博莱霉素在恶性肿瘤中应用的研究进展

刘晋芳，周儒奎，高 艳，徐慧超，刘杨，苗宇船

（山西中医药大学，山西 晋中 030619）

博来霉素（BLM）作为博莱霉素族水溶性糖肽类抗生素中的一种，由Hamao Umezawa 于1966首先在轮枝杆菌中发现［1］。它包括有4 个特有的部位，第一个区域可以络合Fe2+并活化分子氧，负责切割DNA；第二个区域负责结合DNA，并识别DNA 的核苷酸序列，从而选择性切割DNA；第三个区域负责将金属结合区与DNA 的结合区连接起来，有利于博来霉素更快地完成切割DNA；第四个区域可识别细胞并与金属离子结合，从而有效地干预细胞的增殖［2］。目前，博来霉素已广泛应用于治疗多种癌症，如头颈部鳞状癌、宫颈癌和霍奇金病等恶性肿瘤，它与肿瘤细胞DNA 结合，干扰DNA 的复制和转录，在恶性肿瘤的发生发展过程中发挥着重要作用［3-4］。本文就近年来博来霉素在恶性肿瘤中的作用及相关机制等研究进展进行综述。

1 博莱霉素治疗癌症的作用机制

博来霉素被注射进入体内后，首先与血液中的铜离子结合形成络合物，一旦进入肝脏，被肝脏酶还原脱去铜离子生成博莱霉素单体，博莱霉素单体再与铁离子和O2结合形成具有活性的复合物，复合物与DNA 双螺旋结构的小沟经过特异性核酸序列的识别而结合。博莱霉素的双噻唑基团与核酸碱基以部分插入的方式结合，双噻唑末端基团主动改变构像穿过大沟，与DNA 磷酸基产生离子间相互作用［5］。带正电的噻唑基团与DNA 带负电的多核苷酸链相互作用形成疏水键，将活性中心的Fe-O2部位呈递给适量DNA，导致DNA链断裂并干扰DNA 复制，从而抑制细胞DNA 的合成，其常作用于细胞增殖周期的S 期［6］。有文献研究表明，博莱霉素也可通过其双糖组分中甘露糖氨基甲酰部分（碳水化合物部分）靶向定位于肿瘤细胞，进而杀伤肿瘤细胞。此外博莱霉素还可能通过诱导肿瘤细胞释放TGF-β 从而使Foxp3+调节性T 细胞（Treg）增多，又反向抑制博莱霉素抗肿瘤依赖的CD8+T 细胞的数量［7］，因此在博莱霉素抗肿瘤过程中抑制TGF-β 和Treg 可能会大大提高其抗肿瘤效应。

2 博莱霉素的代谢

临床上博莱霉素需经肌内或静脉注射，口服无效，且注射给药后在血中消失较快，广泛分布于肝、脾、肾等各组织中，尤以皮肤和肺较多，因该处细胞中酰胺酶活性低，博莱霉素水解失活少［8］。通过实验已经鉴定出酵母和哺乳动物细胞中编码博莱霉素水解酶（bleomycin hydrolase，BLH）的基因，BLH 是一种氨肽酶，属于木瓜蛋白酶家族，它能够使博来霉素失活，水解博来霉素的C-末端使其变成没有活性的脱酰氨［8-9］。这种酶的活性可以被环氧化物抑制，它主要分布在肝、脾、骨髓和小肠，但BLH 在肺组织的含量很少，因此博来霉素会引起肺损伤。

3 博莱霉素在肿瘤治疗中的应用概况

博莱霉素临床应用的突出特点是抗肿瘤效果强，用药范围广，给药途径多，不引起白细胞减少，不抑制机体免疫功能，不损害造血系统，也不损害心、肝、肾和脾，这对癌症患者的治疗十分重要。而且随着临床应用的推广，其用途也不断扩大，在一些非恶性肿瘤疑难症的治疗中博莱霉素也发挥着重要作用［10］。

