抗血管新生研究进展

第一篇：抗血管新生研究进展

张清媛教授：抗肿瘤血管生成治疗研究进展

上世纪七十年代，Folkman 在《新英格兰医学杂志》中首次提出了肿瘤生长依赖于新血管生成的理论假说，随着 8 年后毛细血管内皮细胞培养技术的建立，11 年后第一个血管生成抑制剂的发现，13 年后第一个血管生成活性蛋白的纯化等，这一观点为越来越多的证据所支持，并逐渐使这一领域成为肿瘤研究的热点。

肿瘤的生长有两个明显不同的阶段，即从无血管的缓慢生长阶段转变为有血管的快速增殖阶段，血管生成使肿瘤能够获得足够的营养物质，是促成上述转变的关键环节。如果没有血管生成，原发肿瘤的生长不会超过 1~2 mm3。肿瘤侵袭转移是肿瘤治疗失败的主要原因，而在肿瘤发生侵袭转移的多步骤过程中，血管生成均发挥着重要作用。与传统的抗癌治疗相比，抗血管生成治疗具有许多优点：(1)正常成年人的血管形成基本停止，内皮细胞常处于不分裂状态，只有在妊娠、月经周期、炎症、外伤和肿瘤等特殊情况，血管形成才被启动，因此，抗血管生成治疗对正常内皮细胞影响不大，具有良好的特异性；(2)血管内皮细胞暴露在血液中，药物能够直接发挥作用，无需渗透 Endostatin，所用药物剂量小、疗效高；(3)血管内皮细胞基因表达相对稳定，不易产生耐药；(4)作用具有放大效应，因为一个内皮细胞支持 50~100个肿瘤细胞生长。因此，在过去的 30 多年中，人们一直在努力寻找合适的靶点以阻断和破坏肿瘤血管生成，研制有效的抗肿瘤血管生成药物，近年来取得了许多令人鼓舞的成绩。

一、肿瘤血管生成的机理

Folkman 曾提出在肿瘤发生和发展过程中的存在“血管生成开关机制”，揭示了肿瘤微血管形成的分子机制。在肿瘤生长的最初阶段，并不是所有的实体瘤都具备血管生成表型，但随着肿瘤细胞不断分裂增殖，那些伴有癌基因或抑癌基因突变并具备了血管生成表型的肿瘤细胞逐渐增殖形成优势，它们通过多个途径诱导周围组织新生血管形成。这些途径可分为以下几种：(1)肿瘤细胞癌基因的表达或抑癌基因的失活，可使肿瘤细胞获得血管生成表型，诱导局部新血管形成；(2)肿瘤细胞产生的各种趋化因子使单个核细胞浸润到肿瘤组织内，它们释放的促新生血管生长因子和多种蛋白酶有助于新生血管形成；(3)肿瘤生长到一定程度其内部处于明显低氧状态，低氧可使肿瘤血管内皮细胞生长因子(VEGF)表达明显增加，并以旁分泌的方式诱导新生血管生成；(4)内皮细胞通过自分泌途径加速新生血管的形成。

肿瘤血管生成过程中涉及到血管生成因子与血管生成抑制因子之间的调节失衡。这一过程不仅涉及促血管生成因子分泌增加，而且内源性血管生成抑制因子产生相应减少。目前已分离和纯化了 20 多种血管生成因子和 10 多种血管生成抑制因子。血管生成因子主要包括血管内皮细胞生长因子(VEGF)、酸性及碱性成纤维细胞生长因子(aFGF，bFGF)、转化生长因子(TGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)、血管生成素(angiogenin)、胎盘生长因子(PIGF)、白介素-

8、肿瘤坏死因子 α(TNFα)等。内源性血管生成抑制因子主要包括血管抑素(angiostatin)、内皮抑素(endostatin)、凝血酶敏感蛋白(TSP-1)、金属蛋白酶抑制剂(TIMP)、血小板因子 4(PF4)、干扰素 α(IFN-α)、白介素-10(IL-10)、可溶性 VEGF 受体(sFlt-1)、可溶性酪氨酸激酶受体(sTie-2)等。

