选择性雌激素受体调节剂的遗传毒性

（青岛科技大学，山东青岛 266042）

1 简介

雌激素是一种固醇类激素，由胆固醇合成并由卵巢、胎盘、脂肪组织和肾上腺等分泌[1]，对一些激素依赖性生殖组织有重要的生理作用。通过与高亲和力的雌激素受体（ER）结合，它们控制着乳房上皮组织的生长，调节血液中的胆固醇水平，并通过促进子宫内膜增生从而调节月经周期，对心血管具有保护作用等[2]。雌激素的生物学作用是通过与雌激素受体（ER）之间高效的亲和力实现的[3]。但是暴露于高浓度的雌激素环境下可引起不同的肿瘤。例如，可以表达雌激素受体（ER）的乳腺肿瘤就是由雌激素刺激形成的[4]，因此抗雌激素疗法已成为既定的治疗雌激素受体阳性乳腺癌的方法[5]。

选择性雌激素受体调节剂（SERMs）是一种化合物，它对选定的目标雌激素激动而对其他的雌激素拮抗。SERM的主要角色是对骨代谢，心血管系统的多种功能具有雌激素激动剂活性，对乳房和子宫具有雌激素拮抗作用[6]。几个表现出SERM性质的化合物目前可用于临床，其中常用的有克罗米芬，他莫昔芬，托瑞米芬，雷洛昔芬。他莫昔芬是第一个被国际机构批准的（FDA，WHO，etc）可以防止恶性乳腺癌的药物。然而，研究表明长期使用他莫昔芬可能会增加患子宫内膜癌的风险[7]。本综述的目的是评估这些选择性雌激素受体调节剂的遗传毒性。遗传毒性是一个广义的术语，指的是干扰调节基因组精度的DNA和细胞器（如纺锤体和拓扑异构酶）的能力[8]，一般情况下基因毒性药物可导致癌症。因此，评估一个化学药物可能存在的遗传毒性是十分重要的。

2 选择性雌激素受体调节剂（SERMs）及其遗传毒性

2.1 克罗米芬

克罗米芬是一种非甾体类排卵兴奋剂[9]和选择性雌激素受体调节剂（SERMs）。它是一种合成荷尔蒙激素，可以欺骗下丘脑使之认为人体内的雌激素水平太低。作为回报，下丘脑释放GnRH（促性腺激素释放激素），激活垂体释放卵泡刺激素（FSH），FSH的数量的增加可以刺激卵泡的发展，最终导致排卵[10]。有报道[11]称用克罗米芬作为治疗药物时可以导致各种恶性肿瘤，如子宫内膜癌和卵巢癌等。

克罗米芬的遗传毒性作用已经被许多作者做了报道。Ohnishi[12]报道称克罗米芬中含有氯米芬，可以导致大肠杆菌DNA链断裂。London等[13]报道称克罗米芬在体内100mg/Kg时可减少排卵细胞的数目并显著提高其超倍性。类似地，在体外小鼠实验中5.0 μg/mL浓度的氯米芬会显著增加细胞基因的超倍性的水平和降低中期I卵母细胞的比例。Duran等[14]由微核试验研究了克罗米芬在大鼠嗜多染红细胞内潜在的遗传毒性。实验中连续5天将0.16，0.32和0.64mg/kg浓度的氯米芬以腹腔注射的方式分别注入大鼠体内，作者们发现大鼠骨髓嗜多染红细胞微核率和基因组不稳定性随克罗米芬量的不同呈剂量依赖性增加。Hastwell[15]报道称在对人类淋巴母细胞TK6细胞系进行GADD45a-GFP遗传毒性试验中并未发现氯米芬对淋巴母细胞具有遗传毒性。Y1lmaz等[16]报道说0.4、0.8、1.6和3.2 μg/mL浓度的克罗米芬会引起人淋巴细胞染色体畸变，微核率及DNA损伤的显著增加，它还可以通过减少有丝分裂指数造成细胞周期的延迟，然而在这项工作中作者还报告说，克罗米芬没有造成鼠伤寒沙门氏菌TA98和TA100菌株碱基对取代或移码突变。我们实验室对克罗米芬诱导的人淋巴细胞姐妹染色单体互换实验进行了研究，研究结果表明克罗米芬会引起人淋巴细胞姐妹染色单体交换的显著增加。

