三氧化二砷应用于肝癌治疗的实验研究进展

综述・讲座三氧化二砷应用于肝癌治疗的实验研究进展邵海波,　徐克中国医科大学附属第一医院放射科,辽宁沈阳110001Progre ss in experimental study of arsenic trioxide for hepatocarcinomaS HA O H ai2bo,X U KeDepartment of Radiolog y,Fi rst A f f iliated Hos pital,China Medical Universit y,S heny ang110001,P.R.China【摘要】　三氧化二砷(arsenic trioxide, As2O3)是中药砒霜的主要成分,有剧毒,但近年来人们研究发现其具有显著的抗肿瘤作用。

综述其在肝癌治疗方面的实验研究进展,阐明As2O3的抗肿瘤机制主要为通过调控多种基因选择性诱导肝癌细胞凋亡、选择性细胞毒作用、抗肿瘤血管形成作用、改变肝癌细胞核基质蛋白成分及抑制肝癌细胞增殖细胞抗原(PCNA)的表达等;细胞周期分析显示As2O3可以阻滞肝癌细胞于S+G2/M 期;与ADM、DDP等化疗药物联合应用可明显提高对肝癌细胞的杀伤率,丁硫氨酸亚矾氨(BSO)可增加肝癌细胞对As2O3敏感性。

肿瘤防治杂志,2005,12(4):311-314[ABSTRACT]　Arsenic trioxide,with deadly poison,is major composition of the traditional Chinese medicine“Pishuang”. However,in recent years,people find it has strong anti2tumor effects.We review recent experimental study progress of arsenic trioxide on the treatment of hepatocarcinoma.Its anti2tumor mechanisms include selectively inducing apoptosis in gene level, selective toxicity to hepatocellular carcinoma cell,resistance of tumor vessel formation,change of protein component in carcinoma cell and inhibition of expression of PCNA.Cell cycle analysis shows that As2O3block carcinoma cell in S+G2/M phases.Ap2 plication combined with other anti2tumor drugs such as ADM or DDP will increase killing ratio to carcinoma cell,and BSO may in2 crease sensitivity of cancer cell to As2O3.Chin J Cancer Prev T reat,2005,12(4):311-314【关键词】　肝肿瘤/药物疗法;砷剂/治疗应用;肝肿瘤,实验性;综述文献[KE YWOR DS]　liver neoplasms/drug therapy;arsenicals/therapy use;liver neoplasms,experimental;review literature 【中图分类号】　R735.7 【文献标识码】　A 【文章编号】　1009-4571(2005)04-0311-04 三氧化二砷(arsenic t rioxide,As2O3)是中药砒霜的主要成分,有剧毒。

人们早就发现其对恶性疾病有治疗作用,19世纪中期Lessauer应用口服Fowler液(亚砷酸溶液)治疗白血病,被认为是西医肿瘤化疗的萌芽。

1992年孙鸿德等[1]应用癌灵一号(含As2O3)治疗急性粒细胞性白血病(A PL)取得了满意疗效,总缓解率达7811%,这使人们开始重新认识并研究As2O3的抗肿瘤作用。

近年来,许多学者致力于研究【第一作者简介】　邵海波,男,辽宁开原人,硕士,医师,主要从事肿瘤介入治疗的研究工作。

Tel:86-24-23256666-6205E2mail:haiboshao@【通讯作者简介】　徐克,男,教授,博士生导师,主要从事肝胆和血管疾病的影像诊断和介入治疗研究。

Tel:86-24-23256666-6447E2mail:Xuke@ As2O3对肝癌等多种实体肿瘤的治疗作用,并取得了一定成果,我们就应用As2O3治疗肝癌的实验研究进展作一综述。

1　As2O3的抗肿瘤机制1.1　选择性细胞毒作用研究表明,As2O3对肝癌细胞具有选择性细胞毒作用。

体内外应用中高剂量As2O3作用于人和小鼠肝癌细胞株,发现部分肝癌细胞出现破碎、坏死等形态学改变。

这种作用呈显著的时间和剂量依赖性,随药物浓度增加,作用时间延长,对肝癌细胞杀伤率明显升高[2]。

1.2　抑制肝癌细胞增殖诱导肝癌细胞凋亡细胞凋亡是由基因调控的程序性死亡过程,是一种不同于坏死的死亡方式,也是As2O3抗肿瘤作用的重要机制之一。

许多学者观察了As2O3对离体细胞的作用,用不同浓度的As2O3处理Bel27402人肝细胞株及L202正常人肝癌细胞株,M T T法发现015～210mg/L浓度的As2O3可显著抑制Bel27402人肝癌细胞株的生长,而对L202正常人肝细胞株的抑制作用较弱;透射电镜和扫描电镜观察均显示bel27402细胞发生了显著的凋亡形态改变[3]。

邓志华等[4]选用Bel27402、bel2 7404、SMMC27721等肝癌细胞株及正常人肝细胞株实验,研究结果与之相似。

活体动物实验也证实了上述结论。

陈洪等[5]建立小鼠实体型及腹水型肝癌移植瘤模型,用As2O3 210mg/(kg・d)和315mg/(kg・d)连续静脉推注7 d,两实验组中实体型荷瘤鼠皮下肿瘤生长受到明显抑制,抑制率分别为31163%和42113%。

