紫杉醇在白血病治疗中的研究进展

粟燕云赵卫华

(广西医科大学第一附属医院血液内科，南宁 530000)

白血病(leukemia，AL)是一类起源于造血系统、具有高度异质性的恶性克隆性疾病，其主要特点为原始白细胞在骨髓、外周血及其他器官组织中的克隆性增殖，严重影响人体的骨髓及淋巴系统导致高致死率。白血病的发病率在全国肿瘤中位列前十，是0~14岁儿童最为常见的恶性肿瘤之一，约占28%[1]。据统计，2015年白血病在我国肿瘤新发病例数中占1.75%，死亡率占1.89%，在0~35岁成年男性与女性恶性肿瘤中均占首位[2]。目前对于白血病的治疗主要包括传统的化疗以及造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)，此外还有放疗、分子靶向治疗等。众所周知，紫杉醇是一种具有独特抗癌特性的化疗药物，被认为是目前最成功的天然抗癌药物之一[3]。紫杉醇属于微管蛋白聚合剂，不仅能稳定微管阻止癌细胞生长，抑制细胞有丝分裂将细胞长期阻滞在G2/M期，还能调控Bcl-2、caspase-3等凋亡相关因子诱导癌细胞凋亡，而且还可作用于多种免疫细胞直接杀死癌细胞，如自然杀伤(NK)细胞和巨噬细胞[4]等。早在1971年，Wani等[5]就利用白血病移植瘤小鼠模型，初步验证紫杉醇具有抑制白血病效应。随后，更多国内外学者开展了关于紫杉醇抗白血病的研究并取得了杰出成果。本文将对紫杉醇在白血病治疗中的应用及其作用机制做一综述。

1 紫杉醇的抗白血病作用机制

紫杉醇对白血病具有一定的抑制作用，对不同的白血病细胞类型，其作用机制有所不同，包括阻滞细胞周期、促进细胞凋亡以及诱导细胞坏死[6]等，其中又以诱导细胞凋亡研究地较为深入。目前认为，紫杉醇主要通过以下几种途径促进白血病细胞凋亡进而达到其抗癌效果:(1)抑制死亡结构域沉默子(SODD)及抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，激活凋亡相关蛋白caspase-3[7]。此外，利用RNA干扰技术下调SODD基因的表达还可提高白血病细胞对紫杉醇的敏感性[7]。除了Bcl-2，紫杉醇诱导白血病细胞凋亡还与Bcl-2家族的新成员Bcl-2l12的表达下调有关[8]。(2)诱导细胞产生活性氧(ROS)激活JNK信号通路，活化的JNK信号通路既可促进Bcl-2的磷酸化，增强caspase-3、caspase-9的活性，又可促进细胞色素C的释放以及caspase-3酶原和PARP的裂解[9－11]。而另一项研究报道称，紫杉醇诱导白血病细胞凋亡与JNK信号通路的激活无关[12]。研究表明，紫杉醇对JNK信号通路的活化具有细胞特异性。(3)抑制核转录因子NF-κB的激活，一方面可以减少γ-GCS的表达，降低细胞内GSH的水平，据报道，耐药相关蛋白如MRP1、MRP2只有在GSH存在的情况下才能将化疗药物泵出细胞外。另一方面还可改变Bax/Bcl-2的比值，激活caspase-3、caspase-9[13－14]。(4)促进微管不稳定蛋白Stathmin1发生磷酸化失活，抑制其与微管的结合，促进微管稳定从而诱导凋亡[15]。值得一提的是，紫杉醇和Stathmin1对微管的作用是相互拮抗的，所以白血病细胞中Stathmin1的异常高表达会在一定程度上影响细胞对紫杉醇的敏感性，甚至产生耐药[16]。鉴于此，可考虑采用靶向干扰Stathmin1的表达与紫杉醇联合方案以提高其化疗敏感性，该联合方案已在肺癌等多种癌细胞系中开展，结果令人满意[17]。除了上述机制，Perkins等[18]研究表明，Apaf-1过表达可增强紫杉醇诱导白血病细胞凋亡的作用，Apaf-1可通过促进细胞色素c释放、降低线粒体膜电位(ΔΨm)，增加活性氧(OS)的产量进而激活caspase-3、caspase-9诱导凋亡，是紫杉醇诱导凋亡作用强弱的重要决定分子。综上可见，紫杉醇诱导白血病细胞凋亡与抗凋亡蛋白Bcl-2、凋亡相关蛋白caspase，尤其是caspase-3密不可分。