VEGF 是一种有生物学效应的血管源性肽，它能够调整造血干细胞的发育、细胞外基质的改型和炎性细胞因子的产生。VEGF 有 3 个高亲合性的酪氨酸激酶受体(RTKs)，分别为 VEGFR-1/Flt-1、VEGFR-2/KDR/Flk-1 和 VEGFR3/Flt-4。KDR 是血管形成的主要调控分子，具有明显的化学趋化和促分裂作用，与血管岛、血管形成和造血有关； F1t-l 主要在内皮细胞排列形成管腔时发挥作用，因这两种受体主要表达在内皮细胞上，虽然极少数造血细胞、单核细胞也少量表达，但只有内皮细胞对 VEGF 有应答反应，故 VEGF 是一个特异作用于血管内皮细胞的生长因子。VEGF 及其受体通过旁分泌途径联合调控内皮细胞分化及血管形成。VEGF 家族目前主要包括 VEGF(VEGF-A)、胎盘生长因子、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D 和 VEGF-E，其中 VEGF 是诱导肿瘤血管形成作用最强、特异性最高的血管生长因子。VEGF 是抗肿瘤血管形成治疗和抗肿瘤转移治疗较为理想的靶点，抑制 VEGF 介导的血管生成的方法包括：针对VEGF 或其受体(VEGFRs)的抗体、可溶性受体，VEGFRs 酪氨酸激酶的小分子抑制剂以及利用 VEGF 的突变异二聚体封闭其受体结合位点等。

FGF 是一种细胞丝裂原促血管生长因子，在许多肿瘤中起着重要的作用。它包括酸性成纤维细胞生长因子 aFGF 和碱性成纤维细胞生长因子 bFGF。bFGF 在血管生成中的作用尤其突出，bFGF 是血管内皮细胞中很强的促分裂因子和趋化因子，以旁分泌及自分泌的形式产生，通过和不同的内皮细胞表面受体结合激活其血管原性，bFGF 还可通过激活 PI3K/Akt 信号传导途径，抑制内皮细胞的凋亡，促进血管形成。bFGF 也可以趋化血管内膜的多种细胞，并诱导这些细胞表达蛋白水解酶、胶原酶等，这些酶具有促进内皮细胞增殖、迁移，降解细胞外基质蛋白的能力，诱导血管生成。

血管生成抑制因子研究较多的是 Endostatin，Endostatin 是 XV 型胶原的梭基末端片段，是一种特异的血管生成抑制因子。Endostatin 能作用于 VEGF 的受体 KDR/Flk-1，阻止 VEGF 与内皮细胞结合，直接阻断 VEGF。除了直接作用外，它还可以与 bFGF 竞争结合，下调 VEGF mRNA 和蛋白表达，阻断VEGF 受体的信号转导，从而抑制 VEGF 介导的内皮细胞迁移和血管生成。

上述血管生成调节因子是肿瘤血管治疗的重要靶分子，我们可以通过阻断血管生成促进因子的作用途径或增强血管生成抑制因子的活性来达到治疗肿瘤的目的。

二、抗血管生成药物的研究策略

以血管生成的各个环节及其发生过程中的生化改变为靶点，研制血管生成抑制剂，控制肿瘤生长和转移，将成为肿瘤防治的一个重要途径。总体来说，血管生成抑制剂的研究主要有以下几种策略；(1)阻断血管生成因子的合成和释放，或拮抗其作用，如 VEGF 单抗 Avastin、Endostatin、IFN-α2a、SU5416 等；(2)阻断内皮细胞降解周围基质的能力，如基质金属蛋白酶(MMPs)抑制剂，Marimastat、AG3340、Neovastat等；(3)直接抑制内皮细胞的功能，如 Thalidomide、TNP-470、Squalamine 等；(4)阻断内皮细胞表面整和素的作用，如 Vitaxin、EMD121974 等。另外，还有一些非特异性作用机制的血管生成抑制剂，如 CLA、IL-

12、IM862 等。目前应用于临床的药物主要有贝伐单抗、恩度和反应停等。现期进入临床的一些分子靶向药物，如多靶点酶抑制剂索拉非尼、苏尼替尼和范得他尼，以及酪氨酸激酶抑制剂吉非替尼和埃罗替尼，也可阻断血管生成相关的信号途径，发挥抑制肿瘤新生血管的作用。

