雷公藤内酯醇抗血液系统恶性肿瘤机制研究进展

【关键词】  雷公藤内酯醇

    雷公藤内酯醇(triptolide，TL)是从卫矛科雷公藤植物雷公藤中分离到的二萜内酯化合物，与其他结构相似的雷公藤多甙相比，TL具有抗瘤谱较广、抗癌活性强的特性。TL在体内有明显抗鼠白血病和体外抗人鼻咽癌的作用,并可较好地抑制人早幼粒白血病细胞、T细胞淋巴瘤和人肝细胞癌的生长,对淋巴瘤、黑色素瘤、乳腺癌、膀胱癌、胃癌、胰腺癌、宫颈癌、胆管癌等细胞株或人体肿瘤细胞系具有明显地抑制增殖、促调亡和控制转移的作用，并与其他化疗药物有抗肿瘤的协同作用。兹就近年来TL抗血液系统肿瘤机制研究做一综述。

    1  生物特性

    TL是从雷公藤中分离出的含有一个独特的三环氧结构和一个α、β一不饱和五元内酯环的松香烷骨架结构的二萜类三环氧内酯化合物。外观呈无色针状结晶体，相对分子质量为360，分子式为C2OH24O6，在体内化学性质稳定,生理活性强。易溶于二甲亚砜、丙酮等有机溶剂。口服或静注后在体内分布以肝脏浓度高，半衰期约为2d。14位碳上羟基、3个环氧基团以及1个五元不饱和内酯环等基团是其发挥多种生物活性的结构基础，在一定条件下这些基团与生物大分子(如调节生长与凋亡的关键酶等)中的亲核基团发生反应，从而抑制这些大分子的功能，发挥TL的抗肿瘤作用。

    2  抗肿瘤作用机制

    2.1  干预细胞周期和抗增殖作用

    TL可以通过干预和调节细胞周期而发挥抗肿瘤作用。低浓度的TL可以抑制细胞的生长和增殖，诱导细胞老化，不可逆地引起细胞生长停滞[1]。研究发现TL能以浓度依赖的形式抑制多发性骨髓瘤细胞的增殖[2]。对HL60、Jrukat细胞株也具有抑制其增殖、诱导其凋亡的作用，两者的半数抑制浓度（IC50）分别是7.5nmol/L和27.5nmol/L[3]。另一实验证实TL能明显抑制B细胞淋巴瘤细胞株Raji细胞的增殖，其生长抑制作用呈时间、剂量依赖性，IC50为25nmol/L，抗增殖作用可能与抑制黏着斑激酶（FAK）的蛋白质含量及活力的表达有关[4]。文献还报道小剂量TL即可明显抑制急性淋巴细胞白血病Molt4细胞株的增殖，可能机制为通过诱导Molt4细胞异常甲基化的p15基因去甲基化，从而使p15基因恢复表达，对细胞周期起负调控作用[5]。Yang等[6]发现TL能使细胞周期阻滞于G0—G1期，诱导细胞周期调节子和存活基因的表达，可导致促细胞周期蛋白复合物如cyclin A/cdk2、cyclin B/cdc2、cyclin D1、cmyc、pRb的磷酸化形式等表达减少。研究还证明TL能显著抑制人类红白血病细胞株K562细胞的生长，降低其存活率，其机制是能阻滞细胞周期于G2/M期，从而扰乱了肿瘤细胞的运行机制，有效遏制了肿瘤细胞的恶性生长[7]。而另有报道TL只能造成S、G2/M期细胞发生细胞凋亡，却不能导致G0/G1期细胞发生细胞凋亡，其作用机制有待进一步研究阐明。

    2.2  促凋亡作用及相关信号转导机制

    凋亡是多细胞生物发育及成体中维持体内平衡的一种正常事件，凋亡的异常是机体发生肿瘤的重要机制。研究表明，TL抗肿瘤过程可能涉及到多种与凋亡相关的信号转导途径。

    2.2.1  TL能诱导细胞出现形态上的凋亡表现

    研究发现TL能诱导细胞出现形态上的凋亡表现，包括DNA的断裂、染色质的凝集、细胞膜起泡等。Choi等[8]发现，用TL25nmol/L作用于U937人幼单核细胞24h，细胞可出现凋亡的上述形态学表现。

    2.2.2  TL诱导凋亡与caspase关系

    凋亡途径一旦被启动，终是通过产生的胱天蛋白酶（caspase）级联中的酶促放大作用诱导细胞凋亡。其中caspase3是细胞凋亡的重要执行者，降解聚(ADP核糖)聚合酶[poly(ADPribose)polymerases（PARP）]、蛋白激酶Cδ、DNA碎裂因子45、Bax等底物，抑制DNA修复并启动DNA的降解，使细胞不可逆地走向死亡。研究发现TL诱导凋亡可能通过线粒体途径通路或者线粒体途径与受体途径来实现。

