砷剂对肿瘤细胞的诱导凋亡作用论文.docVIP

　　砷剂对肿瘤细胞的诱导凋亡作用论文 关键词 肿瘤细胞 砷剂，主要成分为三氧化二砷（As2O3），在祖国医药中被称为砒石。几世纪以前 ，砷剂就被人们用来治疗牛皮癣、风湿症、白血病、梅毒、痔疮等。目前临床上砷 剂的应用主要限于用有机砷治疗锥虫病或三氧化二砷作牙髓失活剂。哈尔滨医科大 学首先报道了静脉滴注As2O3治疗复发的急性早幼粒细胞白血病（APL）达到很高的 完全缓解率后，上海血液研究所发现As2O3可诱导APL细胞凋亡和部分分化。近年来 ，国内外对砷剂与肿瘤的研究发展很快，发现砷剂对恶性淋巴系统疾病、红白血病 甚至实体瘤有令人振奋的治疗效果。现就其生化作用及对肿瘤的诱导凋亡作用作一 综述。 1 砷的生化作用 砷作为微量元素，存在于正常人体内。其化学形式可分为三价砷(无机砷)和五价砷 (有机砷).freeleability transition，PT)，这是调节凋亡的中心环 节。线粒体通透性转运孔道(MPT)是位于线粒体内外膜之间的多蛋白复合体，至少 包括胞质的己糖激酶、外膜的PBR、外室的肌酸激酶、内膜的ANT及基质的亲环蛋白 D（cyclophilin D）等。MPT通过调节线粒体基质中的Ca2＋、pH和电荷，维持线粒 体内环境稳定，保证氧化磷酸化通路通畅，对凋亡控制具有重要作用。砷剂与巯基 结合后，导致MPT开放，线粒体跨膜电位(△ψm)下降或消失，继之呼吸链脱偶联， 谷胱甘肽耗竭，活性氧类（reactive oxygen species，ROS）产生及对诱导凋亡非 常重要的蛋白酶活化物的释放，包括细胞色素C(Cyto-C)和凋亡诱导因子(AIF)， Cyto-C和 AIF均可激活caspase，caspase可诱导凋亡。 caspase即半胱氨酸蛋白酶家族。在NB4（一种APL细胞系），U937及SHSY5Y成神 经细胞瘤等细胞系中均可见As2O3等砷剂诱导的凋亡相关的caspase激活2，3。根 据其在细胞凋亡中的作用可分为始动(上游)caspase(caspase2，8，9，10)和效应 (下游)caspase(caspase3，6，7)两大类。前者在凋亡诱导信号作用下结合特异辅 因子而活化，并进一步活化后者。而caspase抑制剂(ZVAD，fmk等)可阻止砷剂诱 导的凋亡。因而caspase的活化级联形式是砷剂诱导凋亡的重要通路。综上所述， 砷剂引起的MPT开放和△ψm破坏是决定细胞生存与否的关键，而caspase是砷剂诱 导凋亡的下游效应物，其活化可诱导细胞凋亡。 2.2 改变细胞内氧化还原状态 细胞内ROS的产生和抗氧化代谢的平衡往往是决定细胞生存与否的关键。蛋白的氧 化作用可能是改变核基因转录的重要步骤，氧化作用通过基因转录改变细胞的表型 以便进一步启动凋亡的发生，且凋亡的最后阶段需要氧化过程的参与，如细胞膜蛋 白的氧化能开放离子通道间接地导致细胞皱缩，通过组蛋白的氧化修饰作用导致染 色体结构的改变。砷剂可使细胞内ROS生成增多是由于：（1）MPT开放，线粒体内 氧化呼吸链受阻，致ROS外漏。（2）活化黄素蛋白依赖的超氧化物酶（如NADPH氧 化酶），使H2O2产生增多，后者可通过从线粒体释放Cyto-C，活化caspase-3并裂 解多聚ADP核糖多聚酶(PARP)而介导凋亡（PARP在DNA受损时可识别并结合到DNA断 裂处被激活而参与DNA的修复，是细胞凋亡中第一个被鉴定为由caspase-3降解的D NA修复酶）；又可通过与线粒体巯基形成复合物而降低GSH的活性等途径使ROS清除 减少。故砷剂可通过改变细胞内的氧化还原状态诱导凋亡。但将细胞培养于氧浓度 低于10ppm不可能产生ROS的条件下，仍可发生凋亡，故这可能只是机制之一。 2.3 快速调变PMLRARα融合蛋白的亚细胞定位 APL细胞特征性染色体易位t(15;17)导致早幼粒细胞白血病基因(PML)和维甲酸受体 α基因(RARα)融合，表达PML-RARα融合蛋白。通过转基因小鼠实验可证实PML-R ARα融合蛋白是APL发病的主要分子基础。体外研究表明，PML-RARα融合蛋白既阻 断APL细胞的分化，也使APL细胞凋亡受阻。早期认为砷剂通过降解此蛋白而诱导A PL细胞凋亡，称之为维甲酸受体信号通路4。正常血细胞中野生型PML与RARα等 共定位于核体(PODs)中。大多数APL细胞因PML-RARα与PML形成异二聚体而使PODs 结构解体，阻止细胞分化及抑制凋亡。砷剂使PML， PML-RARα重新共定位于PODs 并快速降解之。该现象与APL细胞凋亡以及二硫键还原剂二硫苏糖醇(DTT)抑制NB4 细胞凋亡与抑制PML-RARα快速降解在时相上均有一定的相关性，被认为是砷剂治 疗APL的机制之一。但有实验显示5，在PML