雷公藤甲素抗肿瘤机制及其新型给药系统*

李恬，黄钢，宋少莉

1.上海中医药大学，上海 200120；2.上海健康医学院，上海 201318；3.复旦大学附属肿瘤医院，上海 200032

中药雷公藤为卫矛科植物雷公藤Tripterygium wilfordii Hook.f.的根或根的木质部，味苦、辛，性寒，有大毒，归肝、肾经，主要功效为祛风除湿，活血通络，消肿止痛，杀虫解毒［1］。本品的化学成分主要为生物碱、二萜类、三萜类和倍半萜类等［2］。雷公藤甲素又称雷公藤内酯醇，是从中药雷公藤中提取的一种天然产物，属于二萜类，是雷公藤提取物的主要活性成分，具有抗炎、抗肿瘤、免疫调节及抗生育等多种药理活性［3］。临床上常用的雷公藤制剂多为抗免疫治疗用药，主要用于治疗类风湿关节炎等风湿免疫性疾病。而1972年，研究人员首次发现雷公藤甲素具有抗癌活性，此后，雷公藤甲素的研究展开了新篇章［4］。随着雷公藤甲素改造新药明尼甲素治疗晚期胰腺癌进入二期临床试验，越来越多的国内外研究者开始关注雷公藤甲素的抗癌作用。

雷公藤甲素在多种癌症中表现出抗肿瘤活性，包括肺癌［5］、乳腺癌［6］、卵巢癌［7］、急性髓细胞白血病［8］、骨肉瘤［9］、前列腺癌［10］、神经母细胞瘤［11］、肾母细胞瘤［12］和多种胃肠道癌［13-16］等。雷公藤甲素具有广谱、高效的抗肿瘤性能，可多靶点、多途径发挥其功用。本文从雷公藤甲素影响肿瘤细胞凋亡、自噬、转录等方面阐述其抗肿瘤的分子学机制，同时探讨目前应用的新型给药系统，为开展新的研究寻找突破点。

1 分子学机制

近年来，大量的肿瘤基因与信号通路被报道与雷公藤甲素的细胞毒作用相关，主要是影响细胞的凋亡通路、自噬通路、转录及蛋白相互作用等多方面，并涉及主要通路上的许多关键基因，可改变肿瘤微环境，从而抑制肿瘤的发生发展。

1.1 对细胞凋亡的影响细胞凋亡是指为维持细胞内环境稳定，由基因控制的细胞自主、有序地死亡。细胞凋亡或者其他细胞死亡途径（如自噬）的功能缺失可使肿瘤细胞免于死亡，无控制地增殖，从而导致治疗抵抗，癌症复发。而雷公藤甲素可以通过诱导细胞凋亡发挥其细胞毒作用。

雷公藤甲素诱导细胞凋亡的机制比较复杂，不同肿瘤情况各异。有研究者发现，在白血病中，雷公藤甲素可通过抑制凋亡蛋白bcl-2，诱导肿瘤细胞凋亡［17］。而在多发性骨髓瘤中，其可能是通过抑制核因子激活的核转录因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）增强、激活半胱天冬氨酸蛋白酶（cysteme aspartate specific protease，caspases）及多聚腺苷二磷酸核糖基聚合酶-1（poly ADP-ribose polymerase-1，PARP-1）分裂而发生的［18］。另有研究发现，明尼甲素可抑制胃癌细胞特异性蛋白1（specificity protein1，sp1）与热休克蛋白70（heatshockprotein70，HSP70）的表达，诱导凋亡［19］。

目前，关于雷公藤甲素通过某种关键基因诱导细胞凋亡的研究很多，而在不同的癌症类型中，雷公藤甲素影响细胞凋亡的分子机制各不相同。

1.2 对细胞自噬的影响自噬是细胞吞噬和降解自身的过程。细胞自噬的基础水平是维持体内正常新陈代谢平衡所必需的。以雷公藤甲素治疗肿瘤的过程中，某些癌细胞由于自噬水平增加而死亡，这个过程独立于caspase等凋亡相关蛋白之外，与凋亡不同。有学者在骨肉瘤细胞研究中发现，雷公藤内酯醇主要通过抑制Wnt/β-catenin信号通路诱导自噬，从而发挥抗肿瘤作用［20］。目前，关于雷公藤甲素诱导细胞自噬的研究不多，需进一步加强分子机制研究。

1.3 对转录的影响转录是遗传信息从DNA流向RNA的过程。RNA聚合酶也称转录酶，通过与一系列组分构成动态复合体，完成转录的起始、延伸、终止等过程。转录的调节控制是基因表达调节控制中的一个重要环节。

