闞 瑞，鐘 瑞，劉 婧，吳志瑰,2，彭財(cái)英，陳 鴻，付小梅,2

(1． 江西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，江西 南昌 330004；2.范崔生全國(guó)名中醫(yī)傳承工作室,江西 南昌 330006)

急性早幼粒細(xì)胞白血病(acute promyelocytic leukemia，APL)是急性髓細(xì)胞白血病的一種特殊類(lèi)型，致病因素目前尚不明確。病毒、化學(xué)毒物、放射、遺傳等都可能是APL的致病因子。ATO用于治療白血病始于18世紀(jì)Flower首創(chuàng)的Flower′s液(1%亞砷酸鉀)，1931年，外國(guó)學(xué)者用亞砷酸注射劑治療慢性粒細(xì)胞白血病(CML)。1971年，韓太云偶然發(fā)現(xiàn)由中藥砒霜、輕粉(氯化亞汞)和蟾酥等配制而成的民間秘方——癌靈注射液可用于治療癌癥。1973年，張亭棟使用癌靈注射液治療白血病取得良好療效。2000年，砷劑注射液作為第一個(gè)中藥抗白血病藥物經(jīng)FDA特批上市。ATO已被證明是治療APL最有效的單一藥物，并且在ATO和全反式維甲酸的共同治療后，APL患者的長(zhǎng)期生存率已改善到80%～90%。在過(guò)去的幾十年里，臨床數(shù)據(jù)顯示使用ATO會(huì)導(dǎo)致心毒性、肝毒性和腎毒性[1]，這些不良反應(yīng)大大限制了ATO的臨床使用。

1 不良反應(yīng)

ATO在治療APL的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，但由于ATO本身的毒性，常會(huì)伴隨著不良反應(yīng)。臨床數(shù)據(jù)表明，ATO使用后會(huì)出現(xiàn)食欲不振、惡心嘔吐、關(guān)節(jié)肌肉疼痛、牙齦出血、腦血管栓塞等不良癥狀，尤其對(duì)心、肝、腎的影響更為顯著[2]。甘戈等[3]通過(guò)檢索1994-2007年的《中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)》，對(duì)收集到的27例ATO嚴(yán)重不良反應(yīng)的文獻(xiàn)報(bào)道病例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中導(dǎo)致心、肝、腎功能衰竭的病例占總病例的23.2%、10.71%、5.38%。并且隨著年齡的增長(zhǎng)，并發(fā)心、肝、腎毒的幾率會(huì)增加，加重砷積累而引起的疾病。單獨(dú)使用ATO或與其他藥物聯(lián)用均會(huì)引起心、肝、腎毒性。

ATO誘導(dǎo)的心臟毒性具有濃度依懶性，低劑量時(shí)細(xì)胞凋亡占優(yōu)勢(shì)，高劑量會(huì)引起細(xì)胞壞死。心臟毒性表現(xiàn)為心悸、胸悶等現(xiàn)象，包括竇性心動(dòng)過(guò)速、心律不齊，心電圖顯示T波改變、ST-T變化、Q-T間期延長(zhǎng)、傳導(dǎo)阻滯等。

肝臟是ATO主要的代謝器官，在代謝過(guò)程中極易對(duì)肝功能造成損害。肝毒性主要表現(xiàn)為堿性磷酸酶，血紅膽素升高，尿常規(guī)異常，黃疸，肝區(qū)疼痛等現(xiàn)象。ATO會(huì)誘導(dǎo)腎臟產(chǎn)生病變，用藥7～8 d可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的水鈉潴留，出現(xiàn)浮腫、胸腔、腹腔積液等現(xiàn)象，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致腎衰竭。ATO在臨床應(yīng)用中表現(xiàn)出來(lái)的毒性反應(yīng)的特點(diǎn)是作用范圍廣、安全范圍小、劑量不易控制等，嚴(yán)重限制了其在不同年齡段、不同身體狀況人群中的使用，因而一定程度上阻礙了砷劑的臨床使用。

2 機(jī)制

在眾多學(xué)者的努力下，人們對(duì)ATO所產(chǎn)生的腎毒性的作用機(jī)制已有了初步的認(rèn)識(shí)，但是其詳細(xì)的致毒機(jī)制還未明確。目前，學(xué)者們認(rèn)為As2O3的致毒機(jī)制是多方面的，主要有氧化應(yīng)激機(jī)制、細(xì)胞凋亡、DNA甲基化等。

