哺乳動(dòng)物硫氧還蛋白還原酶是癌癥治療的藥物靶.pdf

1、哺乳動(dòng)物硫氧還蛋白還原酶(thioredoxin reductase，TrxR)是含硒酶，其主要功能是催化NADPH還原硫氧還蛋白。它在促進(jìn)與腫瘤發(fā)生發(fā)展相關(guān)的多重細(xì)胞活動(dòng)中有很重要的作用，這些活動(dòng)包括細(xì)胞增殖、凋亡和細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)等。作為含硒酶，硒代半胱胺酸殘基位于TrxR分子羧基端的倒數(shù)第二位，暴露于酶的表面，具有很高的活性且在催化作用中很容易被接近。而且，硒代半胱胺酸殘基的pKa值約為5.2，因而在生理pH時(shí)處于非質(zhì)子化的硒醇鹽狀態(tài)

2、。這兩個(gè)特點(diǎn)使得TrxR易被烷化劑或者親電化合物修飾，導(dǎo)致失活。這種氧化還原酶在腫瘤中高表達(dá)，近幾年大量研究表明它是抗癌劑治療癌癥的有效分子靶。 體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)臨床上經(jīng)常使用的烷化類抗癌劑能有效抑制TrxR活力。環(huán)磷酰胺是臨床上治療惡性腫瘤最常用的烷化劑代表藥物之一。它在體外無活性，在體內(nèi)經(jīng)過肝細(xì)胞色素P450酶代謝活化才能發(fā)揮作用，因此我們?cè)趧?dòng)物體內(nèi)研究環(huán)磷酰胺對(duì)腫瘤TrxR活力的影響，發(fā)現(xiàn)環(huán)磷酰胺是TrxR有效的抑制劑。而且，

3、我們還觀察到TrxR活力在被迅速抑制后，又逐漸恢復(fù)到正常水平，這可能與腫瘤細(xì)胞耐藥性相關(guān)。我們的結(jié)果提示在使用環(huán)磷酰胺治療時(shí)，使用藥理或者遺傳學(xué)方法控制TrxR活力恢復(fù)可能是克服腫瘤細(xì)胞耐藥性的一個(gè)合理治療策略。我們還使用腹水肝癌動(dòng)物模型研究環(huán)磷酰胺抑制癌細(xì)胞TrxR對(duì)癌細(xì)胞增殖的影響，發(fā)現(xiàn)TrxR對(duì)腫瘤生長很重要，而且環(huán)磷酰胺對(duì)腫瘤細(xì)胞TrxR活力的抑制與其抗癌效果密切相關(guān)。這些結(jié)果表明環(huán)磷酰胺對(duì)癌細(xì)胞TrxR活力的抑制可以認(rèn)為是其抗

4、癌效果的一個(gè)重要機(jī)制。 心力衰竭是使用高劑量的環(huán)磷酰胺經(jīng)常出現(xiàn)的威脅生命的并發(fā)癥，但是其發(fā)病機(jī)理還不是很清楚。我們發(fā)現(xiàn)環(huán)磷酰胺引發(fā)的心臟損傷可能是它對(duì)細(xì)胞質(zhì)硫氧還蛋白還原酶(cytoplasmic thioredoxin reductase，TrxR1)和非蛋白游離巰基的共同抑制引起的。TrxR1曾經(jīng)被報(bào)道在大多數(shù)組織但是不包括心臟發(fā)揮很重要的作用。我們的研究發(fā)現(xiàn)心臟TrxR1有其獨(dú)特的兩個(gè)方面。第一，腫瘤、膀胱和腎中的TrxR

5、1超過一半活力被抑制，將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的毒性后果。但是，當(dāng)心臟中TrxR1活力被強(qiáng)烈抑制了68％，沒有看到明顯的心臟損傷。第二，腫瘤組織、腹水癌細(xì)胞、膀胱和腎臟中TrxR1活力在被環(huán)磷酰胺或者異環(huán)磷酰胺抑制后能快速恢復(fù)到正常水平，但是心臟TrxR1活力恢復(fù)很慢甚至不恢復(fù)。心臟中TrxR1活力失活在環(huán)磷酰胺引起的心臟損傷中仍然發(fā)揮作用，因?yàn)槭Щ頣rxR1能獲得細(xì)胞毒素的功能，在大量非蛋白游離巰基被消耗的時(shí)候，這種細(xì)胞毒素的功能會(huì)產(chǎn)生很明顯的效

6、應(yīng)，引發(fā)心臟損傷。當(dāng)高劑量的CTX或者低劑量的CTX與谷胱甘肽合成的抑制劑一起使用的時(shí)候，能引起心臟TrxR1和非蛋白游離巰基的共同顯著抑制，導(dǎo)致心臟損傷的發(fā)生。異環(huán)磷酰胺是磷酰胺類衍生物，具有廣譜的抗腫瘤活性。它需要在體內(nèi)經(jīng)過肝細(xì)胞色素P450酶代謝活化才能發(fā)揮作用。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)環(huán)磷酰胺能有效抑制腫瘤TrxR活力。作為環(huán)磷酰胺的異構(gòu)體，異環(huán)磷酰胺與哺乳動(dòng)物TrxR之間的相互作用還沒有被研究。因此，我們?cè)谛∈笊涎芯慨惌h(huán)磷酰胺對(duì)TrxR活

7、力影響。我們發(fā)現(xiàn)異環(huán)磷酰胺能抑制腫瘤TrxR活力，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖速度顯著減慢。而且，異環(huán)磷酰胺優(yōu)先抑制體內(nèi)TrxR活力，而不是其它抗氧化參數(shù)。經(jīng)過異環(huán)磷酰胺作用的癌細(xì)胞，其TrxR活力被顯著抑制，當(dāng)把這些細(xì)胞移植到小鼠體內(nèi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們不再具有致腫瘤的屬性。異環(huán)磷酰胺還能抑制腎臟、膀胱和腦組織TrxR活力。這些結(jié)果說明異環(huán)磷酰胺對(duì)腫瘤TrxR活力的抑制與其抗癌效果高度相關(guān)，并且異環(huán)磷酰胺的全身毒性可能與其抑制多器官TrxR活力有關(guān)。異環(huán)

8、磷酰胺對(duì)TrxR活力抑制可以看做其抗癌效應(yīng)的一個(gè)很重要的機(jī)制。 上面的結(jié)果說明TrxR酶的靶向保護(hù)可能是一個(gè)減少或者緩解化療藥對(duì)正常組織毒性的有效方法，這樣可以提高化療藥的劑量，獲得好的治療效果。阿米福汀是美國FDA批準(zhǔn)的用于減輕順鉑多次治療引起的腎毒性的細(xì)胞保護(hù)劑。體外實(shí)驗(yàn)證明順鉑能抑制TrxR，但是藥理劑量的順鉑在體內(nèi)能否抑制TrxR活力至今還沒有報(bào)道。我們發(fā)現(xiàn)藥理劑量的順鉑能抑制小鼠腹水肝癌細(xì)胞TrxR的活力，壓制肝癌細(xì)胞