3.1 博莱霉素与头颈部鳞癌

头颈部鳞癌（HNC）是世界范围内第六大最常见的恶性肿瘤［11］。大约48%的病例属于口腔癌，其中90%为鳞状细胞癌。头部和颈部处于不同的解剖区域，因此头颈部肿瘤可能会有不同的表型、组织学和侵袭特征，从而影响唇、鼻、口、舌、口咽、下咽、喉、鼻窦的功能［12］。头颈部鳞癌治疗方法的选择取决于肿瘤的分期和器官的衰竭程度，临床研究发现博莱霉素可作为瘤内注射给药，通过对血管内皮的硬化作用有效治疗眼窝淋巴管畸形及淋巴瘤、颅咽管瘤、小儿颌面部血管瘤、舌淋巴管瘤、喉癌等头颈部畸形淋巴瘤，其药毒性可抑制肿瘤细胞的生长，且瘤体好发部位皮肤在治疗后可恢复原状，只留有少量疤痕，同时可缓解病人病情的恶化，减少二次手术的概率［12］。其次博莱霉素的微创疗法能减轻病人手术的痛苦，目前考虑作为治疗多种实体瘤的一线用药。

3.2 博莱霉素与乳腺癌

乳腺癌作为最常见的恶性肿瘤之一，每年有超过一百万患者被诊断为乳腺癌［13］。几乎所有的癌症都与Her-2 基因扩增和Her-2 过表达有关，其中乳腺癌是被研究最多的类型，Her-2 阳性的乳腺癌患者约占所有乳腺癌数量的25%～30%［14］。由于其恶性生物学表型及化疗的耐药性和不良的预后，Her-2 阳性的乳腺癌是所有乳腺癌亚型中最难治疗的类型。

临床资料表明通过电脉冲的化学疗法将博莱霉素注入瘤体内或者静脉内对于老年乳腺癌转移病人的疗效及预后都较好，且与其体力精神状态呈正相关性［15］。胞内治疗相对胞外治疗有高细胞毒性，而博莱霉素是膜不通透性化疗药，有文献报道对于Her-2 过表达的低分化乳腺癌细胞利用脂质体传递系统突破细胞膜障碍，将博莱霉素传递至胞质内从而靶向治疗Her-2 过表达的乳腺癌，发现用脂质体传递系统处理之后的Her-2 过表达的乳腺癌细胞与用相同方法处理过的Her-2 弱表达的乳腺癌细胞相比，前者细胞活性降低；且与胞外治疗相比，脂质体传递系统用药量仅为其1/57 000［16-17］。这表明博莱霉素利用脂质体传递系统治疗Her-2过表达的低分化乳腺癌可能会大大减少博莱霉素的副作用，提高乳腺癌靶向治疗的可能性，从而为博莱霉素治疗乳腺癌提供更可靠的临床依据。

3.3 博莱霉素与肺癌

在世界范围内肺癌属于最常见的癌症之一，也是造成癌症死亡的主要原因，每年约159 万人死于肺癌［18］。肺癌的预后极差，五年生存率至今仍低于15%。影响肺癌患者预后的因素包括肺癌分期、组织学、功能状态、并发症、年龄以及性别等。近年来，博莱霉素已用于治疗肺癌及其相关并发症，如肺癌恶性胸腔积液或心包积液。有研究表明博莱霉素A5 可能是一种有效的血管生长抑制剂，能够明显抑制皮下移植瘤Lewis 肺癌血管的生成，博莱霉素A5 可通过抑制血管内皮细胞增殖起到抑制肺腺癌周围血管生成的作用，从而抑制肿瘤的发生与发展［19］。

也有研究表示，用博莱霉素治疗人肺癌细胞A549 而导致A549 细胞株的衰老与多药耐药相关蛋白（MGr1-Ag）及caveolin-1 蛋白紧密相关［20］。caveolin-1 是组成caveolae 的主要蛋白成分（caveolae 是细胞质膜表面特异性的内陷囊状结构，现已被确认为是一种细胞器），研究发现在博莱霉素诱导人肺癌细胞A549 衰老的过程中出现caveolin-1 蛋白表达的上调，而通过双向胶差异凝胶电泳及液相色谱仪对博莱霉素处理前后人肺癌细胞A549 中富有caveolin-1 蛋白表达的微小区域进行分析得到了部分定位在脂质筏的MGr1-Ag 蛋白［21］。经GST pull-down 实验又进一步表明，博莱霉素处理过的人肺癌细胞A549 中caveolin-1 蛋白和MGr1-Ag 蛋白相互调控作用明显增加［22-23］。因此，caveolin-1 蛋白和MGr1-Ag 蛋白可能与博莱霉素诱导A549 细胞周期的阻滞及后续的细胞衰老过程密切相关，并为其作为肺癌发生发展过程中的靶向分子标记物提供了理论和实验依据。

