砷剂对肿瘤细胞的诱导凋亡作用
细胞凋亡与抑制PML-RARα快速降解在时相上均有一定的相关性，被认为是砷剂治
疗APL的机制之一。但有实验显示[5]，在PML－小鼠(不含PML基因的小鼠)，As2O3
同样能抑制细胞增殖及诱导凋亡，且其诱导凋亡效应不仅见于APL细胞，还可见于
非霍奇金淋巴瘤细胞、慢性淋巴细胞白血病细胞及某些正常细胞，故其诱导凋亡机
制是非特异性的，维甲酸受体信号通路并非是砷剂诱导凋亡的惟一机制。
2.4 抑制Bcl-2基因
Bcl-2基因即细胞淋巴瘤/白血病-2基因是研究最早的与凋亡有关的基因[6～9]，是
一种凋亡抑制基因，又称长寿基因，是维持癌细胞无限制生长的主要基因。Bcl-2
家族包括Bcl-2、Bax、Bcl-X、Bcl-w、Bak、Bad、A1 、NR-13和Mcl-1，其中Bax、
Bak、Bcl-Xs是促凋亡因子，其余为抗凋亡因子。Bcl-2对细胞周期无明显影响，而
对细胞死亡的干扰有选择性，阻止了细胞死亡的最后途径，包括核苷酸内切酶对D
NA的降解。Bax是Bcl-2的一种同源蛋白，Bax既可以形成同聚体，又可与Bcl-2形成
异二聚体，Bax蛋白与Bcl-2蛋白的比值影响着细胞受到刺激后发生凋亡的比率。目
前认为，Bcl-2家族促凋亡因子和抗凋亡因子的相对表达水平至少部分决定了细胞
对凋亡信号的反应性。大量实验表明，Bcl-2与Bcl-X l能够抑制MPT开放和维持线
粒体△ψm，进而抑制Cyto_C和AIF从线粒体释放入胞浆并阻断了ROS的生成，增加
胞内GSH含量并促进其向核内转移，即有细胞内抗氧化作用。在砷剂诱导的NB4、U
937及B细胞白血病细胞系LyH7细胞凋亡中Bcl-2表达下调[10]。在1.0μM As2O3诱
导NB4细胞凋亡时[11],CPP32（caspase3）被激活和降解PARP，同时Bcl-2不仅在m
RNA水平而且在蛋白质水平均被下调；而在1.0μM As2O3诱导恶性淋巴性白血病细
胞凋亡过程中既无CPP32激活又无Bcl-2调变，提示砷剂诱导的凋亡中Bcl-2发挥的
作用各异。有实验表明，2.5μM As2O3[12]使肝癌细胞系Hep201Bcl-2表达明显下
降，而凋亡的促进因子Bax的表达明显增加，两种基因表达比例发生变化。又有报
道，10μM As2O3处理人肝癌QGY-7701、QGY-7703细胞48小时后其Bcl-2基因表达明
显下降，Bax和Fas基因表达明显增强，Bax蛋白与Bcl-2蛋白比值增加。对Bax、Bc
l-Xl等基因是否表达各报道不同[13～15]。Bcl-2的过度表达可抑制砷剂诱导的凋
亡相关现象，而通过反义技术使Bcl-2下调可抑制细胞增殖及促进凋亡。综上所述
，砷剂可通过对Bcl-2基因的抑制诱导某些肿瘤细胞的凋亡。但As2O3并不影响恶性
淋巴瘤细胞及某些成神经细胞瘤细胞系Bcl-2（Bcl-Xl）的表达，提示Bcl-2可能不
是参与诱导以上细胞凋亡的主要中介。
2.5 抑制NF-κB的活化
核转录因子NF-κB（nuclear factor-κB）是1986年首先于B细胞中发现的一种结
合于免疫球蛋白κ轻链增强子上的核蛋白[16]。在正常情况下，NF-κB与其抑制物
IκBα结合，存在于细胞浆中，IκBα遮蔽着NK-κB的基因定位序列（NLS），NF
-κB的生物学活性不表现出来。当细胞受到外界因素（包括细菌或病毒感染、炎症
细胞因子、TNF、LPS、紫外线照射、电离辐射）等刺激时，IκBα将发生磷酸化并
迅速降解，NF-κB就被释放、激活并转入细胞核内调控一系列的基因表达。其中，
NF-κB在肿瘤细胞中发挥着重要的抗凋亡作用，因此，抑制肿瘤细胞NF-κB的活性
将引起肿瘤细胞的凋亡，从而抑制肿瘤的生长。有研究表明[17]，As2O3可强烈抑
制HTLV-1和HTLV-2（human T-cell leukemia virus type 1,2）细胞的IκBα磷酸
化，使NF-κB不能进入细胞核中，即抑制了NF-κBN的活化。启动子为NF-κB依赖
性的抗凋亡蛋白Bcl-X1的表达也因此而下调。△ψm下降及Cyto-C的释放导致casp
ase-3激活，进而诱导了HTLV-1和HTLV-2这两种对大多数凋亡诱导剂有抵抗作用的
