SOD（超氧化物歧化酶）及其联合用药的抗肿瘤药效评价及其作用机制的研究文献综述

 2022-12-07 04:12

课题名称： SOD（超氧化物歧化酶）及其联合用药的抗肿瘤药效评价及其作用机制的研究

  1. 研究背景

活性氧(reactive oxygen species , ROS)即以氧原子为中心的自由基, 包含超氧自由基（O2-）、过氧化氢（H2O2）、羟基（OH-）以及一氧化氮(NO)等[1]。与正常细胞相比，肿瘤细胞处于较高的氧化还原状态，一方面，升高的ROS可通过调节相关信号通路如生长因子通路和受体络氨酸激酶通路等促进肿瘤细胞生长增殖；另一方面，过高的ROS 能氧化细胞膜上的脂质成分、组织或酶中的蛋白质以及糖类和DNA ,从而导致细胞凋亡坏死[2]。一些化疗药物如博莱霉素、卡铂、肿瘤坏死因子（TNF）和多柔比星等及放疗会产生大量的活性氧，这些自由基在杀死肿瘤细胞的同时也严重破坏了正常组织细胞的膜结构稳定性、造成红、白细胞大量减少,骨髓抑制、线粒体功能异常而诱发心脏毒性等严重不良反应，从而迫使治疗暂停或终止，影响肿瘤的进一步治疗[3]。

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是一种含有二硫键, 广泛存在于动物、植物和微生物中的金属酶。它是生物体内最重要的抗氧化剂，通过将O2-转化为H2O2和O2而实现抗脂质过氧化的第一步, 从而维持细胞膜完整性，保护细胞免受损伤。SOD存在3 种异构体, 包括MnSOD 、CuZnSOD和FeSOD，真核生物通常含有CuZnSOD和MnSOD，CuZnSOD主要存在于真核细胞的胞质中,MnSOD主要存在于线粒体的基质中[4]。线粒体是细胞的能量工厂, 其氧化呼吸链的电子传递过程是机体内ROS 产生的最主要途径, 所以MnSOD是清除O2-的第一道防线。研究证明，大多数恶性肿瘤细胞（如前列腺癌、肺癌等）线粒体内的MnSOD水平都明显低于正常水平，因其酶的基因位点染色体缺失、移位、交联、互换而消失或被癌基因掩盖[5]。此外，MnSOD 过表达能抑制很多种肿瘤细胞生长，如MCF-7 乳腺癌细胞、UACC-903 黑色素瘤细胞等[6, 7]。这提示我们，外源性SOD或许能在保护正常组织细胞的同时，也能对肿瘤组织生长起到抑制作用，这对于化疗联合用药有重要意义。

目前使用外源性SOD作为ROS清除剂受到一定的限制，主要原因为它的短半衰期和低细胞膜亲和力[8]。根据现有的药代动力学资料显示，SOD脂质体均可提高小鼠各组织中SOD的含量，尤其是心、脑、肺等部位[9]；其次，经过Tween 80修饰脂质体后, 可以明显降低肝、脾对SOD 的摄取，减少了SOD被网状内皮系统吞噬[10]，这说明SOD脂质体有利于研究SOD对化疗药物造成的心毒性的影响。

实际上，根据通过联合高效自由基清除剂以防止全身损伤，从而达到抗肿瘤治疗减毒增效的目的这一原理，越来越多的SOD相关药物被开发出来并进入了临床试验。赛诺菲公司研发的PEG -SOD复合物“培戈汀”（Pegorgotein）已经进入临床III期试验，前期试验结果显示，培戈汀对头颈部癌症患者在辐射诱导的颈部纤维化有保护作用。Apeiron生物制剂的II期临床试验显示脂质体重组人铜锌超氧化物歧化酶可有效预防辐射引起乳腺癌妇女的皮炎。我们注意到目前SOD与肿瘤相关的主要应用是预防放疗后的电离损伤，而在化疗中的应用仍具有争论性。

二、研究目的和意义

探究MnSOD脂质体联合表柔比星用药的抗肿瘤作用，并探讨MnSOD及作为抗肿瘤的辅助治疗，预防或减轻蒽环类抗肿瘤药物心脏损伤方面的机制及意义，为临床肿瘤的治疗与预后提供参考和依据。

三、实验方法

  1. 建立BALB/C小鼠4T1乳腺癌模型：将小鼠乳腺癌4T1细胞株进行传代扩增培养，取对数生长期的4T1细胞用胰蛋白酶-EDTA 消化液消化片刻，制成1times;107ml-1的细胞悬液。取0.1ml细胞悬液，注入BALB/C小鼠第四乳头附近皮下，清洁级条件下正常饲养小鼠，于种植12d后，剔除接种部位未触及有结节的小鼠，选取造模成功的小鼠进入下一步实验。
  2. MnSOD脂质体的制备：采用反相蒸发法，将磷脂、胆固醇、乙醚及MnSOD按照一定比例混合超声处理，使其形成均匀乳液，水浴旋蒸除去有机溶剂，使其形成均匀的MnSOD混悬液。取适量MnSOD脂质体溶液冷冻离心，加入一定量的Triton X-100，用PBS稀释一定倍数后，按照嘌呤氧化酶试剂盒法检测其中SOD的活力。
  3. 实验给药：将小鼠分为空白组、单用表柔比星组(15mg/kg)、MnSOD单用组（5000U/kg,20000U/kg,80000U/kg）及MnSOD表柔比星联合用药组(5000U/kg 15mg/kg,20000U/kg 15mg/kg,80000U/kg 15mg/kg)，分别尾静脉注射药物，每隔6天给药一次，持续续5周。
  4. 取材：末次给药结束后12h禁食不禁水，按摘眼球法取血，脱颈处死小鼠，分离各小鼠的瘤体、心脏、肺脏，并用 Bouin 氏液固定留用，收集的血液样本2500 rpm/min离心15 min，留取上清后置于-20°C保存备用。
  5. 观察指标：（1）称量肿瘤重量。（2）在显微镜下观察并计数小鼠乳腺癌肺表面转移灶数量。（3）肿瘤细胞H2O2含量。（4）小鼠治疗期间死亡数。（5）小鼠心肌细胞病理变化：取小鼠左室心肌，用多聚甲醛固定，切片后行HE染色，在光学显微镜下观察心肌细胞组织学形态，随机选取6个高倍视野，按组织病变程度进行评分。（6）心肌组织MDA含量及SOD含量：用硫代巴比妥酸法测定MDA的含量，用黄嘌呤氧化酶法测定心脏组织SOD活性。（7）小鼠血浆cTnI水平：将血浆样本融冻后用放射免疫法定量测定cTnI。

四、参考文献

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