氯喹在肿瘤中的应用研究进展

史婷婷，肖洪涛Δ

(1.电子科技大学医学院，四川 成都 610072；2. 电子科技大学附属医院·四川省人民医院 药学部，四川 成都 610072)

氯喹在肿瘤中的应用研究进展

史婷婷1,2，肖洪涛1,2Δ

(1.电子科技大学医学院，四川 成都 610072；2. 电子科技大学附属医院·四川省人民医院 药学部，四川 成都 610072)

氯喹是传统的抗疟疾药物，近年来，发现其是一种具有抗肿瘤活性的药物。氯喹的抗肿瘤作用机制涉及凋亡、自噬、肿瘤干细胞的清除、血管正常化以及免疫反应。通过这些机制，氯喹在肿瘤治疗中发挥重要作用，可增强放疗与化疗的效果，但同时也存在一些不良反应。更重要的是，氯喹的剂量与其抗肿瘤活性息息相关。本文旨在对近年来氯喹在抗肿瘤方面的现状与进展作一综述。

氯喹；抗肿瘤活性；剂量

氯喹是一个经典的抗疟疾药物，近年来又被用来治疗自身免疫性疾病。研究发现，氯喹具有抗肿瘤活性，对肿瘤有多种作用机制，如诱导肿瘤细胞凋亡，抑制自噬，抑制肿瘤干细胞生长，血管正常化以及对免疫反应的影响，并且这些机制与氯喹的使用剂量相关，氯喹与化疗药物的合用也引起人们关注。因此本文拟对氯喹的抗肿瘤机制以及剂量选择进行综述分析，以期为氯喹的抗肿瘤活性研究提供分析思路。

1 氯喹在肿瘤中的作用机制

1.1 诱导凋亡 在体外实验中，氯喹可诱导许多株系的肿瘤细胞凋亡[1-4]。特别是氯喹介导的线粒体凋亡，有重要作用[4]。通过使用抑制剂和沉默细胞，发现氯喹诱导的溶酶体膜的透化作用可导致溶酶体酶(包括组织蛋白酶)释放进入细胞质，溶酶体酶激活Bax，随后导致线粒体膜透化和细胞色素C释放，从而激发凋亡复合体的生成[4]。近年研究发现，在人类肾癌Caki细胞中，通过上调DR5，氯喹引起的溶酶体酶抑制作用可以增强TRAIL介导凋亡的敏感性[5]。另有研究通过揭示应激下的溶酶体生物效应，提出抑制肿瘤细胞的胆固醇代谢可能与氯喹有协同作用，提出了治疗肿瘤的新方法[6]。除此之外，氯喹还能诱导p53的生成，抑制抗凋亡作用和细胞存活机制的激活[2-3]：在氯喹处理的人乳腺癌细胞株Bcap-37体外实验中，AKT和ERK的磷酸化水平下降(AKT磷酸化后激活下游信号因子从而导致肿瘤细胞快速增殖，ERK磷酸化后促进相关基因的转录表达且与细胞增殖密切相关)，同样地，在氯喹处理的小鼠结肠癌细胞株CT26体外实验中，AKT的磷酸化水平降低。近年研究发现，在肝癌细胞中，氯喹单独使用可以触发G0/G1细胞周期阻滞，从而诱导DNA损伤以及细胞凋亡，并呈剂量和时间依赖性[7]。因此，氯喹不是直接作用于细胞凋亡，而是作用于细胞死亡途径，从而协同抗肿瘤药物作用。

1.2 自噬抑制 自噬是细胞器降解的自身稳定过程，自噬存在的原因一方面是处理无用的或损坏的细胞器，另一方面是协助细胞在不利的条件下存活。这个机制对于癌症细胞来说是双向作用：自噬是肿瘤细胞死亡的一定形式，但是自噬又可以通过帮助肿瘤细胞抵抗恶劣的生存环境而辅助肿瘤的生长，同时抵抗化疗和放疗[8]。质子化的氯喹诱导pH增强，导致溶酶体活性受到抑制，从而阻挡了自噬溶酶体的降解。因此，氯喹作用的肿瘤细胞不能将自噬作为一种替代的能源和营养来源。最初，肿瘤细胞的Trp53被提出与癌症细胞的存活或死亡的自噬作用相关，无论Trp53在肿瘤细胞中的作用如何，自噬的抑制剂可能会与治疗相关[9]，并且自噬抑制剂能促进肿瘤细胞凋亡。近期研究表明，氯喹与酪氨酸酶抑制剂埃罗替尼合用时，实验显示的所有类型细胞均发生协同生长抑制，表明氯喹的抗增殖作用与其抑制自噬作用是相互独立的[10]。氯喹可能通过抑制自噬，诱导凋亡以及抑制细胞增殖，从而抑制神经内分泌肿瘤细胞生长[11]。