2.1 氧化應(yīng)激機(jī)制氧化應(yīng)激是As2O3中毒的重要機(jī)制之一，研究發(fā)現(xiàn)，砷通過(guò)干擾機(jī)體的氧化從而引發(fā)機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)，損傷DNA修復(fù)途徑，誘導(dǎo)DNA突變，擾亂DNA修復(fù)酶PTMs(轉(zhuǎn)錄后修飾酶)，破壞蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化，導(dǎo)致細(xì)胞癌變。脂質(zhì)過(guò)氧化過(guò)程中引發(fā)的氧化應(yīng)激機(jī)制是砷中毒的主要機(jī)制之一。脂質(zhì)過(guò)氧化與中毒、腫瘤等多種疾病有關(guān)。在脂質(zhì)過(guò)氧化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種自由基和非自由基產(chǎn)物，可以引起細(xì)胞功能紊亂，對(duì)機(jī)體造成傷害[4]。三價(jià)的砷化物通過(guò)血液積蓄在體內(nèi)多個(gè)臟器中，并進(jìn)行了甲基化接著進(jìn)一步形成以二甲基胂(DMA)為主的多種砷的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物增加可以產(chǎn)生多種活性氧(ROS)自由基。另外，DMA還可以先與GSH反應(yīng)，再與O2反應(yīng)形成過(guò)氧化物和自由基。分布于腎臟中的砷代謝產(chǎn)物都會(huì)不同程度引起自由基和過(guò)氧化物增多，從而造成氧化損傷。

2.2 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡機(jī)制As2O3誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡是其抗癌作用發(fā)揮的機(jī)制之一，但同時(shí)也是其致毒機(jī)制之一。砷中毒后，抑制線(xiàn)粒體的呼吸功能，會(huì)造成ATP的損失和產(chǎn)生ROS，改變細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo)和基因的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)細(xì)胞分化、抑制細(xì)胞增殖[5-6]。研究表明，砷中毒會(huì)使腎小管上皮細(xì)胞和腎小管腫脹、變性、壞死[7]。半胱氨酸蛋白水解酶-3(caspase-3)是細(xì)胞凋亡調(diào)控蛋白，在細(xì)胞凋亡中末階段被激活發(fā)揮作用，caspase-3的水解底物是天冬氨酸，天冬氨酸被稱(chēng)為細(xì)胞凋亡的“執(zhí)行者”，As2O3與調(diào)控caspase-3的基因級(jí)聯(lián)反應(yīng)有關(guān)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，產(chǎn)生腎毒性[8]。

2.3 DNA甲基化機(jī)制傳統(tǒng)的毒理學(xué)認(rèn)為砷的甲基化是機(jī)體內(nèi)降解砷的主要途徑，砷的甲基化可以使機(jī)體維持穩(wěn)定狀態(tài)，可以阻止致癌原對(duì)基因的損傷，后期的研究結(jié)果顯示，砷的甲基化會(huì)對(duì)細(xì)胞DNA的甲基化產(chǎn)生影響，DNA甲基化會(huì)導(dǎo)致SAM缺乏、DNMT(DNA胞嘧啶5-甲基轉(zhuǎn)移酶)基因表達(dá)減少，抑制Tet(ten-eleven translocation family enzymes)蛋白以及CTCF(轉(zhuǎn)錄因子)在DNMT和TET基因啟動(dòng)子上的異常結(jié)合，降低5-hmC(5-羥甲基胞嘧啶)的水平。近年來(lái)的研究表明，As2O3的長(zhǎng)期使用會(huì)使砷在腎臟中積累，并且代謝轉(zhuǎn)化為多種甲基化砷的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物會(huì)加重致癌原對(duì)DNA的損害，導(dǎo)致細(xì)胞毒性[9]。

2.4 其他毒性機(jī)制

2.4.1影響免疫系統(tǒng)機(jī)制 As2O3在應(yīng)用于治療白血病過(guò)程中，可能會(huì)有黏附分子和黏附分子整合素等細(xì)胞因子產(chǎn)生，這些細(xì)胞因子會(huì)使24得白細(xì)胞黏附滯留在肺循環(huán)中，從而使白細(xì)胞從血液滲入肺部器官組織，加重炎癥反應(yīng)[10]。另外，還有研究表明[11]，As2O3可以促進(jìn)APL細(xì)胞分化，從而使白細(xì)胞數(shù)目迅速增加到之前的幾十倍以上，因而可能會(huì)導(dǎo)致高白細(xì)胞血癥。

