抗腫瘤抗生素及腫瘤細(xì)胞耐藥性課件

1、 抗腫瘤抗生素及腫瘤細(xì)胞耐藥性 一些常見(jiàn)抗腫瘤藥物對(duì)DNA作用的順序特異性 藥物名稱(chēng)作用后的產(chǎn)物DNA作用靶序列嵌入型藥物：柔紅霉素/阿霉素柔紅霉素/阿霉素WP401阿克拉霉素諾加霉素放線(xiàn)菌素D非共價(jià)型復(fù)合物G-N2位加合物G-N2位加合物非共價(jià)型復(fù)合物非共價(jià)型復(fù)合物非共價(jià)型復(fù)合物CG（A/T）CGCCGGCG（A/T）（C/T）GGC或GT雙嵌入型藥物：丙霉素刺霉素復(fù)合物復(fù)合物（A/T）CG（A/T）（A/T）CG（A/T）小溝結(jié)合物偏端霉素A倍癌霉素復(fù)合物A-N3加合物5（A/T）bp4（A/T）bp共價(jià)結(jié)合型藥物：光神霉素絲裂霉素CG-N2位加合物在兩個(gè)G-N2位間交聯(lián)CG富含G區(qū)DNA

2、斷裂藥物：博萊霉素培洛霉素H斷裂H4斷裂GT，GCGT，GC一些作用于DNA鳥(niǎo)嘌呤N2的抗腫瘤抗生素的機(jī)制 A：柔紅霉素/阿霉素；B：Cyanomorpholinyl 阿霉素；C：Barminomycin，次紅霉素；D：恩霉素；E：絲裂霉素；F： Ecteinascidin，Et DNA的立體模型（A），以及一些藥物對(duì)DNA小溝處堿基的作用模式（B） 從廣義的角度看，DNA可以看作是抗腫瘤藥物的大分子受體，而大多數(shù)抗腫瘤藥物對(duì)DNA的攻擊是其小溝部分。 第一節(jié) 蒽環(huán)類(lèi)抗腫瘤抗生素-一、柔紅霉素和阿霉素 阿克拉霉素A和B的化學(xué)結(jié)構(gòu) 柔紅霉素和阿霉素的作用機(jī)制對(duì)柔紅霉素和阿霉素的作用機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，

3、其與DNA的嵌入形成2：1的DNR-CGTACG復(fù)合物，并確定了蒽環(huán)類(lèi)抗生素結(jié)構(gòu)中的三個(gè)功能部分：1）嵌入（環(huán)B-D）；2）A環(huán)的錨鏈（如C9-OH）；3）氨基糖;每一部分對(duì)生物學(xué)功能起著重要的作用。另外一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)是：甲醛分子能夠使這類(lèi)藥物將藥物分子中柔毛霉胺的N3與DNA分子中鳥(niǎo)嘌呤N2進(jìn)行共價(jià)結(jié)合. 由甲醛分子介導(dǎo)的2：1 DNR-CGCGCG共價(jià)復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu) 箭頭所示為甲醛分子介導(dǎo)的共價(jià)交鏈。A：從DNA小溝所示；B：從DNA大溝所示。 另外一個(gè)蒽環(huán)類(lèi)抗腫瘤抗生素諾加霉素（nogalamycin，Ng），它對(duì)DNA的嵌入模式跨越小溝和大溝. 圖中紅色所示為諾加霉素分子中的noga

4、lose部分，其嵌入在DNA小溝中；圖中紫色所示為諾加霉素分子中的氨基葡萄糖部分，其嵌入在DNA大溝中；金黃色所示為諾加霉素的甙元部分。 二、雙嵌入類(lèi)化合物對(duì)柔紅霉素的結(jié)構(gòu)改造，合成了雙柔紅霉素類(lèi)化合物WP631和WP652，其具有比柔紅霉素和阿霉素更強(qiáng)的生物活性（化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖所示）。這兩種雙柔紅霉素類(lèi)化合物嵌入DNA的模式不同：WP631優(yōu)先嵌入到具有CG(A/T)(A/T)CG的一個(gè)六核苷的順序中，并在兩個(gè)甙元之間包裹四個(gè)堿基對(duì)；而WP652與一個(gè)四核苷順序結(jié)合，如PyGTPu。 雙柔紅霉素類(lèi)化合物WP631和WP652的化學(xué)結(jié)構(gòu) 雙柔紅霉素類(lèi)化合物與DNA的結(jié)合模型 A：WP631-AC

5、GTACGT復(fù)合物；B：WP652-TGTACA復(fù)合物丙霉素A和刺霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu) 丙霉素A與DNA的嵌入模式 三、蒽環(huán)類(lèi)抗生素的其他一些作用機(jī)制一般地，蒽環(huán)類(lèi)抗生素對(duì)DNA和RNA具有較高的親和力，因此認(rèn)為這類(lèi)抗生素通過(guò)將其分子非極性插入到DNA雙螺旋的堿基來(lái)發(fā)揮抗腫瘤的作用，故也稱(chēng)之為如上所述的嵌入型DNA結(jié)合機(jī)制。但根據(jù)對(duì)這類(lèi)抗生素的結(jié)構(gòu)、理化特性和毒副作用的研究，發(fā)現(xiàn)還有一個(gè)重要的作用機(jī)制：線(xiàn)粒體作為亞細(xì)胞作用靶位。其可能通過(guò)以下機(jī)制來(lái)影響線(xiàn)粒體。1、與脂質(zhì)的親和力對(duì)這類(lèi)抗腫瘤抗生素心臟毒性的研究表明：其細(xì)胞毒性的主要作用靶位是線(xiàn)粒體膜。在線(xiàn)粒體的內(nèi)膜富含心磷脂（cardiolipin，

