5072-26-4 / 丁基硫的作用機理

背景及概述^[1][2]

乳腺癌是目前嚴重危害婦女健康的惡性腫瘤。在我國，乳腺癌發病率正以每年3% 的速度遞增，是發病率增長最快的腫瘤之一。多藥耐藥(MDR ) 是最終導致化療失敗的原因之一，也是困擾腫瘤臨床治療的關鍵性難題。谷胱甘肽解毒系統由谷胱甘肽(GSH) 和一系列與其相關的酶如谷胱甘肽轉移酶( GSTs) 、谷胱甘肽過氧化物酶( GSH-Px) 構成，是機體對抗不良環境(如射線、毒性物質) 的天然防御系統，近年來研究表明，這一系統與腫瘤的發生及化療多耐藥密切相關，利用GSH 合成酶抑制劑-丁硫氨酸亞砜胺(buthionine sulfoximine，BSO) 能通過降低細胞內GSH 水平，逆轉肺癌、大腸癌、口腔癌等多藥耐藥細胞株的多藥耐藥性。BSO 是GSH 合成限速酶γ-谷氨酰-半胱氨酸合成酶( γ-GCS) 的強效抑制劑，從而阻止了谷氨酸與半胱氨酸合成二肽，進而使還原型GSH 不能合成，引起GSH 缺乏。同時由于細胞內GSH 含量降低，使GST 不能催化谷胱甘肽與親脂性細胞毒藥物結合，藥物外排減少，從而增強化療藥物的細胞毒性作用，達到逆轉MDR 效果。體外實驗表明，腫瘤組織或細胞內GSH 含量降低后其對某些化療藥物或射線的敏感性明顯上升，某些耐藥腫瘤細胞株或抗放射細胞株降低其細胞內GSH 含量后，其耐藥性及抗放射性將被逆轉。

作用機理^[2]

BSO能選擇性地抑r -谷氨酞半朧氨酸合成酶(r-GCS)，從而阻止了谷氨酸與半朧氨酸合成二肽，進而使還原型谷胱甘肽不能合成。如圖所示：

BSO中的s-n-丁基亞砜胺部分對r -谷氨酰半胱氨酸合成酶的活性部位有很高的親和力，能與酶結合而抑制該酶，從而使GSH 減少。GSH 是細胞內的主要非蛋白硫醇，GSH 的水平升高時，可使親電子抗癌藥物如烴化劑的苯丙氨酸氮芥、氮芥，蔥環類的阿霉素和金屬化合物順鉑等的細胞毒作用降低。用谷胱甘肽單乙酯亦可提高人的淋巴細胞株的GSH水平。可保護細胞免受放射損傷。GSH 與惡性細胞杭藥性的發展有密切關系，通過形成親核硫酷或氧化還原反應的解毒作用，阻止上述各類抗癌藥物所致的細胞損傷閉。GSH 使上述幾類抗癌藥滅活。GSH 水平的升高顯然是對這些抗癌藥所產生抗藥性機制之一。如果用BSO耗竭胞內的GSH，可使與DNA 相互作用的抗癌藥的抗瘤活性將會增加，而對宿主無不良作用，BSO可提高放射治療的敏感性。

藥代動力學^[2]

用³⁵S標記的BSO 5mmol/kg給大成和小以腹腔注射后24小時，標記物的90%從腎臟排泄，大約60 %為原形，而剩余部分的90% 以上是N-乙酰代謝物。BSO在體內沒有顯著的分解代謝。小鼠腹腔注射¹⁴C標記的BSO后，在呼出的二氧化碳中有不足3%的放射性物回收.當小鼠給予BSO 800mmol/kg靜脈注射后2 ~ 8 小時，可見到血漿和肝中的GSH 水平陣低為對照水平的25 %，給予BSO4 小時后，測得組織中的GSH 耗竭順序為腎> 肝> 肺，提示BSO能迅速地分布到組織中，鼠血漿中的BSO以雙相方式迅速地衰減，起始相半衰期為5 分鐘，終末相半衰期為40 分鐘。。

應用^[1-3]

