王千丹1路晓庆2王伏生2李晓鹏1沈一凡1
【摘要】 第三代双磷酸盐—唑来膦酸（ZOL）通过抑制破骨细胞活性而抗骨吸收从而达到增 强骨质，改善骨质疏松的作用已得到广泛证实，且发现在骨转移患者中ZOL有预防或延迟骨相关事
件（SREs）发生的作用，多个大型临床实验证明ZOL可潜在提高患者生活质量。现如今，大量研究
显示出ZOL具有多机制介导的抗瘤活性，本文重点阐述ZOL在诱导细胞凋亡、影响肿瘤微环境、调 节免疫细胞、调控细胞因子等方面的抗肿瘤作用及机制。随着ZOL抗肿瘤作用机制的进一步阐明，
其在肿瘤临床中将具有广阔的应用前景。
【关键词】 二膦酸盐类；抗肿瘤
New research program of antitumor mechanism with bisphosphonates Wang Qiandan1, Lu
Xiaoqing2, Wang Fusheng2, Li Xiaopeng1, Shen Yifan1. 1Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China;
2Department of Breast Surgery, the Second Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China
Corresponding author: Wang Fusheng, Email: Wfs636491@163
【Abstract】The third generation of bisphosphonates (BPs)-zoledronate (ZOL) by inhibiting
osteoclast activity and resistance to bone resorption to bone, improve the effect of osteoporosis has been
confirmed, and found that ZOL had prevented or delayed in patients with bone metastases of
skeletal-related events (SREs), several large-scale clinical trials proved that ZOL can potentially improve
the patients quality of life. Nowadays, a lot of research shows that ZOL has multiple mechanisms mediated
antitumor activity. This paper mainly expounds ZOL in inducing cell apoptosis, tumor microenvironment,
regulating immune cells, regulation of cytokines and other aspects of the antitumor function and
mechanism. With ZOL antitumor mechanisms to further clarify, it will has a broad development in clinical
application.
【Key words】 Diphosphonates; Antineoplasms
唑来膦酸（zoledronate，ZOL）作为第三代双磷酸盐类药物，已被广泛应用于骨质疏松症、多发性骨髓瘤及由恶性肿瘤引起的相关骨疾病，具有疗效好，用药剂量安全等优点。其结构类似于焦磷酸盐并可被骨骼中的破骨细胞摄取，从而抑制破骨细胞介导的骨吸收作用，使得骨密度逐渐增加，达到增强骨质的作用。唑来膦酸用于SREs出现后引起的高钙血症以及相关骨痛的已有20余年，且发现其可以延迟或预防骨转移后骨相关事件的发生[1]。已有临床前研究证明唑来膦酸具有抗肿瘤作用，且逐步在多种实体肿瘤中都发现了其抗瘤活性，最经典的途径是干扰甲羟戊酸途径中的关键酶焦磷酸合酶（FPPS），阻止二磷酸法尼基（FPP）及香叶酰
