankavaram U T，et a1．Dihydroartemisinin aceerates c-MYC oneoprotein degradation and induces apoptosis in c—MYC—overexpressing tumor cells[J]．Biochem Pharmacol，2010， 80(1)：22—30． [5] Du J H，Zhang H D，Ma Z J，Ji K M．Artesunate induces oneo— 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anti—cancer activity of artemisinin compounds LU Jin-jian (College ofLife Sciences，Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou 310053，China) Abstract：Artermisinin compounds are widely used anti—malarial drugs，which also possess anti—cancer activities in various tumor ceils and mouse models．It has been shown that artemisinin eom— pounds exert their anti-cancer activity by inducing oxidative stress，cell cycle arrest，apoptosis and anti—angiogenesis activity， etc．Due to the low cytotoxicity and anti—muhidrug-resistant ac— tivity，artermisinin compounds may be potentially developed for cancer therapy． Key words：artemisinin；oxidative stress；cell cycle arrest；印叩一 tosis；anti-angiogenesis；anti·cancer