金属配合物抗肝癌的研究进展

王雪红　黄照权

摘要：化疗是肿瘤的三大传统疗法之一，自从1969年Rosenberg等发现顺铂具有抗肿瘤活性以来，金属配合物便开始受到越来越多的重视。随着对金属配合物的研究不断深入，新的具有抗肿瘤活性的金属配合物不断涌现出来。笔者综述了金属配合物抗肝癌的主要作用机制（包括诱导肝癌细胞凋亡、影响肝癌细胞周期分布、抑制肝癌细胞侵袭和转移）及新型金属配合物抗肝癌细胞耐药性的研究进展。

关键词：金属配合物；抗肿瘤；肝癌

中图分类号：R735.7 文献标志码：A 文章编号：1008-2409（2016）05-0128-07

肝癌作为常见的恶性肿瘤之一，在过去的几十年里发病率显著增加，根据趋势估计在接下来的20年里可能会继续增加。由于肝癌转移迅速、进展较快，且肝的储备功能有限，不经任何治疗的5年生存率只有5%，而外科手术虽对肝癌的治疗有效，但也只有10%～15%的患者预后良好，且5年生存率低于50%，其他治疗方法由于复发率较高，效果也不甚理想，因此，寻找一种有效的治疗方法依然是人类为之奋斗的目标。

化疗是肿瘤的三大传统治疗方法之一，在肿瘤的治疗方面起着重要作用，相关化疗药物也在不断发展。由于金属配合物可以为药物设计提供一个高度灵活的平台，人们可以由此制造出一系列具有生物活性的物质，因此，作为潜在的抗癌药物受到广泛关注。自从顺铂1969年被Rosenberg发现，又于1978年被FDA批准进入临床应用后，科学家们对顺铂等抗癌药物关注越来越多，随着卡铂、奥沙利铂等相继被批准进入临床，铂类化疗药物在治疗肿瘤方面起着越来越重要的作用。虽然铂类化疗药物进入临床应用已经多年，对肝癌的治疗有不可估量的作用，但是其耐药性和不良反应也不可小觑，如引起的肾毒性、神经毒性、耳毒性、恶心、呕吐等，严重限制了铂类药物的应用。目前有关铂类化疗药物的相关研究已经很多，但是其分子机制依然不是很清楚。在随后的研究中，其他铂族和非铂类金属配合物陆续问世，都表现出了显著抑制人和动物肿瘤的效果，少数已经进入早期临床试验阶段，它们在一定程度上克服了顺铂等铂类药物的不良反应及其耐药性，具有较好的潜在药用价值，有望用于各种抗肝癌药物的制备。笔者就近年来金属配合物在抗肝癌机制方面的研究进展进行阐述。

1金属配合物抗肝癌的作用机制

1.1诱导肝癌细胞凋亡

化疗药物治疗肿瘤主要是通过触发癌细胞凋亡来实现的。从低等的真核生物到哺乳动物凋亡的机制类似，都是通过一系列的分子调控最终引起细胞死亡。虽然凋亡的潜在机制尚不完全清楚，但是已经明确经典凋亡机制中的主要调控因素包括死亡受体、半胱天冬酶（caspase）、線粒体等，并且通过研究已经确定caspase在凋亡中起着关键作用。引起凋亡主要有两条信号通路：外源性通路和内源性通路，外源性通路主要通过死亡受体来介导，而内源性通路主要通过线粒体介导来实现。金属配合物诱导肝癌细胞凋亡的详细机制包括以下通路。

1.1.1外源性通路 外源性通路又称为死亡受体通路，目前发现细胞膜表面的死亡受体主要有CD95（又称为Fas）和TNF受体（TNFR），而化疗药物可通过刺激Fas或TRAIL，使得带有死亡结构域的Fas相关蛋白（FADD）和caspase-8结合，激活caspase-8，再通过一系列的蛋白酶级联反应，最终激活执行凋亡的蛋白caspase-3，完成凋亡过程。最近，Oramas-Royo等发现用铜配合物处理肝癌细胞（HepG2），caspase-8和caspase-3的活性明显增加，这就证明了铜配合物可以通过外源性通路促进肝癌细胞的凋亡。还有Okamura等[3]发现顺铂也可以通过激活caspase-8诱导肝癌细胞凋亡。

1.1.2内源性通路 线粒体为内源性信号通路介导的细胞凋亡调控中心，在金属配合物引起的细胞凋亡中起着重要作用。内源性凋亡信号通路主要通过Bcl-2家族蛋白影响线粒体膜，使其通透性增加，导致细胞色素C（cytochrome C）从线粒体膜间隙释放到细胞浆中，与Apaf-1和caspase-9形成凋亡复合体，最后复合体激活caspase-3，触发DNA破碎，致使细胞死亡，并且在此过程中，线粒体膜电位会下降或消失。