雷公藤甲素诱导肺癌细胞的RNA聚合酶II最大亚基的快速缺失，同时降低了总RNA和mRNA水平，被认为是RNA聚合酶依赖性转录的抑制剂［21］。有研究者发现，用某一细胞系中的突变体替换内源性野生型X-盒结合蛋白1（X-box binding protein1，XBP1）后，细胞对雷公藤甲素完全耐药，由于XBP1是通用转录因子的亚单位，从而验证雷公藤甲素是一种真核转录抑制剂［22］。在胰腺癌细胞和癌相关成纤维细胞的研究中，雷公藤甲素通过对表观遗传重新编程，降低转录，从而下调细胞特异性蛋白的表达［23］。

目前，雷公藤甲素被提出为转录抑制剂，进一步研究雷公藤甲素与转录机制的相互作用，对明确药物特异性及将其作为抗癌药物的未来发展具有指导意义。

1.4 对蛋白相互作用的影响虽然目前已许多基因和途径被证明受雷公藤甲素的影响，但对与雷公藤甲素直接发生作用的蛋白研究较少。目前，文献研究涉及的相关蛋白有XBP1［24］、人解整合素样金属蛋白酶10（a disintegrin and metalloprotease 10，ADAM10）［25］、脱氧胞苷三磷酸焦磷酸酶1（deoxycytidine triphosphate pyrophosphatase1，DCTPP1）［26］、多囊蛋白-2（polycystin-2，PC-2）［27］、转化生长因子激活激酶结合蛋白1（TAK1-binding protein 1，TAB1）［28］等。

ADAM10是一种I型跨膜糖蛋白，可分解几种质膜蛋白，在一些肿瘤中表达增强，并参与恶性肿瘤细胞的生长。有研究者用色谱-质谱联用技术鉴定发现，ADAM10为雷公藤甲素新的分子靶点［25］。还有研究者合成雷公藤甲素的衍生物，且鉴定出DCTPP1可作为雷公藤甲素的相互作用蛋白。研究显示，游离雷公藤甲素可直接与DCTPP1结合，抑制该蛋白的酶活性［26］。

今后，进一步加强与雷公藤甲素直接相互作用蛋白的研究，对于寻找药物靶点，深入研究药物抗癌作用机理及指导临床都具有十分重要的意义。

1.5 对肿瘤微环境的影响肿瘤微环境是指肿瘤的发生、发展、转移与其所处内外环境的关系，不仅涉及肿瘤所在组织的结构、功能和代谢，而且与肿瘤细胞自身的内在环境有关。肿瘤与微环境既相互依存促进，又相互拮抗斗争。乏氧、肿瘤干性、免疫与炎症是目前肿瘤微环境研究的热点，与肿瘤的复发、转移、侵袭密切相关。

乏氧是目前肿瘤微环境研究的热点之一。在胰腺癌细胞中，雷公藤甲素可抑制乏氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）和C-myc蛋白的表达［29］。有研究者评估了明尼甲素对缺氧介导的致癌信号传导以及胰腺肿瘤干性的影响，发现经雷公藤甲素处理后的细胞HIF-1α转录活性显著降低［30］。

随着免疫学的发展，调节免疫微环境在抗肿瘤研究中越来越广泛。众所周知，雷公藤甲素有良好的抗炎抗免疫作用，研究发现雷公藤甲素亦可抑制肿瘤细胞程序性死亡配体（programmed death ligand-1，PD-L1）的表达，抑制肿瘤细胞的免疫逃逸［31］，这为研究雷公藤甲素在肿瘤免疫治疗中的作用提供了新的启示。

肿瘤微环境包括肿瘤细胞及周围的成纤维细胞、胶质细胞等，同时也包括细胞间质及分泌的多种因子等，机制复杂。故对于抗肿瘤研究，不仅要考虑肿瘤细胞，更要考虑肿瘤微环境。在药物的研发方面，更应发现与设计多靶点药物，整体把握，以取得更好的疗效［32］。

2 新型给药系统

目前，新型给药系统在实现靶向给药、缓释给药、降低不良反应、提高难溶性药物溶解度与生物利用度等方面表现出良好的应用前景，可通过新型给药系统降低雷公藤甲素的不良反应，提高疗效，更有效地发挥其抗肿瘤活性。近年来，国内外开展了一系列有关雷公藤甲素抗肿瘤新型给药系统的研究，主要包括脂质体、聚合物胶束、纳米粒、微球等。

