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【摘要】 青蒿素及其衍生物具有明显的抗肿瘤作用，作用机制可能与肿瘤细胞内自由基的产生及氧化应激，延迟细胞周期，诱导细胞凋亡和抗肿瘤血管生成有关。青蒿素类药物可以选择性杀伤肿瘤细胞，并且与传统化疗药不存在交叉耐药，能够逆转肿瘤细胞的多药耐药现象。本研究将通过实验对青蒿素衍生物对于脑神经胶质肿瘤方面进行进一步的研究。
【关键词】 青蒿素抗肿瘤作用机制
【中图分类号】R730.5【文献标识码】A【文章编号】1671-8801（2014）07-0325-011青蒿素衍生物抗脑神经胶质肿瘤的作用机制
1.1自由基的产生及氧化应激
关于青蒿素类药物的抗癌效应的始发机制，有些研究者认为与青蒿素类药物的抗疟机制和脑神经胶质肿瘤细胞代谢的特点有关。青蒿素类药物的抗疟作用主要因其具有独特的过氧桥结构，可以被铁裂解产生大量自由基，进而形成一些亲电子化合物，攻击细胞膜或细胞内其他膜性结构。除了氧化损伤蛋白质分子，还可以烷化DNA，由此引发虫体产生一系列生化反应，最终导致虫体死亡。阿霉素、维生素K3、维生素B2等自由基引发剂与青蒿素药物具有协同抗疟作用，而自由基清除剂过氧化氢酶、生育酚、二硫苏糖醇及谷胱甘肽等则能降低抗疟作用。
1.2延迟细胞周期，诱导细胞凋亡
实验采用一组有某种特定基因突变的同基因酵母菌，发现有丝分裂调控基因BUB3缺陷者对青蒿琥酯的敏感性增加，而有增殖调控基因CLN2缺陷的酵母菌对青蒿琥酯的抗性增加。实验结果提示青蒿琥酯抑制细胞生长的作用与细胞周期调控有关。发现含氰基和芳香基的青蒿素衍生物对小鼠白血病细胞P388和人肺腺癌细胞A549具有明显的抗增殖效应，并且可以使P388细胞阻滞在G1期并诱导其凋亡。目前已发现了与细胞凋亡相关的30多种基因，由于有些基因的表达具有细胞类型特异性，所以不同类型的细胞凋亡相关基因也不完全相同。在荧光显微镜下可观察到经青蒿酯钠处理的细胞出现凋亡，细胞核和细胞质内可见浓染致密的颗粒块状荧光，并可见典型的新月形改变、固缩或片段化核。
1.3抗肿瘤血管生成
脑神经胶质肿瘤的生长与转移依赖血管生成，从而建立丰富的血液循环，以供应肿瘤组织异常旺盛的生化代谢以及瘤细胞的增殖与转移。最近研究表明，青蒿琥酯和二氢青蒿素具有抗肿瘤血管生成作用。用人脐静脉内皮细胞的生长、迁移及小管形成实验研究青蒿琥酯的体外抗血管生成作用，结果发现该药对这三个环节均有较强的作用。在裸鼠人卵巢癌移植瘤模型中，通过免疫组化发现，青蒿琥酯下调肿瘤细胞的VEGF表达及肿瘤细胞和血管内皮细胞KDR/flk-1受体的表达。研究表明青蒿琥酯对人脐静脉血管内皮细胞的增殖抑制强于对肿瘤细胞的抑制，并且在诱导肿瘤细胞凋亡之前已经出现抗血管生成作用。
2 青蒿素衍生物抗脑神经胶质肿瘤的作用特点
2.1作用具有选择性
单层培养的人脑神经胶质细胞SMMC-7721和正常人胚肺细胞WI-38的平行比较实验表明，青蒿酸及青蒿B衍生物对SMMC-7721细胞有明显杀伤作用，而对正常人胚肺细胞WI-38无作用，提示青蒿B衍生物可选择性杀伤脑神经胶质肿瘤细胞。与正常细胞相比，大部分癌细胞有较高的铁吸收率，而且癌细胞表面转铁蛋白受体含量显著高于正常细胞，因此，在有转铁蛋白存在的情况下或给硫酸亚铁后，癌细胞大量吸收Fe2＋并与稍后给予的青蒿素衍生物发生反应产生自由基，这样可选择性杀伤脑神经胶质细胞而对正常细胞损伤很小。实验发现将脑神经胶质细胞与转铁蛋白共同培养，待细胞内Fe2＋浓度增加后，再加入二氢青蒿素可有效杀伤对放射线不敏感的脑神经胶质细胞，暴露在转铁蛋白和二氢青蒿素下的癌细胞在16h内全部死亡，仅有小部分正常脑神经胶质细胞被杀死。
2.2作用具有耐药逆转
