王可 楊是修 王進軍

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是一種發(fā)生在前列腺的上皮性惡性腫瘤，男性確診PCa的平均年齡為67歲，2015年中國新增PCa病例7.2萬例，粗發(fā)病率為10.23/10萬[1]，近年來其發(fā)病率呈逐年增高趨勢，嚴重威脅著男性身心健康。雷公藤是一種傳統(tǒng)中藥材，雷公藤內(nèi)酯醇作為其提取物，在近現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中被證明具有抗癌的作用，在PCa的治療中有諸多獲益機制[2]，故本文綜述如下。

一、雄激素受體及其信號通路與PCa代謝重編程

代謝重編程促進惡性腫瘤的發(fā)展，最新研究將其定義為代謝網(wǎng)絡(luò)在基因調(diào)控下產(chǎn)生代謝異質(zhì)性并改變營養(yǎng)組織的流向與流量的生物化學(xué)過程[3]，與有氧糖酵解[4]、三羧酸循環(huán)異常、基因表達與調(diào)控、線粒體功能障礙[5]、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[6]、免疫功能障礙以及組織炎癥等癌細胞發(fā)展的關(guān)鍵特征密切相關(guān)。多項研究揭示，代謝重編程需要依賴于致癌信號[主要是雄激素受體(androgen receptor, AR)信號通路]完成細胞間交流與反饋，其在PCa的發(fā)展過程中扮演著重要角色[7-9]。

AR是依賴配體、控制特定基因表達的轉(zhuǎn)錄因子，由N端轉(zhuǎn)錄激活區(qū)、DNA結(jié)合區(qū)、鉸鏈區(qū)以及配體結(jié)合區(qū)4個部分構(gòu)成[10]，廣泛存在于睪丸的支持細胞、間質(zhì)細胞、管周細胞、血管平滑肌細胞中，具有調(diào)節(jié)雄激素主要成分的功能[11]。AR能夠與胞質(zhì)中的熱休克蛋白形成復(fù)合物，在輔助激活劑的作用下可進入細胞核中并特異性識別雄激素反應(yīng)元件，從而獲得調(diào)節(jié)下游基因表達的功能特性[12]。

PCa是一種前列腺上皮細胞惡性增生的疾病，癌細胞獨特的代謝特性成為其病變與惡化的基礎(chǔ)，即瓦博格效應(yīng)。癌細胞在腫瘤微環(huán)境內(nèi)利用有氧糖酵解途徑來替代丙酮酸進入線粒體后進行三羧酸循環(huán)的氧化磷酸化以產(chǎn)生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)[13]。因為規(guī)避了三羧酸循環(huán)，癌細胞獲得了更高的能量攝取與生物利用度，從而加速增殖、分化以及遷移。新型動態(tài)核極化磁共振波譜技術(shù)在PCa細胞中檢測出高糖酵解率，表明有氧糖酵解是PCa細胞進行代謝重編程的主要特征之一[14]。研究表明，AR參與多種糖酵解途徑[15]，包括GLUT1、HK1、HK2、PFK2/PFKFB及丙酮酸氧化等，是PCa發(fā)生的重要驅(qū)動因素。

值得注意的是，癌細胞侵襲體內(nèi)時，三羧酸循環(huán)雖然會受到影響，但不會被徹底抑制。檸檬酸氧化是PCa的另一重要代謝特征，檸檬酸在正常線粒體中是參與三羧酸循環(huán)的重要物質(zhì)，而在PCa細胞內(nèi)存在功能障礙的線粒體中卻被ATP檸檬酸裂解酶裂解成乙酰輔酶A以合成脂肪酸[15]。Bader等[16]研究表明，AR作為驅(qū)動代謝重編程的誘導(dǎo)因素能夠增強前列腺上皮細胞的氧化磷酸化過程，AR信號顯著抑制了前列腺上皮細胞中線粒體的鋅離子濃度，從而活化α-aconitase以促進檸檬酸異構(gòu)化，首先完成三羧酸循環(huán)的激活，接著AR信號的傳導(dǎo)通過增加檸檬酸合成酶、乙酰輔酶A等物質(zhì)的含量促進檸檬酸產(chǎn)生與氧化，在支鏈脂肪酸β等的作用下為PCa細胞提供更多的ATP，并完成腫瘤惡化的進程[17]。除檸檬酸氧化之外，AR信號通路也是促進脂肪酸合成[16]與氧化的重要原因，細胞周期蛋白依賴性激酶9的抑制[18]與Sun2基因的表達沉默[19]等均能夠促進脂肪酸氧化，從而進一步為PCa細胞提供ATP。