Anbu等利用荧光实验发现双核锌配合物处理肝癌细胞（R-HepG2）时，caspase-3和caspase-9的活性明显增加，但是caspase-8的活性并没有发生改变，这表明双核锌配合物是通过内源性通路促进肝癌细胞的凋亡。而Shao等发现锌（Ⅱ）的酞菁配合物联合射线照射处理肝癌细胞时，Caspase-3和Caspase-9的活性明显升高，说明锌（Ⅱ）的酞菁配合物联合射线照射也可以通过内源性通路促进肝癌细胞凋亡。Thati等用比色蛋白酶实验发现用铜的配合物处理肝癌细胞株后，caspase-3和-9的活性明显升高，这说明铜的配合物也可以通过内源性通路促进肝癌细胞株（HepG2）凋亡。另外，Gudey等发现钴的配合物在处理人类肝癌细胞后，caspase-3活性有轻微的升高，这说明钴配合物有较弱的通过内源性促凋亡通路来促进肝癌细胞凋亡的能力。

金属配合物在使肝癌细胞株凋亡时会出现线粒体膜电势降低或消失，Zhang等将铋结合二氨基硫脲的配合物处理肝癌细胞（HepG2），细胞凋亡数目明显增加，然后利用荧光染料罗丹明123标记线粒体的内外膜，结果发现绿色荧光明显减少，这表明该配合物诱导细胞凋亡中线粒体膜电位是降低的。而Lin等利用JC-1探针标记用钌（Ⅱ）配合物3处理过的肝癌细胞株BEL-7402的线粒体膜，发现随着药物浓度增加，线粒体膜电位明显呈降低的趋势，这说明钌（Ⅱ）配合物3诱导肝癌细胞株BEL-7402的细胞凋亡与线粒体膜电位的降低有关。Li等利用铂（Ⅱ）配合物处理肝癌细胞（BEL-7404），使其凋亡时发现线粒体膜电位的消失。Hearn等将铱配合物处理肝癌细胞株，利用JC-10探针荧光标记，发现线粒体膜电势降低。

1.1.3其他凋亡通路 两条经典的内源性和外源性通路可以诱导细胞凋亡已经公认，而MAPK和P13-AKT通路可以影响细胞凋亡也已经被证明。Liu等通过研究发现JNK信号通路可以抑制肝癌细胞株（HepG2）对顺铂的敏感性，若抑制该信号通路，可使得肝癌细胞的凋亡增加，而Yang等发现顺铂在诱导经IER5（早期反应基因5）转染的肝癌细胞株（HepG2）凋亡过程中，磷酸化的AKT减少，这说明AKT凋亡通路参与了顺铂诱导的肝癌细胞凋亡。

1.2影响肝癌细胞的周期分布

细胞周期的研究在最近几十年已经引起了很大的关注，主要是因为它在抗癌方面的重要作用。笔者已经发现细胞周期是一个严格调控的过程，包括了多个检查点：①检查细胞外生长信号。②检测细胞大小。③评估每个周期DNA的完整性，并且细胞周期被细胞周期依赖性激酶（CDK）调控，而每个CDK都有一个能被调节亚基激活的催化亚基，这些复合物能在周期中的特殊时间段内被激活，也能被外源性因子诱导和调控，也就是说细胞周期的过程是可以被各种各样的外源性因子调控的，包括生长因子和其他细胞外因子，比如活性氧（ROS），Boonstra等已经证明ROS在细胞周期进程中发挥着重要作用。

金属配合物可以影响肝癌细胞的细胞周期，Shao等发现金属酞菁联合放射线处理肝癌细胞株（HepG2），通过产生活性氧，将HepG2的周期阻滞在G2/M期，诱导细胞凋亡，而且他们发现活性氧对细胞周期的影响效果取决于活性氧暴露的量和持续的时间。另有研究表明外源性生长因子通过细胞内信号转导网来刺激细胞周期进程或者阻滞细胞周期来发挥作用。目前已有学者研究发现钌、铂、钯、铜、钒等金属的配合物可以阻滞肝癌细胞的细胞周期，从而发挥其抗增殖的作用，抑制肿瘤细胞的生长。

Lin等发现钌（Ⅱ）的配合物可以分别将人肝癌细胞株HepG一2和BEL-7402阻滞在S期，并且可以将细胞株BEL-7404.的细胞周期阻滞在G2/M期。Yu等分别发现铂与去甲斑蝥素结合形成的配合物以及钯（Ⅱ）与甲酸盐结合形成的配合物可以将人的肝癌细胞株HepG2阻滞在G2/M期。另外Li等[11]发现铂（Ⅱ）与鹅掌楸碱结合形成的配合物可以将肝癌细胞株BEL-7404的细胞周期阻滞在G2/M和s期，Thati等发现用铜与香豆素结合的配合物处理人肝癌细胞株HepG-2时，S期的细胞数明显增多。而Fu等发现钒的配合物——乙酰丙酮氧钒可以通过激活ERK和AKT信号通路，尤其是激活ERK，将肝癌细胞株HepG-的细胞周期阻滞在G1/S期的效果更为明显。