2.2 他莫昔芬

他莫昔芬是一种非甾体类抗雌激素药物，被用于乳腺癌的治疗已经30多年。它是一种选择性雌激素受体调节剂,主要作用是抑制发展中恶性肿瘤细胞的生长。有作者报道[17]称他莫昔芬会增加患子宫内膜癌的风险，此外,他莫昔芬对小鼠来说是一种强有力的致肝癌物[18]。他莫昔芬-DNA加合物[19]可引起肝肿瘤，老鼠和人类肝脏微粒体可以催化他莫昔芬代谢活性中间体,使之与共价蛋白质和DNA相结合，造成肝细胞损伤[20]。

他莫昔芬的基因毒性已经经由不同的测试系统进行验证.Tucker等[21]观察到他莫昔芬在艾姆斯测试中没有致突变性，但他莫昔芬会以剂量依赖的方式显著诱导MCL-5细胞中微核形成增加,而MCL-5细胞可以表达五个不同的人类细胞色素P450同功酶以及环氧化物水解酶。Wilson等[22]报道说50μm的他莫昔芬会降低人类淋巴细胞的增殖,但它并不具有基因毒性。Sargent等[23]在观察Sprague-Dawley老鼠时发现他莫昔芬可诱导基因的非整倍扩增。Vijayalaxmi和Rai[24]通过进行小鼠骨髓染色体畸变分析和微核测试研究了枸橼酸他莫昔芬的基因毒性效应。10d中以0.1、0.2、0.4和0.8mg/kg/d的剂量向老鼠体内注射他莫昔芬，统计结果显示他莫昔芬引起另外染色体的显著畸变，同时也透露了其导致染色体断裂的能力。Carmichael等[25]报道说他莫昔芬没有导致人类子宫内膜细胞的DNA聚合，他同时还指出在小鼠中观察到的他莫昔芬对细胞的基因毒性可能不适用于人类子宫内膜细胞。他莫昔芬的染色体畸变实验是在六个人类淋巴母细胞系中测试了与特定的转染人细胞色素相关的细胞色素P450 cDNA(CYP1A1,CYP1A2,CYP2D6,CYP2E1or CYP3A4)的活性，实验中与细胞色素基因相关联的单氧酶表现出了活性的明显增加。当MCL-5细胞暴露于它莫昔芬环境中时，就可以观察到细胞微核出现剂量依赖型增长[26]。

2.3 托瑞米芬

托瑞米芬是一种非甾体雌激素拮抗剂，已经在市面上被使用了20年。该药物在高浓度（＞10-6mol/L）时对乳腺癌细胞具有杀灭作用，在较低浓度时可以抑制细胞生长、阻断细胞从G0期到G1期的增殖周期[27]。托瑞米芬具有抗肿瘤活性，其作用机制为刺激转化生长因子β和表皮生长因子的分泌、与抗雌激素结合位点相互作用、抑制蛋白激酶C的活性并结合钙键合蛋白等[28]。托瑞米芬与子宫内膜癌的发生没有关联[29]，它可以作为他莫昔芬的替代药物用于转移性乳腺癌的治疗[30]。

