恶性肿瘤是危害人们生命健康的重大疾病。目前我国有约220万肿瘤患者，抗肿瘤药物的研发任重而道远。近年来，随着肿瘤生物学及相关学科的飞速发展，抗肿瘤药物的研发理念也发生了重大转变。不同于传统细胞毒药物选择性差、不良反应强、易产生耐药性等特点，抗肿瘤药物已达到了高选择性、低毒性的治疗效果，其研发迎来了一个新的时代。本文结合大量研究结果介绍了近年来抗肿瘤药物作用机制的研究进展。

1  诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡或程序性细胞死亡，是细胞死亡的一种形式，它在肿瘤发生、发展及抗肿瘤药物方面有重要作用。

1.1  影响细胞凋亡基因表达：细胞凋亡是受基因调控的主动生物学过程，参与凋亡调控的基因主要有bcl-2、c-myc、Ras等，bcl-2基因在细胞凋亡的分子调控中起着重要的作用，它通过阻止氧自由基破坏细胞结构来抑制细胞凋亡过程而导致肿瘤的产生，并能抑制许多抗肿瘤药物诱导细胞凋亡，降低其细胞毒性。左小冬等研究华蟾素能抑制bcl-2基因的表达诱导肿瘤细胞凋亡。Chenn等用黄芩绀分别对离体培养的雄性激素依赖和非雄性激素依赖的前列腺癌细胞株LNCap,Dur-145研究后认为，黄芩苷能通过上调促凋亡基因Bax、p53,下调抑凋亡基因bcl-2的表达而促进肿瘤细胞凋亡。研究发现，环氧化酶-2在肿瘤组织中的异常表达与肿瘤的位置和淋巴结转移有着一定的联系，它可以通过肿瘤细胞和间质细胞的相互作用调节凋亡抑制基因（bcl-2)的表达同时对肿瘤的增殖和发展起了重要的作用［1］。环氧化酶-2还可以下调生长因子、调节癌基因和抑癌基因表达影响生长因子活性，抑制肿瘤细胞增殖与分化，从而促进细胞凋亡。

1.2  活化细胞凋亡信号传导通路：活化的c-Jun氨基端激酶（JNK）/应激活化蛋白激酶（SAPK）能够磷酸化多种转录因子，参与多种类型的癌细胞凋亡。Wang等报道作用于微管的抗癌药物如紫杉醇能通过Ras和抗链霉素Ⅰ（ASKⅠ）的信号传导激活多种癌细胞JNK/SAPK，从而导致细胞凋亡［2］。在细胞周期的调控中，cAMP-PKA作为Rb、p53、p16、CKI等细胞周期蛋白因子的上游调控，这些因子的表达均需通过cAMP-PKA通路。有研究表明，中药白龙能促进G1期人胃癌细胞BGC-823中抑癌基因p16、p21、pRb的表达，通过cAMP-PKA信号传导通路的调节来诱导肿瘤细胞的凋亡，从而抑制肿瘤细胞的生长。Wnt信号通路（Wnt通路）是在胚胎发育、中枢神经系统形成中起关键作用的信号传导通路，近年来的研究发现，它是一条与肿瘤有密切关系的信号传导通路，在多种肿瘤细胞中存在有Wnt信号的异常调控和过度表达［3］。DKK和FrpHE是Wnt信号通路的抑制因子，化疗药物阿霉素能够诱导Wnt通路抑制剂的表达，作为抑制剂通过抑制Wnt通路，可增加细胞对凋亡作用的敏感性，促进细胞的凋亡。

