Advances in the antitumor mechanism of artemisinin and its derivatives

徐春芳，胡小龍，岳小慶，楊　丹，謝　丹，趙　楠綜述，朱文赫*審?！?吉林醫(yī)藥學院，吉林 吉林　132013)

·綜述·

青蒿素及其衍生物抗腫瘤作用機制研究進展

Advances in the antitumor mechanism of artemisinin and its derivatives

徐春芳，胡小龍，岳小慶，楊丹，謝丹，趙楠綜述，朱文赫*審校(吉林醫(yī)藥學院，吉林 吉林132013)

摘要：青蒿素是一種具有過氧橋結構的倍半萜內酯化合物，近年來其抗腫瘤作用成為熱點。其抗腫瘤作用主要是從抑制細胞周期、促進細胞凋亡、鐵離子介導的細胞毒作用、抗血管形成、放化療增敏及多藥耐藥腫瘤細胞的逆轉作用等方面進行研究。本文就青蒿素及其衍生物抗腫瘤作用最新研究進展以及機制作以綜述，以此揭示其應用前景和研發(fā)價值。

關鍵詞：青蒿素；衍生物；抗腫瘤；機制

青蒿素(artemisinin)是從菊科植物黃花蒿葉中提取出來的白色針狀結晶，分子式為C12H22O5，是含有過氧化基團的倍半萜內酯化合物[1]。其衍生物主要有雙氫青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚和蒿乙醚，具有廣泛的藥理活性，如抗瘧原蟲、抗血吸蟲、抗病毒、抗纖維化等[2]。近年來，對其抗腫瘤作用的研究廣泛而深入，本文就青蒿素及其衍生物抗腫瘤機制研究進展做一綜述，望對其進一步研究提供理論依據。

1青蒿素及其衍生物的抗腫瘤作用

1.1抗前列腺癌作用

前列腺癌是男性生殖系統(tǒng)中常見的惡性腫瘤，近年來其發(fā)病率與死亡率處于上升的趨勢，各種療法都存在著一定局限性，因此研發(fā)出一種新的高效的治療方法十分關鍵。有實驗采用以前列腺癌PC-3細胞建立裸鼠種植瘤模型，用DHA按濃度梯度處理小鼠，結果發(fā)現與對照組相比各實驗組不同程度的抑制了PC-3細胞的生長，并呈濃度和時間依賴性[3]。有研究表明90%的前列腺癌PC-3細胞中的抑癌基因UCHL1(泛素羧基末端水解酶1)啟動子區(qū)域高度甲基化[4]，如果能夠尋找一種藥物可以逆轉前列腺癌UCHL1甲基化狀態(tài)，使抑癌基因重新表達，將對控制前列腺癌的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。丁璇等[5]將PC-3細胞分成空白組、DHA(12.5、25、50、100 μmol/L)組和5-雜氮-2′脫氧胞苷(2.5 μmol/L)陽性對照組，檢測UCHL1 mRNA、DNA甲基化轉移酶(DNMTs)mRNA、UCHL1CpG島的甲基化水平和UCHL1蛋白表達水平，結果顯示DHA組與陽性對照組均使UCHL1啟動子區(qū)域甲基化水平明顯下降，而與空白對照組比較，UCHL1 mRNA和蛋白表達水平上升，DNMTs mRNA表達水平下降，并且DHA濃度為2.5 μmol/L時效果最佳。清楚的事實說明了DHA能夠逆轉前列腺癌甲基化狀態(tài)，這將對前列腺癌的治療具有重要意義。

1.2抗乳腺癌作用

乳腺癌是常見的生殖系統(tǒng)惡性腫瘤，對女性的生命危害極大，因此急需高效低毒的抗乳腺癌藥物運用臨床。VEGF是乳腺癌發(fā)病的一個重要因素，它不僅能夠促進新生血管形成，還與乳腺癌細胞增殖和轉移密切相關。王景毅[6]通過MTT檢測青蒿素對乳腺癌細胞系MCF-7和MDA-MB-23細胞的增殖影響以及ELISA法檢測VGEF蛋白的分泌水平，半定量轉錄-聚合酶鏈反應測定VGEF mRNA表達水平，結果發(fā)現VGEF蛋白分泌和mRNA表達水平均降低，乳腺癌細胞的生長受到抑制。同時，有研究證明青蒿素及其衍生物對乳腺癌細胞多藥耐藥具有逆轉作用，它可以通過和阿霉素ADR聯合使用，降低細胞膜與細胞質之間的P-gp蛋白(ATP依賴的“藥物泵”)表達水平，提高細胞內藥物濃度，從而增強藥物對腫瘤細胞的殺傷作用[7]，這些結論都證實了青蒿素對乳腺癌的生長具有抑制作用。