细胞发生凋亡。可见，抑制NF-κB的活性也是砷剂诱导肿瘤细胞凋亡的机制之一。
2.6 使胞质Ca2＋浓度升高
Zhang等[18]发现以As2O3处理胃癌细胞系MGC803时，胞质Ca2＋浓度升高与MGC803
细胞凋亡呈平行关系，且两者对As2O3呈时间、剂量依赖性。推测砷可能通过以下
机制改变胞质Ca2＋浓度：（1）由于膜表面的Bcl-2相关蛋白具有阳离子选择性通
道的功能，Bcl-2能在内质网、细胞核和线粒体水平影响Ca2＋的亚细胞分布。因而
，砷等凋亡信号对Bcl-2的抑制作用使Ca2＋通道开放，胞质Ca2＋浓度升高；（2）
细胞内ROS活性升高及砷剂直接作用于细胞内钙离子转位酶的巯基均可使胞内外Ca
2＋平衡失控；（3）线粒体△ψm下降使得Ca2＋吸收逆转，导致Ca2＋由线粒体转
移至胞质。内质网及线粒体内Ca2＋耗竭可直接或通过加强线粒体内氧化应激而导
致细胞凋亡，而且，钙离子本身作为一种凋亡信号，可调节钙离子敏感的关键酶如
蛋白激酶、磷脂酶、核酸内切酶及谷氨酰氨转移酶等诱导凋亡。
细胞凋亡与肿瘤的发生、发展是当前研究的热点，探讨砷剂对肿瘤的诱导凋亡作用
很有意义，将为砷剂应用于临床提供坚实的理论基础。
参考文献:
e treatment of acute promyelocytic leukemia (APL):Ⅱ.clinical efficacy
and pharmacokinetics in relapsed patients[J].Blood,1997，89:3354－3360.
[2]Soignet SL, Maslak P, Wang ZG, et al. Complete remission after treat
ment of acute promyelocytic leukemia with arsenic trioxide[J].New& 《砷剂对肿瘤细胞的诱导凋亡作用(第2页)》
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疗APL的机制之一。但有实验显示[5]，在PML－小鼠(不含PML基因的小鼠)，As2O3
同样能抑制细胞增殖及诱导凋亡，且其诱导凋亡效应不仅见于APL细胞，还可见于
非霍奇金淋巴瘤细胞、慢性淋巴细胞白血病细胞及某些正常细胞，故其诱导凋亡机
制是非特异性的，维甲酸受体信号通路并非是砷剂诱导凋亡的惟一机制。
2.4 抑制Bcl-2基因
Bcl-2基因即细胞淋巴瘤/白血病-2基因是研究最早的与凋亡有关的基因[6～9]，是
一种凋亡抑制基因，又称长寿基因，是维持癌细胞无限制生长的主要基因。Bcl-2
家族包括Bcl-2、Bax、Bcl-X、Bcl-w、Bak、Bad、A1 、NR-13和Mcl-1，其中Bax、
Bak、Bcl-Xs是促凋亡因子，其余为抗凋亡因子。Bcl-2对细胞周期无明显影响，而
对细胞死亡的干扰有选择性，阻止了细胞死亡的最后途径，包括核苷酸内切酶对D
NA的降解。Bax是Bcl-2的一种同源蛋白，Bax既可以形成同聚体，又可与Bcl-2形成
异二聚体，Bax蛋白与Bcl-2蛋白的比值影响着细胞受到刺激后发生凋亡的比率。目
前认为，Bcl-2家族促凋亡因子和抗凋亡因子的相对表达水平至少部分决定了细胞
对凋亡信号的反应性。大量实验表明，Bcl-2与Bcl-X l能够抑制MPT开放和维持线
粒体△ψm，进而抑制Cyto_C和AIF从线粒体释放入胞浆并阻断了ROS的生成，增加
胞内GSH含量并促进其向核内转移，即有细胞内抗氧化作用。在砷剂诱导的NB4、U
937及B细胞白血病细胞系LyH7细胞凋亡中Bcl-2表达下调[10]。在1.0μM As2O3诱
导NB4细胞凋亡时[11],CPP32（caspase3）被激活和降解PARP，同时Bcl-2不仅在m
RNA水平而且在蛋白质水平均被下调；而在1.0μM As2O3诱导恶性淋巴性白血病细
胞凋亡过程中既无CPP32激活又无Bcl-2调变，提示砷剂诱导的凋亡中Bcl-2发挥的
作用各异。有实验表明，2.5μM As2O3[12]使肝癌细胞系Hep201Bcl-2表达明显下
降，而凋亡的促进因子Bax的表达明显增加，两种基因表达比例发生变化。又有报
