質(zhì)子泵抑制劑用于惡性腫瘤化療的研究進(jìn)展

李廷棟 高麗萍

1.甘肅省腫瘤醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050；2.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院，甘肅 蘭州 730000

目前，大部分惡性腫瘤患者需要進(jìn)行化療延長(zhǎng)生存期，因此，預(yù)防化療所致的不良反應(yīng)是提高患者生活質(zhì)量的重要內(nèi)容之一。通?；熕幬锒季哂屑?xì)胞毒性，會(huì)對(duì)人體造成不同程度的損傷，嚴(yán)重的不良反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致腫瘤患者的治療中斷。胃腸道反應(yīng)是化療過程中最早出現(xiàn)的不良反應(yīng)，也是患者自覺不適的最主觀感受。質(zhì)子泵抑制劑（proton pump inhibitors，PPIs）常用于化療，可以預(yù)防和緩解反復(fù)嘔吐導(dǎo)致的胃部不適、反酸、化學(xué)性胃炎以及化療過程中使用大量糖皮質(zhì)激素類藥物對(duì)胃黏膜造成的損傷[1］。PPIs抑制胃部壁細(xì)胞的質(zhì)子泵（H+/K+-ATPase），除此之外，還可以抑制腫瘤細(xì)胞中過度表達(dá)的液泡型H+-ATP酶（V-ATPase）以及腎管基底有機(jī)陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)體2（OCT2）。PPIs有望作為一種具有較高抗癌策略潛力的藥物模型。本文就PPIs在惡性腫瘤化療中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 PPIs的生物活性

PPIs是一種弱堿性物質(zhì)，通過特異性地阻斷胃壁細(xì)胞H+/K+-ATP酶，從而抑制胃酸分泌，常用于治療胃食管胃酸過多相關(guān)疾病，如幽門螺桿菌感染、胃食管反流病、胃潰瘍、十二指腸潰瘍、巴雷特食管等。胃H+/K+-ATP酶的作用是胞質(zhì)H+交換腔內(nèi)K+，是胃酸酸化的主要酶。該酶是由兩個(gè)亞單位，一個(gè)114kda-α亞單位和一個(gè)35kda-β亞單位。α亞單位含有ATP和陽(yáng)離子結(jié)合位點(diǎn)執(zhí)行質(zhì)子泵的催化和轉(zhuǎn)運(yùn)功能。重糖基化的β亞單位是內(nèi)吞從管狀膜中提取H+/K+-ATP酶所必需的，也是保護(hù)質(zhì)子泵免受酸性環(huán)境影響的關(guān)鍵。PPIs在頂葉細(xì)胞分泌的酸性空間中積累，轉(zhuǎn)化為活性親硫形式，然后與胃酸泵的關(guān)鍵半胱氨酸形成二硫鍵，從而導(dǎo)致H+/K+-ATP酶失活，抑制胃酸分泌[2］。

除了胃H+/K+-ATP酶外，真核細(xì)胞內(nèi)的溶酶體、核內(nèi)體、高爾基體和分泌顆粒等細(xì)胞內(nèi)不同區(qū)域的細(xì)胞膜上也普遍存在多種空泡型V-ATPase，通過VATPase對(duì)胞質(zhì)、胞內(nèi)和局部胞外空間的pH進(jìn)行必要調(diào)控，在細(xì)胞存活機(jī)制中發(fā)揮重要作用[3］。一些研究證實(shí)，V-ATPase在正常組織中普遍存在，其抑制劑，如bafilomycin A或concanamycin A，因?yàn)槟軌驈?qiáng)烈誘導(dǎo)凋亡細(xì)胞死亡，作為潛在的抗腫瘤藥物或簡(jiǎn)單的化學(xué)增敏劑，由于其高水平的全身毒性而被放棄，未進(jìn)入Ⅰ期臨床試驗(yàn)[4］。

雖然PPIs最初被描述為胃H+-K+-ATP酶的特異性阻滯劑，但PPIs也能抑制V-ATPase的活性。PPIs抑制質(zhì)子泵發(fā)揮抑酸作用，需依賴于酸性pH值來激活。由于PPIs是親脂性弱堿性前藥，容易穿透細(xì)胞膜，集中在酸性區(qū)，在酸性區(qū)不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化為磺胺形式，是活性抑制劑。因此，對(duì)于PPIs來說，與包括抗癌藥物在內(nèi)的絕大多數(shù)藥物不同的是，在酸性環(huán)境中質(zhì)子化會(huì)導(dǎo)致活化而不是中和?；谶@些特性，PPIs因其具有降低腫瘤酸性和克服酸性相關(guān)耐藥的潛力而被廣泛研究。

