周 涵,魏 靜，李 媛，謝 敏，屈夢(mèng)揚(yáng)，方 艷

(陜西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理教研室，陜西 西安 712046)

惡性腫瘤的發(fā)病率和病死率逐年上升，嚴(yán)重影響人類生命健康。色胺酮是噬菌體A-C、吡咯吲哚喹唑啉、(±)-十字花烷的生物遺傳前體，形態(tài)為黃色針狀晶體，可從靛藍(lán)、馬藍(lán)等天然植物和中藥青黛、大青葉中提取[1-2]，目前已衍生出多種人工合成方法[3]。色胺酮及其衍生物表現(xiàn)出抗腫瘤、抗菌[4]、抗炎[5]、抗病毒[6]等多種生物活性，其毒副作用小，安全性能高[7]，具有良好的研究和應(yīng)用前景。研究表明，色胺酮及其衍生物可通過對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用或誘導(dǎo)其凋亡、抑制多藥耐藥基因表達(dá)、濃度依賴性抑制DNA合成等方式起到抗腫瘤的效果[8]。本文就近年來有關(guān)色胺酮治療惡性腫瘤的分子機(jī)制研究進(jìn)行綜述，旨在為色胺酮應(yīng)用于惡性腫瘤的臨床治療提供參考。

1 色胺酮的抗腫瘤作用

1.1 色胺酮與乳腺癌乳腺癌是全球女性最常見的惡性腫瘤，是絕經(jīng)后女性死亡的主要原因之一，發(fā)展中國(guó)家乳腺癌的5 a生存率顯著低于發(fā)達(dá)國(guó)家，而早期發(fā)現(xiàn)乳腺癌能有效提高患者的生存率,改善其預(yù)后[9]。

腫瘤炎癥微環(huán)境促進(jìn)了惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及增殖和侵襲。一氧化氮合成酶(nitric oxide synthase,NOS)1、環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)蛋白表達(dá)與乳腺癌炎性微環(huán)境的形成密切相關(guān)[10]；腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)作為一種有效的促炎細(xì)胞因子，能在不同的炎癥環(huán)境中促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell,Treg)擴(kuò)增，并與腫瘤壞死因子受體(tumor necrosis factor receptor,TNFR)2結(jié)合發(fā)揮免疫抑制作用[11]；腫瘤炎癥微環(huán)境中的白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-10能通過抑制機(jī)體抗免疫反應(yīng)介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸，并影響乳腺癌預(yù)后[12],而色胺酮能通過調(diào)節(jié)NOS1、COX-2、TNF-α及IL-10的表達(dá)水平影響腫瘤炎性微環(huán)境，從而發(fā)揮抗乳腺癌的作用[10]。

