盐霉素杀伤肿瘤细胞作用机制新进展

吴 涛综述，王 毅审校

（1.南华大学第二临床学院，湖南衡阳421001；2.南华大学附属第二医院泌尿外科，湖南衡阳421001）

盐霉素杀伤肿瘤细胞作用机制新进展

吴 涛1综述，王 毅2审校

（1.南华大学第二临床学院，湖南衡阳421001；2.南华大学附属第二医院泌尿外科，湖南衡阳421001）

抗球虫药； 活性氧； 肿瘤干细胞； 综述

盐霉素起初作为一种抗球虫药物已被应用了几十年，直到Gupta等[1]发现盐霉素对乳腺癌细胞特别是乳腺癌干细胞具有特别杀伤作用后由于其抗肿瘤作用及其耐药性低甚至无耐药性等优点成为近年来研究热点。有研究发现，盐霉素能诱导除乳腺癌外的多种癌细胞死亡包括鼻咽癌、胃癌、淋巴细胞瘤、前列腺癌、肺癌及骨肉瘤等。但其杀伤肿瘤细胞的作用机制尚不完全清楚，在之前提出的一些假说基础上近年来通过不断探究发现了一些新的作用机制。现将近年来盐霉素杀伤肿瘤细胞的主要作用机制新进展简要介绍如下。

1 盐霉素与活性氧（reactive oxygen species，ROS）

细胞凋亡是一个监管的细胞死亡过程，需要一系列的级联激活和执行监管分子如ROS、紫外线照射、病毒感染、化疗药物等触发细胞毒性反应导致细胞死亡。内源性ROS是线粒体在呼吸过程中产生的副产品，主要由基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）严格调控，ROS在内在平衡中对线粒体的功能起着至关重要的作用，该平衡一旦被破坏，将直接影响线粒体功能进而导致细胞凋亡。盐霉素能提高前列腺癌细胞内ROS水平，打破前列腺癌细胞ROS内在平衡，导致癌细胞线粒体功能障碍，Bax基因易位到线粒体内膜同时释放细胞色素C到胞质，降低线粒体膜电位，增强胱天蛋白酶3（caspase-3）活性，然后通过一系列凋亡因子的参与及级联反应的激活，最终激活细胞凋亡蛋白酶，诱导细胞死亡[2]。在诱导对顺铂抵抗耐药的结肠癌SW620细胞中盐霉素能诱导增加乳酸脱氢酶释放和戊二醛积累，并能下调超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPX）表达水平，使细胞内ROS累积。同时盐霉素在对顺铂抵抗耐药的结肠癌SW620细胞中还能上调促凋亡基因——胱天蛋白酶3、8、9及Bax基因的表达[3-4]。

2 盐霉素与Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）信号通路

在脊椎动物和无脊椎动物的发育过程中Wnt/βcatenin信号通路调节细胞命运的决定过程，在肿瘤演进过程中亦起着非常重要的作用包括肿瘤的发生、生长，细胞衰老、死亡、变异、新陈代谢等，该信号通路级联激活需要Wnt分子结合卷曲蛋白Fzd受体和脂蛋白受体相关蛋白5/6（lipoprotein receptor associated protein，LRP5/6）共轭受体，三者在细胞表面形成一个三元复合物（Wnt/ Fzd/LRP）。Wnt/Fzd/LRP三元复合物磷酸化LRP5/6在细胞内高保守PPPSPxP序列，磷酸化LRP招募轴蛋白（axis protein，Axin）至细胞膜并内吞入胞，而后导致βcatenin破坏复合物[（APC/Axin/糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase，GSK3β）三元复合物]失活，使 βcatenin水平在胞内稳定累积，并能运送入核结合到晚期基因表达调控因子（late gene expression regulationfactor，LEF）/转录因子DNA结合因子上，成为转录激活因子，转录表达Wnt靶基因。