三、靶向肿瘤血管生成药物的治疗研究

(一)单克隆抗体

1.贝伐单抗(Avastin，阿瓦斯汀)

罗氏公司研发的贝伐单抗(Avastin)是一种抗 VEGF 的人源化抗体(IgG1)，93%的人源结构域和 7%由的鼠源结合区域组成，是全世界第一个被批准用于抑制血管生长的单克隆抗体药物，2004 年 2 月得到美国食品和药品管理局(FDA)的批准。Avastin 联合 5-氟尿嘧啶为基础的化疗用于一线治疗晚期结直肠癌患者，明显延长患者生存期。2005 年美国 ASCO 评出贝伐单抗提高大肠癌生存率和非小细胞肺癌化疗疗效作为当年十一个重要成果之二。2006 年 ASCO 会议报道的 TREE 临床试验显示合理的使用化疗和靶向治疗可以使晚期大肠癌患者的中位生存期超过 2 年(FOLFOX +贝伐单抗组的中位生存期为 26 个月，CapeOx +贝伐单抗组的中位生存期为 27 个月)，其结果进一步确立了贝伐单抗在晚期大肠癌一线治疗中的地位。2007 年 ASCO 会议报道 IFL 方案(伊立体康、-氟尿嘧啶和亚叶酸)加 Avastin IV 期大规模 AVIRI5临床试验，结果显示结直肠癌中位存活期和无进展生存期明显延长。Avastin 除了与化疗药物联用外，2007年 ASCO 会议 Souglakos 报道 Avastin 联合靶向 EGFR 的单克隆抗体 Cetuximab(西妥昔单抗)可以安全有效地治疗化疗失败的晚期转移性结直肠癌。

Avastin 在非小细胞肺癌、乳腺癌、肾癌等方面的治疗作用也引起了人们的关注，Johnson 等人进行了一项 II 期随机临床研究, 15mg/kg 的 Avastin 联合卡铂或紫杉醇治疗进展期非小细胞肺癌，可延长患者出现进展的时间(7.4 个月 vs 4.2 个月)及轻微延长生存期(17.7 个月 vs 14.9 个月)。2007 年 ASCO 会议上 Link等人报道使用 Avastin 联合紫杉醇白蛋白复合物治疗 40 例晚期转移性乳腺癌患者，20 例病情得到缓解，另有 7 例病情平均稳定期为 213 天。(二)化学抑制剂

1.内皮抑素(endostar，恩度)

1997 年，Reilly 等从小鼠血管内皮瘤(EOMA)细胞培养液中提取出一种血管生成抑制剂--血管内皮抑制素(Endostatin，ES)，简称内皮抑素，目前被认为是作用最强、效果最好、最广谱的肿瘤血管生成抑制剂。我国科学家首次将重组人内皮抑素(endostar，商品名：恩度)开发成抗肿瘤药物，2003 年 4 月～2004 年 7 月由中国工程院院士孙燕教授牵头，中国医学科学院肿瘤医院联合全国 24 家临床医院，对恩度进行了 493 例晚期 NSCLC 患者Ⅲ期临床实验，结果显示恩度联合长春瑞滨与顺铂具有协同作用，能明显提高晚期非小细胞肺癌的生存率，延长中位肿瘤进展时间，且安全性好。2005 年 9 月, 恩度获得中国国家药品监督管理局签发的新药证书。

恩度不是单纯的 Endostatin，是在 ES 母体上创造性的添加了 9 个氨基酸的新型 Endostatin，不仅使ES 稳定性提高，半衰期延长，而且生物活性增加。与国外 Endostatin 样品相比，恩度的纯度明显增加，这也是恩度的剂量只有国外十分之一左右的原因。2006 年 Folkman 教授在动物试验上的研究证实，恩度抑瘤效果至少是 Endostatin 的两倍。

2.沙利度胺(Thalidomide，反应停)

