抗HIV药物的肿瘤抑制作用研究进展

孙海菲，詹芸，韩燕星，蒋建东

近几年，中国恶性肿瘤的患病人数和死亡人数都位居世界前列，已经成为严重威胁生命健康的疾病之一。目前，尽管肿瘤的治疗方式和治疗药物已经得到了很大的发展，但仍面临巨大挑战，对肿瘤患者治疗方案的改进有着持续的需求。研发一个新的抗肿瘤药物需要长达十余年的时间和大量的资金投入，因此从已获批准上市的药物中寻找适用于肿瘤治疗的药物是一种降低成本和缩短开发时间的方法。自从发现一些抗 HIV 药物能够有效治疗 HIV 相关的卡波西肉瘤之后，越来越多的抗 HIV 药物被发现具有抗肿瘤的作用。从这个角度出发，本文系统地整理了具有肿瘤抑制作用的抗HIV 药物，并概述了其抗肿瘤的机制和目前在肿瘤方面的应用，以期为寻找、开发新的抗肿瘤药物提供线索。

目前开发应用的抗 HIV 药物可分为以下几类：逆转录酶抑制剂、整合酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、侵入抑制剂以及天然产物，还有许多新型药物在研发中[1]。根据此分类，对其中部分药物的抗肿瘤作用进行总结。

1 逆转录酶抑制剂

逆转录酶抑制剂（reverse transcriptase inhibitors，RTIs）能特异性作用于病毒的逆转录酶，抑制其活性，从而阻断以病毒 RNA 为模板合成前病毒 DNA 的过程，分为核苷类逆转录酶抑制剂（nucleotide reverse transcriptase inhibitors，NRTIs）与非核苷类逆转录酶抑制剂（non-nucleotide reverse transcriptase inhibitors，NNRTIs）两类。

RTIs 是一种新型的抗癌分化剂，在多种人类肿瘤细胞模型中都有活性，如黑色素瘤、前列腺癌、甲状腺癌和结肠癌，许多证据表明，它们可能是通过抑制内源性逆转录酶发挥作用[2]。

1.1 NRTIs

NRTIs 均为催化 DNA 合成的逆转录酶天然底物的核苷衍生物，3' 端缺乏羟基，当结合于病毒 DNA 链的 3' 末端时，不能进行 3'-5' 磷酸二酯键的结合，终止病毒 DNA链的延长和复制，属于非变构竞争底物抑制剂。该类药物有齐多夫定、阿巴卡韦、拉米夫定、替诺福韦以及恩曲他滨等[3]。

齐多夫定可以通过不同的作用机制对多种肿瘤发挥抑制作用。其能破坏氧化应激，引起线粒体功能障碍，在人头颈部癌细胞中引起显著的细胞毒性，并使其对顺铂诱导的毒性更加敏感[4]；上调卵巢癌细胞中 p21 和 pl6 蛋白的表达，使 TOV21G 细胞出现 G2/M 期阻滞，CaOV3 细胞出现 S 期阻滞；还能通过 p53-Puma/Noxa/Bax 信号通路诱导结肠癌细胞凋亡，通过 p53-p21 信号通路调节结肠癌的细胞周期[5]。

肿瘤细胞中端粒酶的重新激活可稳定端粒长度，从而抵消与细胞分裂相关的端粒侵蚀，并为恶性细胞提供无限增殖能力，因此抑制端粒酶的活性可产生抗肿瘤作用[4]。齐多夫定和阿巴卡韦均可抑制端粒酶活性。齐多夫定可通过抑制端粒酶活性，下调人端粒酶逆转录酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）基因的表达，进而抑制非整倍体和整倍体肿瘤细胞增殖，对于结直肠癌、脑胶质瘤及肝癌等多种肿瘤细胞产生促凋亡和抗增殖的作用[6]；阿巴卡韦可下调Daoy 及 D283-MED 人髓母细胞瘤细胞中端粒酶活性，诱导其分化衰老，并通过 G2/M 期阻断或依赖于细胞类型的细胞死亡来抑制这两种细胞增殖[7]。阿巴卡韦还可增加PC3 和 LNCaP 前列腺癌细胞中长散在核元件 1（long interspersed nuclear element-1，LINE-1）的 mRNA 转录，诱导细胞出现 S 期延迟，使 PC3 细胞发生 G2/M 期阻滞，LNCaP 细胞在 S 期积累，从而抑制细胞生长[8]。

