双氢青蒿素抗肿瘤的分子机制研究进展①

于 然 金琳博 魏 强 金桂花

(延边大学医学院免疫学与病原生物学教研室，延吉 133002)

国际癌症研究机构(IARC)发布的全球癌症数据表明，癌症的发病人数和死亡人数正在逐年增高，恶性肿瘤已经成为人类主要死亡原因之一[1]。由于中药具有多靶点、毒性低、来源广泛等特点，中药单体化合物抗肿瘤作用已成为国内外学者的研究热点。随着对中药研究的深入，越来越多具有抗肿瘤活性的中药单体化合物被发现，例如姜黄素，芹菜素，青蒿素(artemisinin,ARS)等[2-6]。ARS是中国科学家从传统中药黄花蒿中提取的一种具有高效抗疟疾活性的中药单体，由于其对抑制疟原虫生长具有100%有效率，被广泛应用于疟疾治疗。近来研究表明，ARS还有抗肿瘤、抗寄生虫、抗炎等多种生物学效应[4-8]。双氢青蒿素(dihydroartemisinin,DHA)是ARS的衍生物之一。近年来，越来越多的研究发现，DHA对多种肿瘤均有抑制作用，且作用位点广、毒性低。Jansen等[9]对10位3期或4期宫颈癌患者口服给予DHA，用药28 d，无明显副作用，并观察到细胞增殖标志物Ki-67表达降低，肿瘤血管生成减少，患者生存期显著延长。本文将对DHA抗肿瘤分子机制的研究进展进行综述，为DHA抗肿瘤的后续研究提供参考。

1 DHA抑制肿瘤生长

DHA是一种含有过氧桥的倍半萜内酯类化合物，其发挥抗肿瘤作用主要依靠过氧桥结构。在肿瘤细胞内，DHA中的过氧化物基团裂解，产生大量活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)，并引起氧化应激反应，最终导致肿瘤细胞死亡[10-12]。Wang等[13]发现，DHA可以显著增加髓系白血病K562细胞内ROS含量，并促进ROS依赖的自噬效应，进而导致肿瘤细胞死亡。Odaka等[14]证实DHA抑制横纹肌肉瘤细胞mTOR磷酸化，导致细胞周期阻滞、抑制肿瘤细胞增殖，并促进细胞凋亡。

DHA在小鼠异种肿瘤移植模型中同样可以显著减缓肿瘤生长，延长小鼠存活时间。Zhang等[15]证实DHA在体外和体内均可发挥抗肿瘤活性，显著抑制肝细胞癌生长。Zhang等[16]给予胃癌细胞BGC-823 荷瘤小鼠DHA[15 mg/(kg·d)和30 mg/(kg·d)]灌胃治疗后，与模型组相比，治疗组小鼠荷瘤体积显著减少。说明DHA可以抑制小鼠体内肿瘤细胞增殖。

2 DHA抑制肿瘤转移

肿瘤转移是导致手术治疗失败和肿瘤患者死亡的主要原因，肿瘤转移与肿瘤血管形成、肿瘤微环境中基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)和上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)密切相关。肿瘤细胞过度生长需要大量养分供应，肿瘤细胞自身可以产生多种蛋白，促进肿瘤微环境内血管生成，如血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)等。已有研究证实，DHA通过减少肿瘤细胞VEGF表达，抑制VEGF与其受体连接，新生抑制血管生成，进而抑制肿瘤增殖与转移[17-19]。Dong等[20]发现DHA通过抑制核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)活性，增加IκB活性，减少血管内皮生长因子受体2的表达，抑制人脐静脉内皮细胞生成血管。Li等[21]证实DHA抑制NF-κB/HIF-1α/VEGF通路，增强食管癌细胞Eca109对光动力疗法的敏感性，从而抑制肿瘤细胞增殖，减缓小鼠移植瘤模型中肿瘤生长。

肿瘤组织通常会过表达一种或几种MMPs，消化降解肿瘤组织附近的细胞外基质，促进肿瘤转移。Que等[22]研究证实DHA能显著减少胶质母细胞瘤细胞系U87细胞和U251细胞中MMP7和MMP9的表达，并降低酶活性，从而起到抑制肿瘤细胞转移的效果。EMT与上皮来源肿瘤细胞的转移能力密切相关。上皮来源肿瘤细胞经EMT过程后，细胞失去极性，获得间质细胞特性，运动能力增强，易于穿过基底膜[23]。Li等[24]给予PDGFRα阳性卵巢癌细胞DHA治疗后，上皮组织标志E-钙黏蛋白表达增多，间质组织标志N-钙黏蛋白、波形蛋白等表达减少，肿瘤细胞EMT被显著抑制。