2.4.2基因組損傷機(jī)制 亞砷酸鹽本身是一種弱致突變劑，已知它能增強(qiáng)其他致癌物的致突變性，這可能是因?yàn)樗哂幸种七@些致癌物引起的DNA損傷修復(fù)能力。研究表明，亞砷酸鹽通過(guò)干擾DNA修復(fù)基因的表達(dá)水平和DNA修復(fù)蛋白的催化活性，影響堿基切除修復(fù)(BER)、核苷酸切除修復(fù)(NER)、DSB修復(fù)(DNA雙鏈斷裂修復(fù))、ICL修復(fù)(DNA橫向交聯(lián)修復(fù))、DDR信號(hào)(DNA損傷應(yīng)答信號(hào))、細(xì)胞周期檢查點(diǎn)調(diào)節(jié)以及損傷細(xì)胞凋亡，這些因素共同削弱DNA的修復(fù)能力，損害基因的完整性。As2O3在機(jī)體內(nèi)引起DNA甲基化的改變也會(huì)對(duì)DNA的修復(fù)產(chǎn)生影響。DNA的代謝與DNA的甲基化會(huì)使用相同的甲基供體，造成細(xì)胞內(nèi)甲基供體含量降低，導(dǎo)致基因組DNA低甲基化，對(duì)基因的表達(dá)產(chǎn)生干擾，造成基因異常表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞癌變。最近研究表明，非編碼RNA(ncRNA)在表觀遺傳學(xué)中的調(diào)控作用越來(lái)越重要，ncRNA包括小干涉RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)以及長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)，其中miRNA在砷致癌過(guò)程中起重要作用。miR-145可以靶向調(diào)控NER基因ERCC1與ERCC2在修復(fù)DNA損傷時(shí)的作用[12]。

2.4.3組蛋白H4K16乙?；较抡{(diào)機(jī)制 組蛋白翻譯后修飾可以調(diào)控大多數(shù)與細(xì)胞生命進(jìn)程相關(guān)基因的表達(dá)，有研究發(fā)現(xiàn)，As2O3能夠使UROtsa細(xì)胞的組蛋白H4K16位賴(lài)氨酸乙?；浇档?，但其組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶hMOF的表達(dá)并未受影響，正常表達(dá)的hMOF會(huì)形成一個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)，而As2O3會(huì)與這個(gè)結(jié)構(gòu)上的C2HC部位結(jié)合，因而降低了該酶的活性，下調(diào)了組蛋白H4K16乙?；?，最后產(chǎn)生了細(xì)胞毒性。實(shí)驗(yàn)中最終也發(fā)現(xiàn)，過(guò)度表達(dá)hMOF可以增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)As2O3的抵抗力，這一結(jié)果也可為解決As2O3表觀遺傳學(xué)毒性機(jī)制做一參考。

2.4.4微量元素不平衡 近期研究發(fā)現(xiàn)，硒攝入不足，銅、鉻過(guò)量，銅鋅比高，導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)微量元素的不平衡也可能是導(dǎo)致砷中毒的原因之一。在砷化區(qū)環(huán)境介質(zhì)中，砷、銅、鉻的含量和銅鋅比高于正常區(qū)域，硒的含量低于正常區(qū)域；隨著砷中毒程度的加重，砷、銅、鉻的含量和銅鋅比逐漸升高，硒濃度逐漸降低[13]。

As2O3具有極其廣泛的作用范圍以及繁雜多樣的致毒機(jī)制，其復(fù)雜的作用機(jī)制可能會(huì)發(fā)生系統(tǒng)、整體間相互作用，而現(xiàn)有研究較多專(zhuān)注于其作用于分子、細(xì)胞或少部分組織器官層面，缺乏較為系統(tǒng)和全面的致毒機(jī)制研究和分析。

3 ATO腎毒性的防治

通過(guò)對(duì)砷劑所致心肝腎毒性機(jī)制的逐步研究，一些解毒藥物也慢慢被發(fā)現(xiàn)，藥物與砷劑聯(lián)合治療APL，減少了不良反應(yīng)的發(fā)生也提高了患者的長(zhǎng)期生存率。

