精氨酸剥夺治疗在肝细胞癌中的研究进展
陈洁曾庆磊李晶晶胡秋月余炎余祖江
作者单位：河南医院感染病科（陈洁、曾庆磊、胡秋月、余炎、余祖江），重点实验室（李晶晶）
肝细胞癌是全球第六常见的恶性肿瘤，占恶性肿瘤死因的第三位[1]。据统计:中国每年新患肝癌人数为46.61万，每年死亡人数为42.21万[2]。肝癌的主要病因有病毒性肝炎、肝硬化、黄曲霉素、化学致癌物和环境因素等[1]。治疗上主要是肝切除术、经导管动脉化疗栓塞、射频消融术（TACE）和肝移植。索拉非尼是晚期肝癌全身化疗的一线用药，只能延长患者生存时间3月左右。
随着肿瘤分子生物学研究的深入，发现肿瘤有其特殊的生理学特性。譬如，精氨酸是半必需氨基酸，正常细胞可摄取外源性精氨酸，也可从头合成精氨酸。一些肿瘤，特别是肝细胞癌，精氨酸琥珀酸合成酶（argininosuccinatesynthase,ASS1）是缺陷的，使得精氨酸代谢障碍，而完全依赖于外源性精氨酸来支持必需的生物过程，即精氨酸营养缺陷型。研究发现精氨酸剥夺治疗在肝癌中有一定效果，本篇综述就精氨酸剥夺治疗在肝细胞癌中的研究进展进行了阐述。
一、精氨酸的生物化学及在肿瘤中的作用
精氨酸是尿素循环中鸟氨酸的上游产物。经鸟氨酸氨甲酰氨基转移酶（ornithinetranscarbamylase,OTC）催化，鸟氨酸转化为瓜氨酸。瓜氨酸由ASS1和精氨酸琥珀酸裂解酶（argininosuccinatelyase,ASL）催化而生成精氨酸。精氨酸酶水解精氨酸为鸟氨酸和尿素，鸟氨酸再次进入尿素循环。精氨酸也可在一氧化氮合酶催化下产生一氧化氮（nitrogenoxide,NO）和瓜氨酸；还可由鸟氨酸生成多胺类（图1）。
精氨酸参与多种细胞代谢过程，可促进伤口愈合，促进多种激素释放，并有免疫调节活性等。年，ESM1R等发现了精氨酸促进肿瘤生长的作用。无论原发还是种植产生肿瘤的小鼠，精氨酸喂养都促进肿瘤生长[3]。同时，精氨酸是多胺类的前体，这被证明促进了肿瘤的生长、转移、侵袭[4]。另外，精氨酸是NO的唯一底物，NO可通过血管内皮生长因子促进肿瘤血管生成，并可调控肿瘤细胞DNA的破坏及修复，还可通过caveolin-1来调控肿瘤细胞侵袭行为等[5]。
?OTC；?ASS1；?ASL；?精氨酸酶；Ⅰ氨基甲酰磷酸合成酶2；Ⅱ门冬氨酸氨基甲酰转移酶；Ⅲ二氢乳清酸酶。
图1尿素循环和嘧啶从头合成的关系及精氨酸剥夺治疗途径
表1ASS1表达与肿瘤预后的关系
肿瘤类别
ASS1缺乏比率
预后价值
肝细胞癌[6]
%（51/51）
NA
恶性黑素瘤
[6]
%（/）
NA
[7]
62.9%（17/27）
NA
恶性间皮瘤
[8]
63%（52/82）
NA
[9]
46%（98/）
NA
非霍奇金淋巴瘤[10]
95%（/）
NA
肺鳞癌[6]
12%（3/26）
NA
鼻咽癌[11]
52%（64/）
P
骨肉瘤[12]
63%（39/62）
P
霍奇金淋巴瘤[10]
97%（/）
NA
胶质瘤[13]
36%（8/22）
NA
结直肠癌[6]
2%（1/46）
NA
精原细胞瘤[6]
17%（2/12）
NA
卵巢癌
[6]
4%（2/45）
P
[14]
43%（23/54）
P
膀胱癌[15]
45%（/）
P
前列腺癌[12]
%（88/88）
NA
肉瘤[6]
22%（6/27）
NA
乳腺癌