1.3 肿瘤干细胞清除 肿瘤干细胞相对富集于治疗后的环境中，尤其抵抗常规治疗[12-13]，运用低通量药物筛选，检测到氯喹可干扰肿瘤干细胞生长促进途径激活。但是，氯喹干扰肿瘤干细胞存活途径的机制仍然不清楚，有一些假设被提出：①表面活化受体的损伤，如CXCR4；②通过干扰信号蛋白的细胞内定位而直接抑制活化途径，如Hedgehog；③通过DNA甲基转移酶的下调而触发低甲基化，这与Jak2-STAT3信号通路的抑制相关(Hedgehog和Jak2-STAT3通路对肿瘤干细胞的维持是重要的)。抑制肿瘤干细胞的重构提示氯喹可以在抗肿瘤药物后运用，化疗破坏了肿瘤细胞，允许随后的氯喹更好的渗透进入，氯喹对肿瘤干细胞产生毒性，抑制了肿瘤的增殖空间。

1.4 血管正常化 研究发现，氯喹可以使荷瘤小鼠的局部肿瘤血管正常化，减少肿瘤血管的密度和弯曲，增加内皮细胞的均匀排列[14]。因此，氯喹能改变肿瘤环境，改善灌注(与化疗药物的传递相关)和氧化(抑制肿瘤缺氧和促进转移)。另外，Notch1对氯喹在肿瘤血管正常化中的作用是必需的，通过溶酶体的碱化和随后的活性降解，氯喹诱导Notch1的积累，生成大量的副产品：转录因子NICD，这是Notch1的胞内结构域，对维持Notch1信号的激活有重要作用。这说明通过溶酶体的碱化，氯喹能产生多种活性。通过其对肿瘤血管正常化的作用，可知氯喹本身对肿瘤生长可能是没有抑制作用的，但是，其可能通过抑制侵染增加随后化疗药物的有效性。

1.5 免疫反应 对于消除肿瘤细胞来说，免疫系统控制着癌症的发展及化疗和放疗的协作。自发性的肿瘤转归说明了免疫系统具有摧毁肿瘤和抑制肿瘤转移的能力。这个潜力可以被IF-α和新的抗CTLA-4和PD1/PDL1抗体免疫刺激因子所利用。在放疗和化疗时，死亡的癌细胞对免疫细胞的触发对于保证治疗的充分疗效是必需的。氯喹可以改变死亡癌细胞的免疫刺激过程，增强放疗的效果，从而增加肿瘤细胞表面的MHC I表达[15]，这个复合体会参与肿瘤细胞表面抗原的提呈，通过靶向细胞释放危险信号，免疫细胞感知到这些危险因素是极其重要的。其中一个途径是依赖于树突状细胞表达的TLR4，其可识别死亡肿瘤细胞表达的HMGB1，所以相对于携带TLR4野生型的患者，携带一个丧失了功能TLR4基因的乳腺癌患者更容易复发[16]。TLR4信号的一个作用就是减少吞噬体的降解，吞噬体的作用是限制抗原的破坏，从而有利于MHC抗原决定簇从抗原中表达与保护。氯喹导致的溶酶体碱化修复了TLR4缺失的树突状细胞表达MHC抗原决定簇的能力。尽管氯喹对于增强外源性抗原的呈现有潜在的作用，然而，氯喹的免疫抑制作用可能会削弱其他有效抗肿瘤免疫反应的触发和发展。

2 氯喹在抗肿瘤治疗中的作用

化疗药物常常会引起许多器官毒性，因此寻找一个疗效高副作用小的抗肿瘤药物极其重要。单独使用氯喹在体内体外均可以抑制肿瘤细胞增殖。低剂量的氯喹可以抑制A549细胞增殖而高剂量诱导凋亡和坏死[1]，此外，氯喹还能有效抑制其他的人肿瘤细胞的增殖，如黑色素瘤，神经胶质瘤，胰腺癌细胞株PANC-1和BxPC-3[17-18]。氯喹可抑制鼠结肠癌细胞系CT-26增殖并减小荷瘤小鼠的肿瘤体积[3]。

