青蒿素及其衍生物抗胃腸道腫瘤作用研究進展※

沈曉東 曹奕鷗 蘇 暢

胃腸道腫瘤是常見的消化道腫瘤，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示[1]，我國胃癌、結直腸癌發(fā)病率分別居于實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的抑制腫瘤細胞的作用，同時對正常組織細胞的活性影響極小，在抗腫瘤治療方面的應用前景廣闊。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制方面的研究進行綜述。

1 阻滯細胞周期、抑制增殖

阻滯細胞周期、抑制腫瘤細胞增殖是許多抗腫瘤藥物發(fā)揮作用的重要途徑。細胞周期被阻滯后，腫瘤細胞增殖被抑制，同時誘發(fā)程序性死亡，嚴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低分化人胃癌細胞株BGC-823 細胞cyclin D1 蛋白的表達，同時上調MTS（multiple tumor suppressor 1）基因編碼的p16蛋白的表達，阻滯細胞周期進程于G0/G1期，抑制人胃癌細胞的增殖。錢斌等[4]在中分化胃癌SGC-7901 細胞株中的研究也得到了類似的結論，同時該研究還發(fā)現(xiàn)青蒿素能夠通過抑制基質金屬蛋白酶的表達來抑制胃癌細胞的侵襲。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，進而抑制Wnt/β-catenin 信號通路的激活，進一步抑制下游Cyclin D1 等靶基因的轉錄，從而抑制胃癌BGC-823 和SGC-7901 細胞的增殖。Bai等[6]研究顯示，雙氫青蒿素灌胃可抑制結腸炎相關性結腸癌小鼠模型的腸道炎癥，且可通過阻滯細胞周期，抑制腫瘤生長。

2 誘導凋亡

凋亡缺陷或受阻是腫瘤細胞的重要生物學特征之一，腫瘤細胞中調控細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，因此誘導腫瘤細胞凋亡，可以達到腫瘤消退的治療作用。王國麗等[7]利用RT ProfilerTMPCR Array Human Apoptosis 和實時定量PCR 方法對結腸癌HCT116 細胞株的84 種凋亡基因表達進行了mRNA 水平的檢測，結果顯示，與未經(jīng)干預的HCT116 細胞相比，經(jīng)雙氫青蒿素處理的結腸癌細胞株TNFa、TRAILR、CASP、GADD45 等促凋亡基因的表達顯著上調；BCL2、AKT、BAGI 等抗凋亡基因表達顯著下調。郭穎等[8]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)青蒿琥酯處理48 h后，結腸癌Lovo 細胞出現(xiàn)染色質核膜下聚集、胞質空泡化、凋亡小體形成等細胞凋亡的典型表現(xiàn)，同時，伴隨Caspase-3、Bax 等促凋亡基因蛋白的表達上調，而Bcl-2等抗凋亡基因蛋白下調。陳樂彤等[9]研究顯示，青蒿琥酯作用于胃癌細胞株SGC-7901后，可明顯降低細胞線粒體膜電位水平，同時抑制細胞Bcl-2蛋白表達，上調Bax 及Caspase-3 蛋白表達，從而推測青蒿琥酯系通過降低細胞線粒體膜電位誘導SGC-7901細胞發(fā)生凋亡。劉元等[10]在SGC-7901胃癌細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，并認為該作用與青蒿素在體內誘導腫瘤細胞凋亡相關。

3 抗新生血管形成

腫瘤細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)生如低氧誘導因子-1、血管內皮生長因子等蛋白，促進腫瘤微環(huán)境內血管生成。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)展和擴散轉移。Dong 等[11]在人臍靜脈血管內皮細胞血管生成模型中證實了，雙氫青蒿素可通過抑制核因子κB p65 核轉位，同時提升IκB-a活性,下調血管內皮生長因子受體2 的表達，從而抑制新生血管的形成。王愛軍等[12]研究顯示，胃癌細胞株SGC7901 經(jīng)雙氫青蒿素處理后，SGC7901細胞中VEGF-C、COX-2、VCAM-1基因的表達抑制，同時PTEN的表達上調，胃癌腫瘤血管生成受到抑制。Sneh 等[13]在1,2-二甲基肼（DMH）誘導的大鼠結腸癌模型中的研究顯示，青蒿琥酯能下調β-連環(huán)蛋白的信號傳導，降低血管內皮生長因子等血管生成標志物以及基質金屬蛋白酶-9的表達水平，從而抑制結腸癌的腫瘤血管生成。

4 誘導自噬

自噬是細胞為實現(xiàn)本身內部細胞器的更新和代謝而進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，自噬具有雙重調節(jié)功能，而青蒿素及其衍生物針對腫瘤的不同時期對自噬也有不同的調控作用。在腫瘤發(fā)生早期，自噬為腫瘤細胞提供養(yǎng)分促進其生長，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合，阻抑神經(jīng)膠質瘤細胞發(fā)生自噬，而這種自噬抑制與青蒿琥酯誘導的腫瘤細胞死亡有協(xié)同作用。目前針對青蒿素及其衍生物在胃腸道腫瘤早期對自噬調控作用的研究尚未見報道?，F(xiàn)有的研究多顯示青蒿素及其衍生物通過誘導胃腸道細胞發(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胞株SGC7901 自噬負調控Akt/mTOR信號轉導通路激活，細胞內自噬標志蛋白LC3-Ⅱ和自噬相關蛋白Beclin-1表達升高，細胞酸性自噬小體含量增加，伴隨細胞凋亡率顯著增加。Hu等[16]研究顯示，雙氫青蒿素通過抑制結腸癌細胞株HCT116中NF-κB 的活性，增加活性氧的積累，誘導腫瘤細胞自噬的發(fā)生。

