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青蒿素与铁元素
拥有足量的铁蛋白，血红蛋白和转铁蛋白对于青蒿衍生物能否发挥最佳功效至关重要，这与青蒿素的亲铁性有关。青蒿素的过氧桥会被细胞内的铁所吸引，它们反应后所产氧自由基再与病毒或含高铁的细胞发生氧化反应，造成的破坏可致细胞死亡，起到杀灭作用。癌症治疗中的所谓“铁死亡”，由此而来。 因为氧化自由基只认铁元素浓度高的细胞，使得含铁量偏高的癌细胞和疟原虫成为靶向性明确的被攻击目标。其实，人体内的血液循环系统的铁元素含量最高，都集中在红细胞的血红素里。在健康情况下，它们都紧密地结合在血红素上，不会招来青蒿素的聚集。但当有外伤，炎症，病毒等造成了血红素的泄露时，青蒿素就像狼群嗅到腥味，立即靶向聚集到问题部位。由此原理，青蒿素可被用于治疗疟疾，炎症，甚至癌症。 所以，对于有缺铁性贫血的人，甚至是处于生理周期的健康女性，如服用青蒿素，需提前考虑补充缺失的铁剂。人体吸收率最高，副作用最低的铁产品是亚铁血红素，因它与所有青蒿衍生物结合。同时，维生素C与铁同服可以增加铁元素的吸收。所以，用橙汁服用铁剂是合理的，尽管违反了清水送服药物的普遍规则。但铁不宜与锌，钙，镁和茶一起服用，会降低其被吸收。
肖友利研究组揭示青蒿素抑制癌细胞生长的分子机制
2月10日，美国化学会化学生物学杂志(ACS Chemical Biology)在线发表了肖友利研究组题为“Profiling of Multiple Targets of Artemisinin Activated by Hemin in Cancer Cell Proteome”的研究论文。该工作揭示了青蒿素独特的过氧桥键结构被亚铁血红素激活并共价修饰相关蛋白的分子机制。从药用植物黄花蒿中分离得到的青蒿素以其独特的分子结构不仅长期作为一线的抗疟疾药物，而且还具有多种其他生物活性。近年来，大量的体外或动物模型实验显示，青蒿素对多种癌细胞均有抑制作用，但人们对该药物的抗癌分子作用机制依然不是很清楚。该研究组的周怡青博士和李伟超同学通过设计合成的以青蒿素为骨架的小分子探针，利用化学蛋白质组学策略，借助于青蒿素小分子探针对其作用靶点蛋白的识别和共价结合修饰的生物活性，在癌细胞蛋白质组中成功“钓”取并鉴定了79个可与青蒿素共价结合的蛋白；进一步研究发现，亚铁血红素在青蒿素过氧桥键激活和共价修饰蛋白的过程中发挥了重要作用；提出了分别依赖于青蒿素和亚铁血红素两个化合物结合修饰蛋白的两种分子抑制机制的结论。相比正常人体组织，癌细胞的生长需要更多更快的铁元素摄入；青蒿素针对癌细胞的这一属性共价结合多个靶标蛋白，扰乱癌细胞的多个正常生理途径，从而抑制癌细胞的生长和增殖。该研究为揭示青蒿素的抗癌机制提供了新认识和思路。该研究得到国家自然基金委、中科院和上海市科委等经费的资助。蛋白质组学和小分子的质谱测试工作得到了中科院上海生科院植生所公共技术服务中心代谢组学与蛋白互作技术平台的支持与帮助。
青蒿素是如何杀死肿瘤细胞的？
研究发现，肿瘤细胞膜是青蒿素攻击的主要靶点。青蒿素既可以通过诱导肿瘤细胞发生“凋亡”，也可以使细胞“胀亡”。肿瘤细胞膜遭到破坏后，其通透性就随之发生改变，一方面细胞外大量的钙离子会进入细胞内，诱导细胞程序化死亡，即“凋亡”。另一方面细胞膜通透性的增加导致细胞内的渗透压发生变化，细胞吸收大量水分发生膨胀直至死亡，即“胀亡”。研究还证实，青蒿素的抗肿瘤作用可能与细胞内的铁有关，这一机制与青蒿素的抗疟作用机制极其相似。铁是与细胞增殖相关的重要金属离子之一，在疟原虫、肿瘤细胞中的含量比正常细胞高，并且肿瘤细胞对铁离子的吸收与肿瘤细胞的增殖呈正相关。青蒿素可与铁反应产生大量的自由基，而自由基破坏肿瘤细胞膜导致细胞内物质外漏，从而杀死肿瘤细胞。利用青蒿素治疗癌症的独特优势在于，青蒿素能与其他药物协同治疗肿瘤。由于常规化疗药物对正常细胞也具有毒性，病人常常耐受差。化疗失败是导致肿瘤转移和复发的重要因素。青蒿素联合其他化疗药物治疗肿瘤可以达到更佳效果。研究人员已经发现青蒿素与5-氟尿嘧啶、表柔比星、阿霉素等常用化疗药物具有协同抗肿瘤作用。青蒿素在杀死肿瘤细胞同时，还可以抑制血管生成因子的表达，抑制血管内皮细胞的增殖、迁移和管状形成并诱导血管内皮细胞凋亡。通过抑制肿瘤内血管生成，从而控制肿瘤的复发和转移。青蒿素衍生物联合放射治疗对肿瘤细胞具有更大的杀伤力。最近，韩国的研究人员将神经胶质瘤细胞用双氢青蒿素预处理后，再给予放疗，发现这种抗疟药可增加放射敏感性，肿瘤细胞数减少了80%，但对乳腺癌细胞、宫颈癌细胞和肝癌细胞的作用较弱。青蒿素对放疗的增敏作用可减少放疗剂量和放疗副反应。青蒿素是我国科学家从青蒿中获得的划时代发现和自主创新成果，其全新的结构和独特的抗疟活性，改写了只有生物碱成分抗疟的历史。中国人依靠自己的智慧和丰富的青蒿资源，为根治疟疾开辟了新的道路，在药学史上创造了又一个奇迹。正如香港科技大学化学研究员理查德·海恩斯教授所说：“中国的青蒿素研究者们应该因此被授予诺贝尔奖，这项研究是整个20世纪后半叶最伟大的发明。”
铁死亡在低剂量双氢青蒿素抗疟机制中发挥重要作用
青蒿素及其衍生物 (ARTs) 产生 ROS 和其他自由基的活化主要依赖于血红素或亚铁。ARTs 在肿瘤细胞中诱导铁死亡，尽管疟疾中铁死亡的参与仍不清楚。我们发现三种典型的铁死亡诱导剂（erastin、RSL3 和索拉非尼）可以有效地模拟 DHA 对血期寄生虫生长的抑制作用，在体外表现出与 DHA 的协同或几乎相加的相互作用，而 DHA 与铁死亡抑制剂的组合。去铁胺、liproxstatin-1）有明显的拮抗作用。DHA，类似于铁死亡诱导剂，可以同时诱导铁死亡相关的细胞不稳定铁和脂质过氧化物的积累。然而，去铁胺和 liproxstatin-1 减少了由 DHA 引起的亚铁和过氧化脂质的增加。这些结果表明，铁死亡可能是一种诱导寄生虫细胞死亡的有效方法，并且可能是 DHA 杀死寄生虫的主要机制，在低浓度下几乎有 50% 的贡献。这些结果为抗疟药物筛选和临床用药指导提供了新的策略。
