p53抑制剂PFT-a研究进展

摘要

p53是最重要的肿瘤抑制基因之一, 各种应激反应损伤后p53短期内即可在细胞内累积, 并作为转录因子调节许多下游的凋亡相关基因表达, 诱导凋亡的发生. 研究表明在抗肿瘤治疗过程中, 放化疗在杀伤肿瘤细胞的同时损伤增生活跃的淋巴、造血及肠上皮细胞, 产生抗肿瘤的副效应, 而p53介导的凋亡是产生这种副效应的关键因素. 一种新的p53特异性抑制剂PFT-a(p-fifty three inhibitor, PFT-a), 可以暂时的可逆性抑制p53介导的凋亡发生, 因此成为克服抗肿瘤治疗副效应和研究p53功能的有效工具.

关键词: N/A

N/A

N/A

Correspondence to: N/A

Received: August 31, 2004
Revised: September 9, 2004
Accepted: September 19, 2004
Published online: October 15, 2004

Abstract

N/A

Key Words: N/A

0 引言

自1999年Komarova et al[1]报道发现一种p53特异性抑制剂PFT-a(p-fifty three inhibitor, PFT-a, pifithrin-a)以来, PFT-a抑制p53依赖的凋亡, 从而抑制抗肿瘤治疗副效应, 以及他在研究p53功能中的作用得到深入研究. PFT-a是一种白色粉状的化学合成物, 分子式为C16H18N2OS. HBr, M_r 367.3, 分子结构为 . 在-20 ℃避光下稳定保存3年, 溶解于DMSO在-20 ℃避光下稳定保存3 mo. PFT-a对光非常敏感, 其分解产物主要有碳氧化物, 氮氧化物, 硫氧化物以及卤化物.

1 PFT-a在抑制p53依赖凋亡中的应用

1.1 PFT-a抑制抗肿瘤治疗副效应

抗肿瘤治疗的常用策略化疗和放疗, 在杀伤肿瘤的同时可以损害正常细胞而产生副效应, 降低抗肿瘤效应, 这与p53诱导的凋亡相关. Komarova et al[1-3]突破常规思维试图寻找阻断p53在不产生新发肿瘤的同时又可抑制抗肿瘤副效应. 通过药物筛选发现了PFT-a, 他具有特异性和可逆性抑制p53的功能. 体外研究发现PFT-a可使Ela+ras转化的鼠成纤维母细胞避免紫外线、g射线、多种抗肿瘤药物诱导的凋亡. PFT-a能够使经致死剂量g射线照射C57BL和Balb/c两系小鼠的存活率达60%, 在照射后7 mo无新发肿瘤. PFT-a主要通过抑制p53的核转运, 以及p53下游靶基因如Bax, p21^WAF1, MDM2和cyclin G的表达. Zhang et al[4]发现顺铂常引起耳蜗和前庭感觉毛细胞的损害而导致不可逆转的听力丧失和平衡障碍, 这种损害是顺铂诱导p53依赖的凋亡而引起. 对新生小鼠的前庭和耳蜗进行器官培养, 在顺铂处理耳蜗和前体时运用PFT-a, 可以使毛细胞的生存率增加且呈剂量依赖性.通过抑制p53的表达, 使顺铂诱导耳蜗和前庭毛细胞的caspase-1, caspase-3活性降低, 明显降低对毛细胞的损害, 为减轻顺铂引起的耳毒性、前庭毒性和神经毒性副作用提供了新方法.在病理生理状态下调节血管内皮的内环境是血管重塑和生成的关键, 阿霉素可启动人脐静脉内皮细胞p53的聚集, 诱导细胞的CD95表达和凋亡. PFT-a可阻断启动子的激活、降低CD95蛋白表达水平, 减轻对血管内皮损伤有利于血管内膜修复[5]. Liu et al[6]评价了PFT-a对阿霉素诱导心肌细胞凋亡和心功能损害的保护效应. 阿霉素上调Bax和MDM2mRNA的表达水平, 通过p53在丝氨酸15的磷酸化水平提高而上调p53蛋白表达水平, 诱导心肌细胞凋亡导致阿霉素的心脏毒性、超微结构改变和心功能障碍.在给予阿霉素前30 min和给药后3 h使用PFT-a, 则心肌细胞Bax和MDM2mRNA表达降低.实验表明PFT-a可有效抑制阿霉素诱导的心肌细胞凋亡, 减轻阿霉素抗肿瘤治疗中对心脏的毒副作用. Bassi et al[7]运用DNA拓扑异构酶II 抑制剂依托泊甙作用淋巴细胞瘤细胞系: 野生性p53的TK₆ 和变异p53的WTK₁, 发现WTK₁出现染色体畸变而TK₆出现凋亡, 在运用PFT-a阻断p53后TK₆细胞的凋亡明显减少, 通过暂时抑制p53降低依托泊甙诱导的正常细胞凋亡而起到保护作用, 这与Vukicevic et al[8]报道基本一致. Javelaud et al[9]发现PFT-a可以减轻柔红霉素诱导的HCT116p21^WAF1-/-细胞的凋亡, PFT-a抑制p53而使Bcl-2的表达升高, Bax的表达降低, 恢复Bax/Bcl-2比率, 其作用与p21^WAF1反义寡核苷酸相似. 当哺乳类胚胎细胞的脱扑异构酶IIa失活时导致胚胎发育停滞, 实验发现PFT-a抑制脱扑异构酶II抑制剂ICRF-193诱导胚胎细胞的凋亡且呈剂量依赖性, PFT-a也可抑制羟基脲诱导的胚胎细胞凋亡而保护胚胎细胞[10].

