刘东利，呼彩莲，张宇祥

（延安大学附属医院呼吸内科，陕西延安716000）

三氧化二砷在肺癌治疗中的研究进展

刘东利，呼彩莲，张宇祥

（延安大学附属医院呼吸内科，陕西延安716000）

肺癌是当今发病率及死亡率极高的恶性肿瘤之一，日益威胁着人类的健康。化疗效果不理想，寻求新的化疗药物，或者提高肺癌对化疗药物的敏感性，是目前研究的热点之一。三氧化二砷是中药砒霜的主要成分，主要通过抑制肿瘤细胞的增殖和诱导细胞凋亡发挥抗癌作用，并且具有逆转肿瘤细胞对化疗药物耐药的作用，近来引起了国人对其抗肿瘤作用的重视。因其在祖国医学中应用已久，具有安全、相对低毒的特点，有望成为新的高效、低毒的抗癌药物。

三氧化二砷；肺癌；凋亡；机制

肺癌是当今世界上发病率和死亡率极高的恶性肿瘤之一，但其发现已有近2／3的患者已经处于晚期失去手术时机，以化疗为主要手段的综合治疗已经成为其治疗的主要方法。但有两大因素总是制约着化疗的临床效果。一是化疗药物选择性欠佳造成毒副作用使临床使用剂量受到限制而影响化疗效果。二是肿瘤细胞产生耐药，尤其是多药耐药是化疗失败的重要原因。因此开发新的低毒高效药物，增加化疗药物选择性和敏感性，减低或逆转耐药是目前化学治疗领域的主要研究方向。祖国医药在抗肿瘤领域的应用具有悠久的历史。三氧化二砷用于治疗急性早幼粒细胞性白血病（APL）显示了较好的疗效。进一步的研究显示，除血液肿瘤细胞外，As2O3既可诱导小细胞肺癌的凋亡［1］，也可诱导淋巴瘤、胃癌等细胞凋亡［2-3］。本文仅对目前As2O3在治疗肺癌方面的研究进展作一综述。

1 三氧化二砷的概述

三氧化二砷（Arsenic trioxide，As2O3）俗称砒霜，过去中医以“以毒攻毒”之理论治疗牙髓病、风湿、梅毒等疾病；20世纪70年代，三氧化二砷被用来治疗急性早幼粒细胞取得了很高的缓解率，随后的研究发现其对多种实体肿瘤如食管鳞状上皮癌、胃癌、肺癌等亦显示了一定的抑制作用。

2 三氧化二砷在治疗肺癌的方面可能发生的作用机制

2.1 抑制肺癌细胞的增殖

细胞周期失控是肺癌发生的重要原因，其机制复杂，涉及许多基因。目前国内外有许多研究证实三氧化二砷对肺癌细胞有一定的细胞周期阻滞作用，但结果不尽相同，有报道三氧化二砷可以使肺癌细胞周期阻滞于G2／M期也有报道三氧化二砷可以使肺癌细胞周期阻滞于G1期。鞠培新［4］等研究发现经3μmol／L的As2O3作5 d后的肺腺癌A549S期细胞显著减少，而G0／G1期细胞明显增加；董晓荣［5］等的研究表明，三氧化二砷可明显抑制肺癌细胞株GLC-82的增殖，使细胞周期阻滞于G2／M期并随后凋亡；李晓霞［6］、曹琦［7］等的研究发现，As2O3能抑制A549细胞生长，对肺腺癌具有显著的体外增殖抑制作用并使细胞周期停滞于G1期，这个过程伴随了cyclinD1基因表达的下调，提示As2O3可能通过抑制cyclinD1的表达，使细胞周期停滞于G1期，从而抑制肿瘤增殖。许多研究均证实三氧化二砷对肺癌确实具有较强抑制作用，且具有时间-浓度依赖性。

2.2 诱导肺癌细胞的凋亡

凋亡失控亦是肿瘤发生、发展的重要机制。目前研究发现三氧化二砷具有诱导肿瘤细胞凋亡的作用。其可能存在的机制有如下几种：

2.2.1 通过上调细胞内及细胞膜上的Fas，引起细胞凋亡 Fas抗原（APO-1或CD95）是细胞表面的一种凋亡信号受体。当Fas与其配体（FasL）结合后Fas被活化，从而介导细胞凋亡。魏岭［8］等报道As2O3处理后的SPCA1细胞Fas蛋白表达显著上调，高剂量As2O3组提升Fas蛋白的作用大于低剂量As2O3组。而李怀臣［9］等报道，低浓度的As2O3可上调细胞内及细胞膜上Fas表达，而增加细胞对顺铂化疗敏感性。