3.4 博莱霉素与肝癌

肝癌的死亡率在所有癌症中位居第二位，且一经发现即是晚期［24］。由于乙型肝炎病毒的高感染率，肝癌发病率最高的地区为亚洲和撒哈拉以南的非洲地区，约90%的患者有不同程度的肝硬化，最终导致肝癌的发生［25］。目前对于巨大肝血管瘤病人的临床治疗仍存在争议，手术切除仍是其常规治疗方法。有文献报道，手术切除血管瘤与经血管碘油化疗物（博莱霉素）栓塞术治疗肝血管瘤相比，经后者治疗后病人的症状得以改善，且肿瘤体积显著缩小，病人术后发病率两者相似［26］。因此临床上病人更倾向于接受运用微创性碘油化疗物栓塞术，其也成为巨大肝血管瘤治疗的一种有效选择。

NC0604 是博莱霉素家族的一种新的抗肿瘤抗生素。研究显示，NC0604 的抑瘤效应是传统博莱霉素的2～10 倍［27］。其对人肝癌HepG2细胞的抑制作用同样是通过DNA 的损伤、细胞内活性氧的生成及抑制细胞有丝分裂G2/M 期来实现的，NC0604 也可激活细胞凋亡蛋白酶通路，从而激活p53、Bax 等凋亡相关蛋白［28-29］。因此，NC0604 的抗肿瘤效应及其激活细胞凋亡相关蛋白的作用对于将来临床肿瘤药物的研发可能是重要的理论依据。

3.5 博莱霉素与生殖器官肿瘤

宫颈癌是最常见的妇科恶性生殖系统肿瘤，每年大约528 000 患者被诊断为宫颈癌，并且每年因为宫颈癌而死亡的人数达到266 000 例［30］。超过99%的子宫癌和宫颈癌患者体内能够检测出HPV，这与患者所处环境、免疫学和遗传学密切相关。子宫颈癌传统的治疗方法为手术、放疗、手术加放疗。局部病灶直径＞4 cm 及Ⅱb 以上者均需放疗，但复发率高，且放疗并发症较多，尤其对年轻患者的卵巢及阴道功能影响较大，严重影响患者生活质量。研究表明，博莱霉素联合丝裂霉素C、甲氨蝶呤可作为宫颈癌患者术前的新辅助化疗法，且术后20 年发病率较没有辅助化疗者低，病人预后良好。合理的新辅助化疗不仅可消灭微小转移灶，为宫颈癌的临床治疗增效，还可以缩小肿瘤的体积和范围，提高手术或放疗效果，对保护卵巢及阴道功能也极为有益［31］。

目前，合理的辅助联合化疗成为肿瘤术前术后提高临床疗效的新手段。研究表明博莱霉素联合顺铂、VP16 的辅助化疗法较VP16 联合异磷酰胺、顺铂化疗可减轻性腺生殖细胞肿瘤转移造成的肺部损伤，且病人术后预后良好，没有明显的复发迹象［31］。博莱霉素还可与甲氨蝶呤（MTX）、顺铂（DDP）联用即BMP 方案，作为进展期阴茎鳞状细胞癌的术前辅助疗法，其可有效缩小瘤体甚至实现实体瘤的完全缓解，且化疗导致的毒性副作用较低，术后无淋巴结的转移，病人预后良好，因此BMP 有望成为治疗阴茎癌的一线治疗方案。