[6]
9%（5/56）
NA
[16]
63.8%（95/）
P
肾癌
[6]
29%（6/21）
NA
[17]
%（98/98）
NA
食管癌[18]
19%（6/32）
P
头颈癌[19]
56%（41/73）
N
胃癌[6]
0%（0/6）
NA
小细胞肺癌[20]
44%（7/16）
NA
胰腺癌[21]
87%（41/47）
NA
粘液纤维肉瘤[22]
44%（40/90）
P
注：未提供阳性相关阴性不相关
二、ASS1在肿瘤中的重要作用
肝癌中缺乏ASS1[6]（表1）。ASS1缺失由ASS1基因启动子甲基化造成，并被认为促进了肿瘤增殖、侵袭、迁移[11][15]。例如检测位乳腺癌患者肿瘤组织中ASS1表达情况时发现，ASS1阴性占63.8%（95/）[16]。用shASS1敲除ASS1基因则促进了乳腺癌细胞增殖和侵袭[16]。体外实验重新引入ASS1抑制了肿瘤血管生成、肿瘤增殖和迁移，表明ASS1可能是一种新型的肿瘤抑制因子[22]。
三、精氨酸剥夺抑制肝癌细胞生长的机制
机制尚不明确。研究发现精氨酸剥夺抑制多种肿瘤细胞生长，可能机制总结如下：（一）、直接影响蛋白质合成，特别是富精氨酸核组蛋白合成。（二）、诱导细胞凋亡。精氨酸剥夺通过调节Cyclin和CDK导致了肝癌细胞G2/M期停滞和caspase依赖的凋亡[23]。（三）、诱导细胞自噬。精氨酸剥夺可通过溶酶体氨基酸转运体SLC38A9抑制mTORC1途径而诱导自噬[24]。前列腺癌中精氨酸剥夺抑制mTOR信号通路，说明它也可能诱导自噬。（四）、抑制血管生成。ADI在体外实验中抑制人脐静脉内皮细胞增殖、迁移，体内实验中抑制肾癌肿瘤血管生成[17]，这可能与ADI调控细胞外精氨酸水平来抑制NO合酶而导致NO下调有关（图2）。
四、精氨酸剥夺的途径
基于上述机制，精氨酸剥夺治疗肝癌取得一定成果，并处于研究活跃领域（表2、3）。实际上，早在年BACH等就发现精氨酸酶通过破坏精氨酸而抑制Jensen肉瘤细胞的有丝分裂[25]。由于Km值、适宜pH要求和底物特异性等限制，精氨酸脱亚胺酶（argininedeiminase，ADI）和精氨酸酶现为精氨酸剥夺最常用的酶（图2）。
表2ADI-PEG和Peg-rhArg治疗肝细胞癌的临床试验汇总
NTC
编号
分期
治疗
方案
对
照
入选
人数
地
区
起始
时间
（预计）完成时间
NCT*
Ⅰ
ADI-PEG20+索拉菲尼
NA
8
美国
.11
.2
NCT
Ⅱ
ADI-PEG20
+TACE
TACE
40
中国台湾
.6
.9
NCT
Ⅲ
ADI-PEG20
安慰剂
美国、中国、韩国、中国台湾、英国、意大利
.7
.6
NCT*
Ⅱ
ADI-PEG
NA
34
美国
.9
.10
NCT
Ⅰ
ADI-PEG20+顺铂+培美曲塞
NA
88
英国
.4
.8
NCT
Ⅰ
ADI-PEG20+奥沙利铂
NA
美国
.11
.10
NCT*
Ⅰ
Peg-rhArg
阿霉素
15
中国香港
.5
.5
NCT
Ⅱ
Peg-rhArg+奥沙利铂+卡培他滨
NA
73
中国香港
.4
.3
NCT*
Ⅰ/Ⅱ
Peg-rhArg
NA
20
中国香港
.3
.2
NCT
Ⅱ
Peg-rhArg
NA
35
中国香港
.4
.4
NCT
Ⅰ
Peg-rhArg
NA
36
美国
.11
.6
