一氧化氮供体型抗耐药肿瘤药物的研究进展_白成锋

剂量（<12.5 μmol·L-1）范围内对正常肝细胞的生长
未见显著影响，提示具有特异性的肝肿瘤细胞毒性作
用。其中 ZCVI4-2 已申请专利并获得授权（专利号：
ZL200810196043.6）。该化合物作为“十一五重大新
药创制科技重大专项”的候选药物已进行了较深入的
探索。
3
HO
H H
H 3
R1
NO R2 N
N O
O2N
N
NO2
N
28 OH O
O O
NO 供体
H H H
OR H
O
O
H
O
O
O
H
O
NO 供体
4 R= H
5 R= HHOOHOHOOH OH O O OH OH
6 R= HHOOHOHOOH OH OO OH OH
PPhhSSOO2 2
NN N N OO O O
OH OH
OH OOH
HO
HO
OOHO N OHO
一氧化氮（NO）是一种无色、无味的亲脂性气体 小分子，其作为信使物质和（或）效应分子在人体内发 挥极其重要的生理功能。NO- 环鸟苷酸（cGMP）信号 通路在血管舒张、神经传递以及免疫功能中的重要调 控作用已成为生命科学史上重大发现之一 [1-4]。近年来， NO 对肿瘤的增殖、凋亡、转移等各阶段中的影响已逐 步受到人们的关注，一些具有不同释放机制的肿瘤靶 向性的 NO 供体型抗肿瘤药物不断涌现，为抗肿瘤药物 研究提供了新的思路和方法 。 [5-8]
众 所 周 知， 肿 瘤 多 药 耐 药（multidrug resistance， MDR）的产生往往导致抗肿瘤化疗的失败，克服肿瘤 MDR 已成为肿瘤临床治疗以及相关药物研究中的一大 挑战性难题。近据报道，一些 NO 供体型抗肿瘤药物表 现出较好的抗耐药肿瘤活性，且其作用机制区别于现
接受日期：2016-03-25 项目资助：国家自然科学基金资助项目（No. 81273378；No. 21372261） * 通讯作者：黄张建，副教授； 研究方向：气体信使分子调控剂药物研究； Tel：025-83271072；E-mail：zhangjianhuang@cpu.edu.cn
HN
O
O2
O2
NO
ONOO
CO2
ONOOCO2
HN OH
O
NO2 OH
图 1 NO 硝化酪氨酸残基的分子机制 Figure 1 Molecular mechanism underlying nitration of tyrosine residue by NO
NONN
N
N
RR1
O
HO HO
OO
OH
O
OH
7 R1N = HO R2 N HO
RR12
8
N = HO RR2 1
N
N
N
N HO
N
R2
Prog Pharm Sci Jul. 2016 Vol. 40 No. 7
2016 年 7 月 第 40 卷 第 7 期
529 白成锋 , 等：一氧化氮供体型抗耐药肿瘤药物的研究进展
人类 ABC 转运体共有 49 个基因组成，可分为 7 种 亚型（ABC A-G）。它们位于内皮细胞管腔膜构成屏 障，如血- 脑屏障、血- 脑脊液屏障、血- 睾屏障等，通 过利用 ATP 水解释放的能量，经过复杂的转运过程将 化疗药物排出细胞 。 [27] 因此，在肿瘤组织中，转运蛋
白的过度表达往往导致 MDR 的发生。ABC-B1 即 P- 糖 蛋白（P-glycoprotein, P-gp）和 MDR 相关蛋白 ABC-C1-6 （MRP1-6）是 7 种转运蛋白亚型中研究较为深入、最 具代表性的蛋白。
有药物克服 MDR 的机制。本文总结相关文献并结合自 身的科研实践，对 NO 抗耐药肿瘤的作用及其机制（硝 化相关转运蛋白、干扰 NF-κB/Snail/YY1/RKIP/PTEN 环 路等）进行综述，并对今后 NO 供体型抗耐药肿瘤药物 的研发前景进行展望。
1 NO 抗肿瘤作用及其机制
1987 年，Hibbs 等 [9] 报 道 鼠 巨 噬 细 胞 在 细 胞 毒 素 刺激下催化 L-精氨酸合成 NO，后者可抑制肿瘤细胞的 DNA 合成、线粒体的呼吸作用以及抑制顺乌头酸酶的 活性，开启了 NO 抗肿瘤研究的大门。其后大量研究表 明，低浓度的 NO 可以促进肿瘤细胞的生长，而高浓度 的 NO 则抑制肿瘤生长；此外，NO 的“双刃剑”作用 除与其浓度相关外，还可能与 NO 持续作用时间以及肿 瘤细胞对 NO 的敏感性等因素相关 。 [10-11]
NO 发挥上述抗肿瘤作用一般通过非 cGMP 通路， 即 NO 可 与 氧 气 分 子（O2）、 超 氧 离 子（.O2-） 以 及 过渡金属等发生反应，生成活性 N- 氧化物（reactive nitrogen oxygen species, RNOS）， 如 过 氧 亚 硝 酸 盐 （ONOO-）。这些 RNOS 一方面通过硝化或亚硝化相关 蛋白，调节体内多种代谢酶、氧化还原酶、蛋白酶、蛋 白激酶以及磷酸蛋白酶的活性，进而调节受体/离子通 道、转运体、细胞骨架、转录因子以及调节因子的功 能 ； [14-16] 另一方面，氧化 DNA，诱导单链的断裂，导 致肿瘤细胞的凋亡。
2 NO 抗耐药肿瘤作用及其机制
2.1 抑制 ABC 转运蛋白 肿瘤细胞 MDR 产生机制较多，目前研究最为深入
的是，MDR 的产生与 ATP 结合转运蛋白（简称 ABC 转 运蛋白）相关。该转运蛋白通过增加化疗药物从细胞 内的泵出，减少肿瘤细胞内药物浓度，从而降低药效， 产生肿瘤耐药 。 [24-26]
PROGRESS IN PHARMACEUTICAL SCIENCES 2016,40 (7):527-534
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一氧化氮供体型抗耐药肿瘤药物的研究进展
白成锋，黄张建 *，张奕华
（中国药科大学新药研究中心，江苏南京210009）
