砒霜治疗白血病作用机理的研究

姓名林世东学号09411078 班级09中西医临床2班

砒霜治疗白血病作用机理的研究

摘要传统中药砒霜主要化学成份是三氧化二砷，在祖国医学中应用砒霜治疗疾病已长达几百年。现代药理研究表明砒霜作为传统中药，具有原浆毒作用，能干扰白血病细胞的核酸代谢，破坏白血病患者细胞胞膜，干扰DNA及RNA的合成和克隆、增殖能力，从而诱导白血病细胞产生凋亡，抑制肿瘤的新生血管生成，抑制肿瘤细胞生长，临床上砒霜在治疗白血病中取得了突出成绩，疗效确切。

关键词砒霜三氧化二砷白血病

砒霜的主要化学成分是三氧化二砷（As2O3）。药理研究说明砒霜具有直接细胞毒作用,能通过诱导细胞死亡，包括影响凋亡相关基因和干扰线粒体的能量代谢，从而抑制白血病细胞过多地增殖;还可通过,抑制细胞增殖,甚至使其死亡;能强有力地破坏白血病患者细胞胞膜,抑制DNA及RNA的合成和克隆、增殖能力[1]。现将其治疗白血病的机理研究现状作一综述。

1.诱导细胞凋亡

1.1影响凋亡相关基因及其产物目前已经发现的与细胞凋亡相关的基因有30多种,As2O3可以调节某些基因及其产物而诱导细胞凋亡[2]。Bax的产物可拮抗As2O3对人早幼粒白血病细胞系NB4和HL-60细胞内的TF、PAI-1和PAI-2的表达。Bax的基因产物可拮抗Bcl-2的作用,As2O3作用后可以下调Bcl-2的表达,从而降低Bcl-2/Bax基因比率引起细胞凋亡。1.2线粒体途径

1.2.1诱导线粒体跨膜电位变化位于线粒体内外膜之间的多蛋白复合体(MPT),通过线粒体基质中的Ca2+、pH和电荷形成线粒体跨膜电位,维持线粒体内环境稳定,保证氧化磷酸化通路顺畅。日益增加的研究结果表明,无论诱导因素和细胞类型,线粒体跨膜电位变化在细胞发生凋亡的过程中发挥重要作用。研究发现,细胞凋亡过程中可见线粒体膜电位下降。线粒体基因组COX2的表达可能参与了AS2O3诱导NB4细胞凋亡的过程[3]。

1.2.2调节谷胱甘肽氧化还原系统As2O3作用的生化基础在于与含巯基的化合物相互作用,影响巯基酶活性。谷胱甘肽氧化还原酶(GPx)和还原型谷胱甘肽(GSH)两者都含有巯基,GSH 是细胞在对抗氧化损伤时的关键物质[4]。As2O3与GSH的巯基结合,抑制GSH抗氧化和解毒功能或选择性抑制细胞内活性氧类(ROS)的产生。研究表明,As2O3通过改变线粒体中的氧化还原状态,改变细胞内信号传导,从而导致细胞凋亡[5]。

1.3抑制核因子-κB(NF-κB)NF-κB在肿瘤细胞中发挥着重要的抗凋亡作用,抑制肿瘤细胞NF-κB的活性将引起肿瘤细胞的凋亡,从而抑制肿瘤的生长[6]。

2.促进细胞分化

从白血病的发病机制来看,主要为白细胞的无限增殖和分化受阻导致大量的幼稚细胞堆积,最后使正常骨髓造血受到明显抑制。因此,促进白血病细胞分化是白血病治疗的又一方向。砷剂作为一种新的诱导分化剂,不仅安全有效,而且在白血病的治疗中具有极大的潜力。在细胞分化过程中c-myc基因起着重要的调节作用[7]。原癌基因c-myc是myc家族的重要成员,是细胞癌变过程中早期表达的基因。它编码的细胞磷酸化核蛋白参与正常细胞的增殖、分化及凋亡过程。另外,细胞分化的标志性细胞膜抗原淋巴细胞(LT)表面CDllb为髓系细胞分化的重要标志,在髓系细胞逐渐分化成熟过程中CDllb的表达会逐渐升高[8]。研究表明,As2O3通过降低c-myc基因的表达及上调细胞分化抗原CDllb表达,从而促进HL-60细胞分化。

