抗癌药抗药性与超氧化物歧化酶的关系
1解放军202医院 2第四军医大学西京医院 3中国医科大学生物教研室
项目负责人：张丹
收稿日期 1993-01-07
摘 要本文针对胃肠道癌肿对抗癌药普遍耐药，化疗效果差的问题，在化疗时检测了患者血清TSOD，CuZnSOD及MnSOD活性，并进行了自身对照观察.结果发现自化疗d3起TSOD及MnSOD活性明显上升，并随药物剂量累积而增长.CuZnSOD无明显变化，但CuZnSOD/*!TSOD比值下降，提示MnSOD活性增高是上述改变的核心.以上说明抗癌药的细胞毒作用与氧自由基有关，并伴有自由基清除酶的改变，化疗时SOD活性增加可能与肿瘤的耐药性有关.
主题词 胃肿瘤/药物疗法；细胞肿瘤/药物疗法；超氧化物歧化酶；抗药性，肿瘤
, http://www.100md.com
Subject headings stomach neoplasms/drug therapy; colonicneoplasms/drug therapy; superoxide dismutase; drug resistance, neoplasms
张丹,金成兰,赵悦,樊代明,张歧山,张玉魁,潘忠诚.抗癌药抗药性与超氧化物歧化酶的关系.新消化病学杂志,1993;1(2):82-83
0 引言
某些抗癌药经酶促活化形成一系列自由基中介物是其主要的细胞毒作用机制[1].超氧化物歧化酶(SOD)能有效的清除自由基产物，因此与这些抗癌药的抗药性有关.但化疗时SOD活性的改变国内尚无报道. 本文测定了30例胃肠道肿瘤化疗患者血清总SOD(TSOD)，CuZnSOD及MnSOD的活性，并进行了治疗前、中、后期的对照观察. 旨在了解抗癌药治疗中SOD的变化与药物细胞毒作用及抗药性的关系.
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 病例选择 未经选择的胃肠道癌肿住院化疗患者30例. 男24例，女6例. 年龄32岁～71岁，平均52.5岁. 其中食管癌2例，胃癌11例，结肠癌17例.均经病理确诊. 除4例未经外科治疗外，其余26例均经手术治疗，其中术后复发者7例，无复发者19例.
1.2 化疗方法 2例食管癌患者采用MFC方案(M：丝裂霉素C，F：5Fu，C：顺铂)，11例胃癌患者采用MFC方案(C：阿糖胞苷)，9例结肠癌采用MFV方案(V：长春新碱)，均4wk-1疗程. 另外8例结肠癌患者分别于化疗前、化疗开始d3及化疗结束次日采集静脉血1mL，当日分离血清，-70℃冻存待测.
1.3 SOD活性测定 按Yoshihiko′方法[2].以1mM氰化钾加入反应体系抑制CuZnSOD,测定MnSOD. 使用岛津261型紫外分光光度计在550nM比色. 以抑制超氧阴离子(O-2)生成的50.0%所需的SOD量为一个酶活力单位. 主要试剂次黄嘌呤，黄嘌呤氧化酶，SOD及MnSOD标准液均为Sigma公司产品.全部试剂均为分析纯，实验器材用重蒸水处理. 每批样品测定均设空白对照及标准对照.
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1.4 统计学处理 方法采用随机区组设计资料的方差分析.
2 结果
30例胃肠道癌肿患者化疗前、中、后期血清SOD活性见表1. 从中可以看出自抗癌药应用d3起TSOD及MnSOD活性明显升高，与用药前比较(P均<0.01)，MnSOD活性在用药后期与用药中期相比也有显著升高(P均<0.05).CuZnSOD活性在化疗期间无明显变化.但CuZnSOD/TSOD比值随化疗时间延长而逐渐下降.
表1 30例胃肠道癌肿化疗时SOD活性
注：**与化疗前比较P 均<0.01,与化疗中比较 P 均<0.05.