双氢青蒿素诱导肿瘤细胞铁死亡及其机制研究
目的 阐明双氢青蒿素（DHA）诱导肿瘤细胞铁死亡的作用及其机制。方法 利用3，3’，5，5′-四甲基联苯胺（TMB）检测DHA与FeSO4体外芬顿样（Fenton）反应生成氧自由基（·OH）的能力；MTT法检测DHA对人肝癌HepG2细胞的毒性（包括FeSO4与去铁胺预处理组）。MTT法考察谷胱甘肽（GSH）与铁死亡抑制剂（Fer-1）对DHA细胞毒性的影响；采用DCFH-DA染料考察DHA（包括FeSO4预处理组）诱导的细胞内活性氧的生成能力；采用C11-BODIPY581/591与DiO分别考察DHA（包括FeSO4预处理组）对细胞内脂质过氧化物生成能力以及细胞膜结构的影响；利用谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX-4）试剂盒测定DHA（包括FeSO4预处理组）对HepG2细胞内GPX-4活性的影响。结果 Fe2+能够催化DHA发生芬顿样反应并生成·OH；DHA的半数抑制浓度（IC50）为（39.96±8.78）μmol/L，FeSO4与去铁胺分别能够增加或者降低DHA的细胞毒性；DHA处理后细胞内活性氧含量与脂质过氧化物含量升高，细胞形态变大，细胞膜呈散点状分布并呈现解离状态。FeSO4预处理组与DHA组相比较进一步增加细胞内活性氧含量与脂质过氧化物含量，并且细胞膜形态完全破坏。FeSO4能够增强DHA对GPX-4活性的抑制作用。结论 DHA通过芬顿样反应升高细胞内活性氧而最终诱导肿瘤细胞铁死亡。另外，外源性铁可以加速DHA发生芬顿样反应进而加速肿瘤细胞铁死亡的发生与发展。
青蒿素及其转铁蛋白复合物靶向治疗肿瘤研究进展
摘要研究显示，青蒿素类药物具有良好的抗肿瘤活性。由于肿瘤细胞铁含量较正常细胞高，而青蒿素可与细胞内亚铁离子产生氧化应激作用，生成大量自由基，对肿瘤细胞产生选择性杀伤作用。在青蒿素抗肿瘤作用中，转铁蛋白和转铁蛋白受体发挥重要作用。近年来，将青蒿素类药物与转铁蛋白或转铁蛋白受体结合后，可大大提高其靶向性和抗肿瘤作用，具有良好的应用前景。
科学家揭示青蒿素类化合物抗肿瘤新机制
本报讯（记者黄辛 通讯员张俊芝）中科院上海生命科学研究院营养所王慧研究组在最新的研究中，发现了青蒿素类化合物双氢青蒿素抗肿瘤的又一新机制。近日，相关研究成果在线发表于《公共科学图书馆—综合》杂志上。业内专家认为，该研究揭示调控转铁蛋白受体1（TfR1）打破细胞内的铁平衡，是双氢青蒿素（DHA）抗肿瘤的一种新的作用机制。这将为青蒿素类以及铁元素靶向类抗肿瘤药物的开发提供理论基础。青蒿素是我国科学家独立研制成功的一种植物抗疟药，青蒿素类药物的应用，挽救了全球特别是发展中国家数百万人的生命。随着我国科学家屠呦呦因为发现青蒿素药物获得2011年拉斯克临床医学奖，青蒿素及其衍生物再度成为举世瞩目的明星分子，其中DHA是青蒿素的主要代谢产物和活性最强的一种衍生物。除了抗疟以外，青蒿素类药物显著的抗肿瘤活性也受到了越来越多的关注。近年来，王慧研究组对青蒿素类化合物的抗肿瘤功能及机制开展了多项研究，已发现青蒿素及其衍生物对卵巢癌、肝癌的抗肿瘤效果并探讨了其作用机制。在王慧指导下，巴乾等研究人员发现，DHA能造成肿瘤细胞铁元素缺乏、降低铁元素吸收、干扰细胞内铁元素既有的平衡状态，且这些影响与氧化应激无关。他们进一步研究发现，DHA可以降低细胞膜上的TfR1水平，通过脂筏介导的内吞作用对其进行调控，减弱了细胞对铁的吸收从而杀伤肿瘤细胞。王慧表示：“该研究不仅阐释了DHA对铁元素代谢的影响，还证实了一种新的TfR1的作用方式。”该项研究课题得到了国家自然科学基金委员会、中国科学院和上海市科委的资助。
双氢青蒿素和顺铂联合介导胰腺导管腺癌的铁死亡
①顺铂（DDP）已被用于胰腺导管腺癌（PDAC）的一线化疗，但其诱发的毒副作用以及获得性耐药限制了其临床应用；
②本研究发现双氢青蒿素（DHA）能够提高DDP的细胞毒性并显著降低其体内外有效浓度；
③DHA和DDP联用能够显著抑制PDAC细胞增殖并诱导DNA损伤；
④DHA和DDP诱导的铁死亡能够进一步促进PDAC的细胞死亡以及游离铁和脂质过氧化的积累；
⑤游离铁元素的大量消耗会导致肿瘤对铁死亡产生耐受，而铁的添加会加速细胞死亡。
该研究表明双氢青蒿素与顺铂协同作用能够诱导胰腺导管腺癌细胞发生铁死亡，更重要的是，双氢青蒿素的应用将提高顺铂在临床中的安全性。双氢青蒿素与顺铂通过调节铁代谢诱导胰腺导管腺癌铁死亡的协同治疗效果
双氢青蒿素抗肿瘤分子生物学机制研究进展
摘要: 青蒿素作为抗疟特效药在临床应用中存在水溶性小、口服效果差等缺点，因此研究人员开发了保留其母核的多种衍生物。其中双氢青蒿素（DHA）的抗疟活性更强，且具有在体内代谢速度快、水溶性好等优点，同时DHA对肿瘤细胞也有良好的抑制效果，且其分子生物学作用机制与自身结构中的过氧桥密切相关。由于肿瘤细胞比正常细胞需要摄取更多的铁离子，因此肿瘤细胞膜上存在大量的转铁蛋白受体。DHA能在亚铁离子的存在下使过氧桥发生断裂，产生自由基从而对肿瘤细胞发挥杀伤作用，并能使转铁蛋白受体发生内吞，阻止肿瘤细胞从外界摄入必需的铁离子。本文主要从DHA加速细胞氧化损伤、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞生长增殖和侵袭转移以及逆转肿瘤细胞多药耐药等方面对其抗肿瘤的分子生物学机制进行综述。