2 紫杉醇与其他药物协同抗癌

由于紫杉醇具有较强的联合效应，常将紫杉醇与其他药物联合使用以克服其单独用药时出现的耐药问题，增强紫杉醇的抗肿瘤作用[19]。(1)紫杉醇联合姜黄素类似物:姜黄素(Curcumin)及其类似物被认为是一种化疗增敏剂及放疗增敏剂，既可抑制NF-κB、STAT3、COX、Akt等基因的表达发挥其抗肿瘤活性[20]，又可通过抑制P-gp的表达或P-gp的功能显著增强K562/Adr细胞对紫杉醇的敏感性，逆转细胞的多重耐药[21]。(2)紫杉醇联合AG1024:AG1024是一种酪氨酸激酶抑制剂，紫杉醇与AG1024联合使用既可抑制癌基因Bcr-Abl的表达，还可抑制PI3K/AKT信号通路进而增强紫杉醇的抗白血病作用，逆转细胞耐药[22]。(3)紫杉醇联合ABT-737:ABT-737是一种BH3模拟物，后者通过模拟BH3-only蛋白上重要的氨基酸残基，占据Bcl-2家族抗凋亡蛋白的功能区—BH3沟槽，直接抑制Bcl-2、Bcl-xL等的活性，将促凋亡蛋白t-Bid、Bad及Bim释放出来，从而发挥其抗癌活性。ABT-737与紫杉醇联合使用不仅能抑制抗凋亡蛋白MCL-1的活性，促进Bim释放，还能通过JNK/Bim信号通路最大程度的提高细胞内Bim的水平增强紫杉醇的抗白血病效应[23]。然而，最新的一项研究发现，BH3的另一模拟物ABT-199与紫杉醇联合作用于白血病细胞呈现出的是拮抗效应而非协同效应，可能是由于紫杉醇诱导的Bcl-2磷酸化阻碍了ABT-199将Bax及Bim从磷酸化的Bcl-2中释放出来[24]。值得一提的是，Bcl-2磷酸化与慢性髓系白血病细胞对BH3模拟物产生耐药密切相关[25]。(4)紫杉醇联合Thiamet-G:Thiamet-G是一种OGA糖苷酶抑制剂，它能够通过扰乱微管的动态平衡，与紫杉醇产生协同作用，增强白血病细胞对紫杉醇的敏感性，两者联合使用能够发挥更大的细胞毒性[26]。(5)紫杉醇联合二甲双胍:二甲双胍是一种被广泛用于治疗2型糖尿病的口服降糖药[27]。近年来，大量的流行病学及临床研究表明，二甲双胍可通过抑制癌细胞增殖、诱导癌细胞凋亡等途径抑制多种恶性肿瘤细胞的增殖与生长，包括白血病[28－29]，具有明显的抗肿瘤效应[30－32]。此外，二甲双胍还能增强耐药细胞的化疗敏感性。例如，二甲双胍与传统化疗药物阿糖胞苷联合能够显著抑制白血病细胞的增殖并诱导其凋亡，增强耐药细胞对阿糖胞苷的敏感性，其机制可能与mTORC1/P70S6K信号通路受抑以及细胞周期阻滞有关[33]。紫杉醇与二甲双胍亦具有较强的协同效应，两者联合调控多种信号转导通路相关分子的表达，如细胞周期、细胞凋亡相关分子以及NF-κB、MAP/MAPK通路相关分子等，从而促进白血病细胞凋亡，并诱导细胞分化[34]。(6)其他:苔藓抑素1(bryostatin 1)可通过上调肿瘤坏死因子TNF-α的表达增强紫杉醇诱导凋亡的作用，两者联合能够显著促进细胞色素c及Smac/DIABLO从线粒体释放，促进与凋亡相关的半胱氨酸蛋白酶caspase的激活、促凋亡蛋白Bid的裂解以及诱导白血病细胞凋亡[35]；三氧化二坤是治疗急性早幼粒细胞白血病的一线临床用药，与紫杉醇一样，三氧化二坤的作用靶点也是微管蛋白，故可增强白血病细胞对紫杉醇的敏感性。两者联合能够激活CDK1，增强纺锤体检查点，明显阻滞细胞周期，抑制细胞活性及诱导细胞凋亡[36]。此外，国内学者赖洵等[37]研究发现，紫杉醇与INFα-2b联合对K562细胞的诱导凋亡作用明显增强，可能与INFα-2b明显抑制细胞中Bcr-Abl的表达有关。去甲斑蝥素(NCTD)是提取自斑蝥属昆虫的抗肿瘤药物，主要通过诱导G2/M期阻滞以及细胞凋亡发挥其抗肿瘤效应。潘敏等[38]报道称，NCTD可通过线粒体途径凋亡信号，即上调促凋亡分子Bax、Bim的表达并抑制Bcl-2的表达，增强紫杉醇诱导K562细胞凋亡的效应。