信號通路的異常激活是代謝重編程的重要響應(yīng)因子，也是引起細胞炎癥因子失衡、下游基因表達異常以及癌癥相關(guān)級聯(lián)反應(yīng)發(fā)生的重要原因，AR信號通路是誘發(fā)PCa最重要的信號通路[20]。Lingadahalli等[21]研究表明，AR信號通路的二次或異常激活能夠誘發(fā)轉(zhuǎn)移去勢抵抗性PCa的發(fā)生，抑制或關(guān)閉AR信號通路有助于降低PCa細胞的侵襲與增殖能力，從而達到治療PCa的管理目標(biāo)。Jang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，抗毒素白藜蘆醇通過抑制AR信號通路的激活與下調(diào)趨化因子CXCR4表達的途徑能夠誘導(dǎo)PCa細胞凋亡，同時觀察到p-PI3K/p-AKT蛋白以及與EMT相關(guān)的下游基因表達量降低，表明下調(diào)AR表達能夠抑制相關(guān)炎癥信號通路的激活，并促進癌細胞的凋亡，在PCa的進程中非常重要。此外，AR信號通路還具有調(diào)控長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)轉(zhuǎn)錄的作用[21]，lncRNA如前列腺癌抗原3(prostate cancer antigen 3, PCA3)過度表達后通過染色質(zhì)環(huán)化與AR遠側(cè)端結(jié)合，在反式調(diào)節(jié)的作用下阻礙損傷的DNA修復(fù)，能夠促進PCa細胞增殖與轉(zhuǎn)移[23]；易小敏等[24]發(fā)現(xiàn)沉默lncRNA PCA3表達后，PCa細胞中的AR及AR-V7(AR的變體之一)表達顯著降低，PCa細胞的增殖和遷移能力得到較好的抑制；楊棟等[25]研究表明，AR的表達與 plncRNA-1呈正相關(guān)，下調(diào)plncRNA-1后AR的表達大幅度降低，這些都提示AR信號通路的異常激活能夠促進lncRNA的異常表達，在PCa的發(fā)展中起到重要作用。

二、雷公藤內(nèi)酯醇在PCa中的獲益機制及其局限性

雷公藤是一種傳統(tǒng)中藥材，其化學(xué)成分包括雷公藤甲素(triptolide, TPL)、雷公藤內(nèi)酯酮、雷公藤紅素及雷公藤酯甲等[26]，其中TPL又稱雷公藤內(nèi)酯醇，是一種環(huán)氧二萜類化合物，在PCa中具有一定的獲益機制[2]。

1.TPL抑制AR表達及其信號傳導(dǎo)：AR參與有氧糖酵解、三羧酸循環(huán)、PCa細胞的增殖與遷移等多個PCa惡化的進程，TPL若能抑制AR的負性作用，則是治療PCa的最大獲益機制。目前可以確定的是，TPL參與調(diào)控PCa細胞AR的表達過程并與AR致癌信號通路的抑制密切相關(guān)[27-29]，抑制AR表達、弱化AR致癌信號通路作用成為臨床治療的主要目標(biāo)。

PI3K/AKT/NF-κB是眾所周知的致癌信號通路之一，劉彼得等[27]使用TPL處理人LNCaP細胞48 h后發(fā)現(xiàn)，在PI3K/AKT/NF-κB通路蛋白中與AR啟動子活性相關(guān)的表達呈TPL劑量依賴性下調(diào),且參與TRL調(diào)控AR轉(zhuǎn)錄活性的作用位點分布在-965/+265 bp內(nèi)，表明TPL能夠參與PI3K/AKT/NF-κB信號通路的調(diào)控以避免AR及其相關(guān)物質(zhì)過表達，致使其信號傳導(dǎo)異常。Li等[28]的研究不僅認同了劉彼得等的觀點，他們還發(fā)現(xiàn)TPL與AR表達蛋白的穩(wěn)定性密切相關(guān)，TPL促進PCa細胞內(nèi)鈣離子的濃度升高有助于激活鈣蛋白酶，是降低AR表達蛋白穩(wěn)定性的重要原因，表明TPL能夠促進PCa細胞中AR蛋白的分解，控制AR過表達，弱化其致癌信號傳導(dǎo)。此外，Han等[29]將酵母轉(zhuǎn)錄激活蛋白基因Gal4與AR嵌合后共同轉(zhuǎn)染LNCaP細胞，并對該細胞使用低劑量的TPL，結(jié)果顯示TPL能夠通過抑制PKA與STAT3信號傳導(dǎo)、降低IL-6的生成量、抑制AR反式調(diào)節(jié)的途徑來弱化AR信號通路的作用，防止AR信號傳導(dǎo)引發(fā)一系列級聯(lián)反應(yīng)，提示TPL在抑制炎癥細胞因子失衡、調(diào)控信號通路、弱化致癌可能途徑中存在重要作用。盡管TPL可作為AR表達及其信號傳導(dǎo)的一種有力抑制劑，但目前國內(nèi)外相關(guān)研究太少，尚需進一步研究證實TPL的可靠性與安全性。