Styles等[31]研究了在人的类淋巴母细胞系（MCL5）中托瑞米芬和4-羟基托瑞米芬的致畸变和非整倍体诱发效果。用4-羟基托瑞米芬处理的MCL-5细胞出现微核形成增加的现象，而在用托瑞米芬处理后，染色体畸变（非整倍体）和结构异常（不含空白）细胞的发生率显著升高.Williams等[32]通过小鼠红细胞微核实验评估托瑞米芬的遗传毒性：在实验中，根据实验系统选择100～250 mg/mL不等浓度的托瑞米芬溶液，为了检测其在体内试验中的染色体毒性，对实验小鼠使用高达2g/kg的托瑞米芬灌胃，连续实施3d。Okuboa等[33]报道称托瑞米芬和N-去甲基托瑞米芬均没有造成pUC18质粒DNA的损伤.托瑞米芬的细胞毒性已经通过WST-1测试方法，经由视网膜色素上皮细胞系D407细胞进行验证，结果发现托瑞米芬存在细胞毒性[34]。Umemoto等[35]研究了托瑞米芬使乳腺癌患者白细胞中形成DNA加合物的能力。从27名服用托瑞米芬和20名未服用此药物的乳腺癌患者中收集白细胞，经由32P标记的高效液相色谱分析发现，在托瑞米芬服用者和未服用者的白细胞中都没有检测到DNA加合物。

2.4 雷洛昔芬

雷洛昔芬，最初批准用于绝经后妇女骨质疏松症的治疗和预防。雷洛昔芬可以抑制由雌激素诱导的乳腺癌组织增生，似乎可以防止高危妇女乳腺癌的发生[36]。与他莫昔芬不同，它由于缺乏乙基所以不与DNA反应[37]。Goldstein等[38]报道说雷洛昔芬不会增加子宫内膜癌的发病率。Martino等[39]通过8年的临床试验研究了雷洛昔芬的安全性，他们声称8年的临床数据支持了雷洛昔芬是安全的这一观点。

人们很少进行雷洛昔芬的遗传毒性的调查,只进行了少数的研究。Rajaniemi[40]报道称雷洛昔芬确实不会引起大鼠肝细胞DNA加合物的生成。Rodrigues等[41]对雷诺昔芬是否会导致雌性Wistar-Hannover大鼠中微核的形成进行了研究，作者报告说，雷洛昔芬不会引起微核的形成，而且它对嗜多染红细胞中微核的形成具有抑制作用。

3 结论

选择性雌激素受体调节剂可以非常有效地治疗和预防乳腺癌，同时也可以治疗不育症。他莫昔芬是预防乳腺癌的重要药物，但长期使用可引起副作用，尤其是造成子宫内膜癌。克罗米芬是治疗不孕不育症的主流药物，但在使用时要考虑到它的基因毒性。托瑞米芬是一种雌激素拮抗剂，与他莫昔芬不同，实验数据表明它不会引起子宫内膜癌。雷诺昔芬目前用于绝经后妇女骨质疏松的治疗和预防以及用于高危妇女乳房癌的预防。关于雷洛昔芬的遗传毒性信息很少，所以需要采用不同的试验方法进行详细的研究。我们的回顾表明，他莫昔芬、克罗米芬与雷洛昔芬、托瑞米芬相比具有更强的基因毒性。

[1]Lewis J S,Craig Jordan V.Selective estrogen receptor modulators(SERMs):mechanisms of anticarcinogenesis and drug resistance[J].Mutat Res.2005,591(1-2):247-263.

[2]Carvalho A F,Hyphantis T,Sales P M,et al.Major depressive disorder in breast cancer:a critical systematic review of pharmacological and psychotherapeutic clinical trials[J].Cancer Treat Rev.2014,40(3):349-55.

[3]Cavailles V.Estrogens and receptors:an evolving concept[J].Climacteric.2002,5(2):20-26.

[4]Lippman M,Monaco M E,Bolan G.Effects of estrone,estradiol,and estriolon hormone-responsive human breast cancer in long-term tissue culture[J].Cancer Res.1977,37(6):1901-1907.

[5]Robertson J F R.Selective of estrogen receptor modulators/new antioestrogens:a clinical perspective[J].Cancer Treat Rev.2004,30(8):695-706.

[6]Halbreich U,Kahn L S.Selective oestrogen receptor modulators—current and future brain and behaviour applications[J].Expert Opin Pharmacother.2000,1(7):1385-1398.