任何Wnt的激活及β-catenin破坏复合物的突变或缺失均可使相应基因过表达，导致肿瘤的发生。在慢性淋巴细胞白血病细胞中盐霉素作用于Wnt/Fzd/LRP三元复合物，阻止LRP6磷酸化，有效抑制Wnt/β-catenin信号通路相关靶基因的表达[4]。在乳腺癌及前列腺癌中经盐霉素处理后相应蛋白如Axin、LRP6、p-LRP6、游离 β连环蛋白（free-β-catenin）表达均降低，而对 βcatenin具有抑制作用的GSK3β磷酸化明显增强[5]。在胃癌细胞系AGS中盐霉素处理能抑制胃癌细胞生长，并且下调Wnt1及β-catenin表达水平[6]。在侧群细胞中盐霉素能下调Wnt靶基因LEF1、细胞周期蛋白D1（CyclinD1）及纤维链接蛋白的表达[7]。在鼻咽癌细胞中盐霉素特别是高浓度盐霉素能显著下调LRP6及β-catenin表达[8]。

3 盐霉素与Akt/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）信号通路

Akt/PKB作为原癌基因在很多细胞活动中具有关键性作用包括癌症发展和胰岛素代谢等。Akt级联反应可被很多机制激活如受体酪氨酸激酶、整合素、B细胞核T细胞受体、细胞因子受体、G蛋白偶联受体等，这些途径可促使肌醇磷脂3激酶（inositol phospholipid 3 kinase，PI3K）产生磷脂酰肌醇3、4、5-三磷酸。这些脂类物质为含有PH结构域（pleckstrin-homologydomain）的蛋白提供锚定位点，这些分子包括Akt及其上游活化因子——蛋白激酶D1。Akt有3种异构体，分别为Akt1、Akt2、Akt3，介导了许多PI3K调控的下游通路。Akt作用于雷帕霉素靶蛋白（the mammalian target of rapamycin，mTOR）和核糖体s6蛋白激酶信号通路调控细胞生长；作用于周期蛋白依赖性激酶的抑制分子p21和p27，并间接影响CyclinD1和p53基因表达水平调控细胞周期和细胞增殖；还可通过直接抑制促凋亡信号如Bad和叉头基因家族转录因子促进细胞存活。以上这些发现使Akt/PKB成为治疗癌症的重要靶点。

在乳腺癌细胞中，盐霉素处理后能增加Akt活性，上调Akt的磷酸化水平增加，同时盐霉素还能下调乳腺癌细胞PI3K、pPKD1、PTEN、pmTOR、磷酸化核糖体s6蛋白激酶蛋白表达水平[9]；在人口腔上皮鳞状细胞癌细胞系KB中盐霉素也能增加Akt磷酸化水平，同时也能增加对肿瘤侵袭性密切相关的聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶、磷酸化CSK3β、磷酸化结节硬化症致病基因2的活性[10]。说明盐霉素抗肿瘤效用可能通过PI3K/Akt信号介导下游mTOR和GSK3β信号通路起作用。

4 盐霉素与mTOR信号通路

雷帕霉素（rapamycin）在哺乳动物细胞中作用的标靶——mTOR是一种非典型的丝/苏氨酸激酶。存在于2种不同复合体即mTOR复合体1和mTOR复合体2中。mTOR复合体1由mTOR、构架蛋白和GβL GβL（mLST8）组成，在细胞增殖、代谢及肿瘤生长过程中具有主要作用。mTOR复合体1整合多种反映生长因子供应、营养和能量供应的信号，当条件允许则促进细胞生长，当遇到压力或条件不允许时促进分解代谢。生长因子通过Akt或细胞外调节蛋白激酶1向mTOR复合体1传递信号，使结节硬化症致病基因2蛋白失活，解除结节硬化症致病基因2对mTOR复合体1的抑制作用。有活性的mTOR复合体1产生一系列生物学效应如通过磷酸化真核起始因子4E结合蛋白1和核糖体s6蛋白激酶影响mRNA翻译、抑制自体吞噬、激活转录触动线粒体代谢和脂肪生成等。mTOR信号转导失常与许多疾病有关包括癌症、心血管疾病和代谢失调等。