2.2.2 通过升高细胞内钙离子浓度介导肺癌细胞凋亡 细胞内Ca2＋是一种重要的第二信使，参与人体多种正常生理功能。作为信号传导的枢纽，Ca2＋参与多条途径诱导细胞凋亡。张莉［10］等用激光扫描共聚焦显微镜技术观察经As2O3作用后的人肺腺癌细胞株AGZY-83-a细胞内钙浓度（［Ca2＋］i），发现As2O3可以升高肿瘤细胞［Ca2＋］i，作用48 h肿瘤细胞［Ca2＋］i升高幅度最大，与细胞凋亡率呈正相关关系。师晶玉［11］等用同样的方法观察三氧化二砷对人肺腺癌Anip973细胞内的［Ca2＋］i的影响，得出了相似的结论。

2.2.3 通过下调survivin的表达，诱导肺癌细胞凋亡 生存素（survivin）是凋亡抑制蛋白IAP家族的成员之一，具有调节细胞周期及抗凋亡的功能。Survivin具有肿瘤特异性，高表达于胚胎和肿瘤组织，且与肿瘤细胞的分化增殖及浸润转移密切相关。研究显示，Survivin是迄今为止发现的最强的凋亡抑制因子，Survivin高表达能够抑制多种因素如caspases、p53等诱导的细胞凋亡。曹琦［7］等通过体外细胞培养实验结果表明，稍高浓度（＞2μmol／L）的三氧化二砷可有效抑制肺腺癌A549细胞的增殖，并survivin和cyclinD1基因在转录和翻译水平表达均下调，从而诱导其凋亡，且这种作用与药物剂量和作用时间呈正相关。

2.2.4 通过降低端粒酶活性，诱导细胞凋亡 在多种肿瘤细胞中，端粒酶的活性均显著升高，端粒酶的活化是肿瘤发生与发展的重要机制之一。张守伟［12］用不同浓度三氧化二砷作用于A549细胞后，发现2μmol／L以上的药物浓度，随着药物作用时间的延长，细胞生长抑制率逐渐升高，用TRAP-PCRELISA法检测细胞凋亡前后的端粒酶活性，发现随药物浓度的增加和作用时间的延长，细胞端粒酶活性逐渐下降，并呈现出剂量-效应与时间-效应关系。

2.2.5 其他可能的相关机制 石玉枝［13］等用免疫组织化学法分析三氧化二砷对小细胞肺癌细胞（NeI-H细胞）的作用，发现0.5、1.0、2.0μmol／L的三氧化二砷均可使NeI-H细胞呈现凋亡现象，且和药物作用浓度和作用时间呈正相关，且实验组p53基因蛋白表达较对照组明显增多，药物浓度越高表达越多，bcl-2基因蛋白表达较对照组明显减少，药物作用浓度越高表达越少。叶小卫［14］等用体外培养人肺腺癌细胞株（LAC细胞），以不同浓度的亚砷酸作用细胞后，结果证明各浓度亚砷酸均能使LAC细胞发生凋亡特征性形态改变，显著抑制LAC株的增殖，用ELISA法检测p53基因的含量，发现其含量明显升高。

2.3 逆转耐药性的研究

肺癌细胞的耐药问题是目前临床治疗中的难题之一，预测肿瘤耐药并选择有针对性的耐药逆转药是临床迫切需要解决的问题之一。有研究显示As2O3具有逆转肿瘤耐药性的作用，其机制可能如下：

2.3.1 通过下调MRPmRNA的表达，而增加肺癌细胞对化疗药物的敏感性 多药耐药基因（multidrug resistance-associated protein，MRP）是近年发现的肿瘤耐药相关基因。其作用机制是通过直接将细胞毒药物排出和／或将药物分离成胞内的小隔离体，使药物不能与靶点结合，从而导致肿瘤细胞耐药。MRP可能参与非小细胞肺癌（NSCLC）的耐药的形成。NSCLC有着固有的化疗耐药性，而且MRP的表达与NSCLC的耐药性呈相关性并与表达程度正相关，冯觉平［15］等的研究结果显示A549／R细胞中的MRPmRNA呈过表达状态，且不同浓度的As2O3均可下调MRPmRNA表达。

2.3.2 通过对LRP、C-myc基因表达的影响而发挥抑癌作用 肺耐药蛋白基因（lung resistance protein，LRP）在肿瘤耐药过程中起一定作用，分布于具有分泌功能的上皮，阻止药物进入细胞核，以胞吐的方式将胞浆内的药物排出细胞外。目前认为，LRP在各种类型肺癌中均有表达，具有很高的耐药诊断价值。c-myc基因可使细胞无限增殖，获永生化功能，促进细胞分裂。myc基因参与细胞凋亡，与多种肿瘤发生发展有关。韩冰［16］等的研究发现，As2O3对细胞中的LRP、c-myc的基因表达水平有双相调节功能，在低浓度时可以抑制LRP、c-myc水平的表达，而相对较高浓度时显示LRP、c-myc表达却是明显增强的。因此，从抑制LRP、c-myc的表达角度来讲，低浓度的As2O3具有更好的抑癌作用。

