楊川　劉濤　王娜娜

延安大學(xué)附屬醫(yī)院耳鼻喉科，陜西　延安　716000

利多卡因體外抗腫瘤作用機(jī)制的研究進(jìn)展△

楊川劉濤#王娜娜

延安大學(xué)附屬醫(yī)院耳鼻喉科，陜西延安716000

利多卡因是應(yīng)用較為廣泛的酰胺類局麻藥物，近年來(lái)對(duì)利多卡因體外抗腫瘤作用的報(bào)道較多，研究證實(shí)該藥可通過(guò)去甲基化途徑、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑、促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑、類肝素結(jié)合樣表皮生長(zhǎng)因子（HB-EGF）途徑以及其他非死亡受體途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，并且相比于正常細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出靶向趨勢(shì)，本文就利多卡因體外抗腫瘤作用機(jī)制研究綜述如下。

利多卡因；腫瘤細(xì)胞；凋亡；抗腫瘤

利多卡因系酰胺類麻醉藥，臨床常用于局部皮膚、黏膜麻醉及區(qū)域神經(jīng)阻滯，并有抗炎、抗菌［1-4］等特殊作用。近年來(lái)隨著對(duì)腫瘤發(fā)病機(jī)制研究的不斷深入，研究者逐漸認(rèn)識(shí)到圍術(shù)期應(yīng)用不同麻醉藥物對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)、生存期也存在一定程度的影響，且發(fā)現(xiàn)利多卡因這一低細(xì)胞毒性、廉價(jià)的藥物在腫瘤治療、預(yù)防方面具有較好的應(yīng)用前景［5］，本文就利多卡因體外抗腫瘤作用相關(guān)機(jī)制研究綜述如下。

1　去甲基化途徑

研究表明抑癌基因啟動(dòng)子甲基化導(dǎo)致抑癌基因功能失效是腫瘤發(fā)生和發(fā)展的重要原因之一［6］，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于利多卡因的去甲基化作用都進(jìn)行了相關(guān)探索。早期Lirk等［7］分別用普魯卡因和利多卡因?qū)θ橄侔┘?xì)胞BT-20（雌激素受體陰性）和MCF-7（雌激素受體陽(yáng)性）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明普魯卡因和利多卡因均可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，并且對(duì)BT-20的抑制效果更為明顯；在引起DNA去甲基化方面，0.01 mmol和0.1 mmol利多卡因可明顯減少M(fèi)CF-7 DNA的甲基化，1 mmol的利多卡因反而明顯增加MCF-7 DNA的甲基化；而對(duì)BT-20各濃度利多卡因均表現(xiàn)去甲基化作用。在對(duì)抑癌基因GSTP1、MYOD1、RASSF1A的DNA甲基化和mRNA表達(dá)的評(píng)估顯示，國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果存有差異，其中荷蘭學(xué)者觀察到利多卡因增加MCF-7、BT-20細(xì)胞MYOD1的DNA甲基化（并不增加其mRNA的表達(dá)），對(duì)抑癌基因GSTP1、RASSF1A的DNA甲基化及mRNA表達(dá)無(wú)明顯改變［7］。而我國(guó)學(xué)者觀察到利多卡因除能顯著減少腫瘤細(xì)胞MCF-7和MDA-MB-231 CPG島甲基化比例，同時(shí)對(duì)抑癌基因RARβ和RASSF1A在mRNA和蛋白水平均有明顯改變，并利用siRNA敲除抑癌基因RARβ和RASSF1A的表達(dá)后使利多卡因處理過(guò)的MCF-7凋亡受到了明顯抑制［8］。針對(duì)上述差異中利多卡因增加抑癌基因甲基化而不增加相應(yīng)mRNA的表達(dá)，筆者認(rèn)為可能與檢測(cè)中該抑癌基因突變或mRNA發(fā)生異構(gòu)剪切，從而造成了識(shí)別上的差異有關(guān)，不過(guò)這種結(jié)構(gòu)上的變異及技術(shù)上的缺陷可被高通量測(cè)序技術(shù)彌補(bǔ)。因此，基于第二代測(cè)序技術(shù)的運(yùn)用將會(huì)更加全面、深入地揭示利多卡因針對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)制，其中可能包括利多卡因通過(guò)抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶，促進(jìn)抑癌基因去甲基化以引起相關(guān)腫瘤細(xì)胞凋亡［9］。除此之外，Lirk等［7］亦證實(shí)利多卡因的去甲基化作用具有選擇特異性，并認(rèn)為這種選擇特異性以及1 mmol利多卡因出現(xiàn)甲基化作用可能與雌激素受體有較大關(guān)系［10］。后來(lái)，相關(guān)研究者在前期基礎(chǔ)上拓展了利多卡因的應(yīng)用范圍，認(rèn)為利多卡因可增加5-aza-2 deoxycytidine（DAC）去甲基化作用，而不增加DAC的細(xì)胞毒性作用，并由此認(rèn)為利多卡因系重要的表觀遺傳修飾藥物，尤其在腫瘤圍手術(shù)期的應(yīng)用具有重要意義；并且臨床應(yīng)用中利多卡因不具其他促表觀遺傳變異藥物骨髓抑制、器官毒性樣不良反應(yīng)，常規(guī)應(yīng)用較為安全［11-12］。如此，利多卡因在腫瘤外科以及與化療、放療、生物治療的聯(lián)合應(yīng)用，在增效減毒、降低圍手術(shù)期應(yīng)激、減少多因素致腫瘤擴(kuò)散等方面具有重要應(yīng)用前景［13-16］。