DOI:10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2016.23.033
作者单位：030001 太原，山西医科大学1；030001 太原，山西医科大学第二医院乳腺外科2
通讯作者，王伏生，Email: Wfs636491@163 香叶酰焦磷酸盐（GGPP）的合成，从而导致下游小G蛋白的异戊烯化受到抑制，比如RAS，Rho家族。进而导致细胞增殖受抑[2]。除此之外，唑来膦酸可通过多种途径发挥其抗肿瘤作用，故临床上可作为肿瘤的辅助用药，现对其抗肿瘤机制最新研究进展作一综述，以供临床参考。
一、影响凋亡通路及细胞周期
细胞凋亡是细胞的一种自发性死亡过程，对其正常发育起着很重要的作用，在许多肿瘤细胞中，都存在细胞凋亡受抑的现象。唑来膦酸主要抗肿瘤机制是诱导肿瘤细胞凋亡并抑制其增殖，且凋亡效应呈时间剂量依赖性。在我们先前的研究中[3-4]观察到当唑来膦酸用于口腔细胞癌以及骨肉瘤LM8细胞时，促凋亡基因——半胱天冬酶（caspase-3）可被大量激活，且与阿霉素联用后活性更高。与此同时，刘丽威等[5]提出第一代双磷酸盐进入细胞后会产生ATP类似物，其累积到一定程度后会激活caspase，
从而引起细胞凋亡。目前在乳腺癌、前列腺癌、肾癌中唑来膦酸能够诱导凋亡是因为不同程度地激活了caspase-3、7的猜想已得到充分证实。这与Wang 等[6]的报道相似，他们通过一系列实验论证了在宫颈癌细胞中唑来膦酸会导致DNA修复酶（PARP）的裂解以及caspase-3的激活，并且此种效应呈时间剂量依赖性。而PARP的裂解和caspase-3的激活直接影响着线粒体凋亡途径。不仅如此，深入研究
发现当唑来膦酸作用后Bcl-2/Bax比率逐渐升高[7]，而在细胞凋亡过程中Bcl-2/Bax比率升高是启动凋亡的首要步骤。除此之外，在Okamoto等[8]的实验中发现唑来膦酸通过抑制拓扑异构酶Ⅱ（TOPⅡ）的活性使细胞周期停滞在S期，从而抑制肿瘤细胞的增殖。Kubisa等[9]也发现低浓度的唑来膦酸便会导致细胞周期停滞在S期，并伴随细胞周期蛋白（cyclin）表达的减少，从而阻止DNA的合成。Fragnil等[10]证实了在乳腺癌细胞中唑来膦酸通过miR-21/PTEN/ Akt途径诱导凋亡及阻滞细胞周期，最终引起促凋亡基因Bad、细胞周期阻滞基因p27、p21等的升高。通过以上研究表明，唑来膦酸可以直接抑制肿瘤细胞的生长及增殖、促进肿瘤细胞凋亡，从而发挥其抗瘤活性。
wifi温控器二、肿瘤微环境
肿瘤微环境是肿瘤细胞赖以生存和发展的环境，它参与了肿瘤的血管生成、孕育肿瘤干细胞、抑制免疫反应等过程，主要由肿瘤细胞、基质细胞和细胞外基质组成，肿瘤细胞会随着肿瘤微环境的变化而发生相应的改变。Nienhuis等[11]针对基质细胞展开了研究，在体外建立了荧光技术共作用模型，在SCP2（乳腺癌细胞）＋Hs27a（基质细胞）、SCP2组中分别加入唑来膦酸后，前者乳腺癌细胞凋亡率明显高于后者，且差别具有统计学意义，并发现凋亡率呈现时间剂量依赖性。
除此之外，肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）作为评估预后的指标之一，其越高则肿瘤复发转移率越高，预后越差。许多早期研究表明双膦酸盐发挥抗肿瘤的分子机制与TAMs部分相关。Rogers等[12]已经证明，
给予荷瘤小鼠剂量的唑来膦酸后行组织学分析显示TAMs的聚集和增殖明显减少，并且新生血管数量也呈现降低的趋势。不仅如此，唑来膦酸还引起TAMs极性，从促进肿瘤生长、转移、侵袭的M2型转变为抗肿瘤表型M1型，从而激发机体产生特异性的抗肿瘤免疫应答。与此同时，韩尚容等[13]提出唑来膦酸对TAMs有直接的毒性，可以导致肿瘤体积及重量的减少。上述研究证实，唑来膦酸通过不同方式不同程度地调节肿瘤微环境从而表现出抗瘤活性，而是否应该尽早使用唑来膦酸从而将肿瘤微环境控制在抑瘤状态还有待研究。
段远程三、激活免疫反应