2 PPIS的抗腫瘤機(jī)制

2.1 腫瘤生存微環(huán)境 腫瘤微環(huán)境酸度越來越被認(rèn)為是腫瘤進(jìn)展和耐藥性的重要決定因素。正常細(xì)胞的胞外pH呈中性，胞內(nèi)pH呈酸性，此種pH梯度能夠促進(jìn)弱堿性的藥物被動(dòng)的進(jìn)入細(xì)胞。而細(xì)胞外酸性，即細(xì)胞外pH值低于周圍正常細(xì)胞，是惡性腫瘤的一個(gè)標(biāo)志，在腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移、耐藥性和選擇更具侵襲性的細(xì)胞表型方面起著關(guān)鍵作用，這些細(xì)胞表型能夠在非常惡劣的缺血低氧微環(huán)境條件下生存。腫瘤酸性的主要原因是糖的發(fā)酵，而糖總能誘導(dǎo)乳酸的產(chǎn)生，也稱為Warburg效應(yīng)[5］。使腫瘤細(xì)胞在酸性條件下存活的最重要機(jī)制之一是一些質(zhì)子交換器，包括V-ATPase。VATPase一方面將H+從細(xì)胞內(nèi)囊泡內(nèi)的胞質(zhì)中泵出，另一方面將H+排出細(xì)胞外，從而導(dǎo)致細(xì)胞外酸化（pHe）和細(xì)胞內(nèi)檸檬酸堿性化（pHi），反向pH梯度通路是惡性腫瘤的一個(gè)特殊特征[6］。為了克服這種低氧微環(huán)境，并防止增加的酸性代謝物的積累，處理細(xì)胞內(nèi)質(zhì)子的能力對(duì)腫瘤細(xì)胞的生存至關(guān)重要。研究表明，腫瘤在酸性/低氧條件下存活的靶向機(jī)制可能是一種新的抗癌策略[7］。V-ATPase是PPIs的靶點(diǎn)之一，PPIs可以抑制V-ATPase活性，逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞生存的酸性環(huán)境，是適合于這一目的的藥物。

2.2 PPIs的抗氧化作用 PPIs的作用是由早期活性氧（ROS）的產(chǎn)生介導(dǎo)的，而ROS的產(chǎn)生先于溶酶體pH堿化，溶酶體膜滲透和胞漿酸化，提示早期的酸性泡室不穩(wěn)定[8］。溶酶體改變后，線粒體膜去極化，細(xì)胞色素C釋放，染色質(zhì)凝聚，caspase激活。然而，抑制caspase活性并不影響PPIs誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，而抗氧化劑（N-乙酰半胱氨酸）對(duì)ROS的特異性抑制顯著延遲細(xì)胞死亡，并保護(hù)溶酶體和線粒體膜。Lu X等[9］研究，在體內(nèi)通過RNA干擾抑制V-ATPase活性，可以通過減少H+外排顯著延遲人類癌癥的生長(zhǎng)，這表明pH調(diào)節(jié)可能在腫瘤的穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用。PPIs對(duì)質(zhì)子泵活性的抑制可能使腫瘤細(xì)胞失去一種重要的穩(wěn)態(tài)機(jī)制，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[10］。

2.3 PPIs促腫瘤細(xì)胞凋亡作用 由于抗癌治療的最終目的是殺死癌細(xì)胞，因此通過對(duì)癌細(xì)胞的特異性和選擇性可以提高抗癌藥物的治療效率。目前對(duì)抗癌策略的理解已經(jīng)導(dǎo)致嘗試篩選有選擇性地增加癌細(xì)胞凋亡的藥物，或使用特定于腫瘤細(xì)胞的凋亡通路。因此，有研究結(jié)果表明，PPIs作為抗癌治療具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)[11］。首先，PPIs選擇性誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，這種凋亡可能是通過抑制ERK磷酸化而引起的。PPIs同時(shí)刺激了p38的磷酸化以及ERK的失活，這種失活只在癌細(xì)胞中以劑量和時(shí)間依賴的方式進(jìn)行。PPIs對(duì)單個(gè)MAPK亞家族的不同調(diào)控可能被認(rèn)為是對(duì)癌癥具有高選擇性的抗癌藥物，因?yàn)閜38通常參與細(xì)胞凋亡和應(yīng)激信號(hào)通路，而ERK則是由細(xì)胞生長(zhǎng)和分化刺激激活的。其次，非腫瘤細(xì)胞通過誘導(dǎo)抗凋亡分子HSP70和HSP27來抵消PPIs誘導(dǎo)的凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，PPIs誘導(dǎo)的HSP70明顯多于GGA[12］，GGA通常被認(rèn)為是誘導(dǎo)HSP70關(guān)鍵作用的藥物。因此，PPIs可以選擇性誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡死亡，而不會(huì)對(duì)周圍的非癌細(xì)胞產(chǎn)生明顯的不良影響，該制劑在臨床應(yīng)用方面具有一定的安全性。第三，PPIs在低氧和酸性條件下，由于其活性形式的轉(zhuǎn)化，會(huì)選擇性地在癌細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為其活性形式，引起明顯的凋亡[13］。