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)信號(hào)通路在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中有細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)通路、大絲裂原激活蛋白激酶(big mitogen-activated protein kinase,BMK)1/ERK5通路、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase， JNK)通路、p38/MAPK通路這4條主要的分支，與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡等相關(guān)，在乳腺癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[13]。研究顯示，色胺酮對(duì)乳腺癌MCF-7細(xì)胞具有抑制增殖和誘導(dǎo)凋亡的作用[14]。色胺酮可能通過激活MAPK信號(hào)通路中的凋亡信號(hào)通路發(fā)揮其抗乳腺癌MCF-7細(xì)胞增殖的作用。為進(jìn)一步驗(yàn)證 MAPK 信號(hào)通路參與色胺酮抗MCF-7細(xì)胞增殖的作用，周威等[15]分別用濃度為 6.25、12.50、25.00 μmol·L-1的色胺酮處理乳腺癌MCF-7細(xì)胞，結(jié)果顯示，各組細(xì)胞p-JNK、p-ERK蛋白表達(dá)水平均顯著升高，提示ERK信號(hào)通路及JNK信號(hào)通路的激活可能對(duì)色胺酮抗乳腺癌發(fā)揮正向調(diào)節(jié)作用，但具體機(jī)制尚不清楚。分化抗原(cluster of differentiation,CD)44蛋白作為跨膜糖蛋白，在細(xì)胞表面廣泛分布，參與乳腺癌、宮頸癌、肺癌等多種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等，調(diào)節(jié)Ras-MAPK、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B,PI3K/AKT)、Ras相似物GTP酶(ras homologous GTPases,Rho GTPases)等多種信號(hào)通路[16]；核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)主要介導(dǎo)了癌癥中的炎癥反應(yīng)，在惡性腫瘤中發(fā)揮著促進(jìn)細(xì)胞增殖、推動(dòng)血管生成和轉(zhuǎn)移、增強(qiáng)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化及調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)等作用，乳腺癌外泌體刺激巨噬細(xì)胞NF-κB活化，產(chǎn)生IL-6、TNF-α等多種促炎細(xì)胞因子，介導(dǎo)乳腺癌發(fā)展[17]。色胺酮可能通過降低CD44蛋白表達(dá)來調(diào)控Ras-MAPK、PI3K/AKT等多種信號(hào)通路，也可能通過調(diào)控NF-κB信號(hào)通路及抑制NF-κB蛋白轉(zhuǎn)錄活性來抗乳腺癌細(xì)胞增殖[18]。有研究報(bào)道，癌癥患者的血清可溶性CD14水平高于非癌癥患者及健康人，CD14可作為評(píng)估乳腺癌預(yù)后的生物標(biāo)志物之一[19]，色胺酮可能通過上調(diào)CD14蛋白表達(dá)調(diào)節(jié)MAPK、NF-κB、Toll樣受體(toll-like receptor,TLR)等多種信號(hào)通路來抑制乳腺癌細(xì)胞增殖[18]。

綜上所述，色胺酮能通過調(diào)節(jié)NOS1、COX-2蛋白表達(dá)影響乳腺癌炎癥微環(huán)境的形成，也可通過調(diào)控促炎因子TNF-α和免疫抑制因子IL-10抑制機(jī)體抗免疫反應(yīng)，在體內(nèi)外抑制乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)。此外，色胺酮能調(diào)控與乳腺癌細(xì)胞增殖相關(guān)的MAPK信號(hào)通路，激活其中的ERK、JNK信號(hào)通路，抑制乳腺癌細(xì)胞增殖。同時(shí)，色胺酮可以通過降低跨膜糖蛋白CD44水平并上調(diào)可溶性CD14水平，調(diào)控MAPK、NF-κB等多種信號(hào)通路，抑制乳腺癌細(xì)胞惡性生長(zhǎng)。

1.2 色胺酮與神經(jīng)膠質(zhì)瘤神經(jīng)膠質(zhì)瘤起源于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，為顱內(nèi)最常見的原發(fā)性惡性腫瘤，占顱內(nèi)腫瘤的40%～50%，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤作為膠質(zhì)瘤中惡性程度最高的原發(fā)性腦腫瘤，具有侵襲性強(qiáng)及異質(zhì)性高等特點(diǎn)，其中位生存期僅15個(gè)月，預(yù)后較差。手術(shù)切除、放射治療、化學(xué)治療和抗血管生成治療等方法的運(yùn)用并未能有效降低神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者的病死率及復(fù)發(fā)率[20-21]。