1.3  影响细胞周期蛋白而诱导细胞凋亡：细胞周期的运行与否，受控于精密的细胞周期调控机制。该调控系统的核心是一组细胞周期依赖性蛋白激酶（CDKs），它们各自在细胞周期内特定时间被激活，通过磷酸化对应的底物，驱使细胞周期完成。CDKs的时相性激活依赖于时相表达的周期素以及周期素依赖性激酶抑制剂（CKI）控制。另外，除了这种正常生理条件下的周期进程调控，在长期的进化过程中，细胞建立了一套保证细胞周期中遗传信息的完整性和准确性的检查机制，即细胞周期检查点［4］。在细胞的癌变过程中，通常都伴随着周期素的过度表达和CKIs的缺失，CDK的活性失去控制，细胞周期处于失控状态；肿瘤细胞的另一特点是细胞周期检查点缺陷，造成对细胞损伤应答的缺失。基于肿瘤细胞的上述特点，恢复肿瘤细胞的周期调控和取消检查点等都成为潜在的抗肿瘤作用靶点。

1.4  抑制核因子kB：核因子Kb（NF2 kB）是核转录基因家族的一员，对宿主反应和激活基因表达有重要作用，它控制趋化因子、生长因子、细胞粘附分子和一些急性反应蛋白基因在健康或病理状态时的表达，可抑制凋亡，是基因表达信号通道变化的关键点。它在正常细胞的细胞质中与特殊的抑制蛋白（IkB）结合而保持静止何时活状态。在肿瘤细胞中，细胞内的NF-kB可被激活释放并转移至核内，导致各种基因的转录，保护细胞不被其他因素诱导凋亡。白藜芦醇可抑制IkB的降解，使NF-kB以与IkB结合的形式保留在细胞质内，无法作用于核内基因的转录，诱导肿瘤细胞的凋亡［5］。

2  细胞毒作用

2.1  抑制细胞微管的聚合：1979年，紫杉醇促微管蛋白聚合的发现，标志着抗癌药物的研究进入了新的领域［6］。埃博霉素是最近发现的产自粘细菌纤维囊菌的新型大环内酯类化合物，具有与紫杉醇相似的稳定细胞微管的活性，对肿瘤细胞有较强的抑制作用。埃博霉毒对细胞有强烈的细胞毒活性，其中埃博霉毒B的作用效果更强，能够诱导微管蛋白在低浓度和GTP及微管蛋白不存在的条件下聚合形成微管，作用机制和紫杉醇相似：结合在微管上的紫杉醇的结合位点，通过增加原丝间的作用强度而增加微管的稳定性，使细胞的纺锤体不能形成，导致有丝分裂畸变。

2.2  ATP的耗竭：线粒体是细胞的能量工厂，一旦它的功能受阻，细胞内的能量产生及贮备一定随之受到影响。线粒体内能量贮存形式是ATP，ATP含量通常维持在恒定水平，一旦ATP耗竭，将导致细胞死亡。
   
番荔枝内酯类化合物是番荔枝属植物中的代表性化合物，它们具有广泛的生物学活性，包括细胞毒作用及抗肿瘤作用等。SIOC-AA-005是人工合成的一种全新化合物，它在10nmol/L剂量下可明显降低线粒体膜的流动性，并使线粒体膜电位显著升高；在此浓度下，SIOC-AA-005还可使HT-29细胞内的ATP耗竭，ATP酶活性受到抑制，线粒体中能量产生过程受阻［7］。在胞外反应体系中，SIOC-AA-005对NADH-CoQ氧化还原酶有强烈的抑制作用，对细胞质膜NADH氧化酶也具有较强的抑制作用。SIOC-AA-005可能是通过抑制线粒体NADH-CoQ氧化还原酶、抑制细胞质膜NADH氧化酶以及线粒体ATP酶活性，从而使线粒体膜流动性下降，膜电位升高，细胞内ATP耗竭，最终使肿瘤细胞死亡。

2.3  抑制肿瘤细胞拓扑异构酶活性：DNA复制过程中必须有拓扑异构酶参与。喜树碱及其类似物属于拓扑异构酶Ⅰ（TOPOⅠ）抑制剂［8］，主要作用于S期，能选择性地抑制TOPOⅠ修复DNA，使DNA不可逆断裂，同时使TOPO-DNA断裂复合物的物理特性发生改变，停用羟基喜树碱对细胞断裂复合物还原，导致细胞周期中断，肿瘤细胞凋亡，形成了羟基喜树碱对细胞增殖周期S期特异性细胞杀伤作用的机制。此外，高、中剂量槐定碱对TOPOⅠ也有明显抑制作用，可抑制癌细胞DNA的复制重组。