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3 讨论
抗癌药抗药性是个活跃的研究领域，但其确切机制仍然不明. 近来研究发现某些抗癌药如阿霉素、丝裂霉素C，5-FU等，在体内酶促活化过程中形成一系列自由基中介物，并通过这些产物达到细胞毒作用. 如果降低药物活化，或加速自由基的清除均会使肿瘤细胞对抗癌药产生耐药性，导致治疗失败[1]. SOD是体内主要的自由基清除酶，能直接清除超氧阴离子(O-2)，间接抑制Haber-Weiss反应，使高反应活性的羟自由基(·OH)生成减少[2]. 因此不利于抗癌药的活化及氧自由基的产生，降低抗癌药的细胞毒性，有助于肿瘤细胞耐药性的产生. 因此，研究SOD在肿瘤化疗时的变化，继而有目的地改变SOD的活性，对于深入研究抗癌药的作用机制及抗药性有重要意义. 我们对30例胃肠道癌肿患者采用目前通用的化疗方案治疗. 在化疗前、中、后期对SOD活性进行了对比观察，结果发现自化疗d4直至结束TSOD及MnSOD活性均明显增高，与化疗前相比差异显著，并随抗癌药剂量的累积而愈加明显. CuZnSOD及MnSOD活性均明显增高，与化疗前相比差异显著，并随抗癌药剂量的累积而愈加明显. CuZnSOD活性无明显变化，但CuZnSOD/TSOD比值下降，提示MnSOD活性增高是上述改变的核心. 一般认为O-2是MnSOD的诱导剂[3]，因此MnSOD活性增高反映抗癌药进入体内后O- 2产生增加，氧自由基参与了抗癌药的细胞毒作用. 体外实验已经发现含醌类药物，如丝裂霉素C、阿霉素等在NAD(P)H依赖的氧化还原酶系统作用下，可经单电子还原形成半醌自由基. 后者与氧迅速反应(K=108M-1S1)直接产生O-2，间接产生H2O2和·OH. 还能以共价键结合的方式引起细胞膜脂质过氧化. 通过这些活性氧对生物大分子的作用导致DNA损伤和细胞死亡[1]. 这种由抗癌药诱导、氧自由基介导的细胞大分子损伤在许多实验中获得证实，并被认为是细胞毒的主要活化机制[1]. 继而人们又发现阻止自由基的产生或加速药物自由基和活性氧产物的解毒均能产生抗药性，使临床效果显著降低. 胃肠道癌肿，尤其是结肠癌几乎对所有抗癌药都耐药，尽管机制还不十分清楚，但本文结果显示化疗时伴有体内TSOD及MnSOD活性的明显增高，从而加速了对O-2的清除，减少了·OH的产生. 阻断或明显减缓了由自由基介导的抗癌药的细胞毒性，对肿瘤细胞起保护作用，无疑会导致肿瘤细胞耐药性的产生. SOD含量增加与肿瘤耐药性的关系在许多实验中已获证实，如对抗癌药敏感细胞能产生较多的·OH和O-2[4]，在丝裂霉素C或阿霉素和肿瘤细胞的共同孵育中加入SOD能抑制O-2和·OH的形成，保护肿瘤细胞免于药物毒性[5]. Begleiter等在对含有多功能基团抗癌药的作用机制及抗药性的研究中也发现含醌及含烷基团药物的毒性可被SOD等自由基清除酶所抑制[6]. 因此如果在化疗时抑制SOD的活性，促进抗癌药活化及肿瘤细胞氧自由基的产生，可能会提高化疗效果，改善癌症预后.在这方面进行深入研究有十分重要的意义.
, http://www.100md.com
4 参考文献1 Sinha BK, Mimnugh EG. Free radicals and anticancer drug resistance.FreeRad Bio Med, 1990;8:567-581
2 Yoshihiko O. Reevaluation of assay methods and establishment of kit forsuperoxide dismutase activity.
Anal Biochem, 1984;142:290-294
3 Koningsberger JC, Mark MJJ, Van Hattum J. Free radicals ingastroenterology.
Scand J Gastroenterol, 1988;23(Suppl 154):30-40
, 百拇医药
4 Sinha BK, Katki AG, Batist G, et al. Differential formation of hydroxylradicals by adriamycin in
sensitire and resistant MCF-7 human breast tumorcells:implication for the mechanism of action.
Biochemistry, 1987;26:3776-3781
5 Doroshow JH. Role of hydrogen peroxide and hydroxyl radical for mationin the killing of Ehrlich tumor
cells by the anticancer quinones. Proc Natl Acad Sci USA, 1986;83:4514-4518
6 Begleiter A. Cytocidal action of the quinone group and its relationshipto antitumor activity.
Cancer Res, 1983;43:481-484, http://www.100md.com
项目负责人：张丹
收稿日期 1993-01-07
摘 要本文针对胃肠道癌肿对抗癌药普遍耐药，化疗效果差的问题，在化疗时检测了患者血清TSOD，CuZnSOD及MnSOD活性，并进行了自身对照观察.结果发现自化疗d3起TSOD及MnSOD活性明显上升，并随药物剂量累积而增长.CuZnSOD无明显变化，但CuZnSOD/*!TSOD比值下降，提示MnSOD活性增高是上述改变的核心.以上说明抗癌药的细胞毒作用与氧自由基有关，并伴有自由基清除酶的改变，化疗时SOD活性增加可能与肿瘤的耐药性有关.
