支鳳楠，沈秀蕓，劉 冰，蔣雅楠，

（1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院藥理學(xué)教研室，黑龍江省生物醫(yī)藥工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，心血管藥物研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150081；2.黑龍江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院北方轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究合作中心，黑龍江 哈爾濱 150081）

砷毒性是威脅全球健康的重要因素之一。長(zhǎng)期以來(lái)，印度、巴基斯坦和墨西哥等國(guó)家地區(qū)的居民常因飲用含砷地下水而導(dǎo)致砷蓄積中毒［1-3］。急性砷中毒主要表現(xiàn)為惡心、嘔吐、腹痛和嚴(yán)重腹瀉等癥狀，慢性砷中毒會(huì)導(dǎo)致多種系統(tǒng)疾?。?］。三氧化二砷是最具代表性的砷化合物之一，其對(duì)急性早幼粒細(xì)胞白血病和肝癌等療效顯著［5-6］。近年研究發(fā)現(xiàn)，三氧化二砷與多種組織纖維化密切相關(guān)。纖維化是一種修復(fù)或反應(yīng)性過(guò)程，其主要特征是過(guò)量的纖維結(jié)締組織的形成和沉積導(dǎo)致組織和器官的結(jié)構(gòu)重塑［7］。目前的研究表明，多種通路參與纖維化的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）/Smad信號(hào)通路和Wnt信號(hào)通路等［8-9］。本文綜述三氧化二砷對(duì)不同組織纖維化的作用（表1）及機(jī)制，以期為三氧化二砷毒性防治和臨床合理用藥提供新思路。

1 三氧化二砷對(duì)心肌纖維化的作用及機(jī)制

三氧化二砷在臨床應(yīng)用時(shí)有一定的不良反應(yīng)，而心臟毒性是其中最嚴(yán)重的不良反應(yīng)之一，主要表現(xiàn)為心律失常（如長(zhǎng)QT間期綜合征，尖端扭轉(zhuǎn)型室性心動(dòng)過(guò)速等），嚴(yán)重時(shí)可誘發(fā)心源性猝死［10-12］。心肌纖維化可干擾心臟正常的電生理功能，誘發(fā)多種心律失常［13-14］。目前已有研究表明三氧化二砷可以調(diào)控多種信號(hào)通路誘導(dǎo)心肌纖維化。初文峰等［15］發(fā)現(xiàn)，三氧化二砷可通過(guò)促進(jìn)豚鼠心肌成纖維細(xì)胞分泌TGF-β1誘導(dǎo)心肌纖維化，加重長(zhǎng)QT間期綜合征，并伴有離子通道相關(guān)蛋白HERG和Kir2.1表達(dá)下調(diào)，而應(yīng)用TGF-β/Smad抑制劑LY-364947可緩解三氧化二砷誘導(dǎo)的心肌纖維化和心律失常（表1）。另一項(xiàng)研究表明，大鼠隔天iv給予三氧化二砷0.4，0.8和1.6 mg·kg-1，連續(xù)2周，均可誘發(fā)心肌纖維化，其作用是通過(guò)激活蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/糖原合酶激酶 3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）/鋅指轉(zhuǎn)錄因子 Snail信號(hào)通路，促進(jìn)內(nèi)皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化并且使膠原蛋白（collagen，Col）Ⅰ、ColⅢ、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloprotein，MMP）2和MMP9等促纖維化基因表達(dá)（表1）［16］。一項(xiàng)薈萃（Meta）分析發(fā)現(xiàn)，砷對(duì)TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路具有雙向調(diào)節(jié)作用。低濃度砷（≤5 μmol·L-1）可以增加心和肝等器官及多種細(xì)胞（包括心肌成纖維細(xì)胞和HL-60等細(xì)胞）中TGF-β1的表達(dá)，而高濃度砷（＞5 μmol·L-1）具有抑制其TGF-β1表達(dá)的趨勢(shì)，說(shuō)明高濃度砷可抑制纖維化，低濃度砷可以誘導(dǎo)纖維化。在體實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，低劑量砷（＜5 mg·kg-1）可上調(diào)心臟等組織中TGF-β1的表達(dá)，由于三氧化二砷等含砷化合物具有較高毒性，高劑量砷（≥5 mg·kg-1）的作用尚不明確［17］。臨床上，三氧化二砷注射液（亞砷酸）靜脈給藥的劑量為成人 10 mg·d-1，兒童每天0.16 mg·kg-1，砷血漿峰濃度約為 6.85 μmol·L-1［18-19］。推測(cè)三氧化二砷給藥期間，絕大部分時(shí)間的血藥濃度＜5 μmol·L-1，提示臨床治療劑量很可能誘發(fā)心肌纖維化。