Thalidomide 通过下调 VEGF 而发挥抑制血管生成作用，还可降低肿瘤坏死因子(TNF-α)的水平，诱导凋亡，调节自然杀伤细胞和 T 细胞的活性，对骨肉瘤具有很好的临床疗效。另外，Ⅱ期临床研究中Thalidomide 对肾细胞癌、前列腺癌、肝细胞癌也具有很好的疗效，该药已进入Ⅲ期临床试验。Thalidomide还可抑制患者体内白介素-6(Interleukin-6，IL-6)和 C-反应蛋白(C-reactive protein，CRP)的水平。IL-2以为基础的免疫治疗的耐药和高水平的 IL-6 相关，因此 Thalidomide 联合 IL-2 治疗肾细胞癌可能有较高的有效率。

3.TNP-470(烟曲霉素衍生物)

TNP-470 是烟曲霉素(fumagillin)的半合成类似物，抑制内皮细胞的增殖、游走及血管形成的作用较后者更强，毒性也低。该药与吉西他滨或顺铂联合使用，Ⅲ期临床用于宫颈癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌和肺癌等实体瘤治疗显示出了明显的抗肿瘤活性。

此外，还有许多仍处于临床前研究中的药物，BAY1229566 是 MMP-

2、如MMP-

3、MMP-9 和 MMP-13特异性抑制剂，该药通过抑制内皮细胞外基质的降解和嵌入而发挥抗血管生成活性；EMD121974 是 αvβ3和 αvβ5 整联蛋白对抗剂，临床前研究显示能够使黑色素瘤和脑瘤的癌细胞反应间延长；内皮他丁(endostain)和血管他丁(angiostain)是来源于天然蛋白的多肽，具有抑制血管生成的活性，Ⅱ期临床研究结果显示可使病人的病情稳定时间延长，对进展期的神经内分泌瘤病人尤其显著。凝血酶敏感素(TSP-1)是另一种天然的血管生成抑制剂；ABT-510 是一种仿内源性凝血酶敏感素的非肽取代物，ⅠB 期临床试验研究对 36 例患有不同肿瘤的病人进行治疗，病人病情稳定时间延长；CA4P 由美国 Oxigene 公司开发的新型抗肿瘤前体药物，在体外能与培养的人脐静脉内皮细胞微管蛋白选择性结合，诱发内皮细胞的凋亡；角鲨胺(Squalamine)是一种天然抗血管生成的固醇，在治疗移植人卵巢癌小鼠模型的实验中已被证实有效；VEGF-Trap 是含 VEGFR1 和 VEGFR2 胞外域融合蛋白结合到 IgG 的 Fc 片段的可溶性受体，大大降低了对患者的致敏性，通过抑制 VEGF 的作用而抑制肿瘤新生血管形成。

(三)多靶点酶抑制剂

1.索拉非尼

索拉非尼(sorafenib)是一种双芳基尿素类口服多激酶抑制剂，它具有双重抗肿瘤作用，一方面通过抑制 Raf/MEK/ERK 信号传导通路直接抑制肿瘤生长，另一方面通过抑制几种与新生血管生成和肿瘤发展有关的酪氨酸激酶受体的活性，包括 VEGFR-

2、VEGFR-

3、PDGFR-β 和 c-KIT 原癌基因，阻断肿瘤新生血管生成，间接抑制肿瘤细胞的生长。2005 年 12 月 20 日获美国 FDA 批准上市，是近十多年来世界上被批准的治疗晚期肾癌的第一个新药，是晚期肾癌治疗的重大进展。2006 年 9 月，Sorafenib(商品名：多吉美，拜耳)在中国经 SFDA 批准上市治疗转移性肾癌。

2007 年 ASCO 年会上报道了 TARGET 研究的最终报告，Sorafenib 与安慰剂相比显著延长晚期肾癌患者 PFS 和 OS，高水平VEGF 和低水平VEGF 的肾癌患者均可获益，但 VEGF 低水平的患者预后更好。2007 年 Josep M Llovet 教授在 ASCO 会议上揭晓一个重要研究结果(SHARP 研究)，sorafenib 首次被证实在晚期肝癌患者中应用可以延长患者的生存时间。