主题词 胃肿瘤/药物疗法；细胞肿瘤/药物疗法；超氧化物歧化酶；抗药性，肿瘤
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Subject headings stomach neoplasms/drug therapy; colonicneoplasms/drug therapy; superoxide dismutase; drug resistance, neoplasms
张丹,金成兰,赵悦,樊代明,张歧山,张玉魁,潘忠诚.抗癌药抗药性与超氧化物歧化酶的关系.新消化病学杂志,1993;1(2):82-83
0 引言
某些抗癌药经酶促活化形成一系列自由基中介物是其主要的细胞毒作用机制[1].超氧化物歧化酶(SOD)能有效的清除自由基产物，因此与这些抗癌药的抗药性有关.但化疗时SOD活性的改变国内尚无报道. 本文测定了30例胃肠道肿瘤化疗患者血清总SOD(TSOD)，CuZnSOD及MnSOD的活性，并进行了治疗前、中、后期的对照观察. 旨在了解抗癌药治疗中SOD的变化与药物细胞毒作用及抗药性的关系.
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 病例选择 未经选择的胃肠道癌肿住院化疗患者30例. 男24例，女6例. 年龄32岁～71岁，平均52.5岁. 其中食管癌2例，胃癌11例，结肠癌17例.均经病理确诊. 除4例未经外科治疗外，其余26例均经手术治疗，其中术后复发者7例，无复发者19例.
1.2 化疗方法 2例食管癌患者采用MFC方案(M：丝裂霉素C，F：5Fu，C：顺铂)，11例胃癌患者采用MFC方案(C：阿糖胞苷)，9例结肠癌采用MFV方案(V：长春新碱)，均4wk-1疗程. 另外8例结肠癌患者分别于化疗前、化疗开始d3及化疗结束次日采集静脉血1mL，当日分离血清，-70℃冻存待测.
1.3 SOD活性测定 按Yoshihiko′方法[2].以1mM氰化钾加入反应体系抑制CuZnSOD,测定MnSOD. 使用岛津261型紫外分光光度计在550nM比色. 以抑制超氧阴离子(O-2)生成的50.0%所需的SOD量为一个酶活力单位. 主要试剂次黄嘌呤，黄嘌呤氧化酶，SOD及MnSOD标准液均为Sigma公司产品.全部试剂均为分析纯，实验器材用重蒸水处理. 每批样品测定均设空白对照及标准对照.
, http://www.100md.com
1.4 统计学处理 方法采用随机区组设计资料的方差分析.
2 结果
30例胃肠道癌肿患者化疗前、中、后期血清SOD活性见表1. 从中可以看出自抗癌药应用d3起TSOD及MnSOD活性明显升高，与用药前比较(P均<0.01)，MnSOD活性在用药后期与用药中期相比也有显著升高(P均<0.05).CuZnSOD活性在化疗期间无明显变化.但CuZnSOD/TSOD比值随化疗时间延长而逐渐下降.
表1 30例胃肠道癌肿化疗时SOD活性
TSOD(x-±s,NU/mL) | , 百拇医药 CuZnSOD(x-±s,NU/mL) | MnSOD(x-±s,NU/mL) | CuZnSOD/TSOD | |
化疗前 | 21.43±4.16 | 13.57±5.36 | 7.74±4.45 | 0.63 |
化疗中 | 28.65±4.33** | , http://www.100md.com 13.74±4.39 | 15.01±5.08** | 0.48** |
化疗后 | 32.91±6.19** | 13.39±4.56 | 19.53±7.61** | 0.40** |
注：**与化疗前比较P 均<0.01,与化疗中比较 P 均<0.05.
