青蒿素及其衍生物抗肿瘤作用机制研究进展

Advances in the antitumor mechanism of artemisinin and its derivatives

徐春芳，胡小龙，岳小庆，杨　丹，谢　丹，赵　楠综述，朱文赫*审校　(吉林医药学院，吉林 吉林　132013)

·综述·

青蒿素及其衍生物抗肿瘤作用机制研究进展

Advances in the antitumor mechanism of artemisinin and its derivatives

徐春芳，胡小龙，岳小庆，杨丹，谢丹，赵楠综述，朱文赫*审校(吉林医药学院，吉林 吉林132013)

摘要：青蒿素是一种具有过氧桥结构的倍半萜内酯化合物，近年来其抗肿瘤作用成为热点。其抗肿瘤作用主要是从抑制细胞周期、促进细胞凋亡、铁离子介导的细胞毒作用、抗血管形成、放化疗增敏及多药耐药肿瘤细胞的逆转作用等方面进行研究。本文就青蒿素及其衍生物抗肿瘤作用最新研究进展以及机制作以综述，以此揭示其应用前景和研发价值。

关键词：青蒿素；衍生物；抗肿瘤；机制

青蒿素(artemisinin)是从菊科植物黄花蒿叶中提取出来的白色针状结晶，分子式为C12H22O5，是含有过氧化基团的倍半萜内酯化合物[1]。其衍生物主要有双氢青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚和蒿乙醚，具有广泛的药理活性，如抗疟原虫、抗血吸虫、抗病毒、抗纤维化等[2]。近年来，对其抗肿瘤作用的研究广泛而深入，本文就青蒿素及其衍生物抗肿瘤机制研究进展做一综述，望对其进一步研究提供理论依据。

1青蒿素及其衍生物的抗肿瘤作用

1.1抗前列腺癌作用

前列腺癌是男性生殖系统中常见的恶性肿瘤，近年来其发病率与死亡率处于上升的趋势，各种疗法都存在着一定局限性，因此研发出一种新的高效的治疗方法十分关键。有实验采用以前列腺癌PC-3细胞建立裸鼠种植瘤模型，用DHA按浓度梯度处理小鼠，结果发现与对照组相比各实验组不同程度的抑制了PC-3细胞的生长，并呈浓度和时间依赖性[3]。有研究表明90%的前列腺癌PC-3细胞中的抑癌基因UCHL1(泛素羧基末端水解酶1)启动子区域高度甲基化[4]，如果能够寻找一种药物可以逆转前列腺癌UCHL1甲基化状态，使抑癌基因重新表达，将对控制前列腺癌的发生发展具有重要意义。丁璇等[5]将PC-3细胞分成空白组、DHA(12.5、25、50、100 μmol/L)组和5-杂氮-2′脱氧胞苷(2.5 μmol/L)阳性对照组，检测UCHL1 mRNA、DNA甲基化转移酶(DNMTs)mRNA、UCHL1CpG岛的甲基化水平和UCHL1蛋白表达水平，结果显示DHA组与阳性对照组均使UCHL1启动子区域甲基化水平明显下降，而与空白对照组比较，UCHL1 mRNA和蛋白表达水平上升，DNMTs mRNA表达水平下降，并且DHA浓度为2.5 μmol/L时效果最佳。清楚的事实说明了DHA能够逆转前列腺癌甲基化状态，这将对前列腺癌的治疗具有重要意义。

1.2抗乳腺癌作用

乳腺癌是常见的生殖系统恶性肿瘤，对女性的生命危害极大，因此急需高效低毒的抗乳腺癌药物运用临床。VEGF是乳腺癌发病的一个重要因素，它不仅能够促进新生血管形成，还与乳腺癌细胞增殖和转移密切相关。王景毅[6]通过MTT检测青蒿素对乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-23细胞的增殖影响以及ELISA法检测VGEF蛋白的分泌水平，半定量转录-聚合酶链反应测定VGEF mRNA表达水平，结果发现VGEF蛋白分泌和mRNA表达水平均降低，乳腺癌细胞的生长受到抑制。同时，有研究证明青蒿素及其衍生物对乳腺癌细胞多药耐药具有逆转作用，它可以通过和阿霉素ADR联合使用，降低细胞膜与细胞质之间的P-gp蛋白(ATP依赖的“药物泵”)表达水平，提高细胞内药物浓度，从而增强药物对肿瘤细胞的杀伤作用[7]，这些结论都证实了青蒿素对乳腺癌的生长具有抑制作用。