2.苏尼替尼

马来酸苏尼替尼(sunitinib malate，SU11248，商品名 Sutent)是由美国 Pfizer 药厂研发的一种新型的小分子多靶点酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)。对多种受体的酪氨酸激酶(RTKs)具有抑制作用，主要包括血小板衍生生长因子受体 β(PDGFRβ)、血管内皮生长因子受体 1、2、3(VEGFR1、2、3)、干细胞因子受体(c-Kit)和胎肝激酶 3(Flt3)。sunitinib 使对伊马替尼(imatinib，商品名 Gleevec)耐药的胃肠道间质瘤患者的存活率提高了一倍以上。2006 年 1 月 26 日经美国 FDA 批准上市，用于治疗晚期肾细胞癌和胃肠道间质瘤。2007 年 ASCO 会议上报道了临床试验最新结果，所用亚组(根据 MSKCC 危险因素分组)的转移性肾细胞癌患者均从 sunitinib 治疗中获益，MSKCC 危险因素越少，PFS 越长。

3.范得它尼

范得它尼(ZactimaTM、Vandetanib，ZD6474)是一种合成的苯胺喹唑啉化合物，为口服的小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)，可同时作用于肿瘤细胞表皮生长因子受体(EGFR)、血管内皮生长因子受体(VEGFR)和 RET 酪氨酸激酶。Ⅱ期研究结果显示，Vandetanib 治疗进展期遗传性甲状腺髓样癌的疗效明显且毒副作用小，使用 Vandetanib 后，血浆肿瘤标志物降钙素和癌胚抗原分别较基线值下降了 72 %和 25 %。为此2006 年 2 月，FDA 给予阿斯利康公司开发的髓质型甲状腺癌治疗药物 Zactima TM(ZD6474)快速审批资格，所针对的适应证为滤泡型、髓质型、未分化型、以及局部复发或转移的乳突型甲状腺癌。

(四)信号转导酪氨酸激酶抑制剂(TKI)

1.吉非替尼

吉非替尼(ZD1839,IRESSA，Gefitinib，易瑞沙)是一种表皮生长因子受体酪氨酸激酶(EGFR-TK)抑制药，可以通过与 EGFR 的 ATP 结合位点上的三磷酸腺苷竞争，阻断酪氨酸激酶活性，进而通过 AKT和 MAPK 途径阻断参与肿瘤生长与转移的 EGFR 信号传导通路，并通过阻断血管生成相关的信号途径，发挥出抑制肿瘤新生血管作用。

Gefitinib（吉非替尼，易瑞沙）是肺癌靶向治疗中较为成熟的药物，全世界已有 10 余万病例报告，已在很多国家上市。2006年 Uramoto 等人证实 EGFR 基因突变，将有助于预测肺癌用药 Gefitinib 的使用疗效，其中以女性、腺癌和不吸烟患者突变率较高。2007 年 ASCO 会议上进一步报道 EGFR 外显子 19 或 21 基因突变的患者使用Gefitinib 治疗生存期明显延长。因此得出结论亚洲人种、女性、不吸烟、腺型、评分好的患者对 GefitinibPS的疗效较好。

2.埃罗替尼(Tarceva，erlotinib)

盐酸埃罗替尼是一种小分子 EGFR 酪氨酸激酶抑制剂，它通过抑制 ATP 与细胞内 TK 的结合抑制磷酸化，此外还可以阻断 VEGF、bFGF 和 TNF-α 的产生，从而阻断信号传导，干预肿瘤血管生成、细胞的增殖、分化等过程。2004 年 11 月 19 日，美国 FDA 批准 Erlotinib 用于一线化疗失败的局部晚期或转移性非小细胞肺癌的治疗。(五)抗血管生成中药

近年的研究表明，某些抗肿瘤中药提取的有效成分显示出较强的抑制肿瘤新生血管作用，包括人参提取物人参皂甙 Rg3，大豆经发酵后提取物染料木黄酮、姜黄、郁金和莪术提取物姜黄素，青篙提取物青篙琥酯等。亦有研究者报道某些抗肿瘤中药复方制剂参麦注射液、薏苡仁、复方丹参注射液等均具有抗肿瘤血管生成的作用。