此外，有体外实验研究发现，博莱霉素通过光化学内化作用对膀胱尿路上皮癌有一定疗效，它可抑制肿瘤细胞的增殖，抑制其活性，从而为临床膀胱癌的治疗提供依据；对于年轻的高危妊娠滋养瘤及恶性睾丸肿瘤患者，博莱霉素联合其他抗肿瘤抗生素的化疗也被发现是安全有效的［32］。实验研究表明，适当浓度的博莱霉素联合姜黄素处理恶性睾丸细胞NTera-2 24 h 后，NTera-2 细胞活性降低，细胞凋亡蛋白酶-3，-8，-9 即（caspase-3，caspase-8 and caspase-9）和促凋亡因子Bax 活性增加，胞质细胞色素C 水平上升，而抑凋亡因子Bcl-2 水平降低［33］。因此，博莱霉素联合姜黄素在诱导肿瘤细胞凋亡方面可能具有协同作用，且可减少博莱霉素的用药剂量，从而减少其副作用，对提高恶性生殖细胞肿瘤的临床疗效大有裨益。

4 博莱霉素在临床用药中的不良反应

4.1 划痕性皮炎

划痕性皮炎是一种不常见的皮疹，表现为病人身体的多个部位似被鞭打过。它通常会出现瘙痒和直线条纹的红斑，常见于上胸部、背部、四肢和侧腹。随着皮疹的红斑减少，受影响的区域通常变成深色，这些色素沉着病变可长达六个月。使用博莱霉素引起的划痕性皮炎在1970 年被首次报道，它可能出现在静脉注射、肌肉注射或局部用药之后，且皮疹的发展和药物的剂量无关，通常出现在第一次使用博莱霉素后［34］。在停止使用博莱霉素时，皮疹可能会自发消失，但在少数情况下需要局部使用糖皮质激素皮疹才能消失。此外博莱霉素也可以与其他的皮肤毒性相关，包括脱发、足底掌皮肤溃疡、口角炎、湿疹样变、红斑性大疱、硬皮病样病变等等。

4.2 肺毒性

虽然博莱霉素作为癌症的化疗用药已有一定成效，但博来霉素诱导的肺毒性又成为肿瘤治疗的另一大挑战，包括肺炎和肺间质纤维化等所致的肺功能损伤，更严重者则导致病人在治疗期间死亡。博莱霉素用药后引起的最常见的副作用是肺炎，常见表现有咳嗽、呼吸困难、运动耐量降低，偶尔会发热［35］。刚开始患者很少或没有特异性的症状，在后期听诊时会出现与肺纤维化有关的捻发音和肺不张，影像学可见胸膜下混浊和肺容量减少，随着病情进展可见蜂窝样改变。与博莱霉素诱导的肺毒性相关的危险因素包括年龄的增加、药物剂量、肾功能受损、高浓度氧疗和胸部放射治疗［4］。如一经发现博莱霉素用药后出现肺炎症状，应立即停药，需要时应通过痰液或支气管肺泡灌洗排除肺部感染，临床上也经口服皮质类固醇治疗这种副作用，每日服用40～60 mg 强的松，而随着肺功能的改善，博来霉素引起的肺炎大多随着时间会逐渐消失。

5 结语

综上所述，作为临床一线治疗药物的博莱霉素族抗肿瘤抗生素之一，其作用机制及用药方法的研究近年来都取得了一定进展。无论是引起肿瘤细胞凋亡或衰老，其机制都与损伤DNA、产生ROS、激活一系列凋亡信号传导通路等密切相关。但与所有的抗肿瘤药物一样，博莱霉素对正常细胞也有毒性，尤以皮肤（包括鞭毛性红斑和皮炎等）和肺组织（包括肺炎、肺间质纤维化、肺脓肿等肺功能障碍）为主。近年来，为改进博莱霉素的抗肿瘤作用，扩大临床使用范围，降低肺毒性等副作用，国内外学者已进行了不懈的努力，并取得了显著的成效，但关于克服博莱霉素的耐药性、明确nDNA 和mtDNA 损伤在博莱霉素抗肿瘤中的重要性、阐明博莱霉素抑制肿瘤发生和发展的相关机制、研发新的DNA 修复抑制剂等问题仍是摆在博莱霉素族抗生素研究工作者面前最现实的任务。因此，探明博莱霉素与恶性肿瘤发生发展及机制的关系，发掘新型的博莱霉素族抗生素，提高临床疗效，降低其副作用，将成为未来基础与临床研究的主要方向。