美国癌症协会(American Cancer Society)发布的癌症数据表明, 癌症病例和癌症致死率正逐年升高, 而化学治疗是治疗癌症的主要方式之一, 但往往会因肿瘤细胞耐药而降低化学治疗的疗效[1-2]。天然抗肿瘤药物因毒性低、成本低廉, 具有丰富的可利用性以及可作用于肿瘤细胞内多种信号转导通路而备受关注。
青蒿素是我国研究人员在1972年从菊科植物黄花蒿中提取出的具有抗疟作用的生物活性物质。研究发现青蒿素衍生物具有更好的生物活性[3]。双氢青蒿素(dihydroartemisinin, DHA)由青蒿素经四氢硼钠还原所得, 也是青蒿素类药物在生物体内的活性代谢产物。DHA由于吸收好、分布广、排泄和代谢迅速、安全低毒等优良性能, 成为纳米抗疟药物的主要成分。DHA能够抑制包括骨髓瘤、软组织瘤、黑色素瘤等多种肿瘤细胞的增殖。
DHA对肿瘤细胞具有直接细胞毒作用, 并能诱导肿瘤细胞发生凋亡, 包括参与内质网应激(endoplasmic reticulum stress)、线粒体凋亡以及死亡受体(death receptor)途径, 且每一条通路都不是单独的, 而是共同对肿瘤细胞凋亡发挥作用[4]。DHA能使机体产生大量活性氧自由基(reactive oxygen species), 后者可介导细胞内多种信号转导通路, 其浓度的高低间接调节机体细胞的凋亡和坏死。此外, DHA在肿瘤细胞的多药耐药、侵袭转移以及靶向治疗等方面都有良好的作用效果。本文将对DHA抗肿瘤分子生物学机制的研究现状作一综述, 为DHA作为抗肿瘤有效成分的后续研究提供参考。
1 DHA加速铁离子介导的细胞氧化损伤
DHA对肿瘤细胞具有显著的细胞毒作用。与正常细胞的细胞质相比, 肿瘤细胞中具有更多的游离铁离子[5], 这也是DHA能够选择性杀伤肿瘤细胞的关键因素。由于DHA内部含有过氧桥结构, 在遇到亚铁离子时桥结构断裂产生大量以碳为中心的自由基, 而且活性氧自由基水平也会大幅度提高, 两种自由基含量的持续增加会对DNA造成不可修复的损伤, 使得DNA双链破碎化, 导致肿瘤细胞死亡[6]。DHA能够在30 min内大幅提升人肺腺癌ASTC-a-1细胞中活性氧自由基的水平并使肿瘤细胞死亡, 由此证明了DHA引发活性氧自由基水平升高是发挥DHA细胞毒作用的基本因素[7]。Ba等[8]发现DHA能与肿瘤细胞膜表面的转铁蛋白受体1(TfR-1)结合使TfR-1发生内吞作用, 由此阻止肿瘤细胞从胞外摄取维持生命的必须元素铁离子。
2 DHA诱导肿瘤细胞凋亡
细胞凋亡是一种程序性的死亡, 在保持机体稳态方面有重大意义。凋亡细胞中的有机质能被吞噬细胞二次利用, 而且还不会引起自身免疫反应, 因此诱导肿瘤细胞发生凋亡也是治疗肿瘤的首选[9]。研究发现, DHA促进肿瘤细胞凋亡与诱导铁依赖性内质网应激有关, DHA作用于肿瘤细胞后能显著上调葡萄糖转运蛋白78(GRP78)和内质网应激相关蛋白GADD153表达水平, 两者均为内质网应激的组成部分, 前者可触发信号转导网络诱导细胞周期阻滞和凋亡, 后者作为前期凋亡分子可下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达[10]。但是关于铁依赖性内质网应激是否为DHA选择性诱导肿瘤细胞凋亡而对正常细胞影响较小, 还需更多后续研究。目前, 已有一些研究阐述了DHA诱导细胞凋亡的机制。
2.1 引发肿瘤细胞内质网应激
所有真核细胞在受到外界或内部过度刺激时可发生内质网应激, 并可通过一系列信号通路即未折叠蛋白质反应应答内质网应激, 但持久或严重的内质网应激可使细胞发生凋亡。研究发现, DHA能够通过抑制肌浆网钙ATP酶(sarco/endoplasmic reticulum calcium ATPase, SERCA)的活性使肿瘤细胞内钙离子浓度增大, 从而引发内质网应激, 导致CCAAT增强子结合蛋白同源蛋白(CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein, CHOP)等相关生长抑制基因的表达上调, 活化线粒体凋亡途径[11]。Gao等[12]研究发现, DHA使人肝癌HepG2细胞内活性氧自由基和钙离子水平大幅升高, 引发肿瘤细胞内质网应激, CHOP表达上调, 使附着于线粒体膜的CHOP下游底物超大型B淋巴细胞瘤(Bcl-XL)和B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)基因的表达水平发生变化, 促进肿瘤细胞凋亡。但是Chen等[13]发现在DHA的作用下, 作为抑制细胞凋亡Bcl-2家族的前期凋亡蛋白Bim, 并不是从线粒体而是通过内质网释放并使得其表达水平明显增高。此外, 内质网应激可激活细胞自噬, 而细胞自噬与肿瘤细胞的生长死亡有密切的联系[14]。内质网应激导致作用于细胞周期、细胞吞噬、抑制细胞凋亡的应激调节蛋白P8上调, 进而诱导了转录调节因子4和CHOP的表达, 而这一过程又会削弱DHA对肿瘤细胞的促凋亡作用[15]。Jia等[16]发现DHA在胰腺癌细胞中通过上调自噬启动因子Bclin 1的表达, 使得C-Jun氨基端激酶(JNK)信号通路激活, 诱导肿瘤细胞发生自噬。
2.2 诱导线粒体凋亡途径
线粒体作为细胞呼吸链和磷酸化的中心, 在机体生命活动中扮演“能量工厂”的角色。线粒体内包含一系列与细胞凋亡相关物质, 如细胞色素c (cytochrome c)、凋亡诱导因子(apoptosis-inducing factor)、活性氧自由基、钙离子等。当线粒体接受凋亡信号刺激后, 伴随Bcl-2基因家族的介入, 凋亡相关物质释放到基质, 膜内外质子梯度改变使ATP合成受阻, 并伴随胱天蛋白酶(cysteinyl aspartate specific proteinase, caspase)级联反应的激活, 使细胞发生凋亡, 大量实验证明, DHA能作用于肿瘤细胞线粒体凋亡途径。