[7]Singh M N,String fellow H F,Paraskevaidis E,et al.Tamoxifen:important considerations of amultifunctional compound with organspecific properties[J].Cancer Treat Rev.2007,33(2):91-100.

[8]Maurici D,Aardema M,Corvi R,et al.Carcinogenicity.[J]Altern Lab Anim.2005,33(1):177-82.

[9]Csemiczky G,Harlin J,Fried G.Predictive power of clomiphene citrate challenge test for failure of in vitro fertilization treatment[J].Acta Obstet Gynecol Scand.2002,81(10):954-961.

[10]Martikainen H,Ronnberg L,Roukonen A,et al.Effect of clomiphene citrate on prolactin and gonadotropin release during GnRH-analog treatment[J].Gynecol Endocrinol.1988,2(1):53-8.

[11]Jensen A,Sharif H,Kjaer S K.Use of fertility drugs and risk of uterine cancer:results from a large Danish population based cohort study[J].AmJEpidemiol.2009,170(11):1408-1414.

[12]Ohnishi T,Ohashi Y,Amano I,et al.An ovulation Inducing agent containing clomiphene citrate causes DNA-strand breaks without SOS responses in Escherichia coli[J].Mutat Res.1986,165(2):57-61.

[13]London S N,Young D,Caldito G,et al.Clomiphene citrate-induced perturbations during meiotic maturation and cytogenetic abnormalities in mouse oocytes in vivo and in vitro[J].Fertil Steril.2000,73(3):620-626.

[14]Duran B,Ozdemir˙I,Demirel Y,et al.In vivo evaluation of the genotoxic effects of clomiphene citrate on rat reticulocytes:a micronucleus genotoxicity[J].Gynecol Obstet Invest.2006,61(4):228-231.

[15]Hastwell P W,Webster T W,Billinton M T N,et al.Analysis of 75 marketed pharmaceuticals using the GADD45a-GFP‘Green-Screen HC’genotoxicity assay[J].Mutagenesis.2009,24(5):455-463

[16]Y1lmaz S,Unal F,Y1lmaz E,et al.Evaluation of the genotoxicity of clomiphene citrate[J].Mutat Res.2014,759(1):21-27.

[17]Curtis R E,Boice J D,Shriner D A Jr,et al.Second cancers after adjuvant tamoxifen therapy for breast cancer[J].Natl Cancer Inst.1996,88(12):832-834.

[18]Greaves P,Goonetilleke R,Nunn G,et al.Two-year carcinogenicity study of tamoxifen in alderly park Wistar-derived rats[J].Cancer Res.1993,53(17):3919-3924.

[19]Phillips D H.Understanding the genotoxicity of tamoxifen[J].Carcinogenesis.2001,22(6):839-849.

[20]Mani C,Kupfer D.Cytochrome P-450-mediated activation and irreversible binding of the anti-estrogen tamoxifen to proteins in rat and human liver:possible involvement of flavin-containing monooxygenases in tamoxifen activation[J].Cancer Res,1991,51(22):6052-6058.

[21]Tucker M J,Adam H K,Patterson J S et al.Safety testing of new drugs[J].Academic Press,New York.1984,196(3):125-161.

[22]Wilson A S,Tingle M D,Kelly M D,et al.Evaluation Of the generation of genotoxic and cytotoxic metabolites of benzopyrene,aflatoxin B1,naphthalene and tamoxifen using human liver microsomes and human lymphocytes[J].Hum Exp Toxicol.1995,14(6):507-515.

[23]Sargent L M,Dragan Y P,Bahnub N,et al.Tamoxifen induces hepatic aneuploidy and mitotic spindle disruption after a single in vivo administration to Female Sprague-Dawley rats[J].CancerRes.1994,154(13):3357-3360.