目前人们正在研究这些中药及提取物的抗肿瘤血管生成作用机制，研究表明，人参皂甙 Rg3 可通过下调肿瘤 VEGF 表达抑制肿瘤新血管生成；染料木黄酮对多种血管生长因子如 VEGF、bFGF 和 TGF 等有明显的抑制作用；姜黄素可影响肿瘤血管内皮细胞增殖周期和诱导凋亡，下调肿瘤 VEGF 基因的表达，并抑制基质金属蛋白酶的活性；青篙琥酯能抑制内皮细胞增殖、迁移、小管形成和下调肿瘤 VEGF 表达；参麦注射液可抑制内皮细胞增殖、迁移并抑制肿瘤 bFGF 和 MMP-2 表达；薏苡仁注射液(康莱特)能明显抑制新生血管生成，加快血管进入衰退期；复方丹参注射液抑制肿瘤细胞与内皮细胞黏附及黏附分子表达，发挥抗血管生成作用。

(六)抗血管生成化疗药物

紫杉醇(Paclitaxol)是一种微管稳定的细胞毒药物，在体外紫杉醇可剂量依赖性地抑制内皮细胞在Matrigel 基底膜上的增殖、运动、侵袭和条索形成，并且这种抗血管生成活性与其细胞毒作用不相关联，因为其抑制内皮细胞趋化和侵袭作用所需的药物浓度远低于其影响到内皮细胞增殖需要的浓度，提示除其已证明的直接细胞毒抗肿瘤作用外，紫杉醇还可通过抑制血管生成而间接引起抗肿瘤作用。Clements 等的研究表明，伊立替康(CPT)和拓朴替康(TPT)在体外以非细胞毒方式抑制人内皮细胞生长，而且这种抑制作用可持续至药物去除后 96h，并观察到 CPT 和 TPT 与 TNP-470 一样可有效抑制体内血管生成模型中的血管生成。

此外，环磷酰胺、氟尿嘧啶、阿霉素等在体外实验中可抑制内皮细胞增殖；在鸡胚绒毛尿囊膜血管形成模型中，阿霉素、鬼臼乙叉甙、长春新碱引起微血管形成数目明显减少；在动物角膜血管生成实验中，环磷酰胺、甲胺喋呤、TPT 等也显示出抗血管生成作用。

四、抗血管生成给药方式

抗新生血管治疗是一个长期、慢性的治疗过程，临床研究发现 Endostatin 低剂量、持续给药比大剂量给药效果更好。肿瘤对于给药剂量会产生不同的反应，如进入Ⅱ/Ⅲ 期临床试验的 VEGF 单抗Bevacizumab 治疗晚期直肠癌时，使用 5mg/kg 剂量时对 40% 病人有效，而使用 10mg/kg 剂量时只对 24%病人有效；当用它治疗非小细胞肺癌时 15mg/kg 剂量比 7.5mg/kg 更有效。由于抗血管生成治疗的靶目标是肿瘤血管内皮细胞，通过抑制新血管生成间接抑制肿瘤细胞生长和转移，因此其用药方式也应符合内皮细胞的生理特性。

(一)持续低剂量给药方式

国外已有文献报导，多种常规化疗药物具有抗血管生成活性，并且这些化疗药物抑制血管生成所需浓度明显低于其杀伤肿瘤细胞需要的浓度。Drevs 等分别测定了 阿霉素、去甲柔红霉素、氟尿嘧啶、紫杉醇和 足 叶 乙 甙 对 人 内 皮 细 胞(HUVEC)、人 乳 腺 癌 细胞(Mcf-7)、黑 色 素 瘤 细 胞(Skmel)、肝 癌 细 胞(Huh7/Alexander)、肺癌细胞(A549/LXFL)、结肠癌细胞(Dld)和鼠肾癌细胞(RENCA)的细胞毒作用，结果显示这些药物对内皮细胞 IC50 值(4.02E-06－ 6.16E-14 M)明显低于肿瘤细胞(7.44E-02－1.9E-11 M)。可见，活性增殖的内皮细胞较肿瘤细胞对这些化疗药物更敏感。由此理论上我们可通过降低化疗药物的浓度以特异性地靶向于肿瘤内皮细胞。将这种低浓度的化疗药物长期持续使用，可避免常规化疗方案中内皮细胞在化疗间歇期的恢复，增加了抗血管生成效果。目前将这种连续规律的低剂量化疗(metronomic chemotherapy)称为抗血管生成化疗(antiangiogenic chemotherapy)，这种给药方式称为抗血管生成给药方式。