3.1 抗氧化劑治療氧化應(yīng)激機(jī)制是As2O3致毒的主要機(jī)制，As2O3所致的心、肝、腎毒性大都是由氧化應(yīng)激引起，因此抗氧化劑的使用是減輕砷中毒的重要措施。

褪黑素是松果體產(chǎn)生的一種胺類(lèi)激素，已證明具有抗炎和抗氧化活性。研究表明，褪黑素能夠減輕機(jī)體內(nèi)的ROS和RNS水平，提高抗氧化酶的活性，達(dá)到治療砷中毒的目的[14-15]。白藜蘆醇是一種多酚類(lèi)化合物，可以降低血管內(nèi)皮素誘導(dǎo)的心臟毒性和腎臟毒性。白藜蘆醇能夠顯著清除ROS，抑制血管氧化損傷，并能通過(guò)促進(jìn)血管代謝顯著降低腎臟中砷的積累。在使用As2O3前，以白藜蘆醇預(yù)防其毒性反應(yīng)，可以有效的減輕其對(duì)心臟和腎臟的毒副作用。有研究表明，白藜蘆醇可以作用于Nrf2-HO-1通路以及hERG-HSP70/90復(fù)合體蛋白，減輕氧化應(yīng)激對(duì)心臟損害以及hERG 鉀離子通道異常所引起的心電圖異常反應(yīng)，另外，它還能清除自由基以及減少肝臟部位的砷積累[16]。異甘草酸鎂(MgIG)是用堿異構(gòu)催化從甘草中提取的第四代甘草酸劑，目前它在臨床治療中被用作肝保護(hù)劑，MgIG顯著激活A(yù)s2O3介導(dǎo)的肝組織中Keap1和Nrf2的表達(dá)。MgIG給藥是保護(hù)肝臟免受As2O3誘導(dǎo)毒性的有效治療方法。MgIG能夠維持肝臟中的Nrf2水平，保護(hù)抗氧化的防御系統(tǒng)，減輕氧化應(yīng)激，防止As2O3誘導(dǎo)的肝損傷[17]。

3.2 抑制細(xì)胞凋亡由線(xiàn)粒體功能障礙而引起的細(xì)胞凋亡是砷致毒機(jī)制之一，所以解砷毒就需要通過(guò)改善線(xiàn)粒體功能而抑制細(xì)胞凋亡。研究顯示抗壞血酸是臨床上使用的治療砷中毒的另一抗氧化劑，在治療APL的過(guò)程中，使用維生素類(lèi)藥物可以減輕As2O3的毒性。左旋維生素C(L-AA)與As2O3聯(lián)用可以改變線(xiàn)粒體的功能和結(jié)構(gòu)，恢復(fù)ATP酶的活性，減少細(xì)胞凋亡比例[18]。研究表明，二硫蘇糖醇(DTT)可以消除As2O3對(duì)線(xiàn)粒體的影響，防止As2O3誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，使用低濃度的DTT可以減輕砷暴露對(duì)人體的影響[19]。

3.3 拮抗砷與巰基結(jié)合硒作為人體必需的微量元素，不僅具有維持人體免疫功能、增強(qiáng)代謝解毒和降低心血管疾病發(fā)生的作用，還具有拮抗砷、鎘、汞、鎳等有毒化合物對(duì)機(jī)體的損傷的作用。砷的致毒機(jī)制之一就是砷進(jìn)入人體后，可與含有巰基的酶結(jié)合，影響細(xì)胞活性，對(duì)體積造成損傷。砷和硒皆可與巰基結(jié)合，進(jìn)行補(bǔ)硒治療可以拮抗砷與巰基的結(jié)合，抑制砷產(chǎn)生毒性，從而起到解毒的作用。

驅(qū)砷治療主要是采用驅(qū)砷劑——巰基絡(luò)合劑進(jìn)行治療，驅(qū)砷劑中的二巰基與砷結(jié)合，解除砷與蛋白質(zhì)和酶的結(jié)合，恢復(fù)蛋白質(zhì)和酶的生理功能，二巰基與砷結(jié)合后的產(chǎn)物從尿中排出。二巰基丙磺鈉(DMPS)是目前治療砷中毒的首選藥物，其解毒能力強(qiáng)，毒副作用小，同時(shí)對(duì)鉻、毒鼠強(qiáng)等中毒也有解毒作用[20]。驅(qū)砷劑經(jīng)尿排出會(huì)加重腎臟的負(fù)擔(dān)，對(duì)腎造成損傷，所以，在進(jìn)行驅(qū)砷治療時(shí)結(jié)合血液灌注治療會(huì)減輕腎臟的損害。