2.TPL抑制PCa細胞增殖并促進細胞凋亡：質(zhì)變是量變的必然結(jié)果，PCa細胞的增殖是導(dǎo)致PCa的關(guān)鍵前提，抑制癌細胞快速的新陳代謝有助于從根本上掌控病情進展，幫助患者病情轉(zhuǎn)歸。

AR拮抗劑被證明可用于治療去勢抵抗性PCa，然而PCa細胞產(chǎn)生耐藥性限制了AR拮抗劑的發(fā)展，新型藥物的開發(fā)成為研究熱點。Zhao等[30]研究表明，TPL 能夠通過抑制mTOR信號通路、促進絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶與絲氨酸Ser93/96位點上的自噬效應(yīng)蛋白(Beclin-1)磷酸化以及激活A(yù)MPK信號通路來阻止PCa細胞快速增殖，從而誘導(dǎo)PC-3、LNCaP以及C4-2細胞(均為PCa細胞)發(fā)生自噬作用，增強細胞的代謝重編程作用，促進PCa細胞凋亡。Han等[29]使用低劑量TPL作用于PCa細胞后觀察到，TPL能夠抑制XOP/CDK7信號通路介導(dǎo)的絲氨酸Ser515結(jié)合位點上AR及其相關(guān)變體AR-V7的磷酸化，這表明低劑量TPL顯著減少了PCa細胞的能量獲取來源，癌細胞的增殖受到影響，且他們還觀察到AR目標(biāo)基因啟動子的活性受到顯著抑制，AR表達大幅度減少，說明TPL能夠抑制AR表達，控制PCa細胞增殖。Tamgue等[31]檢測雷公藤內(nèi)酯醇處理的PCa細胞系組蛋白去甲基化酶及相關(guān)標(biāo)記的表達情況后發(fā)現(xiàn)，TPL可提高 H3K9me3水平，上調(diào)HP1α的表達，促進e2f1靶基因啟動子上異染色質(zhì)的形成和沉積，這種靶基因與抑制基因轉(zhuǎn)錄、降低細胞活性和衰老樣表型的誘導(dǎo)有關(guān)。其抗腫瘤機制可能是通過提高抑制性組蛋白 H3甲基化水平和形成抑制性染色質(zhì)狀態(tài)來實現(xiàn)的，具有作為表觀遺傳抗PCa藥物的潛力。此外，TPL還可通過下調(diào)SUMO特異性蛋白酶1[32]、腫瘤特異性啟動子Caveolin-1[33]的表達來抑制PCa細胞的增殖，為TPL的抗PCa 作用機制提供了實驗依據(jù)。一項動物模型研究顯示，使用TPL干預(yù)治療PTEN陰性小鼠微侵襲PCa模型后，小鼠體內(nèi)炎癥細胞浸潤與PCa細胞的數(shù)量大幅度減少，EMT表型較弱，表明經(jīng)TPL注射治療的PCa小鼠其細胞微環(huán)境發(fā)生轉(zhuǎn)變，信號通路的致癌作用顯著降低，提示TPL還可通過弱化炎癥反應(yīng)的方式來降低癌細胞增殖及侵襲能力[34]。

Yuan等[33]的研究還證明了TPL的有效率與時間呈正相關(guān)，提示盡早發(fā)現(xiàn)PCa并使用TPL治療可能具有潛在的抗癌作用。宋振國等[35]采用5～160 nmol/L(濃度從5 nmol/L按照2倍的比例向上疊加)不同濃度的TPL培養(yǎng)液作用于PC-3細胞，不同時間段內(nèi)觀察后發(fā)現(xiàn)PC-3細胞中出現(xiàn)凋亡的明顯特征，包括細胞膜皺縮、染色質(zhì)濃縮、核膜與核仁消失、核固縮等，證明TPL以時間與濃度依賴性的模式來促進PCa細胞的凋亡，與Yuan等的研究結(jié)果一致。