2.4  抑制肿瘤细胞DNA复制，干扰RNA转录、翻译：一些抗肿瘤药物通过抑制肿瘤细胞DNA复制，干扰肿瘤细胞RNA转录翻译，使肿瘤细胞不能合成完整的蛋白质来发挥作用。

组织化学法可见，槐定碱能降低宫颈癌14（U14）癌组织的核酸（DNA、RNA）含量［9］。荧光显微分光光度术测槐定碱对EAC癌细胞DNA含量的影响，可见DNA含量轻度减少。激光扫描共聚焦显微术测槐定碱对S180(A)的影响，可见癌细胞DNA、RNA的荧光染色强度减小，细胞核内染色质聚、裂解呈不规则粒状或块状，核的DNA荧光强度分布不均，所显蛋糕形状破损呈畸形，说明DNA和RNA受损。以上均说明槐定碱对癌细胞有一定直接杀伤作用，核酸受到影响，导致癌细胞凋亡。

2.5  清除自由基和抗氧化作用：人在生命代谢过程中会产生有害自由基，自由基极强的氧化能力会氧化不饱和脂肪酸形成LPO(过氧化脂质)。累积的LPO会削弱生物膜的正常功能，影响活性物质的正常代谢，诱发肝炎、癌症、衰老、心血管等疾病。

研究发现清除自由基和抗氧化作用是茶多酚最重要的生物活性，是其抑癌抗癌药理作用的基础［10］。它一方面可通过抑制氧化酶减少自由基的生成以提高其抗氧化作用；另一方面，不但能通过灭活自由基保护抗氧化酶，还能提高体内抗氧化酶的活性进而增强抗氧化作用。此外，卟啉类化合物对肿瘤细胞具有强烈的杀伤作用主要在于血液中的氧在光激发的血卟啉作用下变成单线态氧（1O2）或自由基（如：超氧阴离子自由基），作癌细胞的有效毒害剂，通过癌细胞的光氧化作用而导致对肿瘤的强有力摧毁。在此过程中产生的1O2攻击类脂双分子为骨架的生物膜，引起线粒体皱缩，细胞膜凹陷腔泡形成，膜通透性增加，细胞膜膨胀，亚细胞结构是卟啉类化合物光辐射杀伤作用的重要靶点。

2.6  其他：有报道，柴胡皂苷（SS）对人HepG2肝癌细胞的细胞毒作用是由于激活了胱门东蛋白酶-3和7，引起多聚二磷酸腺苷-核糖聚合酶的分裂，诱导细胞凋亡［11］。SSd对其他肿瘤细胞亦有强大的细胞毒作用,SSb2诱导细胞凋亡也可能是通过下调蛋白激酶C的活性来实现的。

3  抑制肿瘤细胞的增殖

3.1  阻滞肿瘤细胞的细胞周期：中药雷公藤内酯醇（TL）能使细胞周期停滞于G0～G1期，通过干预和调节细胞周期而发挥抗癌作用。低浓度的TL可以抑制细胞的生长和增殖，诱导细胞老化，不可逆地引起细胞生长停滞。研究发现TL能以浓度依赖的形式抑制多发性骨髓瘤细胞的增殖［12］。此外，长春新碱类药物可干扰细胞周期的有丝分裂阶段（M期），从而抑制细胞的分裂和增殖［13］。

3.2  抑制端粒酶活性：端粒是真核线性染色体的末端结构，端粒DNA与结构蛋白形成的复合物有多种功能，如保护染色体不被降解、丢失及避免端对端融合，帮助细胞识别完整或受损的染色体等。缺少端粒的染色体是不能稳定存在的。端粒酶是核糖核酸的酶，具有依赖RNA的DNA合成酶活性，具有重新合成端粒重复序列的功能。若端粒酶去调节，可导致肿瘤发生和细胞永生化。一般，肿瘤细胞获得永生必须经过两个阶段：死亡期I(M1)和死亡期Ⅱ(M2)。

