CDDO及相关化合物促肿瘤细胞凋亡研究进展

陈 敏,张珍珍,季 晖

(1.连云港中医药高等职业技术学校,江苏连云港,222006;2.中国药科大学药理学教研室,江苏南京,210009)

尽管目前对肿瘤的治疗方法有多种,但至目前尚没有一种治疗方法可以治愈肿瘤。Sjoblom等[1]对人类的结肠癌和乳腺癌的重大研究发现至少189个基因中存在突变现象,而事实上与致癌作用有关的基因数目远多于已发现的数量,它提示人类肿瘤是多基因作用的结果,并促使人们不断开发新的多功能药物而不是单功能药物来预防和治疗肿瘤。2-氰基-3,12-二氧齐墩果烷-1,9(11)-二烯-28-酸(CDDO)及化合物是一类新的多功能药物,它们既不是传统的细胞毒剂也不是只作用于单靶点单步骤的信号传导的单功能药物,具有独特的分子结构和细胞作用机制,并在许多动物模型中显示了很好的疗效。因此,CDDO及化合物有希望成为新型、高效的抗肿瘤化学药物。CDDO及化合物既有抗炎作用又有抗肿瘤作用,抗炎作用已得到广泛的研究,本文侧重综述CDDO的抗肿瘤作用。

1 CDDO及化合物的特性

在自然界有许多天然三萜类植物[2],在自然界中已知的天然三萜类化合物就超过20 000种,在亚洲国家许多被用作药用[3]。在祖国传统中医药中齐墩果烷型三萜类物质至今仍在临床上使用,如灵芝 、菊花 、茯苓 、山楂 、垂盆草 、青叶胆 、女贞子、薰衣草、地榆等,具有保肝、抗肿瘤、抗炎及降糖和抗病毒的作用。CDDO在齐墩果烷三萜类化合物中抗肿瘤作用最强,CDDO的甲酯为CDDO-Me,对CDDO进一步衍生化[4],得到咪唑啉酮CDDO-Im,酰胺类如甲酰胺,CDDO-MA;乙酰胺,CDDO-EA,以及双氰类Di-CDDO,生物活性都得到了非常显著的提高[3]。其中,CDDO-Me已于2007年10月被FDA批准进入II期临床研究,用于治疗黑色素瘤和胰腺癌。CDDO及化合物不是与细胞信号传导过程中的单一激酶相结合,而是调节整个细胞调节网络的活性,影响细胞的氧化还原状态,诱发肿瘤细胞的分化,抑制肿瘤细胞的生长,并能够有效诱导那些对传统化疗药物已产生耐药性的癌细胞的凋亡,且安全性高,直接作用于肿瘤细胞。

2 CDDO选择性作用肿瘤细胞株的类型

CDDO衍生物具有抑制癌细胞的增殖和诱导癌细胞的凋亡作用,这种作用发生在人类及鼠的一些实体瘤和几种骨髓恶性肿瘤中,表现出对肿瘤细胞株作用的选择性。选择性的肿瘤细胞株类型有白血病(AML,APL,CLL,CML)的T淋巴细胞和B淋巴细胞,淋巴瘤,皮肤T细胞淋巴瘤,真菌病,Sezar综合征,乳腺癌(雌二醇的阳性受体和乳腺癌阴性受体),黑素瘤,卵巢和前列腺癌,胰腺癌,软骨肉瘤和骨肉瘤,皮肤癌,多发性骨髓瘤细胞,结肠癌,支气管上皮细胞和非小细胞肺癌[2-3,5-6]。特别地,CDDO-Im对乳腺癌、多发性骨髓瘤细胞呈现较强选择性[7-8]。

3 CDDO促肿瘤细胞凋亡的机制

3.1 肿瘤细胞凋亡的主要信号通路

CDDO及其衍生物具有多功能抗肿瘤特性,在肿瘤细胞凋亡内在途径和外在途径的多靶点上发挥作用,抑制细胞增殖,诱导细胞凋亡。

3.1.1 外在途径:也称死亡受体凋亡途径。死亡受体可传导由特定的死亡配体引起的凋亡信号,死亡受体与相应配体相结合而被激活,经过下游系列信号级联反应,逐级激活起始胱天蛋白酶(如caspase-8)和效应胱天蛋白酶(caspase-3,7等),最终导致细胞发生凋亡。死亡信号如TNF-α[9]、Fas、TRAIL[3]、RIP等 。肿瘤坏死因子(TNF)超家庭成员的死亡受体是促肿瘤细胞凋亡潜力靶点,在不同TNF成员中特别受关注是TNF相关凋亡诱导配体 TRAIL,TRAIL通过连接死亡受体DR4(T RAIL-R1)和DR5(TRAILR2)[3]诱导凋亡。

3.1.2 内在途径:也称线粒体凋亡途径。通过改变线粒体巯基的氧化还原状态以及影响线粒体膜对一些凋亡蛋白前体的通透性,减少线粒体跨膜能力,引起线粒体跨膜电位崩解,释放蛋白质,诱导细胞凋亡。细胞色素C是第一种被发现的线粒体释放促凋亡蛋白。在细胞凋亡过程中细胞色素C的释放是线粒体外膜通透性增高的结果。Bcl-2家族成员的抗细胞凋亡基因和促细胞凋亡基因通过调节线粒体外膜的通透性和完整性起重要调控作用。

3.2 CDDO及化合物促肿瘤细胞凋亡主要机制

CDDO及化合物能不依赖于P53、多药耐受性(MDR)或者过氧化物酶体增生物激活受体γ(PPARγ)[10],选择性地诱导人类癌细胞株的凋亡。特别地,CDDO及化合物能诱导白血病和骨髓瘤患者身上的原发癌细胞产生凋亡,即使当这些癌细胞对传统的治疗耐受时仍能起效[11];而且,在诱使癌细胞凋亡的浓度下,对来自于同一患者或健康志愿者的正常淋巴细胞没有毒副作用。这种对癌细胞选择性的凋亡可能由于在癌细胞[12]中内源性氧化应激水平更高。在已经被氧化应激的恶性细胞中,添加一种能进一步增加ROS量的药物就能够杀死恶性细胞[12-13]。而且CDDO及化合物与其他药物,包括维甲酸、TNF-α,TNF-α相关的凋亡诱导配体(TRAIL)[8]、bortezomib和贝沙罗汀联合用药时能促进诱导凋亡。CDDO,CDDO-Me和CDDO-Im诱导凋亡取决于细胞的类型,通过外在死亡的受体介导和内在线粒体依赖性途径,这些途径首先诱导死亡受体 DR4(TRAIL-R1)和 DR5(TRAILR2)[8],接着激活BID和caspase-3,8,9的裂解,通过下调FLIP或诱导BAX转位到线粒体以及从线粒体释放细胞色素C和凋亡诱导因子AIF[8]。尽管靶向作用导致凋亡级联反应的原始蛋白质并没有被确定,但是CDDO及化合物确实能破坏细胞的氧化还原平衡,降低细胞内和线粒体内谷胱甘肽的水平,因此能降低细胞抗氧化剂的能力[14],激活c-Jun氨基端激酶和p38应激途径,从而增加细胞溶质内游离钙离子的浓度,阻断了核因子(NFκ B)以及信号转导蛋白和转录激活子(STAT)的信号系统[7,14-16];这些反应中任一个都能引起细胞的凋亡级联。

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