3.抑制细胞增殖

3.1细胞周期阻滞肿瘤治疗的一种策略是干扰肿瘤细胞的细胞周期,从而使肿瘤细胞增殖

速率减慢或诱导细胞凋亡。细胞周期存在G1/S期和G2/M期转移2个限制点。大量研究证实处于G2/M期的细胞易于凋亡[9]。cyclinD蛋白是G1/S的监控点,通过下调cyclinD的活性来阻止细胞从Gl期到S期,而通过上调p53和p21等抑癌基因的活性,则能抑制细胞周期的进程。As2O3通过抑制细胞周期相关蛋白,如上调CDK6、cdc2等,下调CDK1的表达,并显著增加p21与CDK4、cdc2和cyclinE等的结合,导致细胞周期阻滞在G1及G2/M期。As2O3还可通过调节细胞G2/M期转化的一些关键调控蛋白,如细胞周期蛋白B的表达,使细胞停滞在G2/M期[10]。实验还表明,不能有效抑制抗凋亡蛋白Survivin的表达可能是K562白血病细胞对As2O3诱导凋亡抵抗的一个重要机制。

3.2抑制微管聚集As2O3能明显抑制三磷酸鸟苷(GTP)诱导的微管蛋白多聚化和微管形成,但仍保持GTP诱导的微管蛋白多聚体的稳定性。As2O3诱导微管蛋白分子中2个相邻的半胱氨酸(Cys)残基(Cys-12和Cys-13)形成巯基交联,屏蔽GTP微管蛋白的结合位点,这可能是As2O3抑制GTP诱导效应的机制[11]。As2O3使大部分髓系白血病细胞系的细胞停滞于有丝分裂期,最终细胞因不能进人有丝分裂末期而凋亡。

3.3作用于血管内皮细胞生长因子肿瘤血管生成是肿瘤恶性生长、浸润和转移的形态学基础,且与预后密切相关[12]。如果肿瘤组织血管生成发生障碍,肿瘤细胞将缺乏营养和氧气供应而生长变缓,甚至发生凋亡和坏死[13]。血管内皮细胞生长因子(VEGF)是目前发现的最重要的促血管生成因子之一[14],As2O3在蛋白水平抑制白血病细胞VEGF的表达从而抑制骨髓血管生成,抑制白血病细胞的生长。

As2O3治疗白血病的机制是复杂的,可能是上述几种方式的共同作用[15]。目前认为As2O3诱导凋亡作用是As2O3治疗白血病的最主要的机制[16]。然而,对As2O3的具体作用机理仍缺乏一个全面和综合的认识。因此,深入了解As2O3诱导白血病细胞凋亡的作用机制,寻找与As2O3有协同作用的药物从而降低As2O3的毒性、提高疗效及发现各种机制间的协同治疗作用,为临床用药及砷剂的开发提供理论依据具有非常重要的意义。

展望

随着砒霜治疗白血病作用机制的研究的不断深入,是临床医学在白血病治疗方面有了突破性的进展。目前该药已广泛应用于临床治疗多种恶性血液病,如白血病、骨髓瘤、骨髓增生异常综合征等,并得到全世界的公认[17]。相信随着科学技术不断发展，科研水平的不断提高，砒霜将就其治疗白血病而大放异彩，同时也为为中医中药发展添上浓墨重彩的一笔。

参考文献

[1]砒霜治疗白血病研究进展索贞,贾存英.砒霜治疗白血病的研究概况[J].辽宁医学杂志2010，24（4）：201-203.

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[8]张晓晖，杨林花，乔振华.三氧化二砷和全反式维甲酸治疗急性早幼粒细胞血病疗效的对比分析[J].中华内科杂志，1999，38(2)：113.

[9]朱大诚，尹小明，黄学明，等．蟾酥对白血病CEM细胞的抑制作用及诱导其凋亡的研究