微管是目前抗肿瘤治疗的一个重要靶点，许多小分子化合物通过促进或抑制微管的聚集，导致细胞阻滞在G2/M期，而最终抑制肿瘤的生长。这些以微管为靶点的药物主要包括促进微管聚集的紫杉醇类，以及抑制微管聚集的秋水仙碱类和长春碱类。　　 CombrctastatinA4(CA4)是从南非的一种柳树Combrctumcaffrum提取分离出来的一种小分子化合物。它也能抑制微管聚集，而且在微管蛋白上的结合位点与秋水仙碱相同或相近。但与其他微管靶向药物在高于最大耐受剂量MTD时才具有肿瘤血管破坏作用不同，CA4的前药CA4P在1/10MTD时就能显著地降低肿瘤血管的血流量，最终导致肿瘤坏死。CA4P是全球第一个进入临床研究的血管破坏药物，目前已进入了III期临床研究。　　 为了解释CA4P在破坏肿瘤血管方面独特的作用机制，我们在分子生化水平对CA4，秋水仙碱以及长春瑞滨抗微管作用的分子机制进行了全面比较。结果发现，它们都能显著抑制微管蛋白的聚集，不同的是，秋水仙碱的抑制效果与温度有关，而CA4和长春瑞滨的抑制效果与温度关系不大。在解离常数方面，CA4与微管蛋白的解离常数最小，最大摩尔比例(药物：微管蛋白)也最小，提示了CA4与微管蛋白的结合最强最快，但解离速度可能也最快。另外，CA4能显著抑制3H-秋水仙碱与微管蛋白的结合，而且CA4与秋水仙碱的联用与单用相比，并不能结合微管蛋白上更多的巯基，说明了CA4与秋水仙碱在微管蛋白上有相同或相近的结合位点。　　 一般认为，微管旁晶(microtubule paracrystal)是长春碱类化合物在高浓度时诱导微管蛋白非正常聚集而形成的一种大分子微管聚集体。不过我们奇怪地发现，CA4在高浓度时也能诱导微管旁晶的形成，而秋水仙碱则不能，这提示了在微管蛋白上，CA4可能存在另一种不同于秋水仙碱的结合方式。很多因子，包括GTP，甘油、温度，Mg2+，Ca2+，微管结合蛋白MAPs以及秋水仙碱等对CA4或长春瑞滨诱导的微管旁晶的形成以及微管正常聚集的调节不尽相同。例如，GTP、甘油，Mg2+和MAPs促进了微管正常聚集；GTP，甘油、Mg2+以及Ca2+促进了CA4诱导的微管旁晶的形成；只有Mg2+和Ca2+促进了长春瑞滨诱导的微管旁晶的形成。这些结果说明了CA4诱导的微管旁晶的形成可能是一种全新的微管蛋白聚集方式。而在细胞水平，CA4并不能像长春瑞滨一样，诱导微管旁晶的形成。但由于微管旁晶与药物神经毒副作用直接相关，因此，CA4不能诱导细胞以及体内微管旁晶的形成对于它的抗肿瘤效果无疑是利好的。　　 考虑到目前对CA4相关的信号通路的研究非常少，我们检测了在肿瘤细胞中CA4作用所引起的信号通路的改变。结果发现，在BEL-7402，3AO，SMMC-7721和KB细胞中，CA4能激活丝裂原蛋白活化激酶MAPK家族中的胞外信号调节激酶ERK1/2，且该作用呈细胞特异性。CA4诱导的ERK1/2活化主要由CA4介导的微管解聚所启动，而且表皮生长因子受体EGFR，非受体型酪氨酸激酶Src以及蛋白激酶PI3K也参与了CA4介导的ERK1/2的激活。这些机制对于深入探究微管重组与蛋白激酶相关的信号通路的联系是很好的补充和深化。　　 由于ERK1/2对于细胞的存活，增殖与分化等都有着比较重要的调节作用，我们进一步检测了ERK1/2的激活与细胞存活的关系。结果发现，在BEL-7402细胞中，ERK1/2上游激酶MEK的抑制剂U0126能抑制CA4介导的微管蛋白重新聚集，从而增强CA4诱导的G2/M期细胞周期阻滞，而最终显著增强了CA4的细胞毒性作用。但是，U0126的这些作用不依赖于MEK，因为MEK的另一个活性更强，选择性更好的抑制剂PD0325901并不能模拟U0126的作用。U0126主要是通过抑制CA4的葡糖醛酸化而抑制CA4的失活，从而增加活性CA4在细胞中的累积而发挥作用的。这些结果提示了除了MEK，U0126应该还存在其他靶点，而且该靶点参与了CA4的葡糖醛酸化过程。　　 综上所述，我们对CA4，秋水仙碱以及长春瑞滨抗微管作用的分子机制进行了全面比较，发现了CA4存在很多异于秋水仙碱和长春瑞滨的机制，这可能会为解释CA4P独特的肿瘤血管破坏作用提供不少分子依据。同时，我们第一次检测了CA4在肿瘤细胞内的代谢情况，而且发现U0126能明显抑制CA4的葡糖醛酸化，从而增强CA4的细胞毒性，且该作用不依赖于对MEK的抑制，提示了U0126应该还存在MEK以外的重要靶点，同时提醒我们要小心谨慎地去分析和解释用U0126作为MEK的抑制剂而得到的结果。更重要的是，我们认为，U0126与CA4的联用应该能增强CA4的抗肿瘤活性，可能是一种新而有效的抗肿瘤策略。