5 介導鐵死亡

鐵死亡是一種細胞程序性死亡模式，其特征為鐵元素依賴的脂質過氧化物蓄積，引發(fā)細胞致死性氧化損傷[17]。作為新型調節(jié)性細胞死亡模式，鐵死亡逐漸成為抗腫瘤學界的研究熱點。胃腸道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展同樣受到鐵死亡的調控。黃玉等[18]通過生物信息學分析篩選出NOX4、NOX5、GLS2 等8 個影響胃腺癌患者預后的鐵死亡相關基因，并構建了預后相關風險模型，該風險模型能夠較好地預測患者生存率。Zhu等[19]采用相似的方法研究了鐵死亡相關基因在結腸癌患者中的表達情況，篩選了15 種與結腸癌患者的預后相關的鐵死亡相關基因。青蒿素及其衍生物皆包含內過氧化物橋結構，可與亞鐵離子反應生成自由基，而激活鐵死亡途徑的關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個細胞系中的包括轉鐵蛋白、轉鐵蛋白受體、乳鐵蛋白等基因在內的20個鐵相關基因有關。Yang等[21]研究表明，青蒿素衍生物青蒿琥酯可啟動腫瘤細胞內溶酶體的功能，推動鐵蛋白水解，升高細胞內鐵濃度。Otto-Slusarczyk[22]研究顯示，在含人體生理水平的全轉鐵蛋白和亞麻酸的培養(yǎng)條件下，青蒿素和雙氫青蒿素對原發(fā)性結腸癌細胞株SW480 及轉移性結腸癌細胞株SW620 的抑制作用大大增強，這種增強效應與青蒿素充分發(fā)揮了促腫瘤細胞鐵死亡作用有關。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結腸癌細胞株HCT116 及HT29 對半胱氨酸缺乏和GPX4 抑制所誘導的鐵死亡的敏感性。

6 對放、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胞主要體現(xiàn)在提高化療藥物的細胞毒作用和逆轉腫瘤對化療藥的耐藥性兩個方面。郭錳等[24]研究表明，青蒿素和順鉑皆可抑制胃癌SGC-7901 細胞增殖及上皮間質轉化，并誘導其凋亡，同時應用青蒿素和順鉑具有協(xié)同增效作用。李霽等[25]研究顯示，與任一單獨用藥相比，雙氫青蒿素和奧沙利鉑聯(lián)合使用后，結腸癌HCT116 細胞凋亡相關蛋白Bcl-2/Bax 下調，casepase-3、casepase-8活性升高，腫瘤細胞凋亡率進一步提升?？掠谂嗟萚26]研究也表明，青蒿素聯(lián)合吉西他濱對結腸癌細胞株LOVO、HT29可產(chǎn)生協(xié)同抑制作用，通過激活線粒體途徑介導結腸癌細胞發(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，人結腸癌耐藥細胞HCT8/ADR 中LC3-Ⅱ的表達增加，細胞凋亡率顯著升高，其機制可能為雙氫青蒿素可通過增強自噬的方式恢復耐藥細胞株對阿霉素的敏感性。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胞周期、誘導細胞凋亡協(xié)同放療殺傷腫瘤細胞。熊偉等研究[28]證實，在聯(lián)合青蒿素衍生物蒿甲醚的情況下，人結直腸癌細胞株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]通過人結腸癌裸鼠移植瘤進一步體內證實了蒿甲醚的放療增敏作用，并認為蒿甲醚是通過調控放化療抵抗人結腸癌細胞HCT116-CRR的上皮-間質轉化逆轉其放療抵抗性的。鄧平等[30]研究顯示，青蒿素可活化Lovo細胞內NF-κβ活性，同時增加Bcl-2和C-FLIP的表達，強化放射線誘導的腫瘤細胞線粒體和非線粒體的凋亡。

7 小結與展望

青蒿素及其衍生物可通過阻滯細胞周期、抑制增殖、誘導凋亡、抗腫瘤血管生成、調控自噬、介導鐵死亡以及作為放化療增敏劑等多種效應抑制腫瘤發(fā)展，在胃腸道腫瘤治療方面有著廣闊的應用前景。但青蒿素及其衍生物調控自噬和介導鐵死亡抗胃腸道腫瘤作用的研究尚處于起步階段，缺乏相應的體內實驗探索；青蒿素及其衍生物對胃腸道間質瘤的作用研究未見報道；腫瘤細胞對青蒿素及其衍生物敏感性的影響因素亦不明確。今后需進一步加強該方面的研究，為青蒿素及其衍生物應用于胃腸道腫瘤臨床治療提供更加有力的理論依據(jù)和實驗證據(jù)。