多药耐药是指肿瘤对一种抗肿瘤药物出现耐药的同时，对其他许多结构各异的抗肿瘤药物亦产生交叉耐药现象。多药耐药是临床上肿瘤化疗失败的主要原因。青蒿素衍生物与传统肿瘤化疗药物的作用机制不同，与其不存在交叉耐药，并且可以逆转肿瘤细胞的多药耐药。与多柔比星、长春新碱、甲氨蝶呤或羟基脲存在抗药性的白血病细胞系对青蒿琥酯不存在交叉耐药现象。研究发现转铁蛋白联合青蒿素可以逆转小细胞脑神经胶质H69VP细胞的多药耐药性。脑神经胶质肿瘤细胞的多药耐药机制复杂，ATP结合盒（ABC）转运蛋白超家族中有许多成员参与其中。科学家观察465个基因（包括耐药基因、DNA损伤修复基因、凋亡调控基因、增殖相关基因等）在青蒿琥酯作用后的mRNA表达情况，结果发现表达多药耐药相关蛋白1（MRP1）、多药耐药基因1（MDR1）或乳腺癌耐药蛋白（BCRP）的耐药细胞对青蒿琥酯不发生交叉耐药，表明其机制不在于ABC转运蛋白基因。有实验表明青蒿类药物可以恢复人白血病耐药细胞株K562和人小细胞脑神经胶质耐药株GLC4对阿霉素、柔红霉素的敏感性。进一步研究发现，在青蒿素有效抗脑神经胶质肿瘤药物浓度范围内，并没有减少MRP和P-糖蛋白（P-gp）的表达，而是有效降低线粒体膜电位，使细胞内的ATP显著降低。P-gp是一种与膜通道有关的ATP结合蛋白，通过ATP供能将细胞内药物逆浓度梯度运出胞外，使细胞内药物不能达到有效杀伤浓度从而导致细胞耐药，而反映化疗耐药指标的MRP介导负电荷分子的跨膜转运。两者都为ATP依赖性，所以其蛋白活性降低，胞内的药物排出减少，细胞对药物的敏感性增加。另有报导青蒿素可以通过抑制谷胱甘肽S-转移酶的活性，逆转脑神经胶质肿瘤细胞对蒽环类、铂类等化疗药物的多药耐药性。
3 结语
近年来的研究表明，青蒿素具有明显的抗癌活性，并且对正常组织细胞的毒性较低。青蒿素与其他抗肿瘤药物联合进行化疗，可增强抗癌效果又不产生耐药。在研究新的衍生物时发现，青蒿素的三氧杂环己烷二聚体更加低毒高效，动物实验研究表明，经口给予青蒿素类药物则更加安全、有效，更符合青蒿素的体内动力学代谢特点。进一步探讨青蒿素的抗脑神经胶质肿瘤细胞活性，有望开发出更为有效、安全的衍生物。因此将青蒿素开发成为新型有效的化疗或辅助化疗药物运用于临床，具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]孙玮辰，韩家娴，杨蔚怡，等.中国药理学报，2005，13（6）：541～543
[2]李哲，袁守军，聂丽平，等.中国临床药理学与治疗学，2004，9（6）：607～611
【关键词】 青蒿素抗肿瘤作用机制
【中图分类号】R730.5【文献标识码】A【文章编号】1671-8801（2014）07-0325-011青蒿素衍生物抗脑神经胶质肿瘤的作用机制
1.1自由基的产生及氧化应激
关于青蒿素类药物的抗癌效应的始发机制，有些研究者认为与青蒿素类药物的抗疟机制和脑神经胶质肿瘤细胞代谢的特点有关。青蒿素类药物的抗疟作用主要因其具有独特的过氧桥结构，可以被铁裂解产生大量自由基，进而形成一些亲电子化合物，攻击细胞膜或细胞内其他膜性结构。除了氧化损伤蛋白质分子，还可以烷化DNA，由此引发虫体产生一系列生化反应，最终导致虫体死亡。阿霉素、维生素K3、维生素B2等自由基引发剂与青蒿素药物具有协同抗疟作用，而自由基清除剂过氧化氢酶、生育酚、二硫苏糖醇及谷胱甘肽等则能降低抗疟作用。
1.2延迟细胞周期，诱导细胞凋亡
实验采用一组有某种特定基因突变的同基因酵母菌，发现有丝分裂调控基因BUB3缺陷者对青蒿琥酯的敏感性增加，而有增殖调控基因CLN2缺陷的酵母菌对青蒿琥酯的抗性增加。实验结果提示青蒿琥酯抑制细胞生长的作用与细胞周期调控有关。发现含氰基和芳香基的青蒿素衍生物对小鼠白血病细胞P388和人肺腺癌细胞A549具有明显的抗增殖效应，并且可以使P388细胞阻滞在G1期并诱导其凋亡。目前已发现了与细胞凋亡相关的30多种基因，由于有些基因的表达具有细胞类型特异性，所以不同类型的细胞凋亡相关基因也不完全相同。在荧光显微镜下可观察到经青蒿酯钠处理的细胞出现凋亡，细胞核和细胞质内可见浓染致密的颗粒块状荧光，并可见典型的新月形改变、固缩或片段化核。
1.3抗肿瘤血管生成