2　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（endoplasmic reticulum stress，ERS）系三大凋亡途徑之一，是近年發(fā)現(xiàn)的新的凋亡途徑，在腫瘤形成和治療方面越來(lái)越受到重視［17］。研究表明，利多卡因誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑具有密切聯(lián)系。早期Hong等［18］分別用利多卡因和衣霉素（ERS陽(yáng)性對(duì)照藥）處理嗜鉻細(xì)胞瘤PC12，并用半定量RT-PCR檢測(cè)各mRNA的表達(dá)量，結(jié)果表明利多卡因能增加ERS標(biāo)志物之一伴侶分子CNX、CRT、PDI mRNA水平，并且其強(qiáng)度與衣霉素相當(dāng)，其中對(duì)CNX、CRT的表達(dá)影響甚至超過(guò)衣霉素；對(duì)參與ERS途徑的轉(zhuǎn)錄因子mRNA表達(dá)方面，利多卡因使ATF6、IRE1的表達(dá)成倍增加，并表現(xiàn)出劑量依賴特性。而后進(jìn)行的ERS轉(zhuǎn)錄因子活性檢測(cè)顯示，利多卡因僅引起PERK微量增加，但筆者認(rèn)為這可能與PERK自身磷酸化激活有關(guān)，因?yàn)橥诘鞍踪|(zhì)印跡法（western blotting，WB）顯示磷酸化的eIF2明顯增加。同時(shí)，研究者利用內(nèi)切酶PstⅠ結(jié)合瓊脂糖電泳技術(shù)檢測(cè)到利多卡因可以誘導(dǎo)XBP1 mRNA的剪切。基于此，Hong等針對(duì)ERS未折疊蛋白相關(guān)凋亡途徑的研究顯示利多卡因無(wú)論體內(nèi)、體外均能使ERS途徑中抗凋亡因子Bcl-2、Bcl-x1減少，促凋亡因子Bak、BAX增加。隨后，國(guó)內(nèi)外相繼報(bào)道了利多卡因體外通過(guò)下調(diào)抗凋亡因子，增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)因子誘導(dǎo)神經(jīng)母細(xì)胞瘤SH-SY5Y凋亡，在經(jīng)RNAi干擾Bip等相關(guān)表達(dá)后使SH-SY5Y凋亡減弱［19］，并且Chae等［20］證實(shí)了ERS下游通路主要依賴caspase-3。