2 三氧化二砷對(duì)腎纖維化的作用及機(jī)制

腎纖維化可導(dǎo)致腎結(jié)構(gòu)改變，血液供應(yīng)減少，最終導(dǎo)致腎功能衰竭［20］。近年研究發(fā)現(xiàn)，三氧化二砷可影響腎纖維化，但其對(duì)腎纖維化的作用仍存在爭(zhēng)議。一方面，Chang等［21］研究發(fā)現(xiàn)，腎皮質(zhì)/近端小管細(xì)胞用亞砷酸鈉0.1和10 μg·L-1處理60 d，可促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化導(dǎo)致腎纖維化（表1），表現(xiàn)為纖維化標(biāo)志物ColⅠ、TGF-β、α平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）、MMP2和MMP3表達(dá)增加。另一方面，Maghmomeh等［22］研究發(fā)現(xiàn)，SD大鼠ig給予三氧化二砷（3.5 mg·kg-1，21 d）可以改善順鉑誘發(fā)的腎纖維化，表現(xiàn)為腎TGF-β1和α-SMAmRNA水平及羥脯氨酸含量降低，其作用與阻斷Hedgehog信號(hào)，降低Shh，Smo和PtchmRNA表達(dá)水平以及GLI家族鋅指蛋白1和2表達(dá)水平有關(guān)。在體研究中，三氧化二砷（3.5 mg·kg-1）為高劑量，而離體研究中亞砷酸鈉（0.1和10 μg·L-1）為低劑量，這提示砷可能存在劑量依賴(lài)性的雙重調(diào)控作用。而且，在體水平實(shí)驗(yàn)還受其他因素影響，無(wú)法與離體水平實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全相同。因此，三氧化二砷對(duì)腎纖維化的作用差異可能與給藥劑量有關(guān)，仍需進(jìn)一步研究。

表1 三氧化二砷對(duì)組織纖維化的作用

3 三氧化二砷對(duì)肺纖維化的作用及機(jī)制

肺纖維化是正常的肺泡組織被損壞或膠原蛋白過(guò)度沉積導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)異常［23］。一項(xiàng)研究表明，SD大鼠iv給予三氧化二砷0.4 mg·kg-1，連續(xù)14 d，可以減輕博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化，使肺間質(zhì)組織變薄，膠原蛋白沉積減少，α-SMA表達(dá)減少，E鈣黏蛋白表達(dá)增多，其作用機(jī)制與三氧化二砷上調(diào)miR-98表達(dá)、進(jìn)而抑制miR-98的靶基因信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3表達(dá)水平有關(guān)［24-26］。另一項(xiàng)研究表明，三氧化二砷（10和20 μmol·L-1）可以抑制TGF-β1誘導(dǎo)的人肺成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，使α-SMA和ColⅠ mRNA和蛋白表達(dá)下調(diào)［27］。然而，最新研究表明，亞砷酸鹽（8 mmol·L-1，48 h）通過(guò)上調(diào)長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）H19 的表達(dá)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞M2極化，并通過(guò)增加c-Myc誘導(dǎo)肺纖維化［28］。并且三氧化二砷還可以通過(guò)促進(jìn)miR-21表達(dá)、降低磷酸酶和張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）表達(dá)、促進(jìn)Akt磷酸化，進(jìn)而增加糖酵解相關(guān)蛋白的表達(dá)，最終導(dǎo)致肺纖維化［29］。而高濃度三氧化二砷（50 μmol·L-1，24 h）可通過(guò)激活絲裂原活化蛋白激酶及促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生，誘導(dǎo)肺成纖維細(xì)胞凋亡［30-31］。以上研究結(jié)果表明，三氧化二砷對(duì)纖維化的作用受給藥劑量的影響。

