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摘要

尽管环磷酰胺和其他恶氮磷细胞抑制剂是癌症化疗中最古老和最广泛使用的药物之一，但与其他烷基化细胞抑制剂相比，这类烷基化药物抗肿瘤活性高的原因尚不清楚。在本文中，我们提出了一种新的恶氮磷细胞抑制作用机制的方案——基于醛磷酰胺在酶降解过程中形成促凋亡的2-羟基丙醛的发现。在此基础上，探讨了提高抗肿瘤活性的可能性，并用实例进行了说明。

关键字

恶氮磷细胞抑制学、2-羟丙醛、过氢噻嗪酰磷酰胺酯对p53介导的细胞凋亡中DNA损伤的影响

环磷酰胺(CP)是最有效、最常用的抗癌药物之一;但目前对其抗肿瘤活性较高的原因知之甚少。在肝脏P450酶对CP进行羟化后，得到的4-羟基环磷酰胺(OHCP)与其互变异构体醛醛醛磷磷酰胺(ALDO)形成平衡。OHCP和ALDO没有细胞毒性。在体内，互变异构体OHCP和ALDO被醛脱氢酶不可逆地脱毒。一般认为，未解毒的ALDO会自发分解为细胞毒性烷基化磷酸酰胺芥末(PAM)和毒性副产物丙烯醛。普遍认为PAM通过抑制DNA烷基化引起的细胞分裂而显示其细胞毒性。肿瘤细胞中醛脱氢酶活性较低，导致OHCP/ALDO浓度较高，是CP抗肿瘤活性较高的原因，这一结论是基于肿瘤细胞对OHCP的耐药性可通过解毒醛脱氢酶抑制剂[1]逆转的体外实验得出的。然而，在生理条件下，OHCP / ALDO的命运与体外不同。OHCP和ALDO是稳定的化合物，只释放少量的PAM (OHCP/ALDO在无蛋白大鼠血清超滤液>中的半衰期为20h)。相反，OHCP/ALDO在整个大鼠血清中的半衰期为20min，表明酶分解。 The decay catalyzing enzyme was identified to be a phosphodiesterase yielding the decomposition products PAM and 3-hydroxypropanal (HPA) instead of acrolein [2] (Figure 1).

图1所示。环磷酰胺(CP)被肝脏P450酶羟化生成4-羟基环磷酰胺(OHCP)， OHCP与其互变异构体Aldophosphamide (ALDO)处于平衡状态。ALDO要么通过β-消除丙烯醛分解为磷酸酰胺芥末(PAM)。这个反应是由磷酸盐和碳酸氢盐离子催化的。而在体内，当这些离子的浓度过低时，ALDO被磷酸二酯酶(PDE)分解为PAM和3-羟基丙二醛(HPA)。

Schwartz和Waxman[3]研究了OHCP对肿瘤细胞凋亡外源性和内源性途径的影响。与其他抗癌药物如阿霉素和顺铂[4,5]启动外部凋亡途径不同，4- ohcp启动内源性p53介导的凋亡途径以应对DNA损伤。根据他们的发现，Schwartz和Waxman假设OHCP/ALDO对肿瘤细胞的作用具有双峰机制。首先是聚丙烯酰胺烷基化损伤细胞DNA，其次是细胞凋亡消除损伤细胞。

被称为Reuterin的HPA是由reuteri乳杆菌产生的，并被提交到培养基中。Iyer等[6]和Wu等[7]对其进行了深入的研究。他们发现reuterin抑制抗凋亡蛋白Bcl-2和TNF依赖的NF-κB激活。进一步研究表明，罗伊氏乳杆菌培养物的上清液可抑制IκBα的降解。因此，通过抑制NF-κB，细胞凋亡增强的效果与CP联合化疗(包括糖皮质激素，也抑制NF-κB)的效果相当。这些从文献中得知的发现，以及ALDO在体内的分解产物为PAM和HPA的发现，导致了图2所示的恶唑磷细胞抑制剂的p53依赖性作用机制的反应序列。

图2。恶氮磷细胞静力学作用机制的反应序列

ALDO被酶分解为PAM和HPA。PAM通过烷基化引起DNA损伤。受损细胞要么修复烷基化DNA，要么启动p53介导的细胞周期停止，以给细胞修复受损的机会。如果不能做到这一点，则诱导HPA放大的细胞凋亡。