与其他化疗药物合用时，氯喹可以使肿瘤细胞对化疗更加敏感。研究报道，自噬抑制剂氯喹与肿瘤靶向剂A1-R合用能明显增加肿瘤细胞死亡[19]。与力达霉素或氯喹单独使用相比较，2者合用能明显增加H460细胞的凋亡率[20]。在人类肝癌细胞中，通过抑制自噬保护作用，氯喹可增强质子泵抑制剂的抗增殖作用，在肝癌治疗中，相比于单用氯喹或质子泵抑制剂，氯喹与质子泵抑制剂联合使用是一种有效的且有前景的治疗方法[21]。另有国内研究报道，氯喹可以通过抑制细胞自噬增强宫颈癌细胞株SiHa对喜树碱诱导的细胞凋亡的敏感性[22]。

氯喹还能增强肿瘤的放疗作用。研究报道，经过24～48 h的放疗，相比于没有经过氯喹处理的细胞，经氯喹处理的细胞会出现大量坏死[23]。临床试验研究了氯喹合用其他传统化疗药物的有效性与安全性：氯喹作为一种辅助药物治疗多形性胶质母细胞瘤，接受氯喹治疗的患者存活时间较接受传统化疗药物的患者长[24]。

尽管氯喹能提高化疗和放疗的作用，但是相关的安全问题也不容忽视。有案例报道，氯喹会引起皮肤病变[25]，有相关研究建议对氯喹使用者进行视网膜病变的筛查[26]。最近研究报道，氯喹与其他化疗药物合用，不仅会增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，也会增强正常细胞的敏感性，从而导致肾损伤[8]。

3 氯喹作为辅助抗肿瘤药物的剂量选择

氯喹用于控制疟疾的剂量为：预防剂量为每周100 mg，治疗剂量为每天300 mg，氯喹的最大剂量为5 mg/(kg·d)。尽管低于10 mg/(kg·d)是安全剂量，但是长期使用的累积剂量达到50～100 g可能会发生视网膜病变。剂量高于20 mg/kg，氯喹能导致严重的毒性效应。氯喹的最低口服致死剂量为86 mg/kg[27]。因此，基于氯喹对肿瘤的各种作用机制，氯喹产生活性的剂量需要关注[28]。

体外实验中，超过10 mg/L的氯喹能诱导多种细胞株凋亡[1-4]。经过12 mg/L氯喹处理，人乳腺癌细胞株Bcap-37中的 AKT和ERK磷酸化水平下降[2]；经过20 mg/L的氯喹处理，小鼠结肠癌细胞株CT26的AKT磷酸化水平降低[3]。超过25 mg/L的氯喹能诱导A549肺癌细胞在24 h内凋亡[1]。然而，当体外实验的氯喹剂量少于10 mg/L时，细胞溶酶体空泡化也可以被检测到[1]。因此，理论上，化疗和放疗可以和适合剂量的氯喹合用来治疗确诊的癌症。