有研究发现，在前列腺癌和乳腺癌细胞中较低浓度（5×10-7mol·L-1）盐霉素即可降低mTOR信号转导下游蛋白——核糖体s6蛋白激酶磷酸化水平，通过抑制mTOR信号转导进而抑制细胞生长、代谢，同时盐霉素还能上调对mTOR复合体1起抑制作用的GSK3β磷酸化水平[5]。而GSK3β除能抑制mTOR信号转导外还能抑制β-catenin信号通路的信号转导，因此，GSK3β有可能是盐霉素在抗前列腺癌和乳腺癌作用机制中的关键靶点。此外盐霉素还能降低mTOR复合物1和Wnt/ β-catenin共同转录因子CyclinD1表达水平，而CyclinD1对肿瘤增殖具有关键性作用。在人口腔上皮鳞癌细胞中对mTOR起抑制作用的GSK3β及磷酸化结节硬化症致病基因2基因表达水平在盐霉素处理组均增强，说明盐霉素抗口腔上皮癌亦是通过抑制mTOR信号转导而达到抗肿瘤效应的[10]。在非小细胞肺癌中盐霉素能有效抑制mTOR磷酸化水平及下游蛋白——核糖体s6蛋白激酶表达水平，并且与二甲双胍对mTOR信号通路具有协同作用[11]。

5 盐霉素与肿瘤干细胞

肿瘤干细胞具有自我增殖、分化、对抗肿瘤药物耐药、抗药等特性，对肿瘤的发生、生长、转移及复发等具有关键性作用，也是目前放、化疗等对肿瘤疗效局限的关键因素。杀死肿瘤干细胞意味着彻底治愈肿瘤，因此，肿瘤干细胞理论近年来成为不断追逐新型抗肿瘤药物的重要理论基础。而盐霉素在2009年被证明对乳腺癌干细胞较常规化疗药物——紫杉醇具有更强的杀伤作用[1]而成为抗肿瘤干细胞研究热点药物。近年来，通过不懈努力，逐步了解了盐霉素抗各种肿瘤干细胞的秘密。

Mao等[6]在胃癌细胞系AGS中证明了Wnt1蛋白水平上调不仅能促进胃癌细胞生长，且还能增加异种移植肿瘤干细胞比例。盐霉素处理后干细胞标记物Wnt1、CD44、干细胞多能调节基因β-catenin表达水平均降低，说明盐霉素对胃癌干细胞具有杀伤作用，且可能是通过抑制Wnt/β-catenin信号通路起作用的。在肺癌细胞系A549中盐霉素能明显抑制醛脱氢酶阳性肺癌干细胞[12]。在神经胶质瘤细胞中盐霉素能选择性抑制肿瘤起始细胞（肿瘤干细胞样细胞）生长[13]。在非小细胞肺癌细胞系中盐霉素不仅对非小细胞肺癌干细胞具有独立杀伤作用，且还能与盐酸二甲双胍通过表皮生长因子家族信号通路协同杀伤非小细胞肺癌肿瘤干细胞[11]。同样盐霉素对子宫内膜癌上皮间质转化细胞[7]、直肠癌干细胞[14]、胰腺癌干细胞[15]均具有明显抑制作用。此外盐霉素还具有杀伤肿瘤的其他机制如激活DNA损伤相关蛋白[16]、有效逃离抑癌基因ABC转运体将药物排除细胞外[17]、激活非甾体抗炎药激活基因1[18]等。

6 展 望

新化合物盐霉素作为一种新的抗肿瘤药物，具有耐药性低、抗肿瘤疗效好、价格低廉、易提取等优点，也使该药具有很强成药的可能。虽然该药抗肿瘤分子水平作用机制及对人体不良反应尚未完全明确，但由于对肿瘤干细胞的特殊杀伤作用，意味着有治愈肿瘤的可能，这将是与肿瘤“战争”中的一个新的里程碑。因此，坚信经过不断努力，盐霉素应用于临床，终将获得该“战役”的胜利。

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A

1009-5519（2015）24-3742-03

2015-08-06）

吴涛（1988-），男，湖北恩施人，硕士研究生，主要从事泌尿外科临床工作；E-mail：835190045@qq.com。