6、CL），阿霉素與這種物質(zhì)的親和力比磷脂酸高80倍。 在線(xiàn)粒體膜上存在有很多具有一定功能的酶，如NADH脫氫酶、細(xì)胞色素C氧化酶和細(xì)胞色素C還原酶等，這些酶功能的正常發(fā)揮需要一定量的心磷脂。因此，當(dāng)蒽環(huán)類(lèi)抗生素與膜上的心磷脂結(jié)合后，就在不同程度上影響了這些酶的功能，這就是所謂的群集活性（clustering activity）。 阿霉素的群集活性，即其與心磷脂結(jié)合后影響線(xiàn)粒體復(fù)合物IIII，其作用模式可以是：阿霉素心磷脂（雙磷脂酰甘油）復(fù)合物與酶促?gòu)?fù)合物IIII移動(dòng)在一起（a）；也可以是：阿霉素心磷脂（雙磷脂酰甘油）復(fù)合物與酶促?gòu)?fù)合物IIII分開(kāi)（b）。這兩種情況下，酶活性都受到抑制。2、鈣濃度

7、與膜去極化體外研究表明：在一定的鈣濃度下，線(xiàn)粒體起著鈣儲(chǔ)存的作用從細(xì)胞質(zhì)收集，蒽環(huán)類(lèi)抗生素具有影響穩(wěn)態(tài)鈣濃度的作用。這種作用模式使阿霉素保持為一種弱的氧化劑，來(lái)氧化蛋白質(zhì)上關(guān)鍵的巰基（這種蛋白為鈣離子傳運(yùn)通道或孔）。確實(shí)，巰基還原劑能夠保護(hù)鈣離子外排。 蒽環(huán)類(lèi)抗生素對(duì)鈣穩(wěn)態(tài)影響的分子機(jī)制似乎又是自由基調(diào)節(jié)機(jī)制。自由基也損壞通過(guò)肌質(zhì)網(wǎng)對(duì)鈣的收集。3、金屬離子的絡(luò)合實(shí)驗(yàn)表明：在有DNA存在時(shí)，ADRFe3復(fù)合物顯著地刺激從H2O2產(chǎn)生羥基自由基。這與觀(guān)察到的ADR-Fe鰲合物與DNA形成穩(wěn)定的三元復(fù)合物相一致，這種三元復(fù)合物本身就是一種活化的氧化還原催化劑。ADR-Fe3復(fù)合物存在的情況下，自由基

8、的形成也對(duì)真核細(xì)胞血影膜（ghost membrance）進(jìn)行氧化破壞。Gianni等的研究表明：ARD-Fe3復(fù)合物的循環(huán)降低分子氧。隨著Fe3 還原成Fe2，形成一種阿霉素自由基，其可能介導(dǎo)藥物的毒性作用。 阿霉素與一種普通金屬離子之間形成的雙復(fù)合物（a）和單復(fù)合物（b） 4、自由基的誘導(dǎo)在1970年至1980年間，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到阿霉素的心臟毒性并非其本身的結(jié)構(gòu)所致，而是由于在體內(nèi)被還原成為半醌自由基。該自由基在厭氧條件下相當(dāng)不穩(wěn)定，它很容易地將氧還原成為超氧化物，超氧化物離子可以進(jìn)一步使脂質(zhì)過(guò)氧化。超氧化物將啟動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)生活性.OH和H2O2的級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)。這些自由基都涉及到對(duì)細(xì)胞的損傷，

9、包括DNA的斷裂、DNA蛋白的交鏈，以及蛋白質(zhì)的破壞。由于心臟組織中基本不存在具有解毒作用的酶類(lèi)，因此，其毒性往往比其他組織要大。另外，蒽環(huán)的氧化還原循環(huán)抑制了谷光苷肽超氧酶的活性. 蒽環(huán)類(lèi)氧化還原循環(huán)以及由此產(chǎn)生自由基的過(guò)程 多重作用機(jī)制:蒽環(huán)類(lèi)抗腫瘤抗生素進(jìn)入胞內(nèi)與線(xiàn)粒體發(fā)生交互作用后，引起一系列的生物學(xué)效應(yīng)：一是導(dǎo)致細(xì)胞色C的釋放，其誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生調(diào)亡；二是產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化、DNA斷裂和蛋白質(zhì)破壞，以及鈣離子釋放；三是與金屬離子形成復(fù)合物，導(dǎo)致自由基的產(chǎn)生；四是與脂質(zhì)發(fā)生交互作用，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)的改變和某些酶的抑制；五是抑制某些酶的活性。 蒽環(huán)類(lèi)抗腫瘤抗生素的生物學(xué)效應(yīng)和分子作用機(jī)制

10、 第二節(jié) 絲裂霉素C絲裂霉素是一類(lèi)強(qiáng)效抗生素，于1950年由日本微生物學(xué)家從Streptomyces caesoitosus的發(fā)酵培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)。其家族成員之一絲裂霉素C（mitomycin C，MC）。由于絲裂霉素C對(duì)實(shí)體瘤具有廣譜的抗腫瘤活性，已于上世紀(jì)60年代被用于臨床癌癥化療。MC是乳房、肺，前列腺癌癥聯(lián)合化療的一種重要藥物，也是少數(shù)幾種有效的抗結(jié)腸癌藥物之一，并且是治療表皮膀胱癌所選擇的藥物之一和單一治療非小細(xì)胞型肺癌的最具活性的藥物。 絲裂霉素類(lèi)的化學(xué)結(jié)構(gòu) 一、絲裂霉素通過(guò)與DNA交聯(lián)，作為一種強(qiáng)效的細(xì)胞毒損傷物質(zhì)早期的分子藥物學(xué)關(guān)于MC的研究揭示了這類(lèi)抗腫瘤抗生素的一種特殊能力：M