3.4 增強(qiáng)機(jī)體免疫力海爾?？诜菏怯绍蜍摺y花、甘草等10種中藥經(jīng)現(xiàn)代方法精制而成的中藥制劑，是目前臨床上用于治療砷中毒的主要中藥藥物。研究表明，海爾?？诜褐泻形?，并且能夠提高機(jī)體免疫力，這可能是其治療砷中毒的主要原因[21]。銀杏葉提取物(GBE)中含有銀杏黃酮苷類(lèi)和萜烯內(nèi)酯類(lèi)等活性成分，GBE可以提高免疫器官指數(shù)和增加T淋巴細(xì)胞數(shù)量，調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞亞群平衡，從而增強(qiáng)免疫功能。在燃煤砷中毒的大鼠中，銀杏葉能夠減輕腎臟損害，改善免疫功能[22]。

3.5 改良藥物劑型納米藥物是一種比常規(guī)化療更安全、更有效的癌癥治療方法，特別是腫瘤微環(huán)境和正常組織的區(qū)別經(jīng)常被用于刺激反應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)，以控制治療藥物在靶部位的釋放。將As2O3制備為pH敏感型脂質(zhì)體以及包覆聚丙烯酸，協(xié)同遞送As2O3以達(dá)到治療效果并且能夠減少不良反應(yīng)對(duì)患者身體健康的影響[23]。

亞砷酸持續(xù)緩慢靜脈輸注法是As2O3在應(yīng)用于治療白血病時(shí)，針對(duì)砷劑在體內(nèi)濃度難以控制，通過(guò)多方面科學(xué)手段相協(xié)調(diào)，很大程度解決了砷濃度與細(xì)胞分化/凋亡這二者之間不平衡的關(guān)系，使得砷劑療效不減弱的前提下，更加精準(zhǔn)的控制了As2O3的釋放，大大的減弱了其毒性，減少了APL中高白細(xì)胞血癥等毒性反應(yīng)。

3.6 聯(lián)用As2O3毒性拮抗藥物研究者們?cè)贏s2O3的大量臨床實(shí)例中發(fā)現(xiàn)，其心臟離子通道機(jī)制、誘導(dǎo)凋亡機(jī)制以及氧化應(yīng)激機(jī)制等給患者帶來(lái)了大量毒副作用，是影響砷劑應(yīng)用的主要障礙[24]。

心臟毒性是主要毒性反應(yīng)之一，當(dāng)As2O3的心臟離子通道機(jī)制被發(fā)現(xiàn)后，就嘗試把鈣通道阻滯劑(如維拉帕米)、鉀通道激動(dòng)劑(苦參堿和氧化苦參堿)、線(xiàn)粒體輔酶(輔酶Q10)等多種心臟保護(hù)劑與As2O3聯(lián)用，并取得了一定進(jìn)展。

《本草綱目拾遺》中記載：“解吡毒劉霞裳云：凡人食吡垂死者，用南天竹四兩，擂水服之立活。此方劉在松江府署親試驗(yàn)者。無(wú)鮮者。即用干子一二兩煎湯服，亦可”。南天竹根、莖、葉、果實(shí)提取物能夠抑制細(xì)胞凋亡，南天竹中的總生物堿也被證明能有效降低As2O3對(duì)小鼠心臟、腎臟、肝臟的損傷[25]。丹參中的主活性成分之一丹酚酸B也被發(fā)現(xiàn)與As2O3聯(lián)用有增效減毒的奇效。

4 總結(jié)

砷劑有效降低了APL的死亡率，治療其他惡性腫瘤亦有較好療效，但是其毒副作用的報(bào)道也日益增加。ATO所致的腎毒性的機(jī)制目前還未十分明確，ATO的使用會(huì)誘導(dǎo)心、肝、腎毒性同時(shí)出現(xiàn)，缺少統(tǒng)一全面的對(duì)其致毒機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)。

很多中藥可以與砷劑聯(lián)用在治療APL的過(guò)程中發(fā)揮很好的效果，但是這些中藥成分發(fā)揮作用的物質(zhì)基礎(chǔ)還未明確，也需要研究者們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步揭示藥物與疾病之間的關(guān)系。