2.3.3 通过降低GSTs的活性，而逆转癌细胞的耐药性 谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）是一个超基因家族的多功能蛋白质，在细胞解毒和代谢中起重要作用，且可能参与肿瘤的发生发展。GSTs-π在肺癌组织胞浆中含量占到90%以上，与肺癌关系最为密切。冯觉平［15］等的研究发现，As2O3不但能够抑制谷胱甘肽S-转移酶的活性，而且能够通过下调GSTs-πmRNA的表达而引起GSTs-π含量的降低，从而使A549／R对ADM的药物敏感性部分恢复。由于GSTs酶活性的降低，使得耐药细胞A549／R对细胞毒药物的解毒代谢能力下降，最终达到对ADM耐药的逆转作用。

2.3.4 通过降低MGMT和VEGF增加放疗敏感性 MGMT是机体一种非常重要的修复蛋白，在维持整个基因组的稳定性、预防肿瘤发生中起重要作用。MGMT主要修复由烷化剂、电离辐射等诱变剂造成的DNA损伤。VEGF是血管生成的主要调控因子，与恶性肿瘤的生长和转移有关，不仅促进内皮细胞移动，有利于血管生成，诱导血管通透性增加，而且有利于肿瘤细胞脱落进入血管，诱导肿瘤血管生成，从而促进肿瘤的生长和繁殖为肿瘤的浸润转移创造条件。

任庆兰［17］等通过体外培养人肺癌A2细胞，以1μmol／L的As2O3＋2GyX射线照射处理细胞，以平板克隆形成试验检测细胞集落形成率，发现其集落形成率明显低于单用As2O3组及单独照射组，RTPCR及免疫组化检测MGMT和VEGF基因和蛋白表达均降低。

2.4 低氧环境下三氧化二砷的抗癌作用

正常组织的氧耗与氧供是平衡的，而肿瘤组织的氧耗要大于氧供，形成低氧环境，引起多种基因表达异常，从而抑制肿瘤细胞凋亡、上调耐药基因，使肿瘤细胞对化疗和放疗的敏感性下降。刘永安［18］等采用体外低氧及厌氧培养细胞技术，模拟了实体肿瘤组织的低氧环境，探讨了三氧化二砷在其中的作用，结果表明：三氧化二砷诱导培养A549细胞24 h，随着缺氧程度的加重，其对细胞G0／G1期的阻滞作用逐渐增强，对肿瘤细胞增殖抑制作用也逐渐增强。而沈捷［19］等则通过用不同浓度的三氧化二砷在常氧和低氧环境下作用于人肺腺癌A549细胞株，经观察后发现：三氧化二砷能够在低氧环境下抑制人肺腺癌A549细胞增殖并促进其凋亡，与常氧环境下三氧化二砷的作用相同。并且1μmol／L的作用浓度持续作用12 h即可发挥抑制增殖及促进凋亡的作用。

3 小结

三氧化二砷（As2O3）在肺癌的治疗中确实显示的一定的抗癌作用，但是其作用强度仍然不能达到我们对肺癌治疗的理想效果，其作用的相关机制仍然不完全明了，故有待于对其作用机制进一步研究。另外，有必要在联合用药方面进行深入研究，以期在临床化疗中取得更高的缓解率。

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The progress of arsenic trioxide in the treatment of lung cancer

LIU Dong－li，HU Cai－lian，ZhANG Yu－xiang

（Yanan University Hospital Department of Respiratory Medicine，yanan shaanxi716000 china）

Lung cancer is one of the high morbidity and mortality malignant tumor，a growing threat to human health.Chemotherapy effect is not ideal and seeking new chemotherapeutic agents，or increase in lung cancer chemotherapy sensitivity is currently one of the hot research topics.Arsenic trioxide is Chinese traditionalmedicine the main component of arsenic，mainly by inhibiting tumor cell proliferation and induction of apoptosis play a role in cancer，and has a reversal of tumor cells to chemotherapeutic drug resistance effect，recently caused a country of its antitumor effect of attention.Because of its long time use in themotherlandmedicine，its safety，relatively low toxicity characteristics，it is expected to become the new anti－cancer drug with high efficiency and low toxicity.

arsenic trioxide；lung cancer；apoptosis；mechanism

R730.53；R258.6

A

1672－2639（2012）02－0007－04

2011-11-30；责任编辑 赵菊梅］