2.2.1 抑制凋亡基因
Bcl-2家族Bcl-2蛋白家族可分为两类:一类如Bcl-2、Bcl-XL、Mcl-1等具有抑制细胞凋亡的作用, 另一类如Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X protein, Bax)、Bcl-XS、Bcl-2同源拮抗剂(Bcl-2 homologous antagonist/killer, Bak)、Bim、Bik/Nbk则能促进凋亡。其中Bcl-XL可阻断前期凋亡蛋白Bax和Bak的激活, 以此降低线粒体膜的渗透性使细胞色素c无法从线粒体释放到基质中。Bax则利用从基质到线粒体外膜的易位作用, 在早期的线粒体凋亡途径中具有改变构象和应答各类凋亡信号的能力, 如线粒体膜电位(mitochondrial memberane potential)的变化、前期凋亡因子释放、caspase级联反应激活以及后期凋亡诱导事件的发生。此外, Noxa和Bax都由p53抑癌基因编码, 其在肿瘤细胞的凋亡过程中发挥着重要作用。研究发现DHA作用于肿瘤细胞之后能显著增加Bax的含量, 并下调Bcl-2的表达[17]。Lu等[18]发现DHA能够显著降低线粒体膜电位, 在激活caspase-3、caspase-8、caspase-9, 提高Bax/Bcl-2比率的同时, 还转录了凋亡诱导因子, 并将细胞色素c从线粒体释放到细胞质基质中, 使线粒体内外质子梯度变小, ATP合成受阻, 促进肿瘤细胞凋亡。此外, Cabello等[19]发现DHA能选择性地使黑色素瘤细胞中的Bcl-2家族促凋亡基因Noxa的表达水平上调。
2.2.2 激活caspase级联反应
caspase是存在于真核细胞细胞质中具有类似结构的蛋白酶, 参与调节细胞的生长、分化和凋亡等生理过程。作用原理是起始caspase (initiators caspase)被外来蛋白信号切割激活, 激活的起始caspase又能切割激活执行caspase (executioners caspase), 最终作用于靶蛋白使之水解。caspase家族中起凋亡执行作用的分别是caspase-3、caspase-6、caspase-7, 通过抑制caspase-8和caspase-9的活性使caspase-3的激活受到阻滞, 证明caspase-3作为下游底物其水平能被caspase-8、caspase-9调控。此外, 通过抑制caspase-8、caspase-9的活性能够削弱DHA抑制骨髓瘤细胞生长的活性[20]。Li等[21]发现DHA能够抑制NF-κB的活性, 分别使NF-κB靶基因Bcl-2下调、Bax的表达上调, 并显著增强caspase-3和caspase-9的活性, 促进食管癌细胞的凋亡。此外, DHA能促进白鲜碱通过caspase依赖性途径诱导人肺腺癌A549细胞凋亡[22]。
2.3 诱导死亡受体途径
死亡受体途径属细胞外凋亡途径, 受体主要包括Fas、TNF受体1、DR3、DR4、DR5, 并能被肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNF-related apoptosis-inducing ligand, TRAIL)结合激活, 进一步与前期caspase-8形成死亡诱导信号复合物, 活化的caspase-8释放到基质中激活caspase级联反应, 引发下游底物活化, 发生细胞凋亡, 此外, TRAIL对肿瘤细胞具有选择毒作用, 使死亡受体途径进一步加强。实验证明DHA能显著增强DR5启动子的转录活性, 并与TRAIL协同作用于肿瘤细胞的凋亡[23]。另外, 活性氧自由基可介导DR5上调, 增强DHA与TRAIL的协同效应[24], 增强肿瘤细胞凋亡效果。
2.4 抑制NF-κB活性
NF-κB作为普遍存在的转录因子, 可调节包括TNF、IL-1、IL-6、IL-8、致癌基因C-myc以及多种凋亡相关基因的表达, 因而在肿瘤细胞凋亡、生长增殖中具有重要作用。正常情况下, NF-κB在细胞质中与其抑制蛋白IκB (inhibitor of NF-κB)相结合处于非活性状态, 当受到外界刺激后可被激活, 随即进入细胞核发挥转录调节作用。研究发现, DHA可显著抑制NF-κB活性并抑制IκB蛋白的降解, 以此促进肿瘤细胞凋亡[21, 25]。
3 DHA抑制肿瘤细胞的生长和增殖
肿瘤细胞的生长和增殖主要受到原癌基因和抑癌基因的共同作用, 但由于一些蛋白和蛋白激酶能反作用于转录和翻译过程, 使肿瘤细胞的生长和增殖过程受诸多因素的共同调控。哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)作为一种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶可整合细胞外各种信号, 通过磷酸化下游靶蛋白核糖体P70S6激酶来影响细胞的转录和翻译, 以此达到调控细胞生长和增殖的目的。mTOR可参与周期素(cyclin D1、cyclin A)、细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)、C-myc、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)-2、MMP-9以及NF-κB的合成和活性调控。