3　促分裂原活化蛋白激酶途徑

關(guān)于局麻藥通過(guò)促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的理論研究，Lu等［21］證實(shí)布比卡因通過(guò)MAPK途徑致人神經(jīng)母細(xì)胞瘤SH-SY5Y細(xì)胞凋亡，并認(rèn)為該途徑通過(guò)氧自由基介導(dǎo)。隨后Harato等［22］運(yùn)用MAPK抑制劑SB202190在Neuro2a細(xì)胞上進(jìn)行了雙向佐證。近期學(xué)者Chang等［23］用利多卡因?qū)θ思谞钕侔┘?xì)胞8505C和K1進(jìn)行處理，顯示利多卡因可抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)，使腫瘤細(xì)胞亞G1期（二倍體期）明顯延長(zhǎng)，并隨著劑量的增加并依次出現(xiàn)凋亡、壞死；隨后，他們用WB檢測(cè)到了p-ERK1/2減少，p-p38和p-JNK表達(dá)增加，但利多卡因并不增加總p38和JNK水平；同時(shí)，用Caspase活性分光光度法亦檢測(cè)到了caspase-3、caspase-7的活化，并伴有PARP的裂解和Bax/Bcl-2比例的增加，并且MAPK/ERK和p38MAPK激酶抑制劑可使caspase-3活性和PARP的裂解受抑制。由此可認(rèn)為利多卡因等局麻藥主要通過(guò)MAPK通路對(duì)甲狀腺癌細(xì)胞產(chǎn)生毒性。

4　表皮生長(zhǎng)因子受體途徑

關(guān)于利多卡因抗腫瘤的作用機(jī)制研究，日本學(xué)者用利多卡因處理人肝癌細(xì)胞HT1080、Hos、RPMI-7951，認(rèn)為利多卡因抑制HT1080細(xì)胞的侵襲主要通過(guò)抑制類肝素結(jié)合樣表皮生長(zhǎng)因子（heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor，HB-EGF）從細(xì)胞表面脫落，并且利多卡因可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度來(lái)促進(jìn)這一過(guò)程［24］。而后Sakaguchi等［25］認(rèn)為利多卡因通過(guò)抑制EGFR酪氨酸激酶活性以發(fā)揮抗人口腔癌細(xì)胞增殖的作用，該項(xiàng)研究用利多卡因處理高表達(dá)表皮生長(zhǎng)因子受體的人口腔癌細(xì)胞CAL27，表明利多卡因通過(guò)抑制EGF刺激EGFR酪氨酸激酶活性途徑以抑制CAL27細(xì)胞增殖。關(guān)于利多卡因相同機(jī)制下抑制細(xì)胞增殖的報(bào)道亦見于Hirata等［26］的研究，但不同于腫瘤細(xì)胞的是利多卡因通過(guò)抑制EGFR酪氨酸激酶活性而抑制人角膜上皮細(xì)胞（HCEC）的增殖。

5　其他相關(guān)途徑

5.1非死亡受體激活途徑

Werdehausen等［27］用利多卡因處理過(guò)表達(dá)抗凋亡蛋白Bcl-2和缺乏caspase-9、caspase-8及Fas相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)基因人Jurkat T淋巴細(xì)胞，結(jié)果顯示利多卡因通過(guò)損傷線粒體膜電位減少Jurkat細(xì)胞活性，并且低濃度的利多卡因可激活caspase-3及細(xì)胞色素c的釋放；但是高濃度的利多卡因未檢測(cè)到caspase被激活；且利多卡因引起的這種凋亡可被過(guò)表達(dá)的Bcl-2蛋白或缺乏caspase-9而減弱，并由此認(rèn)為利多卡因通過(guò)線粒體損傷途徑引起細(xì)胞凋亡而不是死亡受體激活途徑。

5.2生物能量途徑

早在2000年Karniel和Beitner［28］研究報(bào)道利多卡因可通過(guò)降低糖酵解關(guān)鍵酶葡萄糖-1，6-二磷酸和果糖-1，6-二磷酸的合成減少黑色素瘤細(xì)胞的活性，并認(rèn)為該機(jī)制與局麻藥利多卡因引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載有關(guān)。該理論亦于近年被Jose等［29］通過(guò)對(duì)乳腺癌、前列腺癌、肝癌、骨癌、宮頸癌細(xì)胞的研究證實(shí)。