11、C和該族化合物的其它成員能夠使DNA鏈產(chǎn)生交聯(lián)。盡管DNA被一些簡(jiǎn)單的化學(xué)合成雙功能烷化劑交聯(lián)的現(xiàn)象提早兩年已被發(fā)現(xiàn)，但絲裂霉素卻是具有這種功能的唯一一種天然抗生素。關(guān)于絲裂霉素具有這種烷化作用的證據(jù)已被確證。例如：伴隨著交聯(lián)，藥物分子只結(jié)合在一條DNA鏈上。絲裂霉素主要是作為一種DNA復(fù)制抑制劑而發(fā)揮抗細(xì)胞活性已被證實(shí),很多證據(jù)揭示，這種抑制基本上是由MC誘導(dǎo)的交聯(lián)造成的。 二、生物還原性藥物活性：絲裂霉素C作為原型起作用在Lyer和Szybalski的經(jīng)典論文中（1964）第一次描述了有關(guān)MC分子機(jī)制的另一個(gè)獨(dú)特的特征是：DNA交聯(lián)和烷化活性需要還原醌，這才使得藥物轉(zhuǎn)化為高活性的烷基化形式

12、。這種特性被認(rèn)為在癌癥化療中很重要。相對(duì)于生長(zhǎng)在有氧環(huán)境下的細(xì)胞，MC和甲基絲裂霉素對(duì)培養(yǎng)在缺氧條件下細(xì)胞有選擇性細(xì)胞毒性，這可通過(guò)O2抑制絲裂霉素的還原活性來(lái)解釋。這些發(fā)現(xiàn)使人們得到這樣一個(gè)假設(shè)：絲裂霉素?fù)碛歇?dú)特的抗腫瘤選擇性，即作用于于實(shí)體瘤的缺氧區(qū)，這些區(qū)域通常對(duì)放射治療和其它需氧治療有抗性。 三、由MC導(dǎo)致的DNA烷化和交聯(lián)的機(jī)制 DNA交聯(lián)劑是癌癥化療藥物的重要成員，最好的例子是合成藥物苯丁酸氮芥、氮芥、卡氮芥，以及環(huán)磷酰胺等。與合成藥物相比，MC是這類(lèi)化合物中唯一的天然來(lái)源的物質(zhì)，有更復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制。MC的復(fù)雜性提供了很好的機(jī)會(huì)來(lái)研究它的結(jié)構(gòu)、還原機(jī)制、DNA損傷、生物活

13、性等與化療效應(yīng)之間的關(guān)系。 MC的還原活化途徑以及通過(guò)活化的絲裂霉素對(duì)DNA進(jìn)行交聯(lián)的機(jī)制 KW-2149與BMS-181174的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及經(jīng)谷胱苷肽活化的機(jī)制 FR900482和FR66979的還原活化機(jī)制 絲裂霉素C與DNA單功能和雙功能活化形成加合物的機(jī)制 由MC在對(duì)DNA引起交聯(lián)時(shí)的兩步反應(yīng) 活化形式的MC中C-10氧原子與DNA之間的CpG順序特異性的H-鍵箭頭指向作為共價(jià)反應(yīng)靶位的鳥(niǎo)嘌呤MC單加合物存在下，專(zhuān)為CG-CG序列交聯(lián) 單烷化的MC-DNA加合物模式 MC在C4pG5中鳥(niǎo)嘌呤G5殘基的N2位烷化；通過(guò)MC分子中C10與鳥(niǎo)嘌呤G15之間的鍵的作用可以形成交鏈的加合物。 第

14、三節(jié) 博萊霉素類(lèi)抗腫瘤抗生素一、博萊霉素類(lèi)抗生素的結(jié)構(gòu)特征博萊霉素（bleomycin ，BLM)是一族具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和作用的廣譜抗菌抗腫瘤抗生素，是日本微生物化學(xué)研究所梅澤賓夫首先從輪枝鏈霉菌(Streptomyces vertillus )中分離到的，屬于糖肽類(lèi)抗生素。BLM組分繁多，在天然組份中結(jié)構(gòu)衍生物有十幾個(gè)。 一個(gè)典型的BLM-A2分子由四部分組成：1）末端氨基，參與BLM與核酸的相互作用；2）bithiazole部分，也參與BLM通過(guò)DNA小溝與DNA結(jié)合；3） 一個(gè)假肽部分，通過(guò)幾個(gè)配位鍵結(jié)合過(guò)渡態(tài)金屬，與識(shí)別特定DNA序列有關(guān)；4） 一個(gè)多聚糖部分，其功能尚待討論。泰萊霉素（t

15、alisomycin）被稱(chēng)為第三代博萊霉素，其療效比博萊霉素好，而毒副作用較小。泰萊霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu)。 一、博萊霉素類(lèi)抗生素的作用機(jī)制有些抗腫瘤藥物具有斷裂DNA的功能，其中許多是通過(guò)氧化還原系統(tǒng)來(lái)活化這些藥物分子，形成具有自由基狀態(tài)的藥物。博萊霉素和培洛霉素屬于這類(lèi)抗腫瘤抗生素。 1、博萊霉素金屬O2 復(fù)合物氧化還原特性BLM能同時(shí)結(jié)合氧及氧化還原活性過(guò)渡態(tài)金屬離子，如：鐵、鈷、鋅、鎳、銅。這些離子與BLM的假肽部分的幾個(gè)氨基組成螯合物。這些復(fù)合物中最穩(wěn)定的是與鈷形成的螯合物。六個(gè)配位鍵使結(jié)合不可逆。BLM-Fe2與O2形成三元加合物，結(jié)合到DNA上并在Fe2氧化為Fe3后對(duì)DNA脫氧核糖C4