改进恶氮磷细胞静力学的结果是什么?首先，需要通过肝酶绕过CP或其他恶氮磷细胞抑制剂的羟化作用。羟基化作用因人而异，是不可控的。此外，有毒的氯乙醛是通过p450代谢的另一种途径产生的。其次，烷基化作用对DNA的损伤是细胞修复机制难以修复的。第三，可能通过形成更强的致凋亡醛来增加抗肿瘤活性。满足这些条件的物质是过氢噻嗪基磷酰胺酯(图3)，它自发地，但为了避免毒性峰值浓度，缓慢水解为醛磷酰胺衍生物和同型半胱氨酸[8]。

图3。过氢噻嗪基磷酰胺酯(1)水解成醛磷酰胺(2)和同型半胱氨酸(3)

在小鼠中使用异环磷酰胺(IF)及其衍生物进行毒性试验和治疗试验，结果显示在P388小鼠白血病模型中，其毒性明显降低，抗肿瘤活性显著增强。异环磷酰胺(IF)对小鼠急性毒性的LD50为2.3 mmol/kg，而IAP为6.4 mmol/kg。IAP是aldoi -异环磷酰胺的过氢噻嗪酰磷酰胺酯(图3)。在P388荷瘤小鼠的治疗实验中，等量IF和IAP获得了长时间存活者(生存时间>100d)，但IF实验中没有。在晚期实体生长的P388荷瘤小鼠中，等摩尔剂量的IAP和SUM-IAP的对比治疗实验显示了几乎爆炸性的抗肿瘤活性增强。在SUM-IAP中，IAP IF结构中的一个2-氯乙基被甲乙基取代(图3)。而在IAP的实验中，只测量到肿瘤生长的边缘延迟，在SUM-IAP的实验中，肿瘤质量降低到检测水平[9]以下。

实验清楚地表明，恶氮磷细胞抑制剂通过绕过肝酶的羟化作用和优化DNA烷基化作用可提高抗肿瘤活性。

参考文献

1. Sladek NE, Landkamer GJ(1985)通过抑制醛脱氢酶活性恢复培养的抗恶唑磷L1210和抗交联剂P388细胞株对恶唑磷的敏感性。癌症Res45: 1549 - 1555。(Crossref)
2. Voelcker G(2017)酶催化分解4-羟基环磷酰胺。开放会议论文集。
3. Schwartz PS, Waxman DJ(2001)环磷酰胺诱导9L肿瘤细胞caspase 9依赖性凋亡。摩尔杂志60: 1268 - 1279。(Crossref)
4. Fulda S, Susin SA, Kroemer G, Debatin KM(1998)抗肿瘤药物诱导成神经细胞瘤细胞凋亡的分子排序。癌症Res58: 4453 - 4460。［Crossref］
5. Seki K, Yoshikawa H, Shiiki K, Hamada Y, Akamatsu N，等(2000)顺铂(CDDP)通过顺序激活caspase-8， -3和-6特异性诱导骨肉瘤细胞凋亡．癌症Chemotherharmacol45: 199 - 206。［Crossref］
6. Iyer C, Kosters A, Sethi G, Kunnumakkara AB, Aggarwal BB, et al. (2008) reuteri乳杆菌通过调节NF-kappaB和MAPK信号通路促进人髓系白血病源性细胞tnf诱导的凋亡。细胞Microbiol10: 1442 - 1452。［Crossref］
7. Wu M, Lee H, Bellas RE, Schauer SL, Arsura M, Katz D，等(1996)抑制NF-kappaB/Rel诱导小鼠B细胞凋亡。EMBO J15: 4682 - 90。［Crossref］
8. Voelcker G, Hohorst HJ(1998)噻唑烷酰和过氢噻嗪酰磷酰胺酯的结构/活性研究。癌症治疗临床肿瘤学杂志124: 297 - 300。(Crossref)
9. Voelcker G, Pfeiffer B, Schnee A, Hohorst HJ(2000)与i -醛膦-过氢噻嗪相比，甲酰基- i -过氢噻嗪的抗肿瘤活性在体内而非体外增加。癌症治疗临床肿瘤学杂志126: 74 - 78。［Crossref］

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