, http://www.100md.com
3 讨论
抗癌药抗药性是个活跃的研究领域，但其确切机制仍然不明. 近来研究发现某些抗癌药如阿霉素、丝裂霉素C，5-FU等，在体内酶促活化过程中形成一系列自由基中介物，并通过这些产物达到细胞毒作用. 如果降低药物活化，或加速自由基的清除均会使肿瘤细胞对抗癌药产生耐药性，导致治疗失败[1]. SOD是体内主要的自由基清除酶，能直接清除超氧阴离子(O-2)，间接抑制Haber-Weiss反应，使高反应活性的羟自由基(·OH)生成减少[2]. 因此不利于抗癌药的活化及氧自由基的产生，降低抗癌药的细胞毒性，有助于肿瘤细胞耐药性的产生. 因此，研究SOD在肿瘤化疗时的变化，继而有目的地改变SOD的活性，对于深入研究抗癌药的作用机制及抗药性有重要意义. 我们对30例胃肠道癌肿患者采用目前通用的化疗方案治疗. 在化疗前、中、后期对SOD活性进行了对比观察，结果发现自化疗d4直至结束TSOD及MnSOD活性均明显增高，与化疗前相比差异显著，并随抗癌药剂量的累积而愈加明显. CuZnSOD及MnSOD活性均明显增高，与化疗前相比差异显著，并随抗癌药剂量的累积而愈加明显. CuZnSOD活性无明显变化，但CuZnSOD/TSOD比值下降，提示MnSOD活性增高是上述改变的核心. 一般认为O-2是MnSOD的诱导剂[3]，因此MnSOD活性增高反映抗癌药进入体内后O- 2产生增加，氧自由基参与了抗癌药的细胞毒作用. 体外实验已经发现含醌类药物，如丝裂霉素C、阿霉素等在NAD(P)H依赖的氧化还原酶系统作用下，可经单电子还原形成半醌自由基. 后者与氧迅速反应(K=108M-1S1)直接产生O-2，间接产生H2O2和·OH. 还能以共价键结合的方式引起细胞膜脂质过氧化. 通过这些活性氧对生物大分子的作用导致DNA损伤和细胞死亡[1]. 这种由抗癌药诱导、氧自由基介导的细胞大分子损伤在许多实验中获得证实，并被认为是细胞毒的主要活化机制[1]. 继而人们又发现阻止自由基的产生或加速药物自由基和活性氧产物的解毒均能产生抗药性，使临床效果显著降低. 胃肠道癌肿，尤其是结肠癌几乎对所有抗癌药都耐药，尽管机制还不十分清楚，但本文结果显示化疗时伴有体内TSOD及MnSOD活性的明显增高，从而加速了对O-2的清除，减少了·OH的产生. 阻断或明显减缓了由自由基介导的抗癌药的细胞毒性，对肿瘤细胞起保护作用，无疑会导致肿瘤细胞耐药性的产生. SOD含量增加与肿瘤耐药性的关系在许多实验中已获证实，如对抗癌药敏感细胞能产生较多的·OH和O-2[4]，在丝裂霉素C或阿霉素和肿瘤细胞的共同孵育中加入SOD能抑制O-2和·OH的形成，保护肿瘤细胞免于药物毒性[5]. Begleiter等在对含有多功能基团抗癌药的作用机制及抗药性的研究中也发现含醌及含烷基团药物的毒性可被SOD等自由基清除酶所抑制[6]. 因此如果在化疗时抑制SOD的活性，促进抗癌药活化及肿瘤细胞氧自由基的产生，可能会提高化疗效果，改善癌症预后.在这方面进行深入研究有十分重要的意义.
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4 参考文献1 Sinha BK, Mimnugh EG. Free radicals and anticancer drug resistance.FreeRad Bio Med, 1990;8:567-581
2 Yoshihiko O. Reevaluation of assay methods and establishment of kit forsuperoxide dismutase activity.
Anal Biochem, 1984;142:290-294
3 Koningsberger JC, Mark MJJ, Van Hattum J. Free radicals ingastroenterology.
Scand J Gastroenterol, 1988;23(Suppl 154):30-40
, 百拇医药
4 Sinha BK, Katki AG, Batist G, et al. Differential formation of hydroxylradicals by adriamycin in
sensitire and resistant MCF-7 human breast tumorcells:implication for the mechanism of action.
Biochemistry, 1987;26:3776-3781
5 Doroshow JH. Role of hydrogen peroxide and hydroxyl radical for mationin the killing of Ehrlich tumor
cells by the anticancer quinones. Proc Natl Acad Sci USA, 1986;83:4514-4518
6 Begleiter A. Cytocidal action of the quinone group and its relationshipto antitumor activity.
Cancer Res, 1983;43:481-484, http://www.100md.com