1.3抗宮頸癌作用

宮頸癌是常見的婦科惡性腫瘤之一，發(fā)病率位于我國女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的首位，傳統(tǒng)的治療方法往往給患者生理和心理都造成極大地創(chuàng)傷。近年來研究發(fā)現青蒿素對宮頸癌放射治療具有增敏作用，宮曉梅等[8]采用MTT法，用不同濃度的青蒿素對宮頸癌HeLa細胞作用，同時用Western blot檢測HeLa細胞中的CyclinB1和Weel蛋白的表達，結果發(fā)現CyclinB1蛋白上調和Weel蛋白下調，說明青蒿素可以通過蛋白的改變來減弱輻射誘導的G2的阻滯作用，使細胞來不及修復從而導致死亡。

1.4抗胃癌作用

胃癌在我國出現率高且易轉移，目前有研究是將DHA(10、20、40、80 μmol/L)處理胃癌細胞SGC7901 24、48、72h后檢測血管內皮生長因子(VEGF)、環(huán)氧合酶-2(COX-2)、血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)以及抑癌基因PTEN的mRNA和蛋白的表達水平，實驗證明VEGF、COX-2、VCAM-1的mRNA和蛋白表達水平都下降，而PTEN的mRNA和蛋白表達水平上升，說明了DHA對腫瘤的血管生成具有抑制作用[9]。DHA還可以通過PTEN/PI3K/Akt信號轉導途徑來抑制胃癌細胞的增殖[10]，主要是其能夠增強PTEN的蛋白的表達，來阻滯PI3K/Akt通路，從而影響細胞增殖相關基因CyclinD1和p27的表達。

2青蒿素類化合物抗腫瘤機制

2.1細胞周期阻滯

腫瘤是機體在各種致瘤因子作用下，局部組織在基因水平上失去對其正?？刂?，導致克隆性異常增生而形成的新生物。體外體內實驗均表明，青蒿素及其衍生物對腫瘤細胞克隆性增生有著明顯的抑制作用，這可能與細胞周期的阻滯有關。Morrissey[11]用實驗證明了青蒿素及其衍生物可使前列腺癌細胞周期停滯在G0/G1期，G2+M期的細胞明顯減少，同時Lu Jinjian等[12]發(fā)現DHA能使結腸癌細胞周期停滯在G0/G1期，S期細胞比例下降，Hou Junmei等[13]也證明DHA和ART能使肝癌HepG2細胞和Hep3B細胞周期調控蛋白CyclinD1、CyclinE、Cdk2和Cdk4等下調，使細胞周期停滯在G0/G1期，并與劑量和時間呈正相關。

2.2誘導細胞凋亡

細胞凋亡是一種嚴格基因控制的程序性死亡過程，是維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要機制之一，而腫瘤的形成就是由于細胞凋亡受阻導致的。細胞凋亡有兩種途徑：一是線粒體介導的內部途徑，二是死亡配體介導的外部途徑。而青蒿素及其衍生物主要通過降低線粒體跨膜電位，促進細胞內的凋亡物質釋放、caspase激活，使得腫瘤細胞凋亡。Reungpatthanaphong等[14]證明了青蒿素、青蒿琥酯、雙氫青蒿素能夠使線粒體跨膜電位降低，引起線粒體內的鈣離子明顯減少，導致細胞凋亡。青蒿素類化合物誘導細胞凋亡還可能與Bcl-2,Bax,p53等基因有關，通過其下游調控蛋白產物P21WAF1/CIP1來下調Bcl-2,上調Bax來促進細胞凋亡。Handrick等[15]研究發(fā)現雙氫青蒿素處理淋巴瘤Jurkat細胞后，可通過誘導凋亡蛋白NOXA并激活Bak促進細胞凋亡，當Bak和Bax同時缺失的情況下，雙氫青蒿素對細胞凋亡幾乎不起作用。