PLATTEN等[22]研究表明，色氨酸代謝活躍于包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的腦腫瘤中，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的惡性表型的發(fā)生、發(fā)展，參與腫瘤炎癥微環(huán)境的免疫抑制。吲哚胺2,3-雙加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)和色氨酸2,3-雙加氧酶(tryptophan 2,3-dioxygenase,TDO)是參與犬尿氨酸(kynurenine,KYN)代謝通路(kynurenine pathway,KP)第一步和限速步驟的2種酶，可在腫瘤細(xì)胞、血管細(xì)胞、免疫細(xì)胞等多種細(xì)胞中表達(dá)[23]，并且IDO1/TDO的表達(dá)與神經(jīng)膠質(zhì)瘤的病理分級(jí)及生存率呈正相關(guān)[24]。KYN和喹啉酸是芳烴受體(aryl hydrocarbon receptor,AhR)的內(nèi)源性激動(dòng)劑，AhR通過介導(dǎo)IL-10的產(chǎn)生以及調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞、Treg的分化來抑制腫瘤微環(huán)境中的適應(yīng)性抗腫瘤免疫反應(yīng)；膠質(zhì)瘤中水通道蛋白-4(aquaporin-4,AQP-4)表達(dá)與IDO1/TDO表達(dá)呈正相關(guān)，AQP4表達(dá)上調(diào)促進(jìn)腫瘤周圍水腫的發(fā)生、發(fā)展，與腫瘤細(xì)胞的遷移侵襲密切相關(guān)[25]。 DU等[24]研究發(fā)現(xiàn)，IDO1和TDO均可通過Kyn-AhR-AQP4信號(hào)通路促進(jìn)惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤的產(chǎn)生。LI等[26]提出色胺酮及其衍生物可作為IDO和TDO的雙重抑制劑，能同時(shí)抑制IDO1和TDO的酶活性以及IDO1的細(xì)胞活性，可逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞免疫耐受，但具體分子機(jī)制未作詳細(xì)闡述，還需進(jìn)一步研究。研究顯示，IDO在肝癌、食管癌、肺癌、胰腺癌、膠質(zhì)瘤等多種惡性腫瘤中均呈過表達(dá)[27-30]，其有望成為臨床抗腫瘤治療的重要靶點(diǎn)。

因此，色胺酮作為小分子免疫抑制劑能通過抑制參與KP途徑的2種酶IDO和TDO的活性，調(diào)控Kyn-AhR-AQP4信號(hào)通路，抵抗腫瘤細(xì)胞免疫耐受，改善腫瘤周圍組織水腫等，從而影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展，降低膠質(zhì)瘤患者的病死率。

1.3 色胺酮與白血病白血病是一種造血系統(tǒng)腫瘤性疾病，其骨髓外轉(zhuǎn)移對(duì)疾病進(jìn)展有重要意義[31]；臨床針對(duì)該疾病通常采用化學(xué)治療、免疫靶向治療、造血干細(xì)胞移植等治療方案[32]。人慢性髓系白血病細(xì)胞K562作為自然殺傷細(xì)胞的靶細(xì)胞之一，是具有多向分化潛能的紅白血病細(xì)胞株，可以分化為粒系、單核系或紅系細(xì)胞；急性髓系白血病(acute myelogenous leukemia,AML)細(xì)胞株HL-60細(xì)胞是一種淋巴母細(xì)胞樣細(xì)胞株，具有趨化反應(yīng)和吞噬活性，可自發(fā)分化。