    2008年2月曾国英等：雷公藤内酯醇抗血液系统恶性肿瘤机制研究进展第1期2008年2月河北北方学院学报（医学版）第1期有报道TL通过激活胱天蛋白酶的caspase8，9，3和裂解DNA修复酶PARP来诱导骨髓瘤细胞凋亡。Yang等[6]用TL处理人乳腺癌MDA435细胞株时也研究发现，TL可以激活凋亡途径中两个关键分子caspase3和PARP，发生切割的caspase3明显增加，PARP发生了从完整的分子到亚单位的转换。caspase抑制剂可明显抑制TL对caspase3的活化诱导作用，并证实TL诱导凋亡与氧自由基的产生没有关系。另有报道TL在100nmol/L甚至更低浓度水平，有效地诱导了不同的白血病细胞株凋亡，TL诱导caspase依耐的细胞凋亡伴随着XIAP(Xli[x]nked inhibitor of apoptosis protein)过度表达水平的显著下降，而且TL可诱导线粒体膜电位的丢失和细胞色素C的释放，Caspase9敲除细胞对TL是耐药的，而caspase8缺乏的细胞对TL却是敏感的，提示线粒体途径对TL诱导的凋亡的关键性，而非细胞受体途径[9]。Choi等[8]也认为TL对人幼单核白血病细胞U937细胞株产生的细胞毒作用主要是通过caspase3激活相关的凋亡途径，并且和XIAP的降调节密切相关。Wan[10]等报道：在野生型P53缺乏、Bax水平无变化的HL60细胞株中，TL在nM浓度范围引起DNA的断裂、细胞停滞在S期、线粒体细胞色素C的释放、caspase8和caspase9的同时激活，而同时抑制caspase8和caspase9能完全阻断TL的凋亡效应，提示TL通过死亡受体途径和线粒体途径两种路径诱导细胞凋亡。以上研究可以看出TL引起的凋亡与caspases关系密切。

    2.2.3  TL诱导凋亡与P53的关系

    p53基因是一种重要的抑癌基因。正常的p53基因又称野生型p53基因(wild type p53)，参与了DNA损伤修复、细胞周期调控、细胞凋亡及抑制血管生成等过程，与肿瘤的关系十分密切。p53基因突变是许多肿瘤发生的重要原因之一。部分白血病及大多数实体瘤都存在P53突变。研究表明TL对表达野生型P53的细胞株能够限制细胞生长并诱导其凋亡，而对突变型的P53的细胞株无此作用，提示功能性的P53对TL的抗肿瘤、促凋亡是必需的[11]。另外的裸鼠移植瘤实验也发现大多数对TL敏感的肿瘤细胞株具有突变型p53[12]。Chang等[13]发现，应用TL的细胞中，P53的转录功能被抑制，而P53的表达增加，同时P53应答基因P21活性下调，这表明P53蛋白水平增加是由于P53的翻译水平升高实现的，而TL促进肿瘤细胞凋亡的作用则是通过抑制P21活性实现的。上述研究说明TL在不同的细胞类型中诱导凋亡的途径有所不同：在表达功能性p53的细胞中TL可以激活p53依赖的促凋亡途径，在p53缺陷细胞中也可以通过非p53依赖途径杀死肿瘤细胞。

    2.2.4  活化MAPK信号通路

    丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)是细胞内一类丝氨酸和(或)苏氨酸蛋白激酶，能将细胞外刺激信号转导至细胞及其核内，引起细胞增殖、分化等生物学反应，MAPK也参与癌细胞凋亡的分子调控，其中cJun氨基末端激酶(cJun Nterminal kinase，JNK)和p38信号通路有促凋亡作用，而细胞外信号调节激酶(extracellular signalregulated kinase，ERK)通路主要介导细胞增殖和分化，发挥抗凋亡作用。关于TL对MAPK信号通路的作用仍然存在争议,其在抗血液系统肿瘤的中的研究报道并不多见。有文献报道TL诱导HL60细胞凋亡过程中，JNK通路活性增加。Frese等[14]研究发现，虽然ERK通路主要发挥抗凋亡作用，但TL增强肺癌细胞对肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNFrelated apoptosis inducing ligand，TRAIL)凋亡诱导的敏感性是通过激活ERK通路实现的，ERK特异性抑制剂U0126能使细胞抗凋亡，说明在某些特定的情况下，ERK信号通路也能促进细胞凋亡。TL对MAPK信号通路的调节可能具有细胞类型特异性，MAPK通路在TL诱导的凋亡中具体如何发挥作用有待进一步研究。