1.2 PFT-a抑制

p53依赖的肝细胞凋亡 Schafer et al[11]发现细菌内毒素诱导p53依赖的肝细胞凋亡, 导致肝组织损伤. 将PFT-a进行Sprague-Dawley鼠腹腔注射后, 可抑制LPS诱导的肝细胞凋亡, 减少白细胞的聚集和微血管功能障碍. PFT-a降低p53胞核与胞质表达比, 抑制NF-kB的活性和procaspase-3的裂解. 认为PFT-a可减轻细菌内毒素导致的肝细胞损伤, 保护肝功能. Begum et al[12]报道PFT-a显著降低重金属砷、镉对鼠肝细胞的毒性, 减少重金属诱导p53依赖的肝细胞凋亡, 使肝细胞对砷的耐受能力提高46倍, 对镉的耐受力提高8倍. 另外PFT-a可抑制多环芳香烃类致癌剂诱导的鼠肝脏上皮干细胞WB-F334的DNA合成和凋亡, 而发挥保护WB-F334的作用[13].

1.3 PFT-a对器官缺血再灌注损伤的保护效应

在近期的研究中发现PFT-a对心脏、肝、肾等器官的缺血再灌注损伤也具有保护作用, 缺血再灌注损伤常导致p53介导的凋亡发生. Mocanu et al[14]在心脏缺血预处理前和再灌注时给予PFT-a, 发现心脏的梗塞范围和程度均有减轻, 显著降低缺血再灌注对心脏的损伤, 有利于心功能的恢复. 在肝移植中由于缺血再灌注损伤而导致移植肝功能障碍是临床的难题之一, 肝功能障碍主要是肝细胞在缺血再灌注后发生凋亡. 实验发现在冷贮存和灌注液中加入PFT-a后, 其肝细胞的caspase活性降低, 细胞凋亡和坏死减少, 提高移植供肝的质量、维持肝脏的新陈代谢和完整性, 提高移植成功率[15]. 肾脏缺血再灌注损伤的特点是谷氨酰转肽酶的耗竭和肾小管细胞发生坏死或凋亡, p53是谷氨酰转肽酶耗竭诱导凋亡的关键. 运用鼠双侧肾动脉夹闭再灌注模型, 腹腔内注射PFT-a后发现, PFT-a尽管使p21^WAF1下降, 但抑制了p53和Bax的表达, 减少细胞的凋亡从而保护肾功能, 仍能保护肾脏免受缺血再灌注损伤[16]. 缺血性脑卒中可使脑细胞发生p53介导的凋亡, 在脑缺血损伤后给予PFT-a可抑制p53下游靶基因p21^WAF1的表达, 而逆转脑缺血性损伤, 减轻脑细胞的凋亡[17].