16、位進(jìn)行親核攻擊。 在有氧（a）或無(wú)氧（b）情況下，將分別導(dǎo)致DNA鏈的切割，以及在DNA鏈保持完整的情況下釋放游離堿基和產(chǎn)生一種氧化性破壞的糖。 1、博萊霉素金屬O2 復(fù)合物氧化還原特性與其他金屬離子形成的加合物僅在十分有限的條件下才被激活。而Fe2的再生允許三元復(fù)合物BLM-Fe2+-O2保持催化活性。據(jù)估計(jì)，一個(gè)BLM分子可產(chǎn)生810個(gè)DNA裂縫。因此，BLM可以被看作一個(gè)小的核酸內(nèi)切酶。 A：金屬離子Co（III）與PEP的結(jié)合模式。來(lái)源于PEP的5個(gè)氮供體原子和1個(gè)氫過(guò)氧化物基團(tuán)與鈷以特有的幾何性狀結(jié)合；其赤道面上的配體包括腺嘌呤上的次級(jí)胺、嘧啶N5的P、咪唑的N1，以及酰胺氮上的H；

17、其軸向?qū)oPEP的配體為Man-NH2和HO2-（對(duì)CodPEP的配體為A-NH2和HO2-）。B：CodPEP-CGTACG復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。紅色的圓球代表鈷離子；CodPEP的金屬結(jié)合結(jié)構(gòu)域在靠近G8-T9的DNA小溝中結(jié)合；注意HO2-基團(tuán)與T9的H4鄰近。C：CodPEP的嘧啶環(huán)通過(guò)識(shí)別一個(gè)鳥(niǎo)嘌呤堿基的氫鍵與G8-C5堿基對(duì)結(jié)合，形成一個(gè)三聯(lián)體。 2、與核酸的相互作用，在DNA上的切割轉(zhuǎn)移性BLM在GC堿基對(duì)的水平上切割DNA。二噻唑和末端氨基部分通過(guò)使BLM在DNA上結(jié)合更穩(wěn)定對(duì)BLM的作用機(jī)制起到很大作用，無(wú)論Fe2再生的機(jī)制實(shí)際如何，復(fù)合物在初始GC堿基對(duì)水平的時(shí)間比Fe2再生

18、的必要時(shí)間長(zhǎng)，因?yàn)锽LM經(jīng)常可發(fā)起另一次對(duì)反鏈DNA上（無(wú)序列特異性位點(diǎn)，根據(jù)第一切割位點(diǎn)而定1或-1C）的親核進(jìn)攻。這將導(dǎo)致頻繁的雙鏈DNA斷裂：平均一個(gè)雙鏈裂為68個(gè)DNA單鏈。3、在染色質(zhì)上的切割特異性在染色質(zhì)水平上，限制因素不是由BLM所識(shí)別的GC堿基對(duì)，而是藥物對(duì)這些序列的趨近性。已經(jīng)證實(shí)，BLM優(yōu)先在活躍的被轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域水平上切割DNA；而且，在這些結(jié)構(gòu)域中，優(yōu)先在連接兩個(gè)相鄰的染色體的DNA連接處切割。當(dāng)染色質(zhì)在DNA凝膠電泳前經(jīng)過(guò)足夠數(shù)量的BLM處理后將導(dǎo)致寡核小體梯度的產(chǎn)生。端粒合成序列也可以被BLM切割。4、其他核酸的切割BLM還可以在一定的部位切割RNA。例如，BL

19、M可在一個(gè)特定的位置消化5S rRNA、酵母 tRNA、枯草芽孢桿菌tRNA，以及HIV1的一個(gè)mRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物?？傊?，BLM結(jié)合并從單鏈和雙鏈伸長(zhǎng)連接處破壞這些分子。5、與蛋白質(zhì)的相互作用，BLM水解酶BLM水解酶催化BLM脫氨失活，此酶在動(dòng)物細(xì)胞及酵母細(xì)胞內(nèi)都存在。酵母基因序列已經(jīng)測(cè)定，而B(niǎo)LM水解酶與半胱氨酸蛋白酶家族有相似性。該蛋白在細(xì)胞中位置尚未確定。盡管各種細(xì)胞對(duì)BLM的抵抗作用都?xì)w結(jié)于此酶，例如B淋巴瘤、肺癌、大腸癌，BLM水解酶對(duì)BLM的特異性及其保護(hù)細(xì)胞不受BLM傷害的機(jī)理仍不明了。其實(shí)，它的活性在細(xì)胞提取物中十分易測(cè)，但在完整的細(xì)胞中測(cè)定困難。然而，有研究表明，半胱氨酸蛋白

20、酶抑制劑E64可能通過(guò)抑制BLM水解酶活性而加強(qiáng)BLM活性。6、博萊霉素抑制蛋白BRPBRP是一類(lèi)對(duì)BLM有高度特異性的BLM結(jié)合蛋白。他們?cè)诋a(chǎn)生BLM或BLM衍生物，如泰萊霉素的微生物菌體中被發(fā)現(xiàn)。編碼這些蛋白的一個(gè)基因，還在具有幾種抗生素抗性的Tn5細(xì)菌轉(zhuǎn)座子中被發(fā)現(xiàn)。這一基因很短（ca.400bp），且其編碼的這些蛋白在細(xì)胞核中組成二聚體。它們通過(guò)與BLM形成穩(wěn)定的可阻止BLM接近DNA的復(fù)合物使BLM失活。 三、博萊霉素的毒理學(xué)1、博萊霉素對(duì)動(dòng)物細(xì)胞的作用用14C標(biāo)記的BLM通過(guò)放射自顯影表明BLM起先位于細(xì)胞膜水平，幾小時(shí)后博萊霉素就位于細(xì)胞核了。1984年，Roy核Horwitz證