道，10μM As2O3处理人肝癌QGY-7701、QGY-7703细胞48小时后其Bcl-2基因表达明
显下降，Bax和Fas基因表达明显增强，Bax蛋白与Bcl-2蛋白比值增加。对Bax、Bc
l-Xl等基因是否表达各报道不同[13～15]。Bcl-2的过度表达可抑制砷剂诱导的凋
亡相关现象，而通过反义技术使Bcl-2下调可抑制细胞增殖及促进凋亡。综上所述
，砷剂可通过对Bcl-2基因的抑制诱导某些肿瘤细胞的凋亡。但As2O3并不影响恶性
淋巴瘤细胞及某些成神经细胞瘤细胞系Bcl-2（Bcl-Xl）的表达，提示Bcl-2可能不
是参与诱导以上细胞凋亡的主要中介。
2.5 抑制NF-κB的活化
核转录因子NF-κB（nuclear factor-κB）是1986年首先于B细胞中发现的一种结
合于免疫球蛋白κ轻链增强子上的核蛋白[16]。在正常情况下，NF-κB与其抑制物
IκBα结合，存在于细胞浆中，IκBα遮蔽着NK-κB的基因定位序列（NLS），NF
-κB的生物学活性不表现出来。当细胞受到外界因素（包括细菌或病毒感染、炎症
细胞因子、TNF、LPS、紫外线照射、电离辐射）等刺激时，IκBα将发生磷酸化并
迅速降解，NF-κB就被释放、激活并转入细胞核内调控一系列的基因表达。其中，
NF-κB在肿瘤细胞中发挥着重要的抗凋亡作用，因此，抑制肿瘤细胞NF-κB的活性
将引起肿瘤细胞的凋亡，从而抑制肿瘤的生长。有研究表明[17]，As2O3可强烈抑
制HTLV-1和HTLV-2（human T-cell leukemia virus type 1,2）细胞的IκBα磷酸
化，使NF-κB不能进入细胞核中，即抑制了NF-κBN的活化。启动子为NF-κB依赖
性的抗凋亡蛋白Bcl-X1的表达也因此而下调。△ψm下降及Cyto-C的释放导致casp
ase-3激活，进而诱导了HTLV-1和HTLV-2这两种对大多数凋亡诱导剂有抵抗作用的
细胞发生凋亡。可见，抑制NF-κB的活性也是砷剂诱导肿瘤细胞凋亡的机制之一。
2.6 使胞质Ca2＋浓度升高
Zhang等[18]发现以As2O3处理胃癌细胞系MGC803时，胞质Ca2＋浓度升高与MGC803
细胞凋亡呈平行关系，且两者对As2O3呈时间、剂量依赖性。推测砷可能通过以下
机制改变胞质Ca2＋浓度：（1）由于膜表面的Bcl-2相关蛋白具有阳离子选择性通
道的功能，Bcl-2能在内质网、细胞核和线粒体水平影响Ca2＋的亚细胞分布。因而
，砷等凋亡信号对Bcl-2的抑制作用使Ca2＋通道开放，胞质Ca2＋浓度升高；（2）
细胞内ROS活性升高及砷剂直接作用于细胞内钙离子转位酶的巯基均可使胞内外Ca
2＋平衡失控；（3）线粒体△ψm下降使得Ca2＋吸收逆转，导致Ca2＋由线粒体转
移至胞质。内质网及线粒体内Ca2＋耗竭可直接或通过加强线粒体内氧化应激而导
致细胞凋亡，而且，钙离子本身作为一种凋亡信号，可调节钙离子敏感的关键酶如
蛋白激酶、磷脂酶、核酸内切酶及谷氨酰氨转移酶等诱导凋亡。
细胞凋亡与肿瘤的发生、发展是当前研究的热点，探讨砷剂对肿瘤的诱导凋亡作用
很有意义，将为砷剂应用于临床提供坚实的理论基础。
参考文献:
[1]Shen ZX, Chen GQ, Ni JH, et al. Use of arsenic trioxide (As2O3)in th
e treatment of acute promyelocytic leukemia (APL):Ⅱ.clinical efficacy
and pharmacokinetics in relapsed patients[J].Blood,1997，89:3354－3360.
[2]Soignet SL, Maslak P, Wang ZG, et al. Complete remission after treat
ment of acute promyelocytic leukemia with arsenic trioxide[J].New& 《砷剂对肿瘤细胞的诱导凋亡作用(第2页)》
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