1.4 PFT-a对神经细胞凋亡的保护效应

研究发现p53在神经细胞凋亡中起重要作用, 并且与人类神经细胞退行性疾病的发生有关. 如海马和皮质神经变性导致Alzheimer病, 控制运动的多巴胺神经死亡导致Parkinson 病. Culmsee et al[18] 发现PFT-a通过降低喜树碱诱导神经元的p53结合活性和Bax表达, 而完全抑制喜树碱诱导的神经元凋亡. 在依托泊甙处理神经元时加入PFT-a可明显减轻其对神经元的损伤, caspase-3活性降低使神经元存活明显升高. 而且在大脑中动脉阻断前1 h腹腔内注射PFT-a, 可减轻缺血导致的脑梗塞. Gilman et al[19]也发现PFT-a可使野生性p53小鼠的神经元突触体免受氧化作用和兴奋毒性的损害, 可以使海马神经元在受到依托泊甙损伤后仍能维持前联合末端的功能.Duan et al[20]运用Parkinson病小鼠腹腔内注射PFT-a, 发现PFT-a明显改善小鼠的运动功能, 降低多巴胺及其代谢物耗竭, 减轻黑质纹状体神经元的损害, 认为PFT-a通过抑制p53, 能够减轻多巴胺神经细胞的凋亡而保护其运动功能, 延迟或阻断Parkinson病神经元的退行性病变. Parkinson病的另一主要病因是蛋白酶体活性降低, 蛋白酶体抑制剂MG132作用于多巴胺能SH-SY5Y细胞后激活p53, 使Bax表达升高, 使蛋白酶体抑制导致线粒体功能障碍, 诱导细胞凋亡. 运用PFT-a阻断MG132, 可部分阻断线粒体的去极化, Bax表达降低, 使SH-SY5Y细胞的凋亡减少[21]. 淀粉样b肽诱发Alzheimer病, 淀粉样b肽诱导神经细胞凋亡主要通过线粒体调控途径如p53, Bcl-2等, PFT-a可阻断50-60%的淀粉样b肽诱导神经细胞的凋亡[22]. 当神经元DNA受到损害使p53激活, 而NF-kB活性降低, 神经元发生凋亡, 研究表明在DNA损害诱导后p53与转录共因子p300的结合增强, 而p300 与NF-kB的结合活性降低. PFT-a阻断p53和共因子的相互作用后, p300与NF-kB的结合活性增强.在神经元中存在p53和NF-kB与转录共因子p300之间相互作用的竞争平衡, 由于PFT-a阻断了p53介导的细胞凋亡, 同时使NF-kB信号通路激活, PFT-a以剂量依赖的方式减轻脑组织的损害, 解除缺血诱导的NF-kB活性抑制, 而发挥神经元保护效应[23].