目前，人类肿瘤缺少检测DNA损害的能力，它能顺利通过M期进入M1～M2间期，在此期间，一方面，存在端粒缺陷的染色体的不稳定性通过促其半合子化、转位、扩增及重组装而加速肿瘤进程；另一方面，端粒的磨耗最终活化端粒酶，而以弥补端粒的丢失而使细胞无限增殖，成为永生细胞。
   
另外，端粒酶的活化是在肿瘤的晚期，这是细胞永生的关键一步［14］。研究表明，EGCG对端粒酶有抑制作用，且在存有无毒浓度EGCG的情况下，肿瘤细胞生命周期会受限制，同时出现端粒变短，染色体异常，与衰老有关的β半乳糖苷酶表达等现象。

3.3  抑制肿瘤血管的形成：血管发生的调节也是肿瘤生长的重要决定因素。VEGF是肿瘤内皮细胞的生存因子，在人类大肠癌中，与新生血管的诱导及维持关系密切。已知，ErK-1和ErK-2的激活可通过信号连锁反应介导VEGF mRNA的过度表达，而二价金属离子是ErK-1和ErK-2受体酶的辅助因子，EGCG又是强效的金属阳离子螯合剂，于是通过鳌合二价金属阳离子，EGCG可抑制这些酶的活性。也就是说EGCG通过阻滞ErK-1和ErK-2的激活，抑制了VEGF的表达从而抑制了血管的生成，最终产生抑制肿瘤的效应。Colman等采用鸡绒毛尿囊膜实验，观察谷胱甘肽转移酶-D5对肿瘤的生长有明显的抑制作用［15］。可以看出，激肽抑制素（D5）能通过抑制肿瘤的血管生成，来抑制活体内人类肿瘤的生长。

3.4  干扰相关的细胞信号传导通路：AP-1是一类由早反应因子基因编码的核转录因子，细胞可通过多种机制活化AP-1，参与细胞周期的调控，AP-1的活化状态与细胞的增殖密切相关［16］。

3.5  其他：脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，FAS)是体内内源性脂肪酸合成的关键酶。FAS在癌细胞中异常高表达对肿瘤的生长是必需的，甚至对肿瘤的侵袭、转移等也是必需的。FAS抑制剂可抑制癌细胞内源性脂肪酸合成而阻遏肿瘤细胞增殖，促使肿瘤细胞凋亡，而对正常细胞无影响。由此，FAS抑制剂有可能成为一种新的抗肿瘤药物。
进一步研究发现被FAS抑制剂处理的癌细胞，胞内丙二酰CoA水平升高明显，而FAS抑制剂无直接细胞毒性，提示高水平的丙二酰CoA在FAS抑制剂对癌细胞的细胞毒性中起重要作用。研究还发现被FAS抑制剂处理的癌细胞不能通过其细胞周期，而聚集在C1期，分裂期前阻滞，引起了细胞凋亡。对这些现象的深入研究，可能为癌症的预防、诊断、治疗及生物学机理研究提供新的途径。

4  抑制肿瘤细胞的侵袭和转移

4.1  抑制蛋白水解酶对基底膜和细胞外基质的降解：在肿瘤转移过程中，肿瘤细胞要多次穿过基底膜（BM）和细胞外基质（ECM）,所以BM和ECM的降解是肿瘤转移的关键步骤之一。BM和ECM的降解依赖于肿瘤细胞和肿瘤间质细胞分泌的一系列蛋白水解酶来完成。基质金属蛋白酶（MMPs）是迄今为止发现的与肿瘤侵袭转移关系最为密切的一类蛋白水解酶。Kawabata等研究了蜜柑黄素对直肠癌HT-29细胞基质金属蛋白酶表达的抑制作用，研究表明蜜柑黄素能够浓度、时间依赖性的降低活化剂蛋白-1（AP-1）的DNA结合活性，从而降低前基质金属蛋白酶-7水平及其mRNA的表达［17］。这表明某些黄铜对肿瘤的侵袭及转移具有一定的抑制作用。