3 紫杉醇联合物理因素及其制剂类型

除了与其他药物联合使用，将紫杉醇与电磁辐射线、低能离子束、超声波等物理因素结合也能增强其抗肿瘤活性。据报道，8.8 mT静磁场(SMF)结合紫杉醇对K562细胞的细胞毒性效应显著大于单独使用静磁场或紫杉醇的细胞毒性效应，其机制可能与DNA损伤及其导致的细胞周期阻滞有关[39]。而低水平超声能够增加细胞膜的通透性，提高细胞内紫杉醇的水平从而增强紫杉醇对慢性粒细胞性白血病细胞的抗肿瘤效应[40]。基于紫杉醇的溶解度低、组织选择性较差以至于毒副作用也较大等特点，改变紫杉醇的制剂类型也能在一定程度上增强其抗肿瘤作用。例如，紫杉醇纳米胶束显著提高促凋亡蛋白Bax、caspase-3、caspase-9、PARP的表达水平，增强其对白血病细胞的促凋亡作用的同时，还能减少临床用药量、减轻或消除毒副作用[41]。但是，纳米胶束或纳米颗粒的肿瘤靶向特异性较差，而转铁蛋白修饰的携载紫杉醇脂质纳米颗粒(TPLN)则可靶向性地将紫杉醇递送到白血病细胞中，提高细胞内的药物浓度，与非靶向性的紫杉醇纳米颗粒(PLN)相比，TPLN呈现更强的细胞毒性，并能显著提高细胞凋亡的水平，其毒副作用也相对减轻[42]。

4 紫杉醇治疗白血病的局限性

尽管已有诸多的实验研究证明紫杉醇具有一定的、明确的抗白血病效应，但是将紫杉醇用于治疗白血病患者的Ⅰ、Ⅱ期临床试验结果却发现，与其他抗白血病药物相比，紫杉醇的抗白血病作用较弱[43]。Colburn等[44]开展的临床试验研究也表明，紫杉醇对于难治/复发的急性淋巴细胞性白血病患者(ALL)的作用是有限的。限制紫杉醇对白血病治疗效果及其临床应用的可能原因有:(1)多药耐药蛋白—P-糖蛋白仅在CD34＋的AML细胞中异常表达，故与CD34－的AML细胞相比，紫杉醇对CD34＋的AML细胞的抑制作用较弱[43]；(2)CML中的Bcr-Abl融合基因突变可激活其下游因子PKCι，后者诱导紫杉醇反式激活转录因子NF-κB，而NF-κB可激活多种抗凋亡蛋白如Bcl-XL、IEX-1 L等基因的转录，最终导致白血病细胞对紫杉醇产生耐药[45]；(3)对健康组织的剂量限制性毒副作用，尤其是骨髓抑制。临床研究显示紫杉醇的抗白血病有效剂量为250~290 mg/m2，然而在此剂量范围内，骨髓抑制表现明显，限制了加大紫杉醇剂量治疗白血病的应用[37]。此外，多项研究表明[46－48]，继发性白血病与紫杉醇治疗两者间存在一定关系，这可能也是限制紫杉醇应用于白血病治疗的原因之一。

5 结语

白血病是一组具有高度异质性的血液系统恶性肿瘤，传统的标准化疗仍是目前白血病治疗的主要方法。而紫杉醇作为一种抗肿瘤药物，已被广泛用于肺癌、乳腺癌等实体瘤的常规化疗。目前，国内外关于将紫杉醇用于白血病治疗的研究相对较少，且多数实验研究仅局限于细胞水平，相关机制研究也主要集中于诱导细胞凋亡，而早期少有的临床试验结果也不甚令人满意。但是开发一种新药并将之用于临床并非易事，即使应用于临床价格往往较为昂贵且可能供不应求，而紫杉醇价格便宜，也能满足普通病人的需求。此外，近年来，分子靶向药物与紫杉醇等化疗药物联合使用以克服耐药问题，增强药物抗肿瘤性的治疗策略备受青睐，仅从这一角度上讲，将紫杉醇用于白血病的治疗仍有很大的研究空间，可进行更为深入广泛的体外、体内实验，寻找更优的治疗方案，克服紫杉醇治疗白血病的局限性。