2 PFT-a在研究p53功能中的应用

Camphausen et al[24]在研究放疗抗肿瘤的"远位效应" (abscopal effect)时, 运用PFT-a作用于野生型p53小鼠后进行照射, 不能观察到抗肿瘤的"远位效应", 而未经PFT-a作用的小鼠则可观察到这种效应, 从而认识到p53在放疗诱导的"远位效应"中的作用. Pecere et al[25]研究p53在芦荟大黄素杀伤神经外胚层肿瘤细胞作用时, 发现PFT-a抑制芦荟大黄素诱导SJ-N-KP(野生型p53)细胞的凋亡, 而对SK-N-BE(2c)无影响. 在青霉胺诱导成纤维细胞MSU1.0细胞同时加入PFT-a作用24 h后, 随着PFT-a浓度升高, caspase的活性逐渐降低, 其细胞凋亡明显减少, 表明青霉胺诱导的成纤维细胞的凋亡主要通过p53依赖途径[26]. 钒酸盐诱导C141(野生型p53)细胞使细胞生长停滞, p21WAF1的表达升高.运用PFT-a可抑制钒酸盐导致的细胞生长停滞, 减少细胞的凋亡.通过运用PFT-a可以明确钒酸盐是通过p53依赖途径诱导p21^WAF1的表达而导致的细胞生长停滞[27]. Perfettini et al[28]报告包膜蛋白在诱导HIV-1的凋亡过程中 NF-kB, p53和 AP1均被激活, PFT-a可阻断85%的HIV-1 包膜蛋白基因的转录效应, 显示p53在包膜蛋白诱导的凋亡过程起主要作用.Ostrakhovitch et al[29]在研究铜锌离子诱导雌激素受体和p53不同状态的乳腺癌细胞凋亡和敏感性的作用机制时, 运用PFT-a分别作用与雌激素受体阳性和野生性p53的乳腺癌细胞MCF7及雌激素受体阴性和变异p53的乳腺癌细胞MDA-MB-231细胞, 发现PFT-a使铜锌离子诱导MCF7细胞的AKt磷酸化作用增强, 抑制MCF7细胞中p53在丝氨酸15的磷酸化及 p21^WAF1的表达, 使铜锌离子诱导的MCF7凋亡减少, 证实金属离子诱导MCF7凋亡是p53依赖, 而MDA-MB-231由于p53功能缺失、AKt激活从而对金属离子产生耐受. Gorgoulis et al[30]为了阐明NF-kB和p53在应激损伤时细胞间粘连分子ICAM-1表达调控中的作用, 在g射线照射人表皮成纤维细胞前给予PFT-a, 发现PFT-a使放射诱导表皮成纤维细胞的ICAM-1和p21^WAF1mRNA表达下降, 表明p53直接参与ICAM-1的诱导表达, 并以NF-kB依赖方式诱导ICAM-1的表达. Paitel et al[31]在观察细胞朊病毒蛋白对稳定转染TSM1的神经元细胞死亡控制的影响.通过运用PFT-a抑制p53, 发现TSM1在转录后水平控制p53, 并以p53依赖方式的介导caspase-3的激活, 调控神经元的凋亡过程. Inoue et al[32]发现大鼠肝细胞再生过程中p53mRNA表达升高, 并且启动TGF-α.运用PFT-a阻断p53后其作用如同p53反义寡核苷酸, 使肝细胞DNA合成受阻, TGF-α表达水平下降.因此肝细胞生长因子激活p53有利于大鼠肝细胞的增生.另外Vollmar et al[33]在研究早期伤口愈合过程中发现在体内PFT-a抑制p53, 可促进皮肤伤口的上皮形成和新血管形成、增加白细胞的聚集和减少细胞的凋亡, 而对后期伤口愈合无影响. 该研究一方面证实p53在伤口早期愈合中的作用, 同时发现暂时性抑制p53具有促进早期伤口愈合的作用.

总之, PFT-a不但能够抑制p53依赖的凋亡, 而且成为研究p53功能的有效手段.但应警惕PFT-a阻抑p53使凋亡减少, 存活的细胞可能发生基因修饰[7], 影响DNA修复[34], 并且PFT-a抑制凋亡存在细胞选择性[35-37]. 新近报道认为PFT-a并非只能特异性抑制p53, 可能抑制体内外萤火虫荧光素酶[38], 还可能对热休克蛋白和糖皮质激素信号通路具有抑制作用[39-40]. 因此对于PFT-a的认识有待进一步深入研究.

备注

$[Footnotes]

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