1.3抗宫颈癌作用

宫颈癌是常见的妇科恶性肿瘤之一，发病率位于我国女性生殖系统恶性肿瘤的首位，传统的治疗方法往往给患者生理和心理都造成极大地创伤。近年来研究发现青蒿素对宫颈癌放射治疗具有增敏作用，宫晓梅等[8]采用MTT法，用不同浓度的青蒿素对宫颈癌HeLa细胞作用，同时用Western blot检测HeLa细胞中的CyclinB1和Weel蛋白的表达，结果发现CyclinB1蛋白上调和Weel蛋白下调，说明青蒿素可以通过蛋白的改变来减弱辐射诱导的G2的阻滞作用，使细胞来不及修复从而导致死亡。

1.4抗胃癌作用

胃癌在我国出现率高且易转移，目前有研究是将DHA(10、20、40、80 μmol/L)处理胃癌细胞SGC7901 24、48、72h后检测血管内皮生长因子(VEGF)、环氧合酶-2(COX-2)、血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)以及抑癌基因PTEN的mRNA和蛋白的表达水平，实验证明VEGF、COX-2、VCAM-1的mRNA和蛋白表达水平都下降，而PTEN的mRNA和蛋白表达水平上升，说明了DHA对肿瘤的血管生成具有抑制作用[9]。DHA还可以通过PTEN/PI3K/Akt信号转导途径来抑制胃癌细胞的增殖[10]，主要是其能够增强PTEN的蛋白的表达，来阻滞PI3K/Akt通路，从而影响细胞增殖相关基因CyclinD1和p27的表达。

2青蒿素类化合物抗肿瘤机制

2.1细胞周期阻滞

肿瘤是机体在各种致瘤因子作用下，局部组织在基因水平上失去对其正常控制，导致克隆性异常增生而形成的新生物。体外体内实验均表明，青蒿素及其衍生物对肿瘤细胞克隆性增生有着明显的抑制作用，这可能与细胞周期的阻滞有关。Morrissey[11]用实验证明了青蒿素及其衍生物可使前列腺癌细胞周期停滞在G0/G1期，G2+M期的细胞明显减少，同时Lu Jinjian等[12]发现DHA能使结肠癌细胞周期停滞在G0/G1期，S期细胞比例下降，Hou Junmei等[13]也证明DHA和ART能使肝癌HepG2细胞和Hep3B细胞周期调控蛋白CyclinD1、CyclinE、Cdk2和Cdk4等下调，使细胞周期停滞在G0/G1期，并与剂量和时间呈正相关。

2.2诱导细胞凋亡

细胞凋亡是一种严格基因控制的程序性死亡过程，是维持细胞内环境稳态的重要机制之一，而肿瘤的形成就是由于细胞凋亡受阻导致的。细胞凋亡有两种途径：一是线粒体介导的内部途径，二是死亡配体介导的外部途径。而青蒿素及其衍生物主要通过降低线粒体跨膜电位，促进细胞内的凋亡物质释放、caspase激活，使得肿瘤细胞凋亡。Reungpatthanaphong等[14]证明了青蒿素、青蒿琥酯、双氢青蒿素能够使线粒体跨膜电位降低，引起线粒体内的钙离子明显减少，导致细胞凋亡。青蒿素类化合物诱导细胞凋亡还可能与Bcl-2,Bax,p53等基因有关，通过其下游调控蛋白产物P21WAF1/CIP1来下调Bcl-2,上调Bax来促进细胞凋亡。Handrick等[15]研究发现双氢青蒿素处理淋巴瘤Jurkat细胞后，可通过诱导凋亡蛋白NOXA并激活Bak促进细胞凋亡，当Bak和Bax同时缺失的情况下，双氢青蒿素对细胞凋亡几乎不起作用。

最新研究表明双氢青蒿素诱导肿瘤细胞凋亡与细胞内癌蛋白c-MYC的浓度呈正相关，对于双氢青蒿素耐受的肿瘤细胞高表达c-MYC使其抗肿瘤作用增强，而对双氢青蒿素敏感的肿瘤细胞则相反，这主要是由于双氢青蒿素能使高表达的c-MYC磷酸化增强，从而使c-MYC分解增强导致细胞凋亡[16]。