2.4 PPIs的抗耐藥機(jī)制 V-ATPase質(zhì)子泵參與控制正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的pH值。低pH值是PPIs活化的最佳條件。細(xì)胞外酸性被證明在癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的耐藥性中起著關(guān)鍵作用，減少了化療藥的攝取。VATPase在腫瘤耐藥細(xì)胞中過表達(dá)，并且化療還可以誘導(dǎo)其表達(dá)增加[14］。Von Schwarzenberg K等[15］研究顯示，V-ATPase抑制劑通過HER-2介導(dǎo)的途徑可引起曲妥珠單抗耐藥的乳腺癌細(xì)胞死亡和生長(zhǎng)抑制。You H等[16］研究顯示，敲除V-ATPase亞單位C還可以增加乳腺癌細(xì)胞對(duì)包括順鉑在內(nèi)的多種細(xì)胞毒性藥物的敏感性。越來越多的證據(jù)表明，通過PPIs可以通過抑制質(zhì)子泵來破壞腫瘤細(xì)胞pH梯度，從而降低各種腫瘤的化療耐藥性。

對(duì)順鉑和5-氟尿嘧啶的耐藥是一些實(shí)體腫瘤臨床治療的主要障礙。順鉑耐藥被認(rèn)為涉及幾個(gè)機(jī)制，如藥物外排增加、細(xì)胞硫醇和DNA修復(fù)活性增加[17］。我們最近發(fā)現(xiàn)，人類惡性腫瘤對(duì)順鉑的耐藥性可能是腫瘤酸性和被稱為外泌體（exosom）的納米囊泡釋放的結(jié)果[18］。反過來，癌細(xì)胞釋放外泌體，使細(xì)胞外環(huán)境酸化，抑酸劑和酸緩沖液可以抑制癌細(xì)胞分泌外泌體[19］。值得注意的是，血漿外泌體水平與腫瘤大小或腫塊直接相關(guān)，PPIs治療顯著降低了異種移植模型中人類腫瘤釋放的外泌體血漿水平。PPIs在臨床環(huán)境中均可誘導(dǎo)化療增敏[20］。

3 PPIs減輕化療所致的腎毒性

腎小管上皮細(xì)胞基底膜側(cè)表達(dá)的OCT2在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境平衡方面起著重要作用，是腎臟主動(dòng)分泌眾多內(nèi)、外源性有機(jī)陽(yáng)離子型化合物（包括環(huán)境毒素、藥物以及內(nèi)源性代謝產(chǎn)物等）的主要轉(zhuǎn)運(yùn)體[21］。鉑類藥物作為一類廣譜的抗腫瘤藥物，也是對(duì)腎臟毒性最為突出的一類藥物。順鉑的主要不良反應(yīng)包括腎毒性、耳毒性、骨髓抑制和周圍神經(jīng)病變。由于CDDP誘導(dǎo)的腎毒性呈劑量依賴型，限制了其臨床應(yīng)用，因此，CDDP化療期間腎保護(hù)策略的制定是一個(gè)亟待解決的問題。眾所周知，與其他器官或血漿相比CDDP在腎臟中有特殊的累積。有機(jī)陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)體2（OCT2/SLC22A2）在腎基底外側(cè)膜高表達(dá)，主要負(fù)責(zé)CDDP在腎臟中的積累。PPIs抑制腎管基底OCT2，可以減少鉑類藥物和氟尿嘧啶類藥物在腎臟的蓄積，降低腎臟毒性。Ikemura K等[22］一項(xiàng)回顧性隊(duì)列臨床研究中表明，食管癌及頭頸部癌采取順鉑和5-氟尿嘧啶的化療方案中，聯(lián)合使用PPIs可以減輕腎毒性，并且多因素分析證明PPIs是減輕腎毒性的一個(gè)獨(dú)立因素。

綜上所述，PPIs應(yīng)用于化療中可能作為一個(gè)新的治療靶點(diǎn)，通過作用于V-ATPase改變腫瘤生長(zhǎng)的酸性環(huán)境，可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞死亡，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，增強(qiáng)化療藥物的敏感性。同時(shí)，化療過程中應(yīng)用PPIs可抑制腎管基底OCT2，減輕腎毒性，并且不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥，利大于弊。但仍需要通過體內(nèi)外途徑進(jìn)一步研究PPIs在腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮作用的機(jī)制。此外，還應(yīng)進(jìn)行臨床前瞻性研究，以進(jìn)一步支持質(zhì)子泵抑制劑的臨床價(jià)值，為新的研究提供支持，以期為腫瘤患者化療建立新的藥物療法提供重要信息。