21、明加入介質(zhì)中的BLM只有低于0.1的BLM與細(xì)胞結(jié)合。1986年，Lyman等發(fā)現(xiàn)全部BLM與細(xì)胞的結(jié)合物呈現(xiàn)兩種組成：一個(gè)是特異性的另一個(gè)是非特異性的?？墒?，這些為數(shù)不多的研究指出，就像其他細(xì)胞毒性藥物一樣，滲透擴(kuò)散是BLM進(jìn)入細(xì)胞的主要途徑。 2、博萊霉素遺傳毒性效應(yīng)博萊霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡原因歸結(jié)于DNA雙鏈的斷裂和染色體片斷的丟失。另外，BLM誘導(dǎo)染色體畸變：缺失、雙中心粒及多中心粒、成環(huán)、交換，以及斷裂，但是BLM不誘導(dǎo)姐妹染色單體交換。分裂間期用BLM處理的細(xì)胞經(jīng)常產(chǎn)生雙核，而且經(jīng)常產(chǎn)生微核。這些是由放射生物學(xué)家描述的有絲分裂細(xì)胞死亡的特征。BLM有微弱的誘變性，主要是通過(guò)缺失的發(fā)生

22、。因?yàn)镈NA修復(fù)缺失型細(xì)胞對(duì)BLM更敏感，所以DNA修復(fù)的增加可被看作是抵抗BLM的一個(gè)機(jī)制。 3、博萊霉素細(xì)胞毒性效應(yīng)BLM對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞毒性曲線(xiàn)與其他所有細(xì)胞毒性化合物不同。細(xì)胞存活曲線(xiàn)作為BLM濃度的函數(shù)，在通常的半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中作的點(diǎn)，表現(xiàn)出不尋常的無(wú)法合理解釋的連續(xù)向上的凹曲線(xiàn)。實(shí)際上在細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有對(duì)BLM靶位的限制，與細(xì)胞循環(huán)相位有關(guān)的毒性沒(méi)有區(qū)別，而且沒(méi)有抑制細(xì)胞的快速誘導(dǎo)。在G2/M期內(nèi)的細(xì)胞比G1期的細(xì)胞更敏感，但是兩種細(xì)胞都顯示出同樣的向上的凹曲線(xiàn)。4、質(zhì)膜限制BLM細(xì)胞內(nèi)攝作用及BLM細(xì)胞毒性質(zhì)膜顯著地限制BLM分子到達(dá)細(xì)胞內(nèi)部的數(shù)量。其實(shí)，如果用穩(wěn)定的57Co放射標(biāo)記的B

23、LM復(fù)合物經(jīng)細(xì)胞內(nèi)攝作用進(jìn)入滲透化細(xì)胞內(nèi)部，細(xì)胞重新密封后，反復(fù)洗滌細(xì)胞，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)內(nèi)部放射活性泄漏。這表明，BLM不能通過(guò)質(zhì)膜從細(xì)胞內(nèi)部逃逸出來(lái)，這明顯證明了BLM不能滲透通過(guò)質(zhì)膜。然而，BLM的細(xì)胞毒性雖然被限制了，但仍可在完整的非滲透化細(xì)胞中檢測(cè)出來(lái)，那個(gè)不尋常的向上凹曲線(xiàn)的產(chǎn)生是由于BLM透過(guò)細(xì)胞的質(zhì)膜依賴(lài)性限制。另外，由BLM刺激的有絲分裂細(xì)胞死亡是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)攝作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的少量BLM分子的結(jié)果。第四節(jié) 其他類(lèi)別的抗腫瘤抗生素一、放線(xiàn)菌素D放線(xiàn)菌素類(lèi)(actinomycins，ActD)是一類(lèi)含有環(huán)肽的抗生素，結(jié)構(gòu)中含有兩條對(duì)稱(chēng)的五肽內(nèi)酯環(huán),連接于一個(gè)吩惡嗪酮發(fā)色團(tuán)，如圖所示。它也

24、是最早用于臨床的抗腫瘤抗生素。自發(fā)現(xiàn)放線(xiàn)菌素對(duì)何杰金氏病有效后,人們開(kāi)始從微生物產(chǎn)物中尋找抗腫瘤藥物。至今,報(bào)道的放線(xiàn)菌素已有50種以上，臨床上應(yīng)用的僅為放線(xiàn)菌素C和D。 放線(xiàn)菌素D的化學(xué)結(jié)構(gòu) 放線(xiàn)菌素D的作用機(jī)制放線(xiàn)菌素D通過(guò)與DNA雙鏈的緊密結(jié)合，干擾DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄來(lái)發(fā)揮生物學(xué)活性。根據(jù)研究，ActD對(duì)DNA作用的順序特異性主要為5-GpC結(jié)合位點(diǎn)，盡管諸如GpG這樣的序列對(duì)ActD具有特殊的親和力。ActD通過(guò)位于DNA小溝處的兩個(gè)環(huán)狀戊肽，在GpC處將其藥物分子中的吩惡嗪酮稠環(huán)嵌入到DNA與之結(jié)合，且發(fā)現(xiàn)在A(yíng)ctD與鄰近的N2氨基基團(tuán)之間具有很強(qiáng)的氫鍵。與GpC位點(diǎn)的結(jié)合親和力也受