腹水型荷瘤鼠的生存时间明显延长,其生命延长率分别为59129%和76169%。

实体性及腹水型模型中均可见凋亡的瘤细胞,两组凋亡率分别为25198%和53117%。

陈惠英等[6]也证明As2O3能明显延长肝癌腹水小鼠的生命。

邓志华等[4]还发现As2O3对腹腔荷瘤鼠具有抗恶病质效应。

但是,也有人得出不同结论。

石熠慧等[7]选用10种消化道常见肿瘤细胞株,以2μmol/L和3μmol/L As2O3处理后发现肝癌细胞株7721、7704、7701、H HCL属低度敏感细胞株,凋亡率在5%～15%左右,说明这几株肿瘤细胞经As2O3作用后能启动凋亡,但在调控上存在某种机制影响凋亡进程。

1.3　凋亡基因的研究现已发现细胞凋亡受多种基因调控,其中bcl22对细胞死亡的干扰有选择性,阻止了细胞死亡的最后途径包括核苷酸内切酶对DNA的降解。

bcl22能抑制由许多因子激发的凋亡,如化疗药物、射线等。

bax 是bcl22的一种同源蛋白,可以形成同聚体,又可与bcl22形成异二聚体。

bax蛋白与bcl22蛋白的比值影响着细胞受到刺激后发生凋亡的比率。

陈惠英等[7]用As2O3处理鼠7919及人Hep G2肝癌细胞株,免疫组化染色加药组bcl22表达下调,bax表达上调,对照组bcl22表达上调,bax表达下调,两株细胞结果相同。

刘铁夫等[8]采用As2O3处理人肝癌细胞系Hep201,连续作用72h后,肝癌细胞中bcl22在实验组中表达强度低于对照组,而bax表达高于对照组,由此推测肝癌细胞凋亡增加的机制可能是凋亡的主要调节因子bcl22和bax两种基因的表达比例发生变化造成的。

刘琳等[9]以Q GY27701和Q GY27703细胞实验,除证实上述结果外,还发现经As2O3作用48h后,肝癌细胞中Fas基因的表达也显著增加。

邓志华等[4]以As2O3作用于不同肝癌细胞株和正常肝细胞L202,对照组及As2O3处理后的L202细胞Fas、Fas2L的表达率很低(20%以下),而As2O3处理的肝癌细胞Fas、Fas2L的表达均增加,细胞凋亡的百分率增加,因此,As2O3可能通过促进肝癌细胞Fas及Fas2L的表达促进肝癌细胞凋亡。

1.4　激活Ca spase23半胱氨酸蛋白酶23(Caspase23)是ICE/CED23家族的重要成员,是细胞调控的重要因子。

一般以相对分子质量为23×103的无活性前体存在于细胞质中,当细胞进入凋亡时被激活,并可促进ICE家族的其他成员促进细胞凋亡。

刘连新等[10]以As2O3处理人肝癌细胞株bel27402及HL E,发现其对肝癌细胞系的作用主要是使Caspase23蛋白的活性增加。

实验表明, Caspase23蛋白在应用2μmol/L As2O3后逐渐升高, 12h达高峰,然后逐渐下降,但仍然维持高于用药前水平;同时应用聚合酶链反应发现Caspase23的mR2 NA水平在用药前后没有显著变化,表明As2O3使肝癌细胞发生凋亡的作用主要是通过使Caspase23蛋白的活性增加所致,但其mRNA水平没有变化,只是在蛋白水平的变化,提示其对肝癌细胞系发生凋亡的作用是在转录水平后,翻译水平前。

也就是说As2O3能够使Caspase23的酶原迅速转变为有活性的Caspase2 3,进而发挥作用。

Siu等[11]也发现As2O3对Hep G2的抑制增殖与诱导凋亡作用机制是通过激活Caspase2 3实现的,结果还表明线粒体不参与As2O3凋亡过程。

K ito等[12]研究表明,HL E细胞在2μmol/L As2O3水平发生凋亡,这种凋亡通过激活Caspase23实现,而Caspase23的激活则通过由Caspase28激活及剪切介导的线粒体途径来完成。

1.5　抗肿瘤血管形成作用血管内皮生长因子(V EGF)是最近才发现的体外促内皮细胞有丝分裂原,体内显著的促血管形成活性的生长因子。

可能是体内肿瘤血管形成的主要调节剂。

研究表明,肝癌组织中微血管密度与V EGF的表达具有显著的正相关性,r=01892,P<0101,即在瘤组织中,微血管密度越高的区域V EGF的表达越丰富[13]。

结果提示,V EGF是肝细胞癌中血管形成的主要调节剂。

陈惠英等[14]研究As2O3对人肝癌细胞株bel27402中V EGF表达的影响,免疫组化检测发现未加药时V EGF的表达呈强阳性,即明显受抑,提示As2O3可能具有抗肿瘤血管形成的作用。