4 三氧化二砷對(duì)肝纖維化的作用及機(jī)制

肝纖維化是三氧化二砷肝毒性的主要表現(xiàn)之一［32-33］?；罨母涡菭罴?xì)胞是肝纖維化發(fā)展的中心環(huán)節(jié)，也是細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生的主要原因［34-35］。SD大鼠飲用含亞砷酸鈉的水溶液（30 mg·L-1，12個(gè)月）可激活TGF-β/Smad通路，促進(jìn)α-SMA、ColⅠ和纖連蛋白表達(dá)，導(dǎo)致肝纖維化［36］。與此相似，在C57BL/6J小鼠和肝星狀細(xì)胞中，三氧化二砷均能通過(guò)上調(diào)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體α（peroxisome proliferator activated receptor alpha，PPARα）誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞的活化進(jìn)而誘導(dǎo)肝纖維化［37］。也有研究發(fā)現(xiàn)，三氧化二砷（2 μmol·L-1，4 h）可誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞細(xì)胞中早幼粒細(xì)胞白血病蛋白的泛素化，進(jìn)而促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展［38］。三氧化二砷也可促進(jìn)LX-2細(xì)胞中miR-21表達(dá)，抑制PTEN表達(dá)，并促進(jìn)重組人精氨酸酶1的激活，進(jìn)而促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2極化和促纖維化細(xì)胞因子的分泌，導(dǎo)致肝纖維化［39］。因此，臨床應(yīng)用三氧化二砷時(shí)應(yīng)密切監(jiān)測(cè)肝功能，早期預(yù)防肝纖維化。

5 三氧化二砷對(duì)其他組織纖維化的作用及機(jī)制

三氧化二砷也可以影響血管纖維化、骨髓纖維化和皮膚纖維化。研究表明，飲用含亞砷酸的水（50 mg·L-1，90 d）可誘導(dǎo)Wistar大鼠血管纖維化和血管重構(gòu)，表現(xiàn)為羥脯氨酸/總膠原水平增加、膠原纖維的增殖以及主動(dòng)脈壁和膠原外膜的厚度增加，其作用是通過(guò)激活血管緊張素Ⅱ1型受體和TGF-β通路［40］。因此，在臨床應(yīng)用三氧化二砷時(shí)應(yīng)關(guān)注血管損傷。

原發(fā)性骨髓纖維化是一種骨髓增殖性腫瘤［41］。研究表明，沙利度胺、三氧化二砷、地塞米松和抗壞血酸聯(lián)合應(yīng)用對(duì)原發(fā)性骨髓纖維化有療效，三氧化二砷通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞凋亡和抑制細(xì)胞再生機(jī)制抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生而發(fā)揮作用，而沙利度胺可通過(guò)消耗細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽增強(qiáng)三氧化二砷活性［42］。然而，另有研究結(jié)果表明，在臨床應(yīng)用三氧化二砷治療急性早幼粒細(xì)胞白血病時(shí)會(huì)引起骨髓纖維化［43］。2項(xiàng)研究均是臨床觀(guān)察結(jié)果，前者研究提示聯(lián)合用藥可能達(dá)到增效減毒的目的，而后者研究中所談及的三氧化二砷引起骨髓纖維化的作用僅是在1例患者治療過(guò)程中觀(guān)察到的結(jié)果，因此，三氧化二砷是否可以引起骨髓纖維化仍有待深入研究。

皮膚纖維化是一種常見(jiàn)的纖維化疾病，以成纖維細(xì)胞增生和細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)度沉積為特征，包括硬皮病和肥厚性瘢痕等［44］。研究表明，BALB/c小鼠每周5 d ip給予三氧化二砷（5 mg·kg-1）可以改善次氯酸誘導(dǎo)皮膚纖維化，表現(xiàn)為皮膚中ColⅠ、肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物α-SMA表達(dá)和磷酸化Smad2/3下調(diào)［45］。而在細(xì)胞水平上，人皮膚細(xì)胞給予5 μmol·L-1三氧化二砷24 h，可抑制TGF-β1誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞向成肌纖維細(xì)胞的分化和活性氧的積累而減輕皮膚纖維化，其機(jī)制與抑制紅細(xì)胞衍生核因子2樣蛋白2和Smad2/3途徑并且增加血紅素加氧酶1的表達(dá)有關(guān)［46］。但目前對(duì)皮膚纖維化的研究相對(duì)較少，仍需進(jìn)一步探索。

