姜華
1971年哈爾濱醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院率先用三氧化化二砷(As2O3)治療急性早幼粒細胞白血病(APL)取得成功以后,砷劑成為國際血液、腫瘤界研究的新熱點。近年來的研究證實,As2O3對APL以外的多種惡性血液病和實體瘤均有效[1]。本文綜述國內(nèi)外有關(guān)研究,探素其治療作用及抗腫瘤機制,為開辟三氧化二砷新的治療作用提供參考。
1.1 對血液性腫瘤的治療作用 早在18世紀,F(xiàn)OWLER博士就用亞砷酸鉀制成Fowler’s液治療慢性粒細胞性白血病。1971年哈爾濱醫(yī)科大學的張亭棟醫(yī)師從治療淋巴結(jié)核的民間驗方中得到啟發(fā),發(fā)明了癌靈1號用來治療白血病、淋巴瘤等。1992年孫鴻德等[2]報道了應用癌靈1號治療急性早幼粒白血病(APL)32例,完全緩解率(CR)達65%,其中50%的患者存活5年以上,18.8%的患者存活10年以上,此后癌靈1號被簡化為單一的砷劑As2O3注射液,并且應用于治療各種類型的白血病,1999As2O3正式通過了國家藥品監(jiān)督管理局審批,并于2000年9月25日作為治療APL的新藥通過FDA的審批。研究顯示,As2O3可抑制難治多發(fā)性骨髓瘤(MM)細胞增殖,MUNSHI等試用As2O3治療9例進展難治性MM患者,有效率為22%,最近,美國NCI通過As2O3治療MM的I/Ⅱ期臨床研究也證實其有效性,其機制可能與其直接或間接抑制腫瘤新生血管形成、下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達、誘導細胞凋亡有關(guān)[3]。桑玉旗[4]研究顯示,采用As2O3治療難治復發(fā)性MM,有效率為46%,患者治療前后的血清VEGF變化結(jié)果顯示,其療效與VEGF水平呈負相關(guān)。
1.2 對人胃癌細胞作用的研究 已有實驗資料證實,As2O3對體外培養(yǎng)的胃癌細胞株SGC-7901具有誘導凋亡和抑制其增殖的作用。鄔德東等通過體內(nèi)實驗建立裸鼠胃癌皮下移植瘤模型,整體水平下觀察As2O3的抑瘤作用,實驗結(jié)果說明As2O33對人胃癌細胞裸鼠移植瘤具有顯著的抗癌作用,此作用與誘導癌細胞凋亡密切相關(guān)。
1.3 對人食管癌細胞作用的研究 體外實驗表明,As2O3對食管癌細胞具有明顯的抑制作用,尤其在中等劑量下,As2O3能誘導眾多的食管癌細胞系發(fā)生凋亡。馬會敏等[5]實驗研究顯示,As2O3誘導食管癌EC9706細胞凋亡過程中,HO21基因表達升高,呈時間依賴性變化,可能起到短暫的對抗氧化應激作用,目前的研究普遍認為,氧化損傷在As2O3誘導腫瘤細胞凋亡的過程中起重要作用。
1.4 對人胰腺癌細胞作用的研究 PASCA等用小干擾RNA抑制HO21基因表達,發(fā)現(xiàn)HO21表達顯著降低,胰腺癌細胞對化療藥物及放療的敏感性增強了。陳其奎等研究發(fā)現(xiàn)As2O3可抑制體外培養(yǎng)胰腺癌SW1990細胞系的生長,并能誘導其細胞周期的阻滯和細胞的凋亡。對裸鼠腎包下胰腺癌移植瘤的研究發(fā)現(xiàn),As2O3可以明顯抑制移植瘤的生長。
2.1 誘導腫瘤細胞凋亡 As2O3誘導細胞凋亡的作用機理可能是其作用于線粒體,誘導跨膜電位下降,導致線粒體通透性轉(zhuǎn)運孔開放,促使凋亡因子(如細胞色素C等)自線粒體內(nèi)膜腔釋放進入胞漿。進一步激活一些凋亡效應分子,引起級鏈式調(diào)亡反應。其機理還可能與半朧氨酸蛋白酶(caspase)的激活有關(guān)[5,6]。As2O3還可以影響各種抑癌基用和原癌基因的表達:如p53的激活,下調(diào)bcl-2的表達,增強c-fos、c-myc的 mRNA表達。
2.2 誘導腫瘤細胞分化 As2O3對實體瘤等多種腫瘤細胞都有一定的誘導分化作用。其機制尚不明,但研究發(fā)現(xiàn)As2O3對腫瘤細胞有雙重作用,并且與劑量有關(guān),高濃度引起細胞凋亡,低濃度引起不完全分化。
2.3 阻滯細胞周期 阻滯細胞周期是As2O3抑制腫瘤生長的重要機制之一。多數(shù)報道稱As2O3可使不同的細胞系阻滯于G1期或G2/M1期[7]。有研究表明As2O3通過調(diào)節(jié)細胞G2/M期轉(zhuǎn)換的一些關(guān)鍵調(diào)控蛋白來實現(xiàn)細胞周期阻滯的,具體機制包括上調(diào) cyclin B及 cyclinB依賴性激酶,CDk1,P21 等的表達,下調(diào) cyclinA,CDK6,cdc2 的表達等[8]。As2O3還能增強細胞微管聚合,干擾有絲分裂從而使乳腺MCF-7細胞和非小細胞肺癌H460細胞阻滯于有絲分裂期[9,10]。
2.4 抑制端粒酶活性 腫瘤細胞的失控性生長與端粒酶關(guān)系密切,抑制端粒酶的活性,可達到控制腫瘤的目的。樊華等[11]報道,As2O3對鼠移植性肝癌細胞端粒酶活性有抑制作用,呈時間劑量依賴性,而5-FU組端粒酶活性未被抑制。端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)作為端粒酶的催化亞單位,與腫瘤細胞永生化關(guān)系密切。章堯等[12]報道As2O3對急性早幼粒細胞自血病細胞株HL-60細胞端粒酶亞單位hTERTmRNA的表達具有抑制作用,并與誘導細胞凋亡的效應相對應。
2.5 抑制腫瘤血管生成 腫瘤血管形成過程中,血管生長因子如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、表皮生長因子(EGF),成纖維細胞生長因子(FGF)等起重要作用。陳惠英等[13]報道,As2O3能抑制肝癌細胞VEGF的表達。陳鑫等[14]報道,As2O3對人乳腺癌裸鼠移植瘤組織中VEGF的表達有抑制作用,并抑制瘤組織中的微血管密度(MVD),經(jīng)統(tǒng)計分析表明VEGF與MVD之間成顯著正相關(guān)。國外有報道As2O3能抑制白血病細胞產(chǎn)生的VEGF,并影響人臍靜脈內(nèi)皮細胞形成毛細管的作用。
綜上所述,As2O3抗腫瘤機制是多途徑、多靶點的,其應用于腫瘤的治療從體外觀察、建立動物模型在體實驗到最后臨床試驗均取得了一定療效,從而奠定了As2O3臨床治療血液性腫瘤及實體瘤的基礎(chǔ)。然而至今還沒有大樣本隨機、雙盲、對照研究,也未有對As2O3能否提高患者生存期的隨訪研究,以更好地評價其治療效果。但這也為科研工作者提供了相當大的研究空間,相信隨著砷劑治療腫瘤分子機制的進一步明了和臨床經(jīng)驗不斷積累,As2O3將會有更加廣闊的應用前景而最終可能成為抗腫瘤的一線用藥。
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