    2.2.5  TL诱导凋亡可能与Bax/Bcl2关系

    TL诱导肿瘤细胞凋亡可能还与Bax/Bcl2有关。TL可增加促凋亡基因Bax的表达，降低抑凋亡基因Bcl2的表达，导致决定细胞凋亡发生的Bax/Bcl2比值提高。TL可以通过诱导Bcl2蛋白裂解，促进细胞色素c释放而介导凋亡。但也有研究表明TL诱导细胞凋亡并不降低Bcl2的水平[8]。上述结果是否说明：TL介导的凋亡与肿瘤细胞类型有关，其具体机制尚需进一步探讨。

    2.2.6  TL抑制肿瘤与肿瘤血管生长的关系

    血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)除了是强的促血管通透性的因子之一外，还能促进内皮细胞增殖，增加细胞外基质合成及促进血管形成，是肿瘤生长过程中的一个重要因子。现有研究表明TL能够有效抗Raji细胞增殖，并成剂量和时间依耐性。Raji细胞分泌的VEGF的含量能被TL明显抑制，提示TL能够限制肿瘤的血管生成[15]。

    2.3  TL与TNFα的协同作用

    核因子kB(nuclear factorkappaB，NFkB)是由NFkB/Rel家族成员以同源或异源二聚体组成的一类具有多向转录调节作用的核蛋白因子。NFkB与肿瘤的发生和肿瘤的治疗密切相关。NFkB促发肿瘤的主要机制是其可调控与细胞分化和细胞凋亡相关基因的表达，进而促进肿瘤细胞的分化，抑制肿瘤细胞调亡[16]。TNF、TRAIL等通过死亡受体途径诱导肿瘤细胞凋亡的过程中由于激活了NFkB，使细胞对凋亡耐受，并产生了严重的炎症反应，限制了它们的临床应用[17]。研究证实TL能够直接诱导肿瘤细胞凋亡还可以增强肿瘤细胞对TNFa及TRAIL诱导的细胞凋亡敏感性；能有效地抑制TNFα介导的NFkB激活，同时抑制TNFa对细胞凋亡抑制因子(IAP)家族cIAP1(hiap1)和cIAP2(hiap2)的诱导作用从而加强TNFa诱导肿瘤细胞凋亡的作用[18]。TL导致p53的靶基因p21(wafl/cip1)表达下调进而阻断p21介导的生长停滞也是促进TNFα致凋亡作用的机制之一，该生长阻滞是抑制凋亡的。TL还可以上调jurkat细胞中NFkB抑制蛋白（IkBo）的mRNA表达水平,上调IkBo基因转录有可能是其抑制细胞内NFkB的机理之一。有文献报道TL能下调MM细胞NFkB的活性，但是，与细胞恶性转化直接关联的是NFkB的过度激括还是其表达量改变，以及NFkB在恶性转化中的作用是关键性的还是辅助性的，目前仍未明确[19]，抑制NFkB p65/p50的活性在该病中治疗的作用仍需进一步研究。

    2.4  TL与肿瘤耐药及与化疗药物的联合作用

    肿瘤耐药是目前肿瘤化疗面临主要问题之一，其关键在于肿瘤细胞膜上表达有能将抗癌药物泵出细胞质的泵。MDR1蛋白是一种跨膜蛋白，其可以把疏水性的药物从胞质中泵出而对抗化疗药物发挥作用。TL的抗肿瘤活性不受MDR1蛋白的影响。其在体内和体外都可以抑制表达MDR1蛋白细胞的生长，故认为可以用来治疗已经发生耐药的肿瘤。TL与其他化疗药物联合应用增强化疗效果[6]，可通过阻断p21介导生长阻滞而增强阿霉素诱导凋亡。这为已经发生耐药的肿瘤或对化疗药物不敏感的肿瘤治疗提供了一种新的治疗途径。

    3  结语

    雷公藤内酯醇作为一个具有广泛生物活性的天然化合物，在非毒性范围内就有较强地阻断细胞周期、抗细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡作用，能明显抑制癌细胞的增殖和侵袭，且可用于已经发生耐药的肿瘤，增强其他化疗药物的疗效，临床应用安全性高，无论对血液系统恶性肿瘤还是对实体瘤都有着重要的临床应用价值。但由于雷公藤内酯醇作用机制的广泛性及复杂性，要使其成功应用于临床并避免其毒副反应还需医学工作者们的共同努力。

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作者：曾国英综述 陈为民审校

作者单位：福建中医学院，福建 福州 350003