拉米夫定可降低肝癌细胞中 MMP-9、HBsAg、HBeAg的表达，抑制 HBV 病毒在肝癌细胞中的复制和肿瘤的生长[9]。

替诺福韦可降低 HBV 患者发生肝癌的风险，HBsAg阳性的肿瘤患者可在化疗期间服用替诺福韦来预防HBV[10]。替诺福韦对 1,2-甲基肼和高脂诱导的结直肠癌具有抗肿瘤、抗氧化和抗炎作用，其机制可能是通过抑制细胞增殖介导的，如降低 PCNA、cyclin D1 和 Bcl-2 等基因的表达等[11]。另外，替诺福韦可与恩曲他滨联用诱导肿瘤细胞发生 DNA 损伤和细胞周期阻滞，通过使 DNA 修复酶H2AX 发生磷酸化，从而干扰肿瘤细胞 DNA 的完整性和复制；替诺福韦、恩曲他滨和阿霉素三者可联用，能够有效诱导多种肿瘤细胞凋亡，还能增强阿霉素的细胞毒作用[12]。

1.2 NNRTIs

NNRTIs 是一类在结构上差异较大，但作用机制相似的化合物，可与逆转录酶活性位点附近的疏水囊结合，诱导蛋白质的构象发生变化，影响其对底物的亲和力，非竞争性抑制逆转录酶活性。该类药物有奈韦拉平、依非韦伦、依曲韦林等。研究表明，该类药物能够抑制多种肿瘤细胞中内源性逆转录酶的活性，降低细胞生长的速度并诱导分化[8]。

奈韦拉平通过靶向 IL-6/STAT3 信号通路抑制去分化甲状腺癌的增殖[13]，还可通过激活 TSHR/cAMP/CREB/PAX8信号通路提高去分化甲状腺癌患者对放射性碘的敏感性以及增强体内外放射性碘的摄取，抑制肿瘤的生长[14]。奈韦拉平还可在人原发性肾细胞癌中可逆地抑制细胞增殖并诱导显著的细胞分化，机制为上调肾小管细胞中构成性表达的维生素 D 受体和钙结合蛋白 28k 基因的表达，并通过增强肿瘤细胞上调维生素 D 依赖基因 CYP24 的能力来诱导维生素 D 信号转导。此外，奈韦拉平在分化的肿瘤细胞中还表现出免疫原性表型，使 HLA-I 和 CD40 等抗原表达增加，在混合淋巴细胞和肿瘤细胞培养中还可以使特异性T 细胞反应能力增强[2]。

依非韦伦对多种肿瘤细胞有积极的抗肿瘤活性，其机制涉及阻滞细胞周期、促进细胞凋亡、产生肿瘤毒性等。依非韦伦可介导 ATM/ATR 基因毒性，诱导肺癌细胞发生 S 期阻滞，从而抑制细胞增殖[15]；直接作用于乳腺癌细胞内质网受体，降低 LINE-1 逆转录酶活性[16-17]；还可诱导黑色素瘤、前列腺癌等多种肿瘤细胞分化，促进结直肠癌、胰腺癌等肿瘤细胞发生凋亡[18]；另外依非韦伦还对小细胞肺癌、甲状腺癌等多种肿瘤细胞有一定的毒性作用，与放疗联用还可通过诱导氧化应激对胰腺癌细胞产生细胞毒作用[19]。

依曲韦林可明显阻断人卵巢癌细胞的 G0/G1 期，并诱导分化[18]，还对药物代谢酶具有中度诱导作用，与化疗联用治疗霍奇金淋巴瘤是一个有效的方法[20]。

2 整合酶抑制剂

整合酶是 HIV 复制的必需酶，能催化 HIV 的 DNA与宿主染色体 DNA 的整合。整合酶抑制剂（integrase inhibitors，INIs）通过抑制链转移反应阻断 HIV 的复制过程，因此又称为整合酶链转移抑制剂[21]。该类药物有拉替拉韦、杜鲁特韦等。因人细胞中不存在整合酶的类似物，因此 INIs 在肿瘤方面的研究较少，目前仅发现杜鲁特韦的衍生物 DTHP 能与 Ca2+-ATP 酶 SERCA 结合激活 AMPK信号通路，促进线粒体活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生，引起线粒体功能障碍，进而引起非小细胞肺癌凋亡[22]；拉替拉韦是潜在的 Fascin1 的阻断剂，具有 Fascin1结合活性，抑制结直肠癌细胞在体内外通过 Fascin1 依赖的侵袭转移[23]。