[24]Vijayalaxmi K K,Rai S P.Studies on the genotoxicity of tamoxifen citrate in mouse bone marrow cells[J].Mutat Res.1996,368(2):109-114.

[25]Carmichael P L,Ugwumadu A H,Neven P,et al.Lack of genotoxicity of tamoxifen in human endometrium[J].Cancer Res.1996,56(7):1475-1479.

[26]Beland F A,McDaniel L P,Marques M M.Comparison of the DNA adducts formed by tamoxifen in vivo[J].Carcinogenesis.1999,20(3):471-477.

[27]Wiseman L R,Goa K L.Toremifene,a review of its pharmacological properties and clinical efficacy in the management of advanced breast cancer[J].Drugs.1997,54(1):141-160.

[28]Buckley M T,Goa K L.Tamoxifen:a reappraisal of its pharmacodynamic and pharmacokinetic properties,and therapeutic use[J].Drugs.1989,37(4):451-490.

[29]Holli K,Joensuu H,Valavaara R,et al.The risk for cardiovascular disease in women:from estrogens to selective estrogen receptor modulators[J].Frontiers in Bioscience.2007,1(12),:49-68.

[30]Buzdar A U,Hortobagyi G N.Tamoxifen and toremifene in breast cancer:comparison of safety and efficacy[J].Clin Oncol.1998,16(1):348-353.

[31]Styles J A,Davies A,Davies R,et al.Clastogenic and aneugenic effects of tamoxifen and some of its analogues in hepatocytes from dosed rats and in human lymphoblastoid cells transfected with human P450 cDNAs(MCL-5 cells)[J].Carcinogenesis.1997,18(2):303-313.

[32]Williams G M,Ross P M,Jeffrey A M,et al.Genotoxicity studies with the antiestrogen toremifene[J].Drug Chem Toxicol.1998,21(4):449-476.

[33]Okuboa T,Nagaia F,Ushiyamaa K,et al.DNA cleavage and 8-hydroxydeoxyguanosine formation caused by tamoxifen derivatives in vitro[J].Cancer Lett.1998,122(1-2):9-15.

[34]Mannerstro¨m M,Zorn-Kruppa M,Diehl H,et al.Evaluation of the cytotoxicity of selected systemic and intravitreally dosed drugs in the cultures of human retinal pigment epithelial cell line and of pig primary retinal pigment epithelial cells[J].Toxicol In Vitro.2002,16(2):193-200.

[35]Umemoto A,Lin C X,Ueyama Y,et al.Absence of DNA adduct in the leukocytes from breast cancer patients treated with toremifene[J].Chem Res Toxicol.2006,19(3):421-425.

[36]Umemoto A,Lin C X,Ueyama Y et al.Absence of DNA adduct in the leukocytes from breast cancer patients treated with toremifene[J].Chem Res Toxicol.2006,19(3):421-5.

[37]Cummings S R,Eckert S,Krueger K A,et al.The effect of raloxifene on risk of breast cancer in postmenopausal women:results from the MORE randomized trial.Multiple outcomes of raloxifene evaluation[J].Am Med Assoc.1999,281(23):2189-2197.

[38]Goldstein S R,Scheele W H,Rajagopalan S K,et al.A12-month comparative study of raloxifene,estrogen,and placebo on the postmenopausal endometrium[J].Obstet Gynecol.2000,95(1):95-103.

[39]Martino S,Disch D,Dowsett S A,et al.Safety assessment of raloxifene over eight years in a clinical trial setting[J].Curr Med Res Opin.2005,21(9):1441-1452.

[40]Rajaniemi H,Mantyla E,Hemminki K.DNA adduct formation by tamoxifen and structurally-related compounds in rat liver[J].Chem Biol Interact.1998,113(2):145-159.

[41]Rodrigues D M Jr,Santos A R,Cavalcante A A,et al.Assessment of Micro nucleus frequency in the peripheral blood of female rats in persistent estrus treated with selective estrogen receptor modulators[J].Environ Mol Mutagen.2012,53(1):51-54.