γδT细胞是一类对感染或变形细胞有清除作用的外周血T细胞，其可被唑来膦酸激活从而引起免疫应答，发挥间接抗肿瘤效应。唑来膦酸可以激活人类Vγ9Vδ2 T细胞（细胞周期阻滞的免疫标记），引起IL-18大量释放进而引起正反馈效应，使得γδT 细胞持续增加，并扩增大量具有原始杀伤能力的γδT细胞，其诱导产生的细胞因子粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子可以提高树突细胞的生存及其免疫原性，从而启动自适应免疫反应[14]。Kunzmann等[15]证明了伊班膦酸盐在体内外呈剂量依赖性激活γδT细胞。此外，Ashihara等[16]在多发性骨髓瘤中发现双膦酸盐进入体内抑制甲羟戊酸途径，从而引起其中间代谢物-异戊烯焦磷酸（IPP）的聚集，IPP直接导致γδT迁移至肿瘤细胞处直接杀伤肿瘤细胞。与此同时，Tonti等[17]研究发现将临床相关剂量的唑来膦酸注入小鼠体内，会增加其体内抗体对活病毒、灭活病毒、蛋白质以及半抗原的反应。进一步实验证实了双膦酸盐可以直接诱导B细胞在受到抗
原刺激时的扩增及产生大量抗体，通过增强体液免疫反应而发挥其抗肿瘤作用。由此看出，唑来膦酸通过影响免疫功能的不同方面而达到间接抗肿瘤效应。
四、生长因子
生长因子与组织细胞的修复、迁移、变异有直接相关性，其表达降低会延迟组织愈合过程。血管内皮生长因子（VEGF）在增强血管的渗透性、诱导血管发生、血管生成及内皮细胞生长、促进细胞迁移、抑制细胞凋亡等方面发挥作用。癌细胞的生长、转移依赖新生血管的形成，VEGF是最有效的促血管生长因子。大量研究显示越来越多的抗肿瘤药物都会不同程度的影响肿瘤血管生成。Basso等[18]通过实时酶链聚合反应来测定接受唑来膦酸后上皮细胞内VEGF的表达，实验组VEGF下降率与对照组相比差别有统计学意义，而且发现唑来膦酸下调VEGF的表达与抑制甲羟戊酸途径有关。VEGF的表达减少会降低细胞增殖率，抑制其迁移和血管生成。在有的研究中[19]，当唑来膦酸与吉非替尼联合
应用时，观察到VEGF的含量出现了显著的降低。而且逐步研究发现RAS的激活可导致VEGF过表达，唑来膦酸通过抑制甲羟戊酸途径来抑制RAS 异戊烯化，从而导致其下游一系列激酶的失活，使得内皮细胞黏附迁移能力下降，部分降低了VEGF 含量。近年来各种体内外实验已经证实双膦酸盐能够通过抑制肿瘤细胞血管生成而发挥抗瘤活性。
表皮生长因子受体是表皮生长因子受体（HER）家族成员之一。表皮生长因子受体广泛分布于哺乳动
物上皮细胞、成纤维细胞等细胞表面，具有配体诱导的酪氨酸激酶活性，当其与表皮生长因子结合后可启动细胞核内有关基因，对细胞的生长、增殖等过程发挥着重要的调节作用。Yuen等[20]通过研究发现受体酪氨酸激酶中的HER家族是双膦酸盐发挥作用的一个重要机制，在HER过表达的癌细胞中双膦酸盐可以直接绑定于HER1/2激酶结构域，从而引起下游信号减少，最终导致细胞的增殖受抑。Ang等[21]也提出，双膦酸盐还能够协同加强受体酪氨酸激酶抑制剂的活性，此观点在消化道肿瘤中已得到证实。
五、抗侵袭黏附
恶性肿瘤最主要的特点是具有局部浸润和远处转移的能力，也是导致患者死亡的首要原因。唑来膦酸不仅能够诱导细胞凋亡、抑制增殖，还能通过减弱细胞的侵袭黏附能力达到抗肿瘤的目的。Wilke等[22]研究发现在乳腺癌细胞MDA-MB-231细胞中，唑来膦酸可以通过削弱αv、αvβ3（αvβ3整合素可以介导恶性肿瘤细胞的黏附）的表达来达到抗肿瘤细胞侵袭黏附的作用。而且唑来膦酸能够抑制乳腺癌细胞黏附于各种基质蛋白，且这种抑制作用可以被牻牛儿基牻牛儿醇（GGOH）所逆转，提示抗侵袭黏附与抑制甲羟戊酸途径有关[5]。此外，RAS 的活化可能会导致部分乳腺癌细胞的转移，而唑来膦酸对RAS系统的抑制会使肿瘤细胞的侵袭黏附能力下降。据王萱怡等[23]报道阻断Rho信号通路可抑制肿瘤侵袭。而唑来膦酸通过抑制甲羟戊酸途径，会使得下游包括Rho家族在内的小G蛋白异戊烯化受到抑制，继而通过阻断Rho通路抑制肿瘤细胞的生长、转移、扩散。
六、其他