3 蛋白酶抑制剂

HIV 蛋白酶是 HIV 基因编码中的一种特异天冬氨酸蛋白酶，其作用是将病毒 Gag 和 Gag-Pol 多蛋白前体切割成成熟的功能性病毒酶和结构蛋白，是 HIV 病毒复制的酶。蛋白酶抑制剂（protease inhibitors，PIs）是一种拟肽，具有 HIV 天冬氨酸蛋白酶的靶点 Gag-Pol 多蛋白的类似结构，从而抑制 HIV 蛋白酶发挥作用。PIs 主要作用于HIV 病毒复制的最后阶段，由于蛋白酶被抑制，使感染的CD4 细胞核中形成的 DNA 不能聚集和释放，新生的病毒粒子无法继续攻击其他细胞，从而阻止 HIV 的传播。该类药物有奈非那韦、利托那韦、洛匹那韦、茚地那韦、沙奎那韦等。

PIs 可能作为癌症治疗的新选择，主要源于它们在治疗HIV 相关的卡波西肉瘤的成功。这种作用最初归因于免疫重建和更好地控制致癌病毒感染，但最近几年关于 PIs 治疗肿瘤的研究提示 PIs 可以通过作用于不同的靶点及信号通路，如抑制基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）、诱导内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）、抑制蛋白酶体活性和 Akt 磷酸化等，发挥抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭转移和血管生成，促进肿瘤细胞凋亡、自噬及增加对放疗的敏感性等作用[24]。

奈非那韦是第一代的 PIs，也是抗肿瘤作用最强的PIs[25]。奈非那韦能够通过多种不同的途径发挥抗肿瘤作用：抑制 Akt、STAT3、ERK1/2 等多条信号通路抑制肿瘤细胞增殖，下调 Bcl-2 蛋白表达引起细胞凋亡；减少 MMP-2/9的表达和血管的生成抑制细胞侵袭转移；诱导 ERS 从而抑制蛋白酶体，引起错误蛋白折叠积累，促进细胞自噬等[26]。在小细胞肺癌细胞中，奈非那韦可抑制体内外的小细胞肺癌细胞增殖并诱导其死亡，其机制是诱导未折叠蛋白反应，抑制 mTOR 激活，降低致癌因子 ASCL1 的表达[27]。在乳腺癌细胞中，奈非那韦可激活黄素酶，进而介导 ROS 产生，诱导细胞死亡，同时破坏 Akt-Hsp90 复合物，导致 Akt 降解[28]。在肾癌细胞中，奈非那韦可诱导 ERS，增加死亡受体 DR4 和 DR5 的表达使细胞对肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体 TRAIL 敏感，导致肾癌细胞凋亡[29]。

利托那韦可通过抑制 Hsp90 底物如 Akt 来增加细胞中未折叠蛋白的数量，抑制乳腺癌生长[30]。利托那韦还可与多种药物联用，发挥协同抗肿瘤作用：与伊沙佐米联用后可显著降低 cyclin D1 和 CDK4 的表达，并增加 cyclin G1，引起多种泛素化蛋白的积累并诱导 ERS，协同抑制膀胱癌细胞生长、诱导凋亡[31]；与坦螺旋霉素联用，通过抑制 HSF-1 的表达抑制肾癌细胞生长[32]；与奈非那韦联用协同诱导膀胱癌细胞凋亡，其作用机制主要是通过诱导 ERS，使 GRP78、ERP44 和 ERO1L 表达增加，同时增加 mTOR抑制剂 AMPK 表达，促进 RPS6 磷酸化，抑制 mTOR 通路，此外还降低 HDAC1、3 和 6 的表达协同增强组蛋白乙酰化[33]。

洛匹那韦通过激活 Akt，增加 ROS 的产生，诱导黑色素瘤细胞发生形态学改变，抑制细胞增殖并促进其凋亡[34]。洛匹那韦与利托那韦联用，通过抑制 Akt 信号通路抑制卵巢癌细胞发生侵袭转移，并诱导细胞凋亡[35]；两者联用后还可诱导肾癌和膀胱癌细胞发生 ERS、增加 AMPK 的表达，抑制 mTOR 通路、上调 DR5 的表达，使癌细胞对TRAIL 敏感，触发 TRAIL 受体介导的细胞毒性和细胞凋亡，协同抑制细胞生长[36]。