4.2  抗细胞黏附作用及改变信号传导途径：肿瘤细胞与毛细血管内皮、血细胞以及瘤细胞的黏附性也与肿瘤发生转移有关。Asakura等研究表明，活化型高分子量激肽原（HKa）能抑制人类骨肉瘤细胞在包被有VN的聚苯乙烯平板上的粘附和伸展，HKa还能抑制小牛主动脉内皮细胞在纤维蛋白原和VN表面的伸展。HKa置换出纤维蛋白原和体外结合蛋白的直接结果，是抑制了粘附蛋白与细胞之间的相互结合，即产生了抗粘附作用。Katkade等发现，HKa的D5区是通过改变磷脂酰肌醇-3激-Akt(PI3-kinase-Akt)信号通路抑制内皮细胞迁移。杨威等报道过，HKa轻链富含组氨酸区域(HRD)的P5(H479-H498)肽与G486-K502结构区域相似，具有抑制内皮细胞增生和迁移的功能。

4.3  抑制新生血管生成

4.4  纤溶酶及纤溶酶原激活物作用：陈健民等对芎龙汤(含地龙、川芎、葛根等)I号、Ⅱ号、Ⅲ号方，改善癌症患者血液高凝状态作了深入研究，发现芎龙汤I号方有效率达89．1％，其中正常者占63．3％。芎龙汤Ⅱ号方则未见血流变诸指标改变，芎龙汤Ⅲ号方有效率达55．4％，其中正常者占31．9％ 。改变肿瘤患者的高凝状态，减少肿瘤发生转移的风险。

4.5  抑制细胞因子信号和免疫调节效应：目前抗肿瘤治疗最常用的细胞因子有IL、IFN和TNF等，许多抗癌药物通过诱导淋巴细胞产生细胞因子来促进机体的免疫调节、细胞毒活性和免疫监视功能。

白细胞介素2(IL-2)主要是由T辅助细胞(Th)产生的细胞因子，具有很强的免疫增强作用，对巨噬细胞、NK细胞、T细胞、B细胞等多种免疫效应细胞都能促其活化和增强对病原微生物的杀伤能力。LAK细胞则是一种由淋巴因子活化的杀瘤谱最广、效应最强的杀伤细胞。刘祥胜等将0.0625～0.5μg/ml的华蟾素作用于小鼠脾淋巴细胞，能促进脾淋巴细胞分泌IL-2，增强LAK细胞活性，增强机体对肿瘤的免疫功能而实现其抗癌作用［18］。
   
地龙是一种具有较强的抗肿瘤生长、促瘤细胞凋亡的中药，其抗肿瘤成分较为复杂，具有多样性，其抗肿瘤机制之一就是增强机体免疫力，提高巨噬细胞吞噬能力、NK细胞活力、ADCC活性、拮抗化疗和放疗的免疫抑制［19］。Maeda等观察到分子量为2l kD和46 kD的壳聚糖可明显增强肠上皮淋巴细胞和脾淋巴细胞中NK细胞的活性，并增加对S180的细胞毒性。水溶性壳聚糖能明显提高正常小鼠巨噬细胞的吞噬功能，对绵羊红细胞诱导的血凝素抗体和溶血素的生成有显著影响。
马小珍等报道壳聚糖可增强免疫和抗肿瘤作用的具体机制可能是：
① 壳聚糖为阳性趋化剂，吸附单核细胞从血管中游出，聚集在组织中，形成巨噬细胞；
② 壳聚糖可吸附H+，从而带有大量的-NH+3，可以活化巨噬细胞，使其亲和性增强3倍，并能提高NK细胞活性4．5倍，增加杀伤癌细胞的能力；
③ 壳聚糖可活化T细胞，促使其释放出各种淋巴因子［20］。

5  小结

抗癌药物的研发为肿瘤的治疗提供了乐观的前景，但许多药物的抗肿瘤机制尚需进一步阐明，临床研究有待加强，只有合理的研究策略、全面的临床前评价和严谨合理的临床试验的共同配合下才能开发出更多有希望的抗肿瘤新药。