繆珊[33]研究發(fā)現(xiàn)，K562細(xì)胞對(duì)于色胺酮的敏感性最強(qiáng)，并且色胺酮作用于K562細(xì)胞具有量效性和時(shí)效性雙重特征，同時(shí)起到了抑制增殖和誘導(dǎo)凋亡的作用。B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma/leukemia-2,Bcl-2)在包括AML在內(nèi)的多種惡性腫瘤的發(fā)展過程中均呈現(xiàn)過表達(dá)，可抑制細(xì)胞凋亡，細(xì)胞內(nèi)在的凋亡途徑是由Bcl-2家族蛋白的促凋亡和抗凋亡成員之間的平衡所介導(dǎo)和調(diào)節(jié)的，其中促凋亡蛋白如Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bcl-2-associated X protein,Bax)通過改變線粒體外膜通透性，促使細(xì)胞色素-C(Cytochrome C,Cyt-C)從線粒體釋放至細(xì)胞質(zhì)中，致半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)活化[34]，色胺酮可通過調(diào)節(jié)K562細(xì)胞的Bcl-2及其Bax的基因表達(dá)水平(如下調(diào)Bc1-2/Bax值),使線粒體跨膜電位下降,內(nèi)膜上Cyt-C釋放激活caspase-3，誘導(dǎo)K562細(xì)胞凋亡[33]。攜帶9號(hào)染色體原癌基因與22號(hào)染色體斷裂簇位點(diǎn)基因的融合基因的染色體是白血病的重要致病因素之一[35]，色胺酮能通過下調(diào)攜帶9號(hào)染色體上原癌基因與22號(hào)染色體斷裂簇位點(diǎn)基因的融合基因的mRNA表達(dá)使該融合基因的蛋白水平降低，從而抑制K562細(xì)胞增殖且誘導(dǎo)其凋亡。同時(shí)色胺酮能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期分布，使K562細(xì)胞在G1/G0期和G2/M期過多積聚，S期比例顯著降低，導(dǎo)致細(xì)胞DNA合成減少，從而抑制細(xì)胞增殖。此外，研究發(fā)現(xiàn)，色胺酮可有效減輕K562細(xì)胞對(duì)肝、脾、骨髓等多個(gè)部位的侵襲和破壞，對(duì)于臨床癥狀的緩解和治療效果的提升起促進(jìn)作用[33]。

有研究顯示，在白血病細(xì)胞中酪氨酸705和絲氨酸727殘基的磷酸化使信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)被異常激活，與白血病細(xì)胞的增殖和侵襲密切相關(guān)[36]。色胺酮的溴類似物能抑制STAT3 信號(hào)傳導(dǎo)并通過 ERK 上調(diào)激活Bax誘導(dǎo)人白血病 HL-60 細(xì)胞中的caspase依賴性細(xì)胞凋亡。色胺酮作用于HL-60細(xì)胞的相關(guān)分子機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

有研究證實(shí)，IDO能在K562細(xì)胞和HL-60細(xì)胞中表達(dá)，并具有一定的功能活性[37]。此外，IDO水平可作為評(píng)估AML預(yù)后的指標(biāo)，其高表達(dá)與AML患者預(yù)后較差有關(guān)[38]，因此色胺酮能通過抑制IDO活性調(diào)節(jié)AML患者預(yù)后。

綜上所述，色胺酮作用于白血病K562細(xì)胞和HL-60細(xì)胞可表現(xiàn)出以下幾點(diǎn)：(1)色胺酮能通過調(diào)控Bcl-2家族蛋白中的促凋亡蛋白(如Bax)激活凋亡因子caspase-3來誘導(dǎo)K562細(xì)胞凋亡；(2)色胺酮能通過降低攜帶9號(hào)染色體上原癌基因與22號(hào)染色體斷裂簇位點(diǎn)基因的融合基因的表達(dá)對(duì)K562細(xì)胞起到抑制增殖、誘導(dǎo)凋亡及調(diào)節(jié)細(xì)胞周期分布的作用，使細(xì)胞增殖速度減慢；(3)色胺酮可能通過抑制STAT3 信號(hào)通路作用于HL-60細(xì)胞；(4)色胺酮可能通過調(diào)節(jié)IDO活性改善AML患者預(yù)后。

1.4 色胺酮與非黑色素瘤性皮膚癌非黑色素瘤性皮膚癌以基底細(xì)胞癌和鱗狀細(xì)胞癌2種亞型多見，其患病率的增加與紫外線輻射密切相關(guān)，臨床藥物治療不能控制其復(fù)發(fā)率，且藥物的頻繁使用易致面部畸形，并增加了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，急需開發(fā)低成本、高效、安全性高的藥物來改善當(dāng)前臨床用藥方面的不足[39]。

