环磷酸腺苷在肿瘤临床治疗中的应用研究进展*

胡晨旭，张晶蓉，黄丽华，卢宝田，刘红彦，柳亚静，高永清，周甄鸿

(1.中恩(天津)医药科技有限公司，天津　300308；　2.天津中医药研究院附属医院，天津　300120)

环磷酸腺苷(cAMP)是肌体内的重要物质，被称为细胞第二信使[1]，其能调节细胞的多种物质代谢和生理机能，其中包括细胞生长和分裂等重要的生命现象。近10余年来，许多学者致力于cAMP与细胞分裂和分化关系的研究，并观察到癌细胞内多存在着cAMP含量的异常或环磷酸腺苷合成酶(环化酶)以及分解酶(磷酸二酯酶)活性的改变。cAMP及其某些类似物和某些影响癌细胞内cAMP含量的物质具有不同程度的抗癌作用，而且某些抗癌药的活性又与癌细胞内cAMP含量的变化有一定平行关系。上述现象均提示细胞内cAMP的异常似与恶性肿瘤的发生、发展和转归有某些联系。

关于cAMP对细胞增殖有抑制作用的报道，首见于1968年[2]，同时有人直接测定了cAMP对于HeLa细胞的抑制作用[3]。1969年首次用cAMP注射到小鼠的NKL淋巴瘤内，发现cAMP能使肿瘤的生长速度减缓50%，而且这种生长速率的减缓与cAMP剂量的递增有关[4]。近期的分子生物学研究，对cAMP受体后的信号传导途径有了认识，为肿瘤的基础和临床研究提供了重要的依据。

1　cAMP含量与肿瘤关系

许多实验研究表明，正常细胞与肿瘤细胞中cAMP的含量是不同的。在肿瘤细胞增殖时，cAMP的含量呈下降趋势，因此恶性肿瘤细胞中cAMP的水平明显低于正常细胞中的水平，说明肿瘤细胞的生长与细胞内cAMP 量的减低有一定的关系。而当采用化疗药物抑制肿瘤细胞的生长或诱导癌细胞凋亡时，cAMP含量会升高[5]。

邢承忠等[6]用顺铂诱导胃癌细胞凋亡，动态观察其细胞凋亡过程时，发现随着细胞凋亡的发生，cAMP 的含量会逐渐上升。有研究显示，cAMP及其类似物对恶性肿瘤有诱导分化作用，因此常通过添加外源cAMP或其类似物，提高肿瘤细胞内的cAMP水平来抑制肿瘤细胞生长和促进分化[7]。此外，也有报道许多中药材可以通过增加细胞内外的cAMP的含量来抑制肿瘤细胞的生长，促进其凋亡。项树林等[8]用大蒜油与红毛五多糖合剂(GO+ AGPS) 作用于U-14和S-180荷瘤小鼠，结果表明，采用( 500 mg GO+ 500 mg AGPS)/kg作用7 d后，低cAMP水平的荷瘤小鼠其血浆中cAMP水平回升显著，且对肿瘤细胞增殖的抑制作用显著。由此可以看出血浆中cAMP含量的提高与肿瘤细胞生长的抑制作用有一定关系。因此cAMP对肿瘤细胞的诱导分化作用在肿瘤的治疗和预防中有着重要的作用。

2　cAMP对肿瘤细胞的作用机制

2.1调控基因表达，抑制肿瘤细胞的生长肿瘤的增变基因表型学说主要是指由于调控DNA稳定/修复基因的突变而引起监督DNA损伤的抑癌基因的失活/突变，而导致肿瘤细胞对多药耐药性增加和抗凋亡等肿瘤恶性的表型[9]。即当基因表达发生异常、癌基因被活化与抑癌基因失活或丢失时，细胞增殖的速度与死亡的速度不平衡，造成细胞增殖的数量大于死亡的数量，细胞总数由于过度累积，形成肿瘤[10]。作为细胞内的第二信使物质，cAMP可以通过基因表达调控，下调过度表达的癌基因，从而抑制肿瘤细胞的生长，这将在肿瘤的治疗和预防中具有重要的意义。同时，有研究表明cAMP的类似物8-Br-cAMP也可抑制癌细胞周期进展和增殖，提高药物敏感性，诱导癌细胞分化及凋亡，呈现不同信号转导途径的互补效应，提示其下调癌细胞的增变基因表型[9]。