25、到側(cè)序列的影響。ActD-GATGCTTC復(fù)合物 二、烯二炔類(lèi)抗腫瘤抗生素近年來(lái)，在微生物代謝產(chǎn)物的抗腫瘤生物活性物質(zhì)的篩選過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了許多新的抗腫瘤抗生素，其中最引人注目的成果之一是1985年前后相繼發(fā)現(xiàn)的具有環(huán)狀烯二炔結(jié)構(gòu)的新型抗生素，包括：calicheamicin；Esperamicin；dynemicinA；neocarzinostatin（NCS）等。 一些烯二炔類(lèi)抗腫瘤抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)（AC）以及通過(guò)Bergman重排形成雙自由基的機(jī)理作用機(jī)制烯二炔類(lèi)抗生素切斷DNA的作用涉及到這類(lèi)抗生素與DNA雙螺旋小溝的結(jié)合，其活化形式必須先經(jīng)過(guò)Bergman重排反應(yīng)形成芳香雙自由基活性物

26、質(zhì)。在DNA小溝中的雙自由基接近兩根鏈的糖-磷酸骨架。通過(guò)雙自由基，同時(shí)從相對(duì)鏈的糖上奪取氫原子從而導(dǎo)致雙鏈的斷裂。 三、鏈黑菌素1、簡(jiǎn)介鏈黑菌素（streptonigrin，SN）是從Strptomyces flocculus培養(yǎng)物中分離到的一種氨基苯醌類(lèi)抗腫瘤抗生素。由Rao等在1963年通過(guò)化學(xué)分析法和質(zhì)譜鑒定并最終由Chiu和Lipscomb于1975年用X-衍射法確證。分子結(jié)構(gòu)中A、B和C環(huán)幾乎共平面，而D環(huán)與它們完全垂直。 鏈黑菌素的化學(xué)結(jié)構(gòu) 2、鏈黑菌素的DNA損傷效應(yīng)鏈黑菌素表現(xiàn)出多種對(duì)DNA的不可逆性的金屬絡(luò)合位和絡(luò)合鍵，通過(guò)特定的金屬離子如鋅、銅、鐵、錳、鎘、金形成鏈黑菌素

27、-金屬-DNA絡(luò)合物。金屬離子的出現(xiàn)阻止了SN-DNA的締合。用含有不同的鋅摩爾當(dāng)量的DNA滴定鏈黑菌素表明：一分子鏈黑菌素需要5.7摩爾鋅離子和2025摩爾的磷酸DNA才能形成絡(luò)合物。Sinha報(bào)道說(shuō)離體的化學(xué)溫育降低鏈黑菌素與DNA的絡(luò)合，250個(gè)核苷酸結(jié)合1分子鏈黑菌素，而二價(jià)鋅離子的存在大大加強(qiáng)了成鍵，使絡(luò)合變?yōu)?80個(gè)核苷酸結(jié)合1分子鏈黑菌素。 3、染色體效應(yīng)1） 由SN引起的染色體畸變和SCEs（姐妹染色體交換）；2） SN造成的染色體著絲點(diǎn)及DNA損傷。3）SN誘導(dǎo)的染色體及DNA損傷的預(yù)防（1） 抗氧化化合物人們發(fā)現(xiàn)抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）可以

28、在非細(xì)胞系統(tǒng)中，完全抑制由SN誘導(dǎo)的脫氧核糖衰變和DNA斷裂。（2）金屬螯合劑 金屬螯合劑也被發(fā)現(xiàn)對(duì)防止由SN引起的DNA損傷有保護(hù)作用。人們還發(fā)現(xiàn)螯合化合物去鐵敏（解毒藥）和2.2dipyridyl（二吡啶基），能夠保護(hù)游離DNA和細(xì)菌細(xì)胞不受SN誘導(dǎo)產(chǎn)生的毒素，以及TP（4羥基2，2，6，6四甲基哌啶1內(nèi)酯，一種具有抗氧化特性的硝基氧自由基）的傷害。 四、偏端霉素A和倍癌霉素A具有（A/T）n序列的窄小溝對(duì)于偏端霉素A（distamycin A）這類(lèi)稱(chēng)之為小溝結(jié)合物的藥物（minor groove binders，MGBs），是很好的結(jié)合位點(diǎn)。 偏端霉素A(A)的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及偏端霉素-CG

29、CAAATTTGCG復(fù)合物模式(B) 倍癌霉素A倍癌霉素A與偏端霉素A的作用機(jī)制相似，主要位點(diǎn)是腺嘌呤分子中N3烷化，盡管有時(shí)也在鳥(niǎo)嘌呤的N3位烷化。 A：倍癌霉素A-DNA（GAAAAGG + CCTTTTC）加合物；B:在偏端霉素A（紫色）介導(dǎo)下，倍癌霉素A（桔紅色）與CAGGTGGT + ACCACCTG 中G分子中N3形成共價(jià)結(jié)合的三元加合物； ：表示被烷化的核苷位點(diǎn)。五、多色霉素類(lèi)抗腫瘤抗生素通過(guò)攻擊DNA大溝實(shí)現(xiàn)抗腫瘤生物學(xué)效應(yīng)的藥物非常少。一些致癌物質(zhì)如活化的黃曲霉毒素B1，其致癌作用是通過(guò)對(duì)鳥(niǎo)嘌呤N7的攻擊實(shí)現(xiàn)的。有趣的是，多色霉素類(lèi)（pluramycins）抗腫瘤抗生素通過(guò)嵌