除了以上途径外，最近研究显示唑来膦酸可以通过以下不同的机制来发挥其抗瘤活性。当然，唑来膦酸的抗肿瘤作用不仅通过影响上述某一种机制，而是通过影响多种机制联合达到抗瘤效应。马宇光[24]发现唑来膦酸通过激活BKca通道抑制乳腺癌细胞MDA-MB-231细胞的增殖。当注射唑来膦酸后，发现乳腺癌细胞种植瘤的生长受抑，且与此相关的凋亡基因caspase-3表达增加，与黏附侵袭有关的基因E-cadherin减少以及VEGF的表达减少。当加入BKca通道阻断剂后，可部分阻断这种作用。这种作用在体内外研究中相继得到证实。与此同时，有研究[25]发现在人类恶性间皮瘤细胞（HMM）中，唑来膦酸通过抑制RAS/ERK1/2/HIF-1α/Pgp下调诱导T细胞凋亡的犬尿氨酸合成，从而使更多的T细胞发挥有效的生物学活性而达到其抗瘤作用。
最近许多研究热点都指向浸润性肿瘤细胞（DTCs），其高表达与癌症高复发风险，低生存期有关，越来越多的临床试验证明无论在辅助化疗还是新辅助化疗中，唑来膦酸可以减少DTCs的含量，但是DTCs的减少是否由于唑来膦酸的直接抗肿瘤作用还是通过间接影响骨周围微环境还有待进一步研究。有学者[26]提出新辅助化疗与唑来膦酸同时使用后，其体内DTCs含量明显小于仅接受化疗的患者，而且提出唑来膦酸可以减少DTCs阴性乳腺癌患者3个月内微转移灶的发生率。众所周知，在乳腺癌中Ki-67作为一个很重要的细胞增殖信号，其与整体生存率有很大的关联性。Ebert等[27]发现在体外乳腺癌MCF-7细胞无论是在脉冲式还是持续性接受唑来膦酸后，肿瘤细胞生存能力减弱，进一步研究
发现在MCF-7表达的各种基因中Ki-67的含量是下降的，提示了Ki-67的降低在唑来膦酸介导的抗瘤作用中也占有一席之地。
越来越多的实验提示唑来膦酸具有抗癌作用。通过以上研究提示唑来膦酸的抗瘤作用机制表现出多靶点、多效应的特点，可作用于肿瘤发生发展的多个环节。将来有必要用更先进的技术从基因组和蛋白组水平更进一步全面深入分析唑来膦酸的不同抗瘤机制，为临床肿瘤提供更多的选择。
参 考 文 献
[1]Knauer M, Thurlimann B. Adjuvant Bisphosphonates in Breast
Cancer Treatment[J]. Breast Care, 2014, 9(5): 319-322.
[2]Gobel A, Thiele S, Browne AJ, et al. Combined inhibition of the
mevalonate pathway with statins and zoledronic acid potentiates their
anti-tumor effects in human breast cancer cells[J]. Cancer Lett, 2016,
375(1): 162-171.
[3]Zekri J, Mansour M, Karim SM, The anti-tumour effects of
热泵压缩机zoledronic acid[J]. J Bone Oncol, 2014, 3(1): 25-35.
[4]何贤峰, 杨述华, 傅德皓. 唑来膦酸对骨肉瘤细胞增值凋亡和
VEGF表达的影响[J]. 中国癌症杂志, 2007, 17(7): 531-535.
[5]刘丽威, 戴广海. 双膦酸盐类药物抗肿瘤作用的实验研究进展[J]
中国肿瘤临床, 2008, 35(15): 892-894.
[6]Wang IT, Chou SC, Lin YC. Zoledronic acid induces apoptosis and
autophagy in cervical cancer cells[J]. Tumor Biol, 2014, 35(12):
11913-11920.
[7]王卫东, 陈正堂. Bcl-2/Bax比率与细胞命运[J]. 中国肿瘤生物治
疗杂志, 2007, 14(4): 393-396.
[8]Okamoto S, Jiang Y, Kawamura K, et al. Zoledronic acid induces
apoptosis and S-phase arrest in mesothelioma through inhibiting Rab
family proteins and topoisomerase II actions[J]. Cell Death Dis,
2014, 5(11): 1-30.