1.BSO 單獨使用

體外試驗證明，用BSO 可以降低體外培養的牛晶狀體上皮細胞中的GSH 含量，也可使正常紅細胞內的GSH 含量減少到相當于輕度營養不良性水腫的水平。對于腫瘤細胞有同樣的作用，例如BSO 單獨使用，在體外試驗中，對人和小鼠腫瘤細胞有一定的抑制作用，均可使正常細胞和腫瘤細胞內灼GSH 耗竭。而對腫瘤細胞耗竭所需的BSO的量要比正常細胞所需的量要低。但體內試驗未能證實BSO有抗瘤作用。

2.與抗腫瘤藥合并使用

1.體外試驗：

BSO可使人卵巢細胞株對苯丙氨酸氮芥的細胞毒作用增加36 倍；用BSO作先前處理，可增加人卵巢癌細胞、結腸癌細胞以及小鼠白血病細胞對L-PMA 的敏感性。有實驗研究丁硫氨酸亞砜胺(BSO)對體外培養的人膀胱癌細胞株多藥耐藥性的影響。以20μmo l/ L 的BSO 處理人膀胱癌細胞株BIU87 及其多藥耐藥亞株BIU87/ A 后約18 h，分別應用定量逆轉錄多聚酶鏈式反應法(RT-PCR)、熒光分光光度法及MT T 法，檢測兩株細胞γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCSh)mRNA 的表達和細胞內谷胱甘肽(GSH)水平，以及細胞對多種藥物敏感性的變化。結果顯示BSO 處理后，BIU87/ A 細胞γ-GCSh mRNA 的表達水平為1.091，明顯低于處理前的1 .534。與之對應，細胞內GS H 濃度也由處理前的177 .3 mmol/ g 蛋白質降至處理后的89 .0 mmol/ g 蛋白質。BSO 處理使BIU87/ A 細胞對大部分化療藥物的敏感性增高。因此BSO 可通過抑制細胞的GS H 的合成，使膀胱癌耐藥細胞的化療耐藥性得到逆轉。還有實驗探討丁硫氨酸亞砜胺( BSO) 對體外培養的人乳腺癌細胞株多藥耐藥性的影響。以谷胱甘肽( GSH) 還原酶循環法檢測丁硫氨酸亞砜胺處理前后細胞內谷胱甘肽含量的變化； 四甲基偶氮唑藍比色法檢測丁硫氨酸亞砜胺預處理對多柔比星( ADM) 50%抑制濃度( IC50) 的影響并進一步計算耐藥倍數和逆轉倍數； 流式細胞儀檢測丁硫氨酸亞砜胺對乳腺癌多耐藥細胞株MCF-7 /ADM 凋亡及細胞周期的影響。結果顯示，耐藥細胞MCF-7 /ADM 內谷胱甘肽含量較人乳腺癌MCF-7 細胞內谷胱甘肽含量明顯增高； 丁硫氨酸亞砜胺顯著抑制MCF-7 /ADM 細胞內谷胱甘肽的合成，而對MCF-7 細胞內谷胱甘肽合成影響較小； 丁硫氨酸亞砜胺在一定濃度范圍內能降低多柔比星對MCF-7 /ADM 細胞的IC50，在50，100，200，400，800 μmol/L濃度時的耐藥的逆轉倍數分別為1.25、2.02、8.42、12.65 和9.71 倍，而對MCF-7 細胞的IC50無明顯影響； 與單純應用多柔比星組相比，丁硫氨酸亞砜胺及多柔比星聯合用藥組凋亡細胞比例明顯增加，G0 /G1 期細胞比例增加。因此丁硫氨酸亞砜胺可通過抑制細胞谷胱甘肽的合成，部分逆轉乳腺癌耐藥細胞的耐藥性，這種作用可能是通過誘導細胞凋亡實現的。

2.體內試驗

腹腔注射BSO，隔12 小時一次，連用2 次作先前處理，隨后用CTX治療小裸鼠EMT6/SF腫瘤和小鼠骨恤瘤，結果對小鼠EMT6/SF腫瘤腫瘤的細胞毒性增強，而對骨位瘤細胞毒作用沒有增加。

主要參考資料

[1] 丁硫氨酸亞砜胺逆轉人乳腺癌多藥耐藥細胞株耐藥性的體外研究

[2] 輔助抗癌藥應用的氨基酸一丁硫氨酸亞礬胺(BSO)

[3] 丁硫氨酸亞砜胺體外逆轉人膀胱癌細胞多藥耐藥性的研究