3.TPL的藥物毒性及其改進方案：除作為單一成分被外用于治療銀屑病外，現(xiàn)階段TPL并未直接在臨床中使用，而是作為雷公藤片和雷公藤多苷片等制劑的關(guān)鍵成分，發(fā)揮抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤細胞增殖和促凋亡等多種藥理活性作用[36]。盡管TPL治療PCa可能具有相當(dāng)大的應(yīng)用價值，但其藥物毒性限制了其在臨床上的應(yīng)用。雷公藤的毒副作用主要體現(xiàn)在對生殖、內(nèi)分泌系統(tǒng)和消化系統(tǒng)損害上，部分試驗中也存在對血液系統(tǒng)和皮膚黏膜等的損害，是影響TPL藥用的原因之一。

由于TPL的嚴重毒性和水不溶性限制了其臨床應(yīng)用，開發(fā)針對TPL的新型可溶于水、低細胞毒性的衍生物成為研究的突破口。Han等[29]發(fā)現(xiàn)在體外實驗中，TPL對正常細胞的細胞毒性小于對癌細胞的細胞毒性，與此同時，一種新型TPL衍生物 LLDT-8的細胞毒性比TPL低122倍，但仍具有有效的抗癌活性，可以納入進一步的臨床驗證。Xu等[37]發(fā)現(xiàn)在TPL的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾與改造后構(gòu)成的LLDT-288表現(xiàn)出顯著較低的藥物毒性，且LLDT-288與TPL的基本功能無明顯差異，表明經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾或改造的TPL衍生物能夠一定程度打破TPL藥物毒性的限制，成就其應(yīng)用價值。PG490-88，一種新的水溶性TPL衍生物，被證明是安全、有效的抗腫瘤藥物[38]。PG490-88已被批準(zhǔn)進入美國PCa的Ⅰ期臨床試驗，提示該藥可能是一種很有前景的抗PCa細胞活性候選藥物，但其治療PCa的安全性和毒副作用尚需進一步闡明。He等[39]研究發(fā)現(xiàn)與葡萄糖耦合的TPL衍生物可以選擇性地靶向過表達葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白的腫瘤細胞，具有更好的水溶性和持續(xù)抗腫瘤活性，為改進TPL的水溶性，促進其臨床應(yīng)用提供了新的思路。Datan等[40]在He等的研究基礎(chǔ)上進行改良，設(shè)計了第二代葡萄糖雷公藤內(nèi)酯醇耦合物，其在PCA-3腫瘤模型中顯著提高了對腫瘤細胞的選擇性，血清穩(wěn)定性更高，對正常細胞的細胞毒性更低，低氧條件下能更有效地對抗腫瘤細胞，且具有持續(xù)的抗腫瘤活性，有望成為下一代的靶向抗PCa候選藥物。

三、小結(jié)

TPL的抗腫瘤作用已經(jīng)初步表現(xiàn)出了極高的臨床前景，雖然其細胞毒性阻礙了臨床應(yīng)用，但是在一系列水溶性、低毒性的TPL衍生物被相繼開發(fā)后，經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾后的TPL衍生物表現(xiàn)出低毒性、高效用的特征，具有作為PCa一線治療或化療輔助用藥的潛力?，F(xiàn)階段的TPL研究主要是基于細胞實驗及動物實驗，集中在對TPL的抗癌機制及其減毒增效的探索，距離臨床應(yīng)用還欠缺足夠的理論及可信數(shù)據(jù)支持，TPL對多藥耐藥PCa細胞的影響及其治療多藥耐藥型PCa的潛力也尚需進一步探索。但從另一方面來說，這也為科研人員提供了新的研究方向。針對TPL對多藥耐藥PCa細胞的影響展開研究，是對TPL走向藥用的理論完善，也有助于后期的精準(zhǔn)治療。此外，與TPL同為雷公藤提取物的雷公藤紅素[41]、雷公藤內(nèi)酯酮[42]、雷公藤多苷[43]等也被驗證具有抗腫瘤活性、增強腫瘤細胞對藥物敏感性的作用，均為抗PCa的藥物研發(fā)補充了思路。