研究发现, DHA除下调MMP-9的表达外, 还能抑制mTOR的磷酸化作用使cyclin A和C-myc的表达下调, 从而抑制肿瘤细胞增殖[26-27]。另外, CDK只有与相应的cyclin形成复合物才能发挥调控细胞周期或转录的功能。cyclin D-CDK4/6和cylin E-CDK2的聚合体负责调控细胞周期G1期, 作用原理为G1期产生的视网膜母细胞瘤基因转录蛋白是cylin-CDK聚合体的酶作用物, 磷酸化后调节G1期以后的细胞周期。而cylin A-CDK2和cylin B-CDK1则负责调控细胞周期S和G2-M期。研究发现DHA不仅能抑制相关基因表达cyclin D1、CDK4、cylin B1以及CDK1使肿瘤细胞周期分别阻滞于G0/G1期和S期, 而且能够显著抑制视网膜母细胞瘤基因转录蛋白磷酸化, 抑制肿瘤细胞增殖[28]。Lu等[10]还发现, DHA能够阻断G1/S期的细胞周期通路, 使得HCT-116细胞停留在G0/G1期, 从而减少S期肿瘤细胞数量。此外, DHA不仅能阻断Wnt/β-连锁蛋白信号通路, 通过增强糖原合酶激酶GSK3β的催化活性降低β-连锁蛋白的水平, 抑制肿瘤细胞增殖, 并能抑制葡萄糖转运体GLUT1相关基因的表达, 以此抑制肿瘤细胞对葡萄糖的摄取, 从而影响肿瘤细胞糖代谢, 减弱肿瘤细胞生长活性和形态建成[29-30]。
4 DHA抑制肿瘤细胞的侵袭和转移
侵袭和转移是恶性肿瘤最主要的生物学特征, 也是大多数患者死亡的最直接因素。大量研究结果表明, DHA对肿瘤细胞的侵袭转移具有显著抑制作用, 这也可能是其选择性杀伤肿瘤细胞的一个特性。肿瘤细胞的侵袭转移主要与细胞黏附因子和细胞外基质降解、细胞跨膜信号转导机制的改变以及血管生成有着密切联系。其中, 细胞黏附因子上皮钙黏素(E-cadherin)能使同类型细胞粘附, 从而具有降低肿瘤细胞扩散进入周围其它组织和血管的能力。而细胞外基质的降解主要依赖各类蛋白激酶发挥作用, 如血浆纤维蛋白酶原激活因子(plasma fiber protease activation factor, PA), 包括行使不同生理功能的尿激酶型纤溶酶原激活剂(urokinasetype plasminogen activator, u-PA)和组织型纤溶酶原激活剂(tissue plasminogen activator, t-PA)、间质胶原酶MMP-1和MMP-8、明胶酶MMP-2和MMP-9、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)以及局部黏着斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)。相反, MAPK亚族Raf对应Raf激酶抑制蛋白(Raf kinase ihibitor protein, RKIP), RKIP是各类肿瘤细胞转移抑制剂, 能通过抑制肿瘤细胞RAF/MEK/ERK途径从而调节肿瘤细胞增殖、凋亡、细胞周期等生理过程。研究发现, DHA能显著抑制u-PA在乳腺癌细胞MDA-MB-231中的表达水平, 而在人纤维肉瘤细胞中DHA则通过抑制PKCα/Raf/MAPKs和NF-κB/AP-1机制来降低MMP-9的表达水平, 从而抑制肿瘤细胞转移[31-32]。此外, Hu等[33]发现DHA作用于子宫颈瘤Hela和Caski细胞后能分别上调RKIP和下调抑制凋亡蛋白Bcl-2的表达, 分别作用于肿瘤细胞的转移和凋亡过程。Wu等[34]发现DHA在人卵巢癌细胞中能分别降低磷酸化FAK以及MMP-9的表达水平从而抑制肿瘤细胞转移。另外, 肿瘤细胞的转移和侵袭需要机体生成大量血管以提供足够的血氧营养, 而血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)在血管生成中发挥着重要作用。D’Alessandro等[35]发现DHA不仅能抑制VEGF的表达, 减少肿瘤血管的生成, 而且在阻止肿瘤组织血管生成时药物浓度和肿瘤组织含氧量也会对抑制率有显著影响。此外, DHA能够下调NF-κB表达肿瘤细胞前期转移蛋白, 直接抑制肿瘤细胞转移[36]。
5 DHA逆转肿瘤细胞的多药耐药
肿瘤细胞对多种凋亡诱导药物产生耐药性, 是治疗肿瘤失败的主要原因。研究发现DHA对包括埃罗替尼(erlotinib)、伊马替尼(imatinib)、顺铂(cisplatin)、达沙替尼(dasatinib)及长春新碱(vincristine)在内的多种抗肿瘤药物[37]、TRAIL以及电离辐射(ionizing radiation)具有良好的协同增效效应。Feng等[27]发现DHA与顺铂联合使用能大幅增强顺铂对肿瘤细胞增殖抑制和凋亡促进的作用。吉西他滨(gemcitabine)是一种破坏肿瘤细胞DNA复制的抗代谢抗癌药物, DHA与此药共用并没有使活性氧自由基水平上升, 但激活了caspase-9、caspase-3、Bak、Bax-xl的表达和降低了线粒体膜电位, 并且激活了caspase-8和细胞表面死亡受体Fas介导的外在凋亡途径[38]。研究发现, 大多数肿瘤细胞对电离辐射都有不同程度的抗性, 而增加其强度又会对患者产生严重副作用。DHA对低强度的电离辐射就可产生良好的协同增效作用[39], 使放射治疗疗效增强。种种研究结果表明, DHA具有良好的逆转肿瘤细胞多药耐药的生物活性。
6 展望