茚地那韦可降低宫颈癌细胞中 MMP-9 的蛋白水解活性，抑制 MMP-9 介导的肿瘤侵袭转移，同时与细胞外MMP-2 和离子通道受体 α7-nAchR 结合，发挥抗癌作用[37]。茚地那韦与利巴韦林联用能降低宫颈癌 HeLa 细胞活力，诱导凋亡，减少 MMPs 分泌，可作为 HPV-18 诱导宫颈癌的治疗手段[38]。

4 侵入抑制剂

HIV 侵入抑制剂（entry inhibitors，EIs）能抑制病毒进入靶细胞，在最早阶段抑制病毒传播。根据病毒侵入宿主细胞的不同步骤，可以将侵入抑制剂分为附着抑制剂、附着后抑制剂、趋化因子受体抑制剂以及融合抑制剂[1]。目前仅有趋化因子受体 CCR5 抑制剂在肿瘤方面具有一定的应用。

CCR5 是 G 蛋白偶联因子超家族成员的细胞膜蛋白，也是 HIV 入侵人体细胞的主要受体之一。CCR5 拮抗剂通过与 CCR5 结合，使 CCR5 发生不利于 HIV 识别的构象变化或者诱导 CCR5 内源化，阻断 HIV 与细胞包膜蛋白结合，使 HIV 与 CCR5 在细胞表面结合的数量减少，发挥抗感染作用。目前仅有马拉韦罗用于临床[39]。

作为趋化因子受体，CCR5 在多种免疫细胞及上皮和内皮细胞中均有表达，研究表明，CCR5 激活可促进血管生成、肿瘤的发生和转移，CCR5 表达水平增高，是肾癌、乳腺癌、前列腺癌等多种肿瘤预后不良的生物指标。使用 CCR5 抑制剂，可以抑制由 CCR5 激活引起的肿瘤生长[40]。

马拉韦罗通过抑制霍奇金淋巴瘤细胞与间充质基质细胞及单核细胞共培养产生的异球细胞的形成和生存能力，进而与阿霉素和布伦妥昔单抗产生协同抗肿瘤作用[41]。在胰腺癌中，马拉韦罗通过激活 caspase 蛋白、升高 Bax 水平抑制细胞增殖并诱导凋亡，同时下调 CDK4/6-cyclin D 和CDK2-cyclin E 复合物，增加 CDK 抑制剂 p18、p21 和p27 的表达，诱导细胞周期阻滞[42]。马拉韦罗可减少体外培养的胃癌细胞经 MIP-1α、MIP-1β 和 RANTES 诱导的细胞迁移以及与小鼠外植体腹膜的黏附，同时可在体内调节与胃癌细胞中肿瘤生长相关基因的表达，包括 IL-10Rβ、MET、Celsr1-3、FAT1、Nm23-H1 和 LTβR 等基因[43]。

5 天然产物

天然产物是指从自然界里的动物、植物、微生物体内分离、提取得到的具有特殊活性的代谢产物，在药品、保健食品和食品领域有着广泛的应用。临床上应用的许多药物都直接或间接来源于天然产物，因此，天然产物在药物发现中的作用重要且持久。目前生物碱类、香豆素类、黄酮类等多种天然产物均被证实具有抗 HIV 作用。由于天然产物的多靶点性，许多具有抗 HIV 作用的天然产物同样具有抗肿瘤的作用。表1 列举了部分具有抗 HIV 作用的天然产物在肿瘤中的作用。

表1 抗 HIV 作用的天然产物在肿瘤中的作用

6 结论

肿瘤是危害人类健康的严重疾病之一。随着医疗技术水平的不断进步，肿瘤的治疗手段及方法也在不断改善，取得了不错的进展，然而现有抗肿瘤药物普遍存在不良反应较大、易产生耐药性等特点，因此抗肿瘤药物的研发仍是肿瘤研究的主要方向。开发抗肿瘤新药是一项漫长且需要投入大量资金的工作，因此开发已批准上市的药物用于肿瘤治疗的适应证，可降低经济成本以及缩短研发时间，同时该类药物在药物毒性、药物代谢、药代动力学和药物相互作用等信息较为清晰，具有良好的安全性。

本文从抗艾滋病病毒药物治疗肿瘤的角度出发，对目前已批准上市的抗 HIV 药物对肿瘤的作用及机制进行了归纳总结，相信随着研究的不断深入，会实现将抗 HIV 药物应用于肿瘤治疗的美好愿景。