最新研究表明雙氫青蒿素誘導腫瘤細胞凋亡與細胞內癌蛋白c-MYC的濃度呈正相關，對于雙氫青蒿素耐受的腫瘤細胞高表達c-MYC使其抗腫瘤作用增強，而對雙氫青蒿素敏感的腫瘤細胞則相反，這主要是由于雙氫青蒿素能使高表達的c-MYC磷酸化增強，從而使c-MYC分解增強導致細胞凋亡[16]。

2.3青蒿素類化合物抗血管形成

腫瘤的增殖和遠處轉移均依賴于血管生成來提供營養(yǎng)，所以抑制血管的生成在某種程度上可以阻斷腫瘤的擴散。實驗證明青蒿琥酯在血管內皮細胞的生長、遷移以及血管生成三個環(huán)節(jié)均有抑制作用。研究發(fā)現有30多個基因與腫瘤細胞對青蒿素及其衍生物的反應有很大的關系，有的只是些基本的血管調節(jié)因子如VGEF，但可以反映出青蒿素抗腫瘤作用。王景毅[6]通過MTT和ELISA方法研究青蒿素類化合物對乳腺癌細胞內皮生長因子的影響，結果發(fā)現血管內皮細胞生長受抑制和VEGF mRNA表達水平減低，可見青蒿素類化合物能抑制腫瘤的轉移。

總體來說，青蒿素類化合物可以通過血管內皮細胞的凋亡、下調腫瘤細胞生長因子及受體Flt-1,KDR/Flk-1的表達、抑制相關基因mRNA的表達來阻斷血管生成進行抗腫瘤。

2.4鐵離子介導的細胞毒作用

青蒿素類化合物的抗腫瘤作用主要由于其含有的內過氧化基團，如果內過氧化基團被破壞或不完整，其抗腫瘤作用雖沒有被完全阻斷，但其細胞毒性會減弱。

腫瘤細胞的生長和增殖需要大量的鐵來維持，而腫瘤細胞富含轉鐵蛋白受體，該受體能夠調節(jié)細胞內鐵離子的濃度。腫瘤細胞通過轉鐵蛋白受體吸收鐵之后與青蒿素及其衍生物中的內過氧化基團結合，內過氧化橋斷裂產生氧自由基，而氧自由基能夠破壞機體細胞膜和生物大分子，誘導腫瘤細胞凋亡。同時青蒿素有選擇性的殺傷細胞的優(yōu)點，對正常細胞的毒性很小。Laih等[17]研究證實青蒿素和轉體蛋白結合后可以有效地選擇性殺傷白血病細胞，而且對正常的細胞沒有明顯細胞毒作用，這是因為腫瘤細胞低表達抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等。因此，青蒿素類化合物對自由基的形成和穩(wěn)定程度是影響細胞毒性的一個重要因素。

3展望

青蒿素類化合物作為抗瘧疾藥物已被廣泛運用，在抗腫瘤方面由于有廉價、易獲取、對正常細胞殺傷性小、與傳統(tǒng)藥物不存在交叉耐藥等優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。但目前的研究僅僅停留在初級階段，很多結果還是體外細胞水平，缺少動物實驗加以證明，同時青蒿素在何種濃度對腫瘤細胞殺傷作用最大,而對正常細胞影響最小等問題有待進一步探索。因此，需要更加深入研究青蒿素的抗腫瘤機制，打破傳統(tǒng)的抗腫瘤方法，研發(fā)出高效低毒的抗癌藥物，這對人類的貢獻將是巨大的。

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文章編號：1673-2995(2015)05-0372-03

中圖分類號：R285

文獻標識碼：A

基金項目：吉林省2014年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目.

作者簡介：徐春芳(1989-),男(漢族)，本科在讀.

通訊作者：朱文赫(1984-)，男(漢族)，副教授，博士.

(收稿日期：2014-12-03)