TANG等[40]研究發(fā)現(xiàn)，炎癥在機(jī)體存在慢性感染和自身免疫性疾病的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)上皮細(xì)胞的癌率，促進(jìn)腫瘤的產(chǎn)生、發(fā)展和擴(kuò)散，機(jī)體腫瘤炎癥微環(huán)境的形成也抑制了自身細(xì)胞的抗腫瘤免疫力、削弱了癌癥免疫療法的功效。色胺酮能通過抑制肥大細(xì)胞浸潤(rùn)減輕皮膚炎癥反應(yīng)，從而調(diào)控皮膚癌的發(fā)生、發(fā)展[41]。

ZHANG等[42]研究發(fā)現(xiàn)，β-連環(huán)蛋白(β-catenin)在皮膚鱗狀細(xì)胞癌HSC-5細(xì)胞中呈高表達(dá)，與腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移密切相關(guān)，而色胺酮能抑制β-catenin核轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)β-catenin依賴性皮膚癌細(xì)胞的增殖[40]。原癌基因(cellular myelocytomatosis oncogene,c-Myc)參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，是Wnt/β-catenin信號(hào)通路的下游基因，Wnt/β-catenin信號(hào)通路發(fā)揮著控制毛囊干細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的作用[43]；細(xì)胞周期蛋白-D1 (cyclin-D1) 主要通過調(diào)控腫瘤細(xì)胞的G1/S期，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[44]。SHANKAR等[41]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠皮膚癌模型色胺酮治療組的表皮組織中c-Myc、cyclin-D1等多種促癌因子表達(dá)下調(diào)。

綜上所述，色胺酮能通過抑制肥大細(xì)胞浸潤(rùn)來減輕炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫抑制作用，控制皮膚癌的發(fā)生、發(fā)展，而β-catenin、c-Myc、cyclin-D1等促癌因子的表達(dá)與皮膚癌細(xì)胞的增殖正相關(guān)，色胺酮可降低相關(guān)促癌因子的表達(dá)水平而抑制皮膚癌細(xì)胞的增殖。

2 色胺酮的其他作用

色胺酮及其衍生物能對(duì)腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性(mllltidrug resistance,MDR)起抑制作用，可通過下調(diào)MDR1基因表達(dá)來逆轉(zhuǎn)乳腺癌MCF-7細(xì)胞對(duì)阿霉素及食管癌Eca109/cDDP細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性，從而增強(qiáng)了臨床化學(xué)治療效果[45-46]。同時(shí)，KIM等[47]研究發(fā)現(xiàn)，色胺酮可作為PIM1 抑制劑抑制 PIM1 激酶活性，但不影響其mRNA和蛋白質(zhì)水平，且放射治療聯(lián)合PIM1抑制劑可顯著縮小腫瘤體積，從而減緩腫瘤的發(fā)展進(jìn)程。此外，SORDILLO等[48]研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者經(jīng)放化療后病情未得到長(zhǎng)期緩解，或由于腫瘤細(xì)胞刺激分泌相關(guān)分子促使色氨酸代謝紊亂，機(jī)體產(chǎn)生適應(yīng)性改變，而IDO和TDO的產(chǎn)生進(jìn)一步加速了KP代謝，因此，色胺酮可能通過抑制IDO和TDO酶活性來調(diào)控KP，從而增強(qiáng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的放化療敏感性。綜上所述，色胺酮可作為一種新型放化療增敏劑用于臨床。色胺酮等潛在的放化療增敏劑的研究、應(yīng)用可推動(dòng)臨床腫瘤治療方法的多樣化發(fā)展，但用藥劑量、質(zhì)效關(guān)系等尚待進(jìn)一步探討。

3 結(jié)語

天然產(chǎn)物色胺酮及其衍生物的藥理作用較為廣泛，安全性高，有望成為惡性腫瘤臨床治療的理想用藥。近年來,我國(guó)對(duì)色胺酮的研究主要集中于衍生物的制備及在其他醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，如抗炎、抗菌、抗病毒等，抗腫瘤方面的研究較少，且其生物利用率低，藥物毒副作用尚不清晰，因此，如何將色胺酮更加安全高效地應(yīng)用于惡性腫瘤的臨床治療，是目前需要解決的問題。