2.3青蒿素类化合物抗血管形成

肿瘤的增殖和远处转移均依赖于血管生成来提供营养，所以抑制血管的生成在某种程度上可以阻断肿瘤的扩散。实验证明青蒿琥酯在血管内皮细胞的生长、迁移以及血管生成三个环节均有抑制作用。研究发现有30多个基因与肿瘤细胞对青蒿素及其衍生物的反应有很大的关系，有的只是些基本的血管调节因子如VGEF，但可以反映出青蒿素抗肿瘤作用。王景毅[6]通过MTT和ELISA方法研究青蒿素类化合物对乳腺癌细胞内皮生长因子的影响，结果发现血管内皮细胞生长受抑制和VEGF mRNA表达水平减低，可见青蒿素类化合物能抑制肿瘤的转移。

总体来说，青蒿素类化合物可以通过血管内皮细胞的凋亡、下调肿瘤细胞生长因子及受体Flt-1,KDR/Flk-1的表达、抑制相关基因mRNA的表达来阻断血管生成进行抗肿瘤。

2.4铁离子介导的细胞毒作用

青蒿素类化合物的抗肿瘤作用主要由于其含有的内过氧化基团，如果内过氧化基团被破坏或不完整，其抗肿瘤作用虽没有被完全阻断，但其细胞毒性会减弱。

肿瘤细胞的生长和增殖需要大量的铁来维持，而肿瘤细胞富含转铁蛋白受体，该受体能够调节细胞内铁离子的浓度。肿瘤细胞通过转铁蛋白受体吸收铁之后与青蒿素及其衍生物中的内过氧化基团结合，内过氧化桥断裂产生氧自由基，而氧自由基能够破坏机体细胞膜和生物大分子，诱导肿瘤细胞凋亡。同时青蒿素有选择性的杀伤细胞的优点，对正常细胞的毒性很小。Laih等[17]研究证实青蒿素和转体蛋白结合后可以有效地选择性杀伤白血病细胞，而且对正常的细胞没有明显细胞毒作用，这是因为肿瘤细胞低表达抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶等。因此，青蒿素类化合物对自由基的形成和稳定程度是影响细胞毒性的一个重要因素。

3展望

青蒿素类化合物作为抗疟疾药物已被广泛运用，在抗肿瘤方面由于有廉价、易获取、对正常细胞杀伤性小、与传统药物不存在交叉耐药等优点，具有广泛的应用前景。但目前的研究仅仅停留在初级阶段，很多结果还是体外细胞水平，缺少动物实验加以证明，同时青蒿素在何种浓度对肿瘤细胞杀伤作用最大,而对正常细胞影响最小等问题有待进一步探索。因此，需要更加深入研究青蒿素的抗肿瘤机制，打破传统的抗肿瘤方法，研发出高效低毒的抗癌药物，这对人类的贡献将是巨大的。

参考文献：

[1]李燕飞，朱卫平.青蒿素抗肿瘤作用的研究进展[J].热带医学杂志，2009,9(3)：341-342.

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[3]李庆春，高小玲，等.双氢青蒿素诱导前列腺癌PC-3细胞凋亡[J].肿瘤防治研究，2010，37(3)：312-314.

[4]Ummanni R,Jost E,Braig M,et al.Ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase1(UCHL1) is a potential tumor supperssor in prostate cancer and is frequently silenced by promoter methylation[J].Mol cancer,2011,10:129-131.

[5]丁璇，李俊枫，罗子国，等.双氢青蒿素对前列腺癌PC-3细胞UCHL1基因转录调节的影响及机制[J].重庆医科大学学报,2014,39(6):771-774.

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[7]余和平,崔乐,潘跃进.青蒿素对乳腺癌多药耐药MCF-7/ADR细胞的逆转作用[J].华中科技大学学报:医学版,2011,40(1):91-94.

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[11]Morrissey C,Gallis B,Solazzi JW，et al.Effect of artemisinin derivatives on apoptosis and cell cycle in prostate cancer cells[J].Anticancer drugs,2010,21(4):423-432.

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[16]Singh NP，Lai H.Selective toxicity of dihydroartemisinin and holotransferrin toward human breast cancer cells[J].Life sciences，2001，70(1)：49-56.

[17]杨涵，田攀，余明莲.青蒿素及其衍生物抗肿瘤的研究进展[J].现代生物医学进展,2009，9(19)：3785-3787.

文章编号：1673-2995(2015)05-0372-03

中图分类号：R285

文献标识码：A

基金项目：吉林省2014年大学生创新创业训练计划项目.

作者简介：徐春芳(1989-),男(汉族)，本科在读.

通讯作者：朱文赫(1984-)，男(汉族)，副教授，博士.

(收稿日期：2014-12-03)