6　腫瘤靶向性

近期有學(xué)者在體內(nèi)外分別用利多卡因和布比卡因?qū)θ橄侔┘?xì)胞MCF-7和正常乳腺上皮細(xì)胞MCF-10A進(jìn)行處理，并進(jìn)行細(xì)胞活力、DNA片段、免疫熒光染色、WB評(píng)估，結(jié)果表明利多卡因和布比卡因均可抑制腫瘤細(xì)胞活性，并且對(duì)MCF-7的抑制效果優(yōu)于MCF-10A，表現(xiàn)出對(duì)腫瘤細(xì)胞的靶向趨勢(shì)［30］。正如Kobayashi等［31］和Arita等［32］報(bào)道利多卡因誘導(dǎo)腎近曲小管細(xì)胞凋亡，而對(duì)氣管平滑肌細(xì)胞無(wú)影響一樣。局麻藥本身對(duì)不同腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出不一樣的抑制效果，具有對(duì)特定瘤細(xì)胞的選擇特異性，但這種對(duì)特異細(xì)胞的選擇機(jī)制尚不明確，可能與腫瘤細(xì)胞特有的酸堿度、等電點(diǎn)、過(guò)表達(dá)受體等腫瘤微環(huán)境相關(guān)。

綜上所述，對(duì)利多卡因體外抑制腫瘤細(xì)胞的研究較多，盡管體外實(shí)驗(yàn)中各處理組利多卡因的pH值、滲透壓等理化因素的控制缺乏均一性，從某種程度上對(duì)利多卡因的藥效產(chǎn)生了干擾，但利多卡因所表現(xiàn)出的抗腫瘤療效仍是值得肯定的，所涉及的凋亡途徑眾多。目前，關(guān)于利多卡因體內(nèi)抗腫瘤療效的評(píng)價(jià)及不良反應(yīng)的研究尚缺乏報(bào)道，這與利多卡因體內(nèi)應(yīng)用時(shí)有效濃度難以確定，以及利多卡因半衰期較短全身長(zhǎng)時(shí)間維持應(yīng)用容易引起中樞系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)的不良反應(yīng)有關(guān)［18］。因此關(guān)于利多卡因體內(nèi)抗腫瘤劑量、給藥時(shí)間以及采取何種手段作用于腫瘤組織有待于進(jìn)一步研究，尤其是基于納米粒、陽(yáng)離子脂質(zhì)體、聚合物膠束等生物材料的修飾將為利多卡因抗腫瘤的應(yīng)用提供安全、高效、靶向、緩釋的可能。另一方面，有報(bào)道利多卡因體外對(duì)角膜上皮細(xì)胞、腎近曲小管細(xì)胞、關(guān)節(jié)軟骨及滑膜細(xì)胞等正常細(xì)胞有抑制作用［26，33-34］，但Kobayashi等［31］認(rèn)為上述作用與利多卡因濃度過(guò)高有關(guān)，加之近些年關(guān)于利多卡因在圍術(shù)期應(yīng)用降低腫瘤復(fù)發(fā)率及總體死亡率的報(bào)道為利多卡因用于腫瘤治療提供了新的依據(jù)［35-36］，并且臨床上未見常規(guī)劑量利多卡因引起相應(yīng)器官損傷的報(bào)道。

［1］Borgeat A，Aguirre J.Update on local anesthetics［J］.Curr Opin Anaesthesiol，2010，23（4）:466-471.

［2］Jiao Q，Wang H，Hu Z，et al.Lidocaine inhibits staphylococcal enterotoxin-stimulated activation of peripheral blood mononuclear cells from patients with atopic dermatitis［J］. Arch Dermatol Res，2013，305（7）:629-636.