DHA作为抗肿瘤的有效生物活性成分, 目前对其研究主要是在如何充分结合DHA自身的生物化学特性, 如化学结构、水解作用、溶解度、溶血现象、细胞毒作用等方面, 以提升抗肿瘤活性。在结构修饰方面, 通过在青蒿素或DHA可改造性强的C-10位上引入不同的取代片段, 可改善其药代动力学活性并降低其毒副作用[40], 如10-O-查尔酮取代青蒿素化合物, 以DHA为先导物的10-S-取代化合物、青蒿素-哌嗪衍生物、青蒿素-喹啉吲哚混合抗增殖剂等, 均能显著提升抗肿瘤活性。由于没有特异的传送体系, 在体内自由扩散的DHA能被肿瘤细胞和正常细胞同时吸收, 限制了其深入应用, 目前研究主要是联合水溶性较好的化学物质, 制成能同时具备良好水溶性和充分发挥DHA药效的二聚体药物, 并探索如何构建高效的药物传送体系等[41-42]。前面提到DHA既然能使TfR-1发生内吞, 那么将转铁蛋白和抗癌药物联合作用于肿瘤细胞是否能起到靶向治疗的作用呢？Liu等[43]利用生物相容性和体内降解性良好的纳米粒子石墨烯氧化物(GO), 将DHA及转铁蛋白经过修饰后在GO表面构建为DHA-GO转铁蛋白复合纳米抗肿瘤药物, 作用于小鼠肿瘤细胞表面过度表达的TfR, 达到靶向治疗效果。另外, 发现肺癌细胞中过度表达的翻译调节肿瘤蛋白(translational controlled tunor protein)可作为DHA的靶点[44]。DHA自身的过氧桥结构是青蒿素类药物区别于传统抗癌药物的关键, 通过提升机体内活性氧自由基的含量或水平, 激活多条肿瘤细胞凋亡相关通路, 发挥对肿瘤细胞的选择性细胞毒作用。目前对DHA相关研究表明, 其抗肿瘤活性主要是依靠诱导细胞凋亡实现的, 但DHA如何选择性诱导肿瘤细胞凋亡的机制还需进一步研究。研究者预测, 随着对青蒿素类药物抗肿瘤活性的深入研究, 将可能生产出安全性能更高、可口服、低成本的相关抗癌药物。
综述青蒿素治癌的分析研究
说起青蒿素 ,国人如雷贯耳。青蒿素的出现 ,使疟疾的治疗产生了革命性的进步。青蒿素是中国人的骄傲。然而 ,可能人们意料不到 ,青蒿素也能杀癌 ,且效果亦不同凡响 ,美国专家甚至预言 ,青蒿素可能使一些癌症的治疗方法产生彻底的改变 ,令人叹为观止。
从植物苦艾中提取的化学物质可望用于癌症治疗 ,且有可能使一些癌症的治疗方法产生革命性的变化。美国西雅图的科学家依据前人的研究稍加推论 ,然后应用现代实验室技术证明 ,从植物苦艾 (worm-woodplant)中提取的一种化合物 ,以乳腺癌细胞为搜索和攻击目标 ,但却不伤害健康细胞。华盛顿大学生物工程研究人员亨利.赖 (Henry Lai)报道 ,在多项实验室试验中 ,该化合物能在 16个小时之内 ,将试管中与其接触的乳腺癌细胞实际上全部杀灭。同样重要的还有 ,他说 ,几乎所有与其接触的健康细胞仍然存活。此外 ,一只患有严重的──如此严重 ,以致于行走横穿房间都无法完成──骨肉瘤的小狗 ,接受这种治疗短短 5天内 ,就已完全康复。赖说 , X光显示 ,狗的肿瘤“已基本上消失”。赖相信距今两年后 ,这只狗仍还活着。赖说 :“不仅有效 ,而且该化合物非常有选择性。它对癌细胞有高度的毒性 ,但对正常细胞则几乎无影响。”这种“新”的抗癌化合物究竟是什么东西呢 ?不是别的 ,而是一种在中国广为所知的抗虐药──青蒿素 (artemisinin),只不过是旧药新用。据赖介绍 ,数千年以前 ,中国的民间医生从植物黄花蒿 (Artemesiaan-nual.)中提取该药用于治疗疟疾 , 70年代一份“祖传秘方”在汉代古墓中发现 ,使青蒿素再次成为这种蚊子传播疾病的治疗药。事实上 ,这种化合物的纯化形式仍是目前优良的抗疟药。
作用机理
探讨青蒿素何能有抗疟作用的实验研究 ,导致将其作为抗癌药的试验。这当中的谜底是疟原虫与癌分裂细胞拥有的一个共同特点 :高铁浓度。当青蒿素或其衍生物与铁离子接触时 ,一种化学反应随就发生 ,导致自由基的产生。在疟疾中 ,这种自由基攻击并与细胞膜结合 ,使其分裂 ,从而杀死这种单细胞疟原虫。赖说 ,当癌细胞分裂时 ,同样需要铁离子进行DNA复制。因为癌症是以细胞的失控分裂为特征 ,其细胞含有的铁浓度较正常细胞为高。在癌细胞表面上 ,转铁蛋白 (transferrin)受体──铁进入的细胞通路──也比健康细胞多。对于乳腺癌 ,肿瘤细胞表面拥有的转铁受体 ,比正常乳腺细胞多 5至 15倍。因此 ,可以逻辑推论 ,这种抗疟药可能也以癌细胞作为其攻击靶的。实际上 ,大约 7年前赖就提出了类似这样的问题。赖与其助手NarendraSingh教授合作 ,设计了一种策略 ,并获得了旧金山乳癌基金会的基金资助。赖等人的研究发表于 11月号的《生命科学》 (Life Sciences)杂志。
抗癌策略
据赖介绍 ,这种策略的最突出之处是 ,它首先提升使癌细胞含有更多的铁离子 ,然后引入青蒿素选择性地将其杀灭。在实验中 ,赖使乳腺癌细胞和正常乳腺细胞的多组混合物 ,要么接受一种被为全转铁蛋白 (holotransferrin)的化合物──其能与转铁蛋白受体桔合 ,从而转运更多的铁离子进入细胞增加胞铁浓度 ;要么接受一种水溶形式的青蒿素 ,或要么接受这两种化合物的组合。赖报道 ,只接受其中一种化合物的细胞没有显著的效应 ,但首先接受全转铁蛋白打击 ,后接受青蒿素的癌细胞反应非常剧烈── 8个小时后 ,四分之三的癌细胞已被清除 ;16个小时后 ,几乎所有的癌细胞已死亡。他说 ,同样重要的是 ,大量的正常乳腺细胞没有死亡 ,显示这种治疗方法的高度安全性。赖认为 ,这项成功实验尤其值得注意之处是 ,实验中还应用了对放射疗法有抵抗的乳腺癌细胞 ,“因此意味着这种方法可能有效于对常规疗法抵抗的癌症”。赖说 ,如可以想象的一样 ,侵袭性更强的癌症如胰癌和急性白血病──这些癌以更加快速的细胞分裂为特征 ,因而铁浓度较高──疗效将更好。他说 ,在另一项独立的研究中 ,这种疗法 8小时之内可将试管中的白血病细胞全部清除。下一步 ,据赖介绍 ,将是进一步的动物试验 ,跟着人体试验。他说 ,首先病人被给予铁补充剂 ,以提高其癌细胞内的铁浓度 ,然后以片剂的形式给予该种化合物。