王锦华等[11]研究发现，cAMP 类似物可以下调与乳腺癌细胞生长相关的cyclinD1 基因的表达，从而抑制乳腺癌细胞的生长。郭慧丽等[12]认为调控物8-Br-cAMP与其受体复合物均可作为DNA结合蛋白，从而调节基因表达，抑制HXO-Rb细胞的增殖，成为治疗视网膜母细胞瘤的新方法。此外靳风烁[13]发现采用8-Br-cAMP 诱导T 24细胞28 d 后，与膀胱肿瘤发生和发展相关的 ras、myc 基因异常表达会受到抑制、瘤细胞恶性表型下降，从而裸鼠致瘤率降低，且这种作用和cAMP 的浓度及作用时间成正比。

2.2促进肿瘤细胞的分化诱导分化治疗是应用诱导分化剂使恶性肿瘤向正常方向分化，甚至完全转变为正常细胞，即再分化或恶性表型逆转。自从1960年Pierce最早发现小鼠睾丸畸胎瘤细胞可自发地分化成良性或正常细胞，科学工作者就开始在肿瘤细胞的诱导分化上做了大量的研究工作，并有很多成功报道，诱导分化因此成为肿瘤治疗和研究的新途径[14，15]。许多体外实验证明，肿瘤细胞在一定条件和诱导分化剂的作用下可以向正常细胞逆转，即某些形态、行为，以及生化方面发生分化型变化，使其趋于成熟分化，而一般不引起肿瘤细胞的杀伤，克服了传统疗法损伤正常细胞的弊端。

研究表明，cAMP作为细胞内的第二信使，对细胞生长、增殖和分化诱导起调节作用。cAMP通过激活其受体蛋白，即I型或II型cAMP依赖性蛋白激酶(PKA)而起作用，这两种蛋白激酶的不同表达与细胞生长、分化及肿瘤转化密切相关。Ⅰ型PKA表达的升高可促进细胞增生和肿瘤细胞的恶性转化，而Ⅱ型PKA表达的升高则抑制细胞增生和促进细胞分化[16]。在肿瘤细胞内，Ⅱ型PKA受体则处于失激活状态。而具有作用位点选择性的cAMP类似物能够识别两种受体蛋白上的cAMP结合位点，例如有作用位点选择性的cAMP类似物(8-Cl-cAMP)可选择性激活Ⅱ型PKA，提高Ⅱ型PKA表达，从而抑制多数癌、肉瘤及白血病细胞的生长，促进分化和逆转恶性表型。研究显示，cAMP和cAMP依赖型蛋白激酶在前列腺癌等癌症治疗中发挥着至关重要的作用[17]。

cAMP在细胞内浓度被严格控制并迅速对细胞外信号起反应，其作用机制可能通过引起细胞周期动力学的紊乱来诱导细胞的分化[18]。在cAMP类似物诱导肿瘤细胞过程中，观察了其对细胞周期的影响后发现，其对细胞各期内的分布无显著的影响，即cAMP类似物对肿瘤细胞的诱导作用并非是作用于某一细胞周期的结果，可能是通过减缓细胞周期的进程来促进肿瘤细胞的分化，并且在诱导过程中并非所有的细胞都能分化成熟[15]。然而，cAMP一般会阻止星形胶质细胞和星形胶质细胞瘤细胞到G1期[19]。cAMP依赖细胞循环周期降低细胞周期A和D1的表达，提高细胞周期依赖蛋白激酶抑制因子p21Cip1和p27Kip 的表达。