［3］Slaton RM，Thomas RH，Mbathi JW.Evidence for therapeutic uses of nebulized lidocaine in the treatment of intractable cough and asthma［J］.Ann Pharmacother，2013，47（4）: 578-585.

［4］Olsen PC，F(xiàn)erreira TP，Serra MF，et al.Lidocaine-derivative JMF2-1 prevents ovalbumin-induced airway inflammation by regulating the function and survival of T cells［J］.Clin Exp Allergy，2011，41（2）:250-259.

［5］Lirk P，F(xiàn)iegl H，Weber NC，et al.Epigenetics in the perioperative period［J］.Br J Pharmacol，2015，172（11）:2748-2755.

［6］Lewandowska J，Bartoszek A.DNA methylation in cancer development，diagnosis and therapy—multiple opportunities for genotoxic agents to act as methylome disruptors or remediators［J］.Mutagenesis，2011，26（4）:475-487.

［7］Lirk P，Berger R，Hollmann MW，et al.Lidocaine time-and dose-dependently demethylates deoxyribonucleic acid in breast cancer cell lines in vitro［J］.Br J Anaesth，2012，109（2）:200-207.

［8］Li K，Yang J，Han X.Lidocaine sensitizes the cytotoxicity of cisplatin in breast cancer cells via up-regulation of RARβ 2 and RASSF1A demethylation［J］.Int J Mol Sci，2014，15（12）:23519-23536.

［9］Castellano S，Kuck D，Sala M，et al.Constrained analogues of procaine as novel small molecule inhibitors of DNAmethyltransferase-1［J］.JMed Chem，2008，51（7）:2321-2325.

［10］Lirk P，Berger R，Hollmann MW，et al.At supra-clinical concentrations，lidocaine dose-depend-ently demethylates DNA in estrogen recepto-negative，but not estrogen receptor-positive，breast cancer cell lines in vitro［J］.Reg Anesth Pain Med，2011，36（5）:e155.

［11］Terse P，Engelke K，Chan K，et al.Subchronic oral toxicity study of decitabine in combination with tetrahydrouridine in CD-1 mice［J］.Int J Toxicol，2014，33（2）:75-85.

［12］Lirk P，Hollmann MW，F(xiàn)leischer M，et al.Lidocaine and ropivacaine，but not bupivacaine，demethylate deoxyribonucleic acid in breast cancer cells in vitro［J］.Br J Anaesth，2014，113（Suppl1）:i32-38.

［13］Snyder GL，Greenberg S.Effect of anaesthetic technique and other perioperative factors on cancer recurrence［J］.Br J Anaesth，2010，105（2）:106-115.

［14］Gottschalk A，Sharma S，F(xiàn)ord J，et al.Review article:the role of the perioperative period in recurrence after cancer surgery［J］.Anesth Analg，2010，110（6）:1636-1643.

［15］Chen K，Wei P，Zheng Q，et al.Neuroprotective effects of intravenous lidocaine on early postoperative cognitive dysfunction in elderly patients following spine surgery［J］. Med Sci Monit，2015，21:1402-1407.

［16］Tikui?is R，Miliauskas P，Samalavi?ius NE，et al.Intravenous lidocaine for post-operative pain relief after hand-assisted laparoscopic colon surgery:a randomized，placebocontrolled clinical trial［J］.Tech Coloproctol，2014，18（4）: 373-380.

［17］Logue SE，Cleary P，Saveljeva S，et al.New directions in ER stress-induced cell death［J］.Apoptosis，2013，18（5）: 537-546.

［18］Hong DY，Kwon K，Lee KR，et al.Lidocaine induces endoplasmic reticulum stress-associated apoptosis in vitro and in vivo［J］.Int J Mol Sci，2011，12（11）:7652-7661.

［19］Li K，Han X.Endoplasmic reticulum stress is involved in the lidocaine-induced apoptosis in SH-SY5Y neuroblastoma cells［J］.J Mol Neurosci，2015，56（1）:122-130.

［20］Chae YK，Kang SM，Kim YH，et al.Bupivacaine-induced cytotoxicity related to endoplasmic reticulum stress pathways in SH-SY5Y cells［J］.Mol Cell Tox，2013，9（2）:141-147.