3 DHA诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是多种基因相互作用的结果，同时也是化疗药物抑制肿瘤细胞的主要方式。Lee等[25,26]使用DHA处理慢性髓系白血病细胞后观察到，DHA增加白血病细胞释放细胞色素c(cytochrome c,Cyt c)，进而活化半胱氨酸天冬酶9(caspase-9)和半胱氨酸天冬酶3(caspase-3)，引起白血病细胞发生线粒体途径凋亡，并推测DHA引起的白血病细胞凋亡与细胞中NF-κB表达减少有关。Qin等[27]发现DHA导致多种肝癌细胞中的促凋亡蛋白Bax、 Bim和Bak表达增高，Cyt c释放增加，进而激活caspase级联，导致肿瘤细胞发生线粒体途径凋亡。DHA还能诱导恶性肿瘤细胞发生死亡受体途径凋亡和内质网应激途径凋亡。Ji等[28]发现DHA对多种骨肉瘤细胞均有抑制作用，并可上调Fas，促进其与Fas配体结合，进而将外源凋亡信号传入细胞内，引起肿瘤细胞凋亡。Chen等[29]发现在肺癌细胞ASTC-a-1和A549中，DHA使Bim转移到内质网，并激活内质网应激途径凋亡。

4 DHA诱导肿瘤细胞铁死亡

铁死亡是程序性死亡的另一形式，主要机制为细胞内过多的亚铁离子与脂质氧化物反应导致ROS积聚[30]。铁参与DNA合成等多种重要生理过程，是细胞正常生存不可缺少的元素。由于肿瘤细胞分裂异常活跃，故肿瘤细胞表面有更多的转铁蛋白受体，导致肿瘤细胞内铁含量多于一般细胞。Du等[31]研究发现DHA可加速细胞内铁蛋白降解，增加不稳定铁池，增加细胞内ROS的含量，最终导致细胞铁死亡。Lin等[32]发现DHA可以抑制多种头颈部鳞癌细胞生长，在给予去铁胺后，这种抑制作用被消除。以上结果均提示，DHA可通过诱导铁死亡的方式抑制肿瘤细胞增殖。

5 DHA诱导肿瘤细胞自噬

近年来有研究发现，在恶性肿瘤发生的早期阶段，自噬起到抑制肿瘤的作用。Beclin-1是一种重要的自噬调节蛋白，其通过在自噬过程中招募胞浆蛋白为自噬小体提供膜成分，发挥促进细胞自噬作用[33]。Jia等[12]发现，DHA可以增加胰腺癌细胞BxPC-3和PANC-1中Beclin-1的含量，进而促进细胞自噬发生，起到抑制肿瘤的作用。微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ(microtubule-associated protein 1 light chain 3-Ⅱ,LC3-Ⅱ)是自噬的标志性蛋白，LC3-Ⅱ的出现一般被视作自噬过程的发生。Wang等[13]给予髓系白血病K562细胞DHA治疗后，发现肿瘤细胞被显著抑制并伴有LC3-Ⅱ表达增高，证明DHA可以促进K562肿瘤细胞发生自噬，进而抑制肿瘤。

6 DHA阻滞肿瘤细胞周期

肿瘤细胞过度增殖与其细胞周期失控有关，调节肿瘤细胞内细胞周期蛋白(cyclins)和细胞周期依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDKs)的水平，可以将细胞周期阻滞在G1期检测点或G2期检测点，达到抑制肿瘤细胞增殖的目的。Du等[34]发现DHA抑制食道癌细胞Eca109和Eca9706中cyclin E、CDK2和CDK4的表达，进而阻滞细胞于G0/G1期。Chen等[35]发现，不论体外还是在小鼠移植瘤模型中，DHA均可抑制胰腺癌细胞BxPC-3和AsPC-1的cyclin E、CDK2和CDK4表达，并上调CDKs抑制蛋白p21的表达，进而将细胞周期阻滞于G0/G1期。此外，DHA还具有阻滞细胞于G2/M期的能力。Zhang等[15]发现在小鼠肝癌细胞系和小鼠移植瘤模型中，DHA均可减少M期关键蛋白cyclin B表达，并增加蛋白p21表达，从而将细胞周期阻滞在G2/M期。

7 展望

综上所述，DHA对多种肿瘤细胞增殖等生物学行为呈现明显抑制作用，且其作用机制多样、不易产生耐药性，是一种具有抑癌潜力的中药单体化合物。还有许多问题需要进一步探索，例如，研究DHA抑癌效果的实验多局限在细胞株，通过动物实验系统深入探讨DHA的抑癌作用及具体调节机制却鲜有报道，尚未有DHA与化疗药物联合使用在动物体内实验和临床肿瘤患者治疗中的报道[36]。因此，DHA作为抗肿瘤药物应用于临床还需要进一步实验评估。