2.3阻断cAMP-PKA信号通路，诱导肿瘤细胞凋亡 研究发现cAMP可启动细胞凋亡，应用cAMP类似物或用诱导物提高胞内cAMP浓度，都可诱导细胞凋亡。诱导细胞凋亡的作用可能是由PKA介导的，并且需要Ca2+的存在[15]。近些年研究发现，以cAMP为第二信使传导通路的PKA在癌症的发生、发展过程中起重要的作用[20]。有研究提出，可通过阻断cAMP-PKA信号而促进肿瘤细胞的凋亡[21]。肿瘤的发生不仅是原癌基因活化、抑制基因失活所导致，还包括在细胞周期的调控中，Rb、P53、P16、CKI 等一系列周期蛋白因子的活性丧失，导致肿瘤抑制信号通路无法对细胞周期中的调节蛋白家族Cyclin-CDRs进行调控。而CAMP-PKA 作为这些因子的上游调控，这些因子的表达均须通过cAMP-PKA 通路。cAMP信号通路也可通过中断G2进展来调节组蛋白H3磷酸化并进入有丝分裂，肿瘤细胞在进入有丝分裂之前缺乏活化的G1期的检查点而严重依赖于G2检查点来修复DNA损伤，因此可以确定哪些药物阻断G2检查点激活以帮助选择性杀伤肿瘤细胞。 研究表明，PKA的抑制剂可能成为这一类抗肿瘤新药[22]。

此外，cAMP也可通过磷酸化反应抑制Ser/Thr蛋白激酶Ras-1的活化作用，来干扰Ras途径启动的细胞增殖作用，诱导肿瘤细胞的凋亡。

通过研究，细胞信号传导过程异常可导致细胞增殖、转化和肿瘤的发生，因此控制受体水平后信号传导通路对肿瘤的作用，对于肿瘤早期诊断和治疗具有重要的临床意义[23]。

3　cAMP对肿瘤作用的临床研究

根据前述已经知道，cAMP的异常与肿瘤的发生和发展有着密切的关系。cAMP能够抑制肿瘤细胞生长、促进其分化，诱导肿瘤细胞凋亡。近些年，许多临床研究致力于通过添加外源cAMP及其类似物或诱导物，以提高细胞内的cAMP浓度水平，抑制肿瘤细胞的生长，诱导其凋亡，达到治疗肿瘤疾病的目的。现将近几年国内外对外源cAMP及其类似物或诱导物对肿瘤治疗的临床应用研究归纳如下。

3.1cAMP及其类似物对肿瘤细胞的抑制作用 Akira Takahashi 等[24]采用cAMP处理NIH3T3细胞和卵巢癌症细胞，发现 cAMP可以通过激活PR-B，诱导卵巢癌症细胞的衰老和抑制肿瘤的发生。NF-κB在细胞免疫方面具有重要的功能，尤其是对于癌症病人。研究显示cAMP可以与抗癌药物共同作用，提高抗癌效果。Majid Safa 等[25]发现cAMP浓度的提高可以抑制阿霉素诱导的DNA损伤细胞p53的积聚，并延长阿霉素处理NALM-6细胞后依赖于蛋白酶体IκB的磷酸化作用和NF-κB的激活作用。M Ionta等[26]用RA和cAMP分别处理肝癌细胞后，癌细胞增殖和端粒活性会受到抑制，细胞形态和基因表达图谱都显示了差异性的表型，同时可以诱导肝癌细胞分化。RA和cAMP的联合应用于癌细胞时，显示了更好的效果，对癌细胞增殖的抑制作用和诱导分化作用更强。而在肺癌细胞中，cAMP信号系统通过降低EPAC介导XRCC1的泛素-蛋白酶依赖作用，来降低XRCC1蛋白的表达，抑制γ射线诱导的DNA损伤的修复作用[27]。王安训等[28]发现8-Br-cAMP作为蛋白激酶A(PKA)RⅡ亚基位点的选择性结合的cAMP类似物和HSV-TK/GCV均可抑制肿瘤的生长，且具有协同抑制舌鳞癌移植瘤的生长作用。且8-Br-cAMP可以上调舌癌细胞Cx43基因的表达，诱导舌癌细胞分化。雷冬梅等[29]通过体外培养人恶性胶质瘤TJ899细胞，研究8-Br-cAMP对TJ899细胞EGFR基因的表达情况，发现8-Br-cAMP可使人恶性胶质瘤TJ899细胞EGFR基因的表达降低。Hong Mei Wang等[30]发现，8-Br-cAMP可以通过上调wt p53和iNOS基因，下调c-myc基因而诱导人类食管肿瘤细胞Eca-109分化和凋亡。此外，Eca-109细胞的凋亡也可以通过上调FasL、p38激酶和半胱天冬酶3，下调bcl-2和Fas基因的表达实现。张普夏等[31]认为，8-Cl-cAMP可能通过选择性地与Ⅱ型蛋白激酶结合并提高人肺巨细胞癌PGCC细胞内Ⅱ型蛋白激酶的表达，从而有效地抑制PGCC细胞的增殖，成为肿瘤治疗新的生物学工具。Se Nyun Kim等[32]研究发现8-Cl-cAMP对不同癌症细胞的诱导凋亡敏感性不同，以SHSY5Y成神经细胞瘤细胞和HL60白血病细胞最为敏感。用8-Cl-cAMP处理肿瘤细胞后，肿瘤细胞凋亡需要8-Cl-cAMP与cAMP受体结合，起初细胞在S和G2/M期会发生积聚，然后在S/G2/M阶段细胞聚集后凋亡开始，说明了8-Cl-cAMP诱导的细胞凋亡与细胞周期控制密切相关。因此，8-Cl-cAMP诱导肿瘤细胞凋亡是抗癌中一个有效机制。