30、入DNA大溝實(shí)現(xiàn)抗腫瘤生物學(xué)活性，這類(lèi)抗生素包括altromycin、克大霉素（kidamycin）、赫大霉素（hedamycin）、多色霉素、新多色霉素（neopluramycin）、DC92-B，以及紅玉黃素A（rubiflavin A）等。 （a）所示為多色霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu)；（b）所示為多色霉素-（N7-鳥(niǎo)嘌呤）DNA加合物：在C2位嵌入部分的側(cè)鏈（白色），其與鳥(niǎo)嘌呤N7發(fā)生反應(yīng)，以及在C8和C10位的糖（黃色），其與小溝DNA發(fā)生交互作用；（c）所示為多色霉素與DNA發(fā)生共價(jià)反應(yīng)的機(jī)理，以及經(jīng)過(guò)熱誘導(dǎo)后多色霉素-（N7-鳥(niǎo)嘌呤）DNA加合物鏈的斷裂。 六、丙霉素A和刺霉素丙霉素A（tri

31、ostin A）和刺霉素（echinomycin）為天然的雙嵌入劑抗腫瘤藥物，即分子中嵌入到DNA中間的兩個(gè)環(huán)由一個(gè)鏈連接；如下圖所示的化學(xué)合成的雙嵌入劑抗腫瘤藥物WP631和WP652，其兩個(gè)柔紅霉素分子由一個(gè)對(duì)二甲苯基連接。事實(shí)上，在微生物代謝產(chǎn)物中就發(fā)現(xiàn)了一些天然的雙嵌入劑抗腫瘤抗生素， 2分子丙霉素A與GCGTACGC形成的復(fù)合物模型 七、金霉酸類(lèi)抗腫瘤抗生素色霉素（chromomycin）也叫阿布拉霉素、光神霉素（mithramycin）也叫普卡霉素，與橄欖霉素（olivomycin）屬于金霉酸類(lèi)抗腫瘤抗生素，其分子中都具有一個(gè)甙元發(fā)色基團(tuán)，和五個(gè)附著在甙元上的糖環(huán)，A-B兩個(gè)糖環(huán)與

32、C-D-E三個(gè)糖環(huán)相對(duì)附著，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖所示。研究發(fā)現(xiàn)：這兩個(gè)藥物在Mg2的介導(dǎo)下形成一個(gè)二聚體，然后嵌入到一個(gè)富含G/C序列的被拓寬的DNA小溝中。圖所示為色霉素- Mg2-DNA復(fù)合物的模型。色霉素A3、光神霉素以及橄欖霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu) 色霉素A3- Mg2-DNA復(fù)合物的模型 八、云南霉素云南霉素為一種新的胞嘧啶核苷二肽抗腫瘤抗生素，化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖所示，經(jīng)由云南地區(qū)分離的鏈霉菌發(fā)酵液中分離得到，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物生物技術(shù)研究所發(fā)現(xiàn)。體外試驗(yàn)顯示對(duì)腫瘤細(xì)胞有殺傷作用，抑制KB細(xì)胞蛋白質(zhì)和DNA合成，但對(duì)RNA無(wú)影響。動(dòng)物體內(nèi)試驗(yàn)顯示，云南霉素對(duì)小鼠肝癌22、結(jié)腸癌26以及肉瘤180均有抑制作

33、用。云南霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu) 九、力達(dá)霉素力達(dá)霉素是中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物生物技術(shù)研究所從放線(xiàn)菌Streptomyces globisporus的代謝產(chǎn)物中篩選到的大分子蛋白類(lèi)抗腫瘤抗生素，它由一個(gè)蛋白和一個(gè)含烯二炔結(jié)構(gòu)的發(fā)色團(tuán)組成，分子中蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量為1萬(wàn)左右，是迄今為止抗腫瘤活性最強(qiáng)的抗生素。 力達(dá)霉素烯二炔發(fā)色團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 腫瘤細(xì)胞多藥抗性的特性在腫瘤化療過(guò)程中,有兩個(gè)主要的也是最基本的問(wèn)題：首先是一個(gè)臨床有效的腫瘤化療劑是如何發(fā)揮作用的；接著就是腫瘤細(xì)胞是如何躲避藥物的細(xì)胞毒作用,也即腫瘤細(xì)胞如何放大內(nèi)在藥物的耐受性或通過(guò)與藥物相接觸而產(chǎn)生獲得性耐受性。 腫瘤細(xì)胞的多藥抗性(mul

34、tidiug resistance， MDR) 在實(shí)驗(yàn)室里選擇一種特定的細(xì)胞毒天然產(chǎn)物對(duì)某些哺乳細(xì)胞進(jìn)行耐藥性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這些細(xì)胞不僅能夠發(fā)展成對(duì)這種藥物產(chǎn)生耐受性,且能發(fā)展成為對(duì)許多臨床上所用的化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制不同的藥物產(chǎn)生耐藥性,這一現(xiàn)象被稱(chēng)之為多藥抗性(MDR)。這些與MDR有關(guān)的腫瘤化療劑大多為真菌或植物產(chǎn)生的脂溶性化合物以及放線(xiàn)菌素D、蒽環(huán)類(lèi)抗生素和長(zhǎng)春屬生物堿。 P糖蛋白 已有的研究表明:大多數(shù)具有MDR類(lèi)型的細(xì)胞都有過(guò)量表達(dá)一種被稱(chēng)之為P糖蛋白的大分子(170-180KD)血漿膜糖蛋白。 推測(cè)的P-糖蛋白結(jié)構(gòu):它約由1280個(gè)氨基酸構(gòu)成12個(gè)跨膜區(qū),每2個(gè)跨膜區(qū)組成一個(gè)雙鏈分子(