[9]Kubista B, Trieb K, Sevelda F, et al. Anticancer effects of zoledronic
acid against human osteosarcoma cells[J]. J Orthop Res, 2006, 24(6):
1145-1152.
[10]Fragni1 M, Bonini1 SA, Bettinsoli P, et al. The miR-21/PTEN/Akt
signaling pathway is involved in the anti-tumoral effects of zoledronic acid in human breast cancer cell lines[J]. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol, 2016, 389(5): 529-538.
[11]Nienhuis HH, Arjaans M, Timmer-Bosscha H, et al. Human stromal
cells are required for an anti-breast cancer effect of zoledronic acid
[J]. Oncotarget, 2015, 6(27): 24436-24447.
[12]Rogers TL, Wind N, Hughes R, et al. Macrophages as potential
targets for zoledronic acid outside the skeleton-evidence from in vitro
and in vivo models[J]. Cell Oncol, 2013, 36(6): 505-514.
[13]韩尚容, 潘燕, 李学军. 肿瘤相关巨噬细胞靶向研究进展[J].
中国临床药理学杂志, 2015, 31(6): 478-481.
[14]Kato Y, Tanaka Y, Miyagawa F, et al. Targeting of tumor cells for
human γδT cells by nonpeptide antigens[J]. J Immunol, 2001, 167(9):
5092-5098.
[15]Kunzmann V, Bauer E, Feurle J, et al. Stimulation of γδT cells by
aminobisphosphonates and induction of antiplasma cell activity inmultiple myeloma[J]. Blood, 2000, 96(2): 384-392.发光模组
[16]Ashihara E, Munaka T, Kimura S, et al. Isopentenyl pyrophosphate
secreted from Zoledronate-stimulated myeloma cells, activates the
chemotaxis of gdT cells[J]. Biochem Biophys Commun, 2015,
463(4): 650-655.
[17]Tonti E, Jimenez de Oya N, Galliverti G, et al. Bisphosphonates
target B cells to enhance humoral immune responses[J]. Cell Rep,
2013, 5(2): 323-330.
[18]Basso FG, Turrioni AP, Hebling J, et al. Zoledronic acid decreases
gene expression of vascular endothelial growth factor and basic fibroblast growth factor by human epithelial cells[J]. Br J Oral Maxillofac Surg, 2013, 51(8): 971-973.
[19]张福成, 赵静, 蒋晔. 双磷酸盐抗肿瘤作用机制研究进展[J]. 中
国医院药学杂志, 2008, 28(18): 1590-1593.
[20]Yuen T, Stachnika A, Iqbal J, et al. Bisphosphonates inactivate
human EGFRs to exert antitumor actions[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2014, 111(50): 17989-17994.
[21]Ang C, Doyle E, Branch A. Bisphosphonates as potential adjuvants
EVA气味很重怎么办
for patients with cancers of the digestive system[J]. World J Gastroenterol, 2016, 22(3): 906-916.
[22]Wilke M, Gobel A, Rauner M, et al. Zoledronic acid and atorvastatin
inhibit αVβ3-mediated adhesion of breast cancer cells[J]. J Bone Oncol, 2014, 13(1): 10-17.
[23]王萱怡, 刘延庆. Rho信号通路与肿瘤侵袭[J]. 综述与讲座,
2016(1): 99-102.
[24]马宇光. 唑来膦酸乳腺癌的新机制: BK ca通道的调控作用
[D]. 西安: 第四军医大学, 2012.
[25]Salaroglio IC, Campia I, Kopecka J, et al. Zoledronic acid overcomes
chemoresistance and immunosuppression of malignant mesothelioma
[J]. Oncotarget, 2015, 6(2): 1128-1142.
[26]Aft R, Naughton M, Trinkaus K, et al. Effect of zoledronic acid on
disseminated tumour cells in women with locally advanced breast
cancer: an open label, randomised, phase 2 trial[J]. Lancet Oncol,
热成像监控2010, 11(5): 421-428.
[27]Ebert R, Zeck S, Meissner-Weigl J, et al. Kruppel-like factors KLF2
and 6 and Ki-67 are direct targets of zoledronic acid in MCF-7 cells[J]. Bone, 2012, 50(3): 723-732.
（收稿日期：2016-06-27）
（本文编辑：梁雷）
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