如这种治疗能如其早期的预兆的那样成功 ,它将使一些癌症──尤其是侵袭性、快速增殖肿瘤的治疗方法 ,产生革命性的改变。赖说 :“迷人的地方还有 ,这种物质是数千年前中国人使用的东西。我们只不过是发现了另一种不同的用途。”这种应用肯定不无道理 ,有大量研究证明铁与癌相关。例如 ,据为癌症患者书写《医治选择》的作者 RalphMoss报道 ,在一项研究中 ,从恶性乳腺组织中可提取出 3倍于从良性组织中提取的铁。在该被研究的乳腺癌病人中 , 88%的人铁贮量增高。但假定疟疾与癌细胞有此共同特点 ,为何经过这么长时间科学家才意识到这些 ?赖说 ,这是一个谜──“或许人们不太在意简单的概念”。青蒿素是青蒿叶中分离的抗疟有效成份，具有过氧基团的倍半萜内酯，是我国首先发现的新构型的抗疟药，体内代谢活性产物为双氢青蒿素，抗疟活性高，毒性小。目前青蒿素类衍生物有：双氢青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚及青蒿琥酯。药动学研究证实青蒿素类药物在体内吸收快，分布广，排泄快。毒理学证实其毒副作用轻微，毒性主要靶器官为骨髓，可致造血抑制；其次是内脏，可致胃肠、肝、肾广泛淤血，严重中毒可出现胃肠粘膜、肝肾实质损伤。急性毒性作用最敏感的变化指标是外周血网织红细胞减少和血清碱性磷酸酶(A L P)升高，并有明显的量效关系。长期大量用药主要可致中枢神经系统毒性及心肌受损。有研究证实青蒿素类药物无明显的致突变作用。药理学研究证实青蒿素具有抗疟、抗血吸虫、抗孕及抗肿瘤等多方面的作用，目前临床上主要用于抗疟治疗。青蒿素类药物抗疟作用机制的早期研究观察到药物作用于原虫的膜系结构，如食物泡、表膜和线粒体、核膜和内网质等，阻断疟原虫摄取营养而导致氨基酸饥饿，同时迅速形成自噬泡并不断排出体外，致使疟原虫损失大量胞浆而死。后又发现血色素中含有二价铁能催化分解药物的过氧基，生成羧化自由基，从而引起生化反应而导致疟原虫死亡。近年青蒿素类药物具有选择性烷化蛋白质的作用已被大量实验所证实，被认为是导致虫体死亡的重要原因。青蒿素类药物除用于抗疟外，还可以调节机体免疫功能。在对小鼠免疫功能的影响中观察发现：青蒿琥酯对体液免疫有抑制作用，明显抑制Ⅱ一Ⅳ型过敏反应，但对细胞免疫有促进作用，可促进巨噬细胞的吞噬作用，杀伤肿瘤细胞，促进分泌白介素2(IL一2)等。近年来发现青蒿素及其衍生物具有明显的抗肿瘤活性，有望成为抗肿瘤治疗的新成员，现将其抗肿瘤作用及其机理研究综述如下。
1.抗肿瘤作用
1991 年我国学者报道了青蒿素衍生物对白血病P388细胞、肝癌细胞SMMC一7721及人胃癌细胞SGC一7901有选择性杀伤活性。此后国内外的研究证实了青蒿素类药物对白血病、结肠癌、黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等均有杀伤作用l8,9J。美国华盛顿大学的Lai研究员及Singh副研究员发现，青蒿素对乳腺癌细胞有明显杀伤作用。在生命科学杂志(LS)刊出的一项研究报告描述青蒿素在16 h内几乎将所有与之接触的人乳腺癌细胞杀死。杨小平等 ul2_采用体外实验证实青蒿琥酯钠对人宫颈癌(HeLa)细胞、人低分化鳞状上皮鼻咽癌(CNE2及SUNE-1)细胞3种人肿瘤细胞体外有杀伤作用，半数抑制浓度(IC5o)分别为42．7μg／mL、101．6 μg／mL、1．29 μg／mL；对杂种小鼠的3种移植性肿瘤有体内抑瘤作用，在每天 50 mg·kg 和100 mg·kg- 的剂量下静脉给药对S-180、肝癌及LII抑瘤率分别为： ％ 一53％、21％-49％及42％ 58％ ，在每天150 mg·kg-1 及300 mg·kg 剂量下灌胃给药对uI和裸鼠移植人鼻咽癌(CNE2及SUNE一1)亦有肯定抑瘤作用，抑瘤率分别为42．4％～71．4％、25％～42％及30％～50％林芳等研究青蒿素及其衍生物青蒿琥酯对人乳腺癌MCF一7细胞增殖的影响并探讨其作用机制。 结果显示10μmol／L青蒿素和1 μmol／L青蒿琥酯能明显改变MCF一7细胞的细胞周期，使s期细胞显著减少，G0+Gl期细胞明显增加。青蒿素对MCF一7细胞增殖仅有微弱抑制作用，但其衍生物青蒿琥酯却表现出显著的抑制作用，IC50为0．31μmol／L。 1 μmol／L青蒿琥酯引起MCF一7细胞的凋亡和直接的细胞毒作用明显强于10 μmol／L青蒿素的作用。说明对肿瘤细胞增殖的抑制青蒿琥酯比青蒿素作用强。此外，青蒿琥酯具有放疗和化疗增敏作用。青蒿琥酯可抑制人宫颈癌HeLa细胞生长，ICso为37 t,#mL，在乏氧条件下，ICso为 30~g／mL，青蒿琥酯在10 tc／mL辐射增敏比(SER)为1．32，在30 t,#mL的SER为2．00，而对照组以第一代放疗增敏感剂咪嗦 哒唑(MISO)治疗，其SER为1．39，在乏氧条件下，1 mmol／L MISO对HeLa增殖抑制率与30 t,#mL的青蒿琥酯作用相似，而在 富氧条件下，1 mmol／L MISO对HeLa增殖抑制率低于30 g／mL青蒿琥酯的杀伤作用，说明青蒿琥酯具有一定的放疗增敏作用。同时，青蒿素与传统化疗药如阿霉素等作用机制不同，无交叉耐药，且通过抑制谷胱苷肽-S-转移酶的活性，可逆转肿瘤细胞对化疗药的多药抗性，在理论上应与传统化疗有协同增效作用。
2.抗肿瘤机理研究