1.3抑制肝癌细胞转移和侵袭

肝癌是全球最致命的疾病之一，研究表明其极高的病死率主要与原发性肝癌的癌细胞转移和侵袭能力较强有关，因此，探索肝癌的转移和侵袭机制对于研究新的金属配合物对肝癌的诊断和治疗意义重大。

Lum等通过微阵列研究发现金（Ⅲ）配合物一金-1a有能力改变与血管生成、侵袭有关的基因转录，但是由于肿瘤细胞的迁移和侵襲在肿瘤的转移中起着重要作用，他们进一步研究了金-1a是否能抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭，结果证实了金-1a确实有抑制作用。Clark等曾在1999年证明了RhoC基因在肿瘤的侵袭和转移中扮演着重要的角色，后来冯觉平等发现奥沙利铂在抑制肝癌细胞株的转移和侵袭作用时，RhoC基因的mRNA和蛋白表达均有下降，提示奥沙利铂在抑制肝癌细胞的转移和侵袭时可能与RhoC基因的表达改变有关。

肿瘤转移和侵袭离不开血管生长，因为血管是肿瘤运输必需营养物质和代谢废物的管道，任何实体瘤没有自己的新鲜血液供应，将很难生长，转移、侵袭更难发生，所以，控制肿瘤血管生长就可以抑制肿瘤转移和侵袭。血管生成是一个复杂的过程，需要多个生长因子和细胞因子参与。Yang等研究发现8-羟基喹啉钌（Ⅱ）配合物可以通过抑制bFGF来抑制肝癌细胞株的血管生长。另外，Yoshii等则发现铜的螯合物曲恩汀也能明显抑制老鼠肝癌细胞（BNL-HCC）的新生血管生长。

2新型金属配合物抗肝癌细胞耐药性的作用机制

自从顺铂被发现后，铂类抗肿瘤药物成了肝癌临床化疗的主要选择之一，对肝癌的治疗有很大的帮助，但是由于肝癌细胞的耐药性，限制了其抗肿瘤活性，这成为铂类临床应用的主要障碍。目前认为铂类耐药性的原因主要是：①药物的流出增加。②药物的失活。③改变了药物作用的靶点。④修复了药物造成的DNA损伤。⑤减少了因药物引起的凋亡。这些机制可以单独也可以联合起作用，但是药物浓度的降低是阻止顺铂和目标DNA反应的基本条件。Kellend也发现顺铂的细胞内靶点是DNA，而各种各样的加合物在同一条链的DNA上或DNA两股链之间形成，所以他们认为耐药性的产生是由于：①结合后引起DNA损伤或者DNA损伤之后的其他损伤。②和DNA结合不够充分，药物摄取量较少或者在含硫物质的作用下失活。③改变了DNA的修复路径。此外，还有研究证明各种药物的转运体系，如多聚纳米粒子、金纳米粒子、多孔二氧化硅纳米颗粒、脂质体等，可以减少药物从不同肿瘤细胞中的流出量，而且携带有化疗药物的纳米载体渗透性更强，能够准确运输药物到靶点。

Wang等证明了钌的配合物与碳纳米管结合后，便具有了抵抗肝癌细胞（R-HepG2）的多药耐药的能力，能够更好地发挥抗肿瘤的作用。Zeng等合成的半乳糖胺/冰片纳米硒通过抑制ABC（ATP-binding cassette）家族蛋白的表达从而使药物聚集和保留的时间增加，达到克服人肝癌耐药细胞株多药耐药性的目的。

另外，也有研究证明，双核锌配位化合物可以通过诱导线粒体介导的细胞凋亡或者触发线粒体破碎，克服耐药肝癌细胞株（R-HepG2）的耐药性。而Ohmichi等证明了铂类化疗药物的耐药性是由于MAPK和P13K的参与引起，有望成为化疗药物的新靶点，并且MAPK和H3K-Akt的抑制剂正在进行临床试验中。

越来越多的研究表明，诱导肝癌细胞凋亡、影响肝癌细胞周期分布、抑制肝癌细胞转移和侵袭是金属配合物抗肝癌的主要机制，另外，新型金属配合物抗肝癌的耐药性也引起了人们的关注。随着对肝癌认识的深入以及越来越多的具有抗肝癌活性的金属配合物问世，给肝癌的化疗带来了新的希望。尽管第一代金属配合物顺铂在治疗肿瘤方面存在着耐药性、靶点不精确、在体内稳定性较差等不足之处，但它为人类健康做出的贡献是不可磨灭的，在治疗肝癌的进程中也发挥了重要作用，也由此拉开了各种新型金属配合物抗肝癌研究的序幕，近年来，已经证明铂的新型配合物、铑的二价和三价配合物以及钌、铜、锌、金、硒等金属配合物在抗肝癌方面有显著作用，并且可以在一定程度上克服顺铂的不足，但是其临床应用大部分尚在试验阶段，其作用机制有待进一步探索，期待这些药物能在治疗肝癌方面有所作为，为人类健康做出贡献。