6 三氧化二砷對(duì)非編碼RNA的調(diào)控作用

lncRNA在多種組織器官功能異常中發(fā)揮關(guān)鍵作用［47-49］。近年研究發(fā)現(xiàn)，三氧化二砷的心臟毒性和抗腫瘤作用與調(diào)控lncRNA有關(guān)。在心臟中，三氧化二砷可通過(guò)調(diào)控lncRNA鉀電壓門(mén)控通道亞家族Q成員1重疊轉(zhuǎn)錄物1（potassium voltage-gated channel subfamily Q member 1 overlapping transcript 1，KCNq10T1）/KCNQ1通路誘導(dǎo)長(zhǎng)QT間期綜合征［50］。其也可抑制心臟lncRNA核富集的轉(zhuǎn)錄物 1（nuclear paraspeckle assembly transcript 1，NEAT1）表達(dá)，而過(guò)表達(dá)lncRNA NEAT1可通過(guò)抑制miR-124/NF-κB信號(hào)通路緩解三氧化二砷誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞損傷［51］。三氧化二砷可通過(guò)調(diào)控lncRNA對(duì)肝癌、膀胱癌和乳腺癌產(chǎn)生作用。三氧化二砷可通過(guò)促進(jìn)lncRNA母系表達(dá)基因3（maternally expressed gene 3，MEG3）表達(dá)，進(jìn)而抑制肝細(xì)胞癌的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程［37］。其也可促進(jìn)肝癌細(xì)胞lncRNA編程調(diào)節(jié)因子（egulator of programming，ROR）表達(dá)，而敲減lncRNA ROR可緩解三氧化二砷誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞凋亡［52］。對(duì)于膀胱癌，三氧化二砷可通過(guò)促進(jìn)lncRNA含有6B反義RNA1的卵巢腫瘤結(jié)構(gòu)域表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞氧化損傷［53］。三氧化二砷還可通過(guò)下調(diào)lncRNA Dicer酶1反義RNA1（DICER1 antisense RNA 1，DICER1-AS1）表達(dá)抑制乳腺癌細(xì)胞增殖［54］。三氧化二砷所調(diào)控的lncRNA中有些已被證實(shí)與纖維化相關(guān)。lncRNA KCNQ10T1與心肌纖維化、腎纖維化和肝纖維化相關(guān)［55-57］。lncRNA NEAT1與肝纖維化、肺纖維化和腎纖維化有關(guān)［58-61］。lncRNA MEG3可介導(dǎo)肝纖維化、腎纖維化和肺纖維化［62-64］。lncRNA ROR可促進(jìn)心肌纖維化［65］。上述研究提示lncRNA在三氧化二砷調(diào)控纖維化過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

7 結(jié)語(yǔ)

目前研究表明，三氧化二砷對(duì)多種組織纖維化均有影響，其作用與劑量和給藥時(shí)間相關(guān)，臨床常用劑量具有誘導(dǎo)多組織纖維化的風(fēng)險(xiǎn)，但作用機(jī)制仍未完全闡明，且臨床上尚無(wú)防治三氧化二砷誘導(dǎo)纖維化的有效藥物。有研究表明，三氧化二砷可通過(guò)調(diào)控環(huán)狀RNA抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展［66-67］。但環(huán)狀RNA在三氧化二砷誘導(dǎo)的纖維化中的作用機(jī)制還有待闡明。深入揭示藥物對(duì)非編碼RNA的調(diào)控作用也有助于預(yù)測(cè)三氧化二砷聯(lián)合用藥，實(shí)現(xiàn)增效減毒的目的，促進(jìn)臨床合理用藥。