目前大多数研究认为青蒿素及其衍生物的抗肿瘤作用主要是通过诱导凋亡，但其促凋亡机制尚未完全明了。双氢青蒿素对人乳腺癌MCF7细胞有很强的抑制作用，ICso为0．26 panol／L。流式细胞仪测定细胞周期发现，1 panol／L双氢 青蒿素作用24 h后，MCF7细胞被阻滞在G0+Gl期，s期细胞显著减少。说明双氢青蒿素抑制MCF7细胞增殖的机制之一是将细胞滞留在G0+Gl期 l 。但亦有其他研究显示了不同结果。周晋等研究了青蒿素对人白血病细胞株NB4、K562和原代APL细胞的影响及可能机制，结果显示青蒿素对 NB4、K562和APL细胞的增殖明显抑制，其抗肿瘤机制有凋亡和胀亡两种，且细胞凋亡率随药物浓度增高而增加，随药物作用时间的延长而增加。流式细胞仪测定结果显示青蒿素将细胞阻滞在G2+M期。作者认为白血病细胞膜是青蒿素作用的靶点之一，青蒿素可使白血病细胞内钙升高，致白血病细胞凋亡。青蒿素同时通过开放某些细胞膜上的离子通道，使细胞内钙浓度增加，激活caspase非依赖性细胞死亡形式，在没有三磷酸腺苷(ATP)缺乏时发生胀亡。董海鹰等研究青蒿素对体外培养的白血病K562细胞的凋亡诱导作用及机制，认为青蒿素对K562细胞明显的促凋亡机制可能与抑制内向整流钾电流有关，使线粒体跨膜电位下降，导致促凋亡物质的释放激活，使细胞凋亡。分析以上研究可知，无论青蒿素类药物是使肿瘤细胞滞留在G0+G。期还是在G2+M期，亦无论其促凋亡机制如何，诱导调亡是其发挥抗肿瘤作用的关键。近年来，对青蒿素所致凋亡的分子机制也进行了探讨。王勤等在研究青蒿琥酯对肝癌细胞的诱导凋亡机制时，发现青蒿琥酯下调增殖细胞核抗原(PCNA)和BCL一2基因的表达，上调BAX基因表达，而BCL一2和BAX基因参与调控诱导癌细胞凋亡的P53非依赖性途径，故认为其凋亡的分子机制是P53非依赖性的。杨小平等的研究也证实了上述结论：肝癌细胞(BEL一7402)经青蒿琥酯处理后可诱导人肝癌细胞(BEL一7402)凋亡，肝癌细胞中P53、P21蛋白表达水平无明显变化，而bc1—2蛋白表达水平降低．即与P53、P21无关，而与凋亡调节基因bcl-2下调有关。 也有研究认为其抗肿瘤作用可能与抗疟机制相似，需Fe2 的参与。青蒿素类药物中的过氧基团可通过与亚铁原子反应产生自由基或亲电子中间产物，而杀伤肿瘤细胞。美国华盛顿大学曾提出如下假设：因为癌细胞需要铁才能在分裂时复制DNA，因此，癌细胞含铁量比普通细胞高很多。如能大大提高癌细胞的含铁量，则癌细胞可被青蒿素选择性杀死。进一步研究发现添加转铁蛋白能提高双氢青蒿素对人乳腺癌细胞 ttTB27的杀伤能力，而对正常人乳腺细胞TB125没有明显的细胞毒作用。国内研究也发现外源添加FeC1 350～150μmol·L 可使双氢青蒿素对人乳腺癌MCF7细胞的生长抑制率提高约30％～50％。这种杀伤作用是否与铁离子参与青蒿素类药物的自由基产生过程，从而导致细胞坏死增多有关，值得进一步研究。同时青蒿素具有选择性烷化蛋白质的作用，这可能与青蒿素结合了癌细胞内特殊的靶蛋白受体，从而导致肿瘤细胞死亡有关。这也可能是其抗癌的重要机制之一。
综上所述，青蒿素类药物用于治疗疟疾已有上千年历史，在化学结构上有一定的新颖性，具有低毒、价廉等优点，尤其是其毒副作用明显低于传统化疗药物，而近年来的体内外实验证实了青蒿素类药物显著的抗瘤活性。青蒿素类药物有可能成为具有临床应用价值的抗癌新药，但对其作用机制和抗肿瘤活性作用仍需进行深入的研究。1995年，美国华盛顿大学的研究人员首次发现青蒿素对乳腺癌、胰腺癌和白血病细胞具有很强的杀伤作用，而对正常组织细胞无毒性作用。由此，在世界范围内，掀起了研究青蒿素治疗肿瘤的热潮。随后国内外的研究人员相继发现，青蒿素或其衍生物对黑色素瘤细胞、肾癌细胞、中枢神经系统肿瘤细胞、肺癌细胞也具有杀伤作用，其中包括许多耐药肿瘤细胞。实验表明，青蒿素类化合物能有效抑制小鼠和大鼠异种移植瘤的生长。
从两个途径杀灭肿瘤
青蒿素如何杀死肿瘤细胞呢？研究发现，肿瘤细胞膜是青蒿素攻击的主要靶点。青蒿素既可以通过诱导肿瘤细胞发生“凋亡”，也可以使细胞“胀亡”。肿瘤细胞膜遭到破坏后，其通透性就随之发生改变，一方面细胞外大量的钙离子会进入细胞内，诱导细胞程序化死亡，即“凋亡”。另一方面细胞膜通透性的增加导致细胞内的渗透压发生变化，细胞吸收大量水分发生膨胀直至死亡，即“胀亡”。有研究表明，青蒿素能促进Bcl-2(一种抑制凋亡的基因)表达下调和Bax(一种促进凋亡的基因)表达上调，从而诱导凋亡。 另外，青蒿素的抗肿瘤作用可能与细胞内的铁有关，这一机制与青蒿素的抗疟作用机制极其相似。铁是与细胞增殖相关的重要金属离子之一，在疟原虫、肿瘤细胞中的含量较正常细胞高，且肿瘤细胞铁离子的吸收与肿瘤细胞增殖呈正相关。实验研究发现，青蒿素可以与铁反应产生大量的自由基，而自由基可以破坏肿瘤细胞膜即导致细胞内物质外漏，从而杀死肿瘤细胞。因此外源性的铁也可以通过“凋亡”和“胀亡”两种途径增加青蒿素对肿瘤细胞的杀伤作用，例如铁传递蛋白与青蒿素能协同抑制肿瘤细胞的增殖。
独特的优势
青蒿素能与其他药物协同治疗肿瘤。由于常规化疗药物对正常细胞也具有毒性，病人常常耐受差。化疗失败是导致肿瘤转移和复发的重要因素。青蒿素联合其他化疗药物治疗肿瘤可以达到更佳效果。研究人员已经发现青蒿素与5-氟尿嘧啶、吡柔比星、阿霉素等化疗药物具有协同抗肿瘤作用。青蒿素杀死肿瘤细胞同时还可以抑制血管生成因子的表达；抑制血管内皮细胞的增殖、迁移和管状形成并诱导血管内皮细胞凋亡。通过抑制肿瘤内血管生成，从而大大控制肿瘤的复发和转移。青蒿素衍生物联合放射治疗对肿瘤细胞具有更大的杀伤力。最近，韩国的研究人员将神经胶质瘤细胞用双氢青蒿素预处理后，再给予放疗，发现这种抗疟药可增加放射敏感性，肿瘤细胞数可减少80%，但对乳腺癌细胞、宫颈癌细胞和肝癌细胞的作用较弱。青蒿素对放疗的增敏作用可以减少放疗剂量和放疗副反应。青蒿素是天然的植物提取物，虽然在动物实验中观察到其对中枢神经系统有轻微影响，但毕竟不像细胞毒性药物那样有很强的副作用。同时，中国是青蒿素的最大生产地。青蒿素价格适中，可以使大多数患者受益。