［21］Lu J，Xu SY，Zhang QG，et al.Bupivacaine induces apoptosis via mitochondria and p38 MAPK dependent pathways［J］.Eur J Pharmacol，2011，657（1-3）:51-58.

［22］Harato M，Huang L，Kondo F，et al.Bupivacaine-induced apoptosis independently of WDR35 expression in mouse neuroblastoma Neuro2a cells［J］.BMC Neurosci，2012，13:149.

［23］Chang YC，Hsu YC，Liu CL，et al.Local anesthetics induce apoptosis in human thyroid cancer cells through the mitogen-activated protein kinase pathway［J］.PLoS One，2014，9（2）:e89563.

［24］Mammoto T，Higashiyama S，Mukai M，et al.Infiltration anesthetic lidocaine inhibits cancer cell invasion by modulating ectodomain shedding of heparin-binding epidermalgrowth factor-like growth factor（HB-EGF）［J］.J Cell Physiol，2002，192（3）:351-358.

［25］Sakaguchi M，Kuroda Y，Hirose M.The antiproliferative effect of lidocaine on human tongue cancer cells with inhibition of the activity of epidermal growth factor receptor［J］.Anesth Analg，2006，102（4）:1103-1107.

［26］Hirata M，Sakaguchi M，Mochida C，et al.Lidocaine inhibits tyrosine kinase activity of the epidermal growth factor receptor and suppresses proliferation of corneal epithelial cells［J］.Anesthesiology，2004，100（5）:1206-1210.

［27］Werdehausen R，Braun S，Essmann F，et al.Lidocaine induces apoptosis via the mitochondrial pathway independently of death receptor signaling［J］.Anesthesiology，2007，107（1）:136-143.

［28］Karniel M，Beitner R.Local anesthetics induce a decrease in the levels of glucose 1，6-bisphosphate，fructose 1，6-bisphosphate，and ATP，and in the viability of melanoma cells［J］.Mol Genet Metab，2000，69（1）:40-45.

［29］Jose C，Bellance N，Chatelain EH，et al.Antiproliferative activity of levobupivacaine and aminoimidazole carboxamide ribonucleotide on human cancer cells of variable bioenergetic profile［J］.Mitochondrion，2012，12（1）:100-109.

［30］Chang YC，Liu CL，Chen MJ，et al.Local anesthetics induce apoptosis in human breast tumor cells［J］.Anesth Analg，2014，118（1）:116-124.

［31］Kobayashi K，Ohno S，Uchida S，et al.Cytotoxicity and type of cell death induced by local anesthetics in human oral normal and tumor cells［J］.Anticancer Res，2012，32（7）:2925-2933.

［32］Arita K，Utsumi T，Kato A，et al.Mechanism of dibucaineinduced apoptosis in promyelocytic leukemia cells（HL-60）［J］.Biochem Pharmacol，2000，60（7）:905-915.

［33］Lee HT，Xu H，Siegel CD，et al.Local anesthetics induce human renal cell apoptosis［J］.Am J Nephrol，2003，23（3）: 129-139.

［34］Rao AJ，Johnston TR，Harris AH，et al.Inhibition of chondrocyte and synovial cell death after exposure to commonly used anesthetics:chondrocyte apoptosis after anesthetics［J］.Am J Sports Med，2014，42（1）:50-58.

［35］Scavonetto F，Yeoh TY，Umreit EC，et al.Association between neuraxial analgesia，cancer progression，and mortality after radical prostatectomy:a large，retrospective matched cohort study［J］.Br J Anaesth，2014，113（Suppl1）:i95-102.

［36］Ciechanowicz SJ，Ma D.Anaesthesia for oncological surgery-can it really influence cancer recurrence？［J］.Anaesthesia，2016，71（2）:127-131.

R730.2

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.07.07

2016-04-21）

陜西省高水平大學(xué)學(xué)科建設(shè)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（2013SXTS06）

（corresponding author），郵箱：hxlt002@163.com