2.1 脂质体脂质体是将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微型泡囊体，其生物相容性好，具有降低药物毒性、靶向递送等优势。有学者研制碳酸酐酶IX（carbonic anhydrase IX，CAIX）修饰的雷公藤甲素脂质体，发现其可通过靶向作用于肺肿瘤细胞表面的识别因子，促进化学治疗药物向肺的精确递送，提高雷公藤甲素制剂抑制肿瘤生长的效率，显著延长了原位肺癌小鼠的寿命，提示其可作为潜在药物治疗肺癌［33］。鲁萍［34］设计了新型雷公藤甲素聚多肽脂质体，性质稳定，水溶性好，在体外对人肝癌细胞的生长有较好的抑制作用，且包封率较高，为抗肿瘤药物的开发提供了新思路。但目前脂质体的应用亦存在制备工艺复杂、价格高、缓释性能低等问题。

2.2 聚合物胶束聚合物胶束是由合成的两亲性嵌段共聚物在水中自组装形成的一种热力学稳定的胶体。由于其具有双层膜系统，既可用于包封亲水性药物，也可递送疏水性药物，提高药物递送效能。有研究者设计了载有雷公藤内酯的胶束治疗卵巢癌，结果显示其能抑制肿瘤生长，同时降低患者耐药性［35］。段炼［36］研发了一种pH刺激响应型纳米雷公藤载体聚合物胶束治疗肝癌，提高了雷公藤甲素抗肿瘤效用的临床应用价值，但聚合物胶束易受到各种体内外环境的影响，导致生物利用度降低。

2.3 纳米粒纳米粒是以高分子材料为载体制备的粒径在纳米量级的固态载药胶体微粒，尺寸一般为1～100 nm，可溶解、包裹于其中或吸附于表面上。纳米粒主要包括金属纳米粒、壳聚糖纳米粒、固体脂质纳米粒、聚合物纳米粒等，可促进药物溶解，提高药物释放性。有学者发明了具有高载药量的半乳糖基化壳聚糖纳米颗粒，用于肝癌的靶向治疗，具有更低的全身毒性和生殖毒性，且保留了游离雷公藤甲素的抗癌活性［37］。还有研究者开发了共同加载雷公藤内酯和姜黄素的纳米粒，经动物实验证实其疗效，肿瘤抑制率达68.78%［38］。张聪［39］设计的雷公藤甲素脂质纳米粒有良好的胃肠道渗透性，可影响肝脏细胞色素P4503A酶代谢具有广泛的组织分布。目前，纳米粒药物仍存在稳定性差、包封率低、载药量少等问题。

2.4 微球微球是一种高分子材料制成的基制骨架的球形或类球形实体，通常粒径范围为1～250 um。根据微球的性质及作用，可分为单纯微球及载体微球两大类，其中载体微球主要包括载药微球、放射性微球等，其中载药微球是近年研发的新剂型，能够在发挥栓塞作用的同时，使药物集中于肿瘤区，长时间维持较高浓度水平，发挥良好的被动靶向抗癌作用，同时，能够显著降低化疗药物的全身毒性，具有缓释、末梢栓塞和靶向等多重功效。目前，本课题组前期合成了聚乳酸-乙醇酸微球，并封装空心硫化铜纳米粒子和紫杉醇，然后用放射性碘-131标记，结合化疗、放疗和光热疗法等多模态治疗，结果证实其栓塞效果良好［40］，为进一步开展研究奠定了良好的基础。综上，各种类型的药物递送系统降低了药物毒性，但在缓释、体内消除等方面仍存在不足，有待进一步改良与研发。

3 小结

雷公藤甲素作为抗肿瘤的有效药物，其抗肿瘤机制与诱导凋亡、自噬，影响蛋白表达，改善肿瘤微环境等密切相关，但由于其毒副作用强、水溶性差、体内消除快等原因，大大限制了其临床应用［41］。虽然新药已进入治疗胰腺癌晚期二期临床试验，但对于治疗其他肿瘤，尤其是肝癌的临床研究尚未进行。药物的减毒增效仍是目前研究的重要方向之一。此外，由于雷公藤甲素经肝脏代谢，肝毒性大，很难被应用到肝脏肿瘤的治疗中。若采用介入手段结合剂型改良，对肝脏肿瘤靶向治疗，可大大降低药物肝毒性，提高其生物利用度，发挥良好的抗肝癌疗效。该法可作为一种良好的研究思路，指导后续研究。