[ 摘要 ] 一氧化氮（NO）作为信使物质和 ( 或 ) 效应分子在人体心血管、神经、呼吸、胃肠道、免疫等诸多系统中发挥着极其重要的生 物学功能，NO 生成或信号传导的异常与多种疾病（包括肿瘤）的形成和（或）发展密切相关。已知肿瘤多药耐药是其难以治疗、容易 复发的主要原因之一。近年来的研究表明，NO 供体型药物在抗肿瘤耐药方面具有一定的优势。总结相关文献并结合自身的科研实践， 重点对 NO 抗耐药肿瘤的作用及其机制（硝化相关转运蛋白、影响 NF-κB/Snail/YY1/RKIP/PTEN 通路等）进行综述，并对 NO 供体型 抗耐药肿瘤药物的研发前景进行展望。 [ 关键词 ] 一氧化氮；多药耐药；机制；硝化 [ 中图分类号 ] R979.1[ 文献标志码 ]A[ 文章编号 ] 1001-5094（2016）07-0527-08
基于 NO 抗肿瘤机制，近年来 NO 供体型化合物抗 肿瘤研究取得了显著的进展。美国国家癌症研究中心 （NCI）Keefer 课题组发现，O2-2,4- 二硝基苯基修饰的 偶氮 二醇盐化合物 JS-K（1）在谷胱甘肽 S 转移酶 （GST）/谷胱甘肽（GSH）作用下，可选择性地在急性 髓白血病 HL-60 细胞内释放 NO，杀灭癌细胞，而不伤 害正常细胞 。 [17] 分子模拟研究表明，JS-K 具有 GSTα 靶向性，其结构修饰衍生物 PABA/NO（2）则增大了对
在肝脏分布、代谢等特点，利用肿瘤细胞过度表达的酶、
转运蛋白、受体等作为靶标，设计并合成了一系列结
构新颖的 NO 供体型 OA 衍生物 ZCVI4（4）、ZCVI4-2
（5）及化合物 6~8 [19-23]。研究发现，其中一些化合物
能选择性地在肝肿瘤细胞内释放较大量的 NO（约为
正常肝细胞中 3 倍），诱导肝肿瘤细胞凋亡；在有效
大量研究表明，NO 供体型化合物可以通过释放 高浓度 NO，产生较强的 ABC 转运体抑制活性 [28]。其 分子机制是，NO 供体型化合物释放的 NO 与超氧离子 （.O2-）反应，生成 RNOS，如过氧亚硝酸盐（ONOO-）， 进而硝化 ABC 转运蛋白（P-gp、MRP1）的酪氨酸残基， 生成 3-硝基酪氨酸（3-NT），使转运蛋白失去转运功能， 减少药物从肿瘤细胞中的外排，从而起到抗耐药作用 （见图 1）。
[Abstract] As a messenger and/or effector, nitric oxide (NO) plays important roles in cardiovascular, nervous, respiratory, gastrointestinal and immune systems. Abnormality in its generation and/or signal transduction is associated with various diseases(including cancer). Multidrug-resistance (MDR) is one of the main reasons for intractable treatment and easy relapse of cancer. In recent years, sufficient evidence has shown that NO donor drugs are advantageous in the treatment of drug-resistant tumors. Based on literature study and in connection with our own research, the effect and mechanism of NO on drug-resistant tumor (nitration related transport proteins, as well as interfere with NF-κB/Snail/YY1/RKIP / PTEN pathway) were reviewed and the research prospect of NO donor drugs against drug-resistant tumor was forecasted. [Key words] nitric oxide; multidrug resistance; mechanism; nitration
GSTπ 的选择性。体内研究表明 PABA/NO 对人卵巢癌
细胞的抑制活性与顺铂相当 。 [18]
O NO
ON
N
NO2
N
O
ON
N来自百度文库
NH
NO2
N
O2N
O
O
O2N
1
O 2
笔者课题组在 NO 供体型抗肿瘤药物研究方面也
取得一些进展。基于肝病治疗药物齐墩果酸（oleanolic
acid, OA，3）具有一定的抗肿瘤活性，且给药后主要
现 已 证 明，NO 所 表 现 的“ 双 刃 剑” 作 用 主 要 与 p53 相关。低浓度的 NO 可诱导 p53 突变，从而产生细 胞凋亡抵抗；相反，高浓度的 NO 可上调野生型 p53， 引起细胞的程序性凋亡 。 [12] 此外，NO 通过诱导线粒
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Prog Pharm Sci
Jul. 2016 Vol. 40 No. 7
528 白成锋 , 等：一氧化氮供体型抗耐药肿瘤药物的研究进展
体 渗 透 性 转 运 通 道（MPTP） 改 变， 导 致 细 胞 色 素 c 进 入 胞 浆， 与 凋 亡 蛋 白 激 活 因 子（Apoptotic protease activating facter-1, Apaf-1） 结 合， 激 活 半 胱 天 冬 酶 caspases-9、-7、-3，并诱导下游蛋白凋亡。此外，细胞 色素 c 的释放也可使钙离子显著释放，导致细胞死亡 。 [13]
Progress in the Research of Nitric Oxide-Donating
Drugs against Drug-Resistant Cancer
BAI Chengfeng, HUANG Zhangjian, ZHANG Yihua (Center of Drug Discovery, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China)