35、bipartite molecule)。這些雙鏈分子是基因復(fù)制產(chǎn)物還是基因融合產(chǎn)物尚有爭(zhēng)論。由6個(gè)跨膜區(qū)構(gòu)成的3個(gè)雙鏈分子的一端是一個(gè)較短的疏水性氨基末端,另一組的末端則是一個(gè)親水性的羧基,它具有ATP結(jié)合位點(diǎn)并進(jìn)行水解。 P糖蛋白引起超多藥抗性的證據(jù)如：1）MDR細(xì)胞株中的P-糖蛋白水平增高，P-糖蛋白的表達(dá)與藥物的抗性程度有關(guān)；2）在MDR細(xì)胞株中，P-糖蛋白基因常被擴(kuò)增；3）轉(zhuǎn)染P-糖蛋白基因和具有增加P-糖蛋白表達(dá)的CDNAS至受體細(xì)胞能夠?qū)е滦纬蒑DR；4）轉(zhuǎn)染不同的P-糖蛋白或突變株CDNAS能夠表達(dá)不同MDR的表型；5）P-糖蛋白的結(jié)構(gòu)特征是一種依賴(lài)于能量的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；6）一系列

36、與MDR表型有關(guān)的藥物與P-糖蛋白結(jié)合。 非P-糖蛋白介導(dǎo)的多藥抗性盡管已有大量的研究證明腫瘤細(xì)胞的多藥抗性是由P-糖蛋白所介導(dǎo)，但并非所有的多藥抗性的腫瘤細(xì)胞的耐藥程度與P-糖蛋白的表達(dá)量成正相關(guān)性。如在對(duì)鼠成膠質(zhì)細(xì)胞瘤細(xì)胞株的柔紅霉素抗性研究中發(fā)現(xiàn)，其與胞內(nèi)型DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶結(jié)構(gòu)的改變有關(guān)，而其胞內(nèi)藥物的積累量和保留時(shí)間都沒(méi)有改變，且其P-糖蛋白的表達(dá)量也與敏感細(xì)胞一樣并非過(guò)量。因此通常稱(chēng)由P-糖蛋白介導(dǎo)的多藥抗性為“經(jīng)典的”MDR，而那些由非-P糖蛋白介導(dǎo)的多藥抗性為“非經(jīng)典的”MDR 第六節(jié) 抗腫瘤細(xì)胞多藥抗性的新藥開(kāi)發(fā)策略一、腫瘤細(xì)胞膜通透性改變的多藥抗性機(jī)制與克服多藥抗性的策略膜通

37、透性改變主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面 ：其一，膜對(duì)藥物攝取減少，外排增加，使細(xì)胞內(nèi)藥物絕對(duì)濃度降低；其二，細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器水平的藥物濃度在亞細(xì)胞水平的改變，使藥物有效濃度的降低。引起膜通透性改變主要與以下蛋白分子有關(guān)：1）產(chǎn)生 P-糖蛋白；2 ）產(chǎn)生多藥抗性相關(guān)蛋白（muti-resistance protein 15，MRP15）；3） 肺抗性蛋白（lung-resistance protein，LRP）過(guò)量表達(dá)。 針對(duì)膜通透性改變的作用靶點(diǎn)，進(jìn)行研究的抗腫瘤藥物主要有三類(lèi)。第一類(lèi)為各種ABC轉(zhuǎn)運(yùn)泵抑制劑：第一代MDR逆轉(zhuǎn)劑研究開(kāi)發(fā)如，VER、戊脈安、 硫氮卓酮、尼卡地平、 尼魯?shù)仄降肉}拮抗劑，奎寧定和

38、三氟拉嗪等鈣調(diào)素抑制劑，免疫抑制劑環(huán)孢菌素A（cyclosporin A,CsA）、D和甾體激素等；第二代MDR逆轉(zhuǎn)劑如，右旋VRE、環(huán)孢菌素D衍生物SDZ PSC 833和氯喹等；第三代逆轉(zhuǎn)劑則是根據(jù)構(gòu)效關(guān)系專(zhuān)門(mén)為逆轉(zhuǎn)MDR而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的如，S9788、GF120918、VX-710 、LY335979、 XR9576和OC144-093等。 第二類(lèi)新抗腫瘤藥物是單克隆抗體研究開(kāi)始主要用特異單克隆抗體作為檢測(cè)鑒定手段,進(jìn)行免疫細(xì)胞化學(xué)法鑒定ATP依賴(lài)性藥物外排泵的存在。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，部分單克隆抗體顯示了良好的逆轉(zhuǎn)活性，例如P-gP特異性單克隆抗體C219能抑制其功能，后又相繼發(fā)現(xiàn)MRK16和MRP

39、r1都有較好的逆轉(zhuǎn)活性。Hochman等進(jìn)行P-gP藥物外排研究時(shí)發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)为?dú)使用環(huán)孢菌素A無(wú)顯著抑制作用，當(dāng)P-gP單克隆抗體UIC2與CsA共同作用時(shí)能有效抑制50-80%的長(zhǎng)春堿的外排。 第三類(lèi)是基因治療藥物其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)基因水平調(diào)控MDR表達(dá)，逆轉(zhuǎn)MDR。它是通過(guò)外源基因?qū)肴梭w細(xì)胞，以糾正內(nèi)在基因缺陷而最終達(dá)到直接或間接殺死腫瘤細(xì)胞的治療方法?，F(xiàn)在研究最多的是反義寡核甘酸，在體外合成特異性核酸序列，直接導(dǎo)入體內(nèi)以抑制特定基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，達(dá)到封閉基因表達(dá)或MDR mRNA表達(dá)的目的。 二、細(xì)胞代謝酶系統(tǒng)改變與新抗腫瘤藥物的開(kāi)發(fā)腫瘤細(xì)胞抗代謝藥物的細(xì)胞毒作用及其耐藥性具有以下特點(diǎn):其一腫瘤細(xì)胞解毒酶系統(tǒng)活