3.2通过诱导物对肿瘤细胞的抑制作用罗海滨等[33]观察了大葱油对胃癌细胞株体外培养的影响，荧光染色观察细胞形态学变化，流式细胞术和放免法检测细胞凋亡及细胞内游离Ca2+和cAMP浓度。结果显示，作用24 h后，随着大葱油浓度的增加，各相应时间点细胞内游离Ca2+含量和cAMP浓度有所提高，实验组出现细胞凋亡形态学变化。因此可以看出大葱油可抑制胃癌细胞增殖，并通过上调细胞内Ca2+和cAMP水平诱导其凋亡。林成招等[34]研究了大豆异黄酮对SHZ-88 大鼠乳腺癌细胞内cAMP/PKA 信号途径的影响。结果表明，在处理后5 min，细胞的cAMP 浓度分别比对照组升高了9.5%，10 min 时，比对照组升高31.0%。AC 活性在处理时间内没有明显变化，但在处理后5 min，PDE 活性分别降至对照组的71.8%。处理后20 min，PKA活性上升到对照组的125.8%。说明大豆异黄酮能够提高癌细胞内cAMP的浓度，PKA活性升高，激活cAMP/PKA信号系统。李勇等[10]从第二信使角度探讨As2O3诱导胃癌BGC-823细胞凋亡的作用机制。As2O3通过上调环磷酸腺苷水平，下调蛋白激酶C水平诱导胃癌细胞凋亡，抑制细胞增殖。Zoltan Rekasi等[35]评估了GHRH拮抗剂对MiaPaCa-2人胰腺癌细胞的细胞增殖以及cAMP信号通路的影响。GHRH拮抗剂抑制了MiaPaCa-2细胞增殖和引起了cAMP含量的显著升高。Silvio Naviglio等[36]对cAMP升高药物通过乳腺癌细胞MDA-MB-231的细胞凋亡提高瘦素生长抑制作用进行了研究，为腺苷酸环化酶、cAMP、PKA在乳腺癌细胞中作为抑制系统在数据上提供了证据。且当cAMP水平增加时，瘦素驱动细胞凋亡，并认为cAMP水平和瘦素信号可能在乳腺癌的治疗性干预中代表一个简单的新颖的方式。

综上所述，cAMP与肿瘤的发生和发展密切相关，肿瘤细胞的生长与细胞内cAMP 含量的减低有一定的关系，提高cAMP的含量，会抑制肿瘤细胞的生长，诱导肿瘤细胞凋亡，说明cAMP的含量与肿瘤的治疗成正相关关系。因此cAMP在临床上可应用于肿瘤的治疗和预防，具有较高的临床应用价值。研究cAMP对肿瘤的治疗作用无论在基础医学还是临床应用上都会有非常重要的意义。

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