脑神经胶质肿瘤的生长与转移依赖血管生成，从而建立丰富的血液循环，以供应肿瘤组织异常旺盛的生化代谢以及瘤细胞的增殖与转移。最近研究表明，青蒿琥酯和二氢青蒿素具有抗肿瘤血管生成作用。用人脐静脉内皮细胞的生长、迁移及小管形成实验研究青蒿琥酯的体外抗血管生成作用，结果发现该药对这三个环节均有较强的作用。在裸鼠人卵巢癌移植瘤模型中，通过免疫组化发现，青蒿琥酯下调肿瘤细胞的VEGF表达及肿瘤细胞和血管内皮细胞KDR/flk-1受体的表达。研究表明青蒿琥酯对人脐静脉血管内皮细胞的增殖抑制强于对肿瘤细胞的抑制，并且在诱导肿瘤细胞凋亡之前已经出现抗血管生成作用。
2 青蒿素衍生物抗脑神经胶质肿瘤的作用特点
2.1作用具有选择性
单层培养的人脑神经胶质细胞SMMC-7721和正常人胚肺细胞WI-38的平行比较实验表明，青蒿酸及青蒿B衍生物对SMMC-7721细胞有明显杀伤作用，而对正常人胚肺细胞WI-38无作用，提示青蒿B衍生物可选择性杀伤脑神经胶质肿瘤细胞。与正常细胞相比，大部分癌细胞有较高的铁吸收率，而且癌细胞表面转铁蛋白受体含量显著高于正常细胞，因此，在有转铁蛋白存在的情况下或给硫酸亚铁后，癌细胞大量吸收Fe2＋并与稍后给予的青蒿素衍生物发生反应产生自由基，这样可选择性杀伤脑神经胶质细胞而对正常细胞损伤很小。实验发现将脑神经胶质细胞与转铁蛋白共同培养，待细胞内Fe2＋浓度增加后，再加入二氢青蒿素可有效杀伤对放射线不敏感的脑神经胶质细胞，暴露在转铁蛋白和二氢青蒿素下的癌细胞在16h内全部死亡，仅有小部分正常脑神经胶质细胞被杀死。
2.2作用具有耐药逆转
多药耐药是指肿瘤对一种抗肿瘤药物出现耐药的同时，对其他许多结构各异的抗肿瘤药物亦产生交叉耐药现象。多药耐药是临床上肿瘤化疗失败的主要原因。青蒿素衍生物与传统肿瘤化疗药物的作用机制不同，与其不存在交叉耐药，并且可以逆转肿瘤细胞的多药耐药。与多柔比星、长春新碱、甲氨蝶呤或羟基脲存在抗药性的白血病细胞系对青蒿琥酯不存在交叉耐药现象。研究发现转铁蛋白联合青蒿素可以逆转小细胞脑神经胶质H69VP细胞的多药耐药性。脑神经胶质肿瘤细胞的多药耐药机制复杂，ATP结合盒（ABC）转运蛋白超家族中有许多成员参与其中。科学家观察465个基因（包括耐药基因、DNA损伤修复基因、凋亡调控基因、增殖相关基因等）在青蒿琥酯作用后的mRNA表达情况，结果发现表达多药耐药相关蛋白1（MRP1）、多药耐药基因1（MDR1）或乳腺癌耐药蛋白（BCRP）的耐药细胞对青蒿琥酯不发生交叉耐药，表明其机制不在于ABC转运蛋白基因。有实验表明青蒿类药物可以恢复人白血病耐药细胞株K562和人小细胞脑神经胶质耐药株GLC4对阿霉素、柔红霉素的敏感性。进一步研究发现，在青蒿素有效抗脑神经胶质肿瘤药物浓度范围内，并没有减少MRP和P-糖蛋白（P-gp）的表达，而是有效降低线粒体膜电位，使细胞内的ATP显著降低。P-gp是一种与膜通道有关的ATP结合蛋白，通过ATP供能将细胞内药物逆浓度梯度运出胞外，使细胞内药物不能达到有效杀伤浓度从而导致细胞耐药，而反映化疗耐药指标的MRP介导负电荷分子的跨膜转运。两者都为ATP依赖性，所以其蛋白活性降低，胞内的药物排出减少，细胞对药物的敏感性增加。另有报导青蒿素可以通过抑制谷胱甘肽S-转移酶的活性，逆转脑神经胶质肿瘤细胞对蒽环类、铂类等化疗药物的多药耐药性。
3 结语
近年来的研究表明，青蒿素具有明显的抗癌活性，并且对正常组织细胞的毒性较低。青蒿素与其他抗肿瘤药物联合进行化疗，可增强抗癌效果又不产生耐药。在研究新的衍生物时发现，青蒿素的三氧杂环己烷二聚体更加低毒高效，动物实验研究表明，经口给予青蒿素类药物则更加安全、有效，更符合青蒿素的体内动力学代谢特点。进一步探讨青蒿素的抗脑神经胶质肿瘤细胞活性，有望开发出更为有效、安全的衍生物。因此将青蒿素开发成为新型有效的化疗或辅助化疗药物运用于临床，具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]孙玮辰，韩家娴，杨蔚怡，等.中国药理学报，2005，13（6）：541～543
[2]李哲，袁守军，聂丽平，等.中国临床药理学与治疗学，2004，9（6）：607～611