抑制体内癌细胞自噬所需的具体氯喹剂量仍不清楚。剂量少于5 mg/L时氯喹可抑制细胞株的自噬，但是其作用很小且非作用在主要的肿瘤细胞[29]。除此之外，少于5 mg/L的氯喹能降低化学药物处理的癌症细胞的存活能力，不是由于氯喹可抑制细胞的自噬，而是因为其自身的细胞毒性[30]。研究证明在动物模型中，氯喹抑制肿瘤自噬的剂量需要超过50 mg/(kg·d)[31]，无效的自噬体在肿瘤细胞中累积，意味着氯喹在体内确实可抑制自噬，氯喹扩大了p53导致细胞死亡的作用，但是，这个剂量的氯喹不能运用在人身上。值得注意的是，因为自噬对肾小管上皮细胞有一个重要的稳态作用，所以机体的全身自噬抑制可能会导致严重的毒性反应[8]。同时，每天20 mg/kg的氯喹未能控制种植在裸鼠身上的HCT116或HT29人结肠癌细胞，并且，在肿瘤缺氧/酸性区域，氯喹抑制自噬的能力明显降低[32]。低于10 mg/(kg·d)剂量的氯喹是不可能显著抑制体内肿瘤细胞自噬的。然而，基于氯喹抑制自噬的能力，对BRAF基因突变的神经节神经胶质瘤复发患者(该患者对维罗非尼产生耐药)，合用氯喹和维罗非尼，发现氯喹[大约3 mg/(kg·d)]能增加BRAF基因突变的肿瘤细胞死亡[33]，在合用氯喹和维罗非尼后，该患者临床症状快速改善并持续了六个月，然而，停用维罗非尼，单独使用氯喹后，疾病恶化，但重新使用维罗非尼后又可以控制疾病。以上结果显示，这位患者的临床改善与3 mg/(kg·d)氯喹抑制肿瘤细胞自噬之间可能没有联系。然而，低于10 mg/(kg·d)的氯喹是否能抑制肿瘤细胞或组织的自噬？化疗之后使用氯喹可能会有一个协同作用：协同抗肿瘤药物导致细胞死亡，增加由代谢活性降低所导致的肿瘤微环境的缓冲作用，进一步触发对化疗耐药的肿瘤细胞死亡。

体外实验中，少于5 mg/L的氯喹可抑制乳腺肿瘤干细胞[34]和胰腺癌干细胞[29]的形成，然而这种浓度的氯喹没有明显抑制非肿瘤干细胞的生长。取决于不同的剂量和细胞株，氯喹能略微促进或抑制肿瘤细胞在体外的生长[35-36]，低于5mg/L的氯喹可促进VERO细胞的增殖，而高于5 mg/L的氯喹则抑制其增殖；氯喹剂量低于5 mg/L可抑制MCF7的增殖，高于25 mg/L的剂量则又促进细胞生长。因为氯喹是多效的药物，其多效性以及拮抗的活性都可能增强肿瘤生长，因此，在临床研究时需考虑这种可能性。

氯喹使瘤小鼠肿瘤血管正常化的剂量高达50 mg/(kg·d)[14]，然而，这个剂量远远高于氯喹临床使用的安全剂量。氯喹在5 mg/L时，能协同放疗，增加MHC I在肿瘤细胞表面的表达[15]，从而增强免疫反应。

尽管一些研究表明，对于氯喹的抗肿瘤活性来说，低于10 mg/kg为临床可接受的剂量，但是，在其他情况下高剂量的氯喹也是有活性的。

4 展望

近来有关氯喹的抗肿瘤特性的研究较多，氯喹可直接作用于肿瘤细胞的凋亡、自噬和血管，抑制肿瘤细胞的增殖，促进凋亡，抑制自噬。氯喹与化疗药物合用能间接作用于肿瘤细胞，增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。同时，氯喹产生活性的剂量因其作用机制不同而有差别。总的来说，氯喹作为辅助抗肿瘤药物具有很好的发展前景。

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(编校：吴茜)

Research progress of Chloroquine on cancer

SHI Ting-ting1,2, XIAO Hong-tao1,2Δ

(1. School of Medicine, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610072, China;2. Department of Pharmacy, Hospital of the University of Electronic Science and Technology of China and Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu 610072, China)

Chloroquine is a classic antimalarial, recently, its anti-cancer characteristic has been discovered. The mechanism of anti-cancer activity of Chloroquine refers to apoptosis, autophagy, elimination of cancer stem cells, normalization of the vasculature and immune response. Chloroquine plays an important role in cancer therapy by these mechanisms and enhances the effect of chemo-radio-therapies, meanwhile, the side effects still exist. Moreover, the dose of chloroquine is closely related to its anti-cancer activity. This review deals with the current status and future trends in the aspects of anti-cancer activity of chloroquine.

chloroquine; anti-cancer activity; dose

四川省卫生厅项目(100491；120111)，四川省人民医院青年基金(30305030606；30305030859)；四川省科技厅项目(2014FZ0103；2015JQO027；2015ZR0160)

史婷婷，女，硕士，研究方向：个体化药物治疗，E-mail:706320169@qq.com；通信作者，肖洪涛，男，博士，研究员，研究方向：个体化药物治疗，E-mail: xht927@163.com。

R453

A

10.3969/j.issn.1005-1678.2016.05.07