已有一些实验表明化疗药物的这种抗血管生成给药方式显示出较好的治疗效果，而且这种给药方式可避免常规最大耐受剂量(maximum tolerated dose，MTD)化疗方案易产生耐药性的难题，并对经 MTD 方案治疗已产生耐药的肿瘤仍有治疗效果。我们研究组曾应用环磷酰胺持续低剂量用药计划治疗 Lewis 肺癌小鼠，以及低剂量希罗达治疗 4T1 乳腺癌小鼠，结果证实了化疗药物低剂量给药计划在体内的抗血管生成作用。由于持续低剂量用药计划靶点为内皮细胞，其遗传性质稳定，不易产生耐药。相对于最大耐受剂量化疗方案，持续低剂量给药计划对骨髓造血系统、胃肠粘膜等化疗敏感组织毒副作用小，可以长期持续使用，可改善生存质量，延长生存期。国外一项对复治的转移性乳腺癌病人应用低剂量甲胺喋呤(2.5mg bid 2d/w)和环磷酰胺(50mg/d)治疗的大规模临床研究结果显示，总有效率为 38%，而且毒副作用很小。治疗有效的病人在治疗后两个月内即出现血清血管内皮生长因子(VEGF)水平下降，而三个治疗无效的病人 VEGF 水平升高，提示该治疗与抗血管生成作用相关。

(二)联合给药方式

如何把多种有效的药物合理地联合应用，以最大限度地增加抗血管生成的疗效是临床亟待解决的问题。许多研究者已把这种理念贯穿于正在进行的临床研究中。2007 年 ASCO 会议上，Sablin 等报道的一项在 90 例晚期肾癌患者中序贯使用 sorafenib 和 sunitinib 的回顾性分析提示，两者无交叉耐药性，但首先使用 sorafenib 似乎更为合理，sorafenib 进展后的患者在使用 sunitinib 可获得 20%的 PR，有更好的生存趋势。同时此会议上 Souglakos 报道 Avastin 联合靶向 EGFR 的单克隆抗体 Cetuximab 可以安全有效地治疗化疗失败的晚期转移性结直肠癌。

低剂量抗血管生成化疗计划的抗血管生成效果也可因合用一种特异靶向于内皮细胞的药物而明显提高，这些药物如 VEGFR-2 单克隆抗体(DC101)、小分子 TNP-470、基质金属蛋白酶-2 片段 PEX、内皮素抗体等。例如，Klement 等将 DC101 与 VLB 联合应用，发现较其单独应用可更好地控制肿瘤生长，组织病理学显示联合治疗组内皮细胞坏死更为明显。我们曾在 CTX 低剂量给药计划中联合应用人参皂甙，二者显示出协同抗血管生成作用，且毒副反应小，不易产生耐药，抑瘤效果显著且持久，生存期得到延长。其它化疗药物如 DDP、EADM 和 Taxol 等的抗血管生成给药计划中加入 VEGFR 抗体的增效作用也有报道。

五、展望

抗血管生成治疗属于恶性肿瘤综合治疗的一部分，这种疗法虽然不直接杀死肿瘤细胞，但可通过抑制肿瘤血管生成间接控制肿瘤生长和转移，使肿瘤细胞处于稳定状态，有望使病人长期带瘤生存。从循证医学的角度看，肿瘤病人疗效判定的终点指标应为生存期的延长或生活质量的提高，因此，抗血管生成疗法将为肿瘤治疗，特别是晚期恶性肿瘤的治疗提供一种有效的方法。但目前在抗肿瘤血管生成药物的临床研究中仍有一些问题需要解决，如临床试验的最佳剂量和用药时间的确定、抗血管生成效果的评定、动物试验与临床研究结果的差异等问题，相信随着医疗科技的迅速发展和进步，这些问题都将逐渐被解决。

肿瘤抗血管生成治疗

摘要：本小型综述重点突出了血管稳定化的作用，而血管稳定化显然是由于隶属于促

血管生成类和抗血管生成类因子介导的。众所周之，血管形成素－1具有促血管生成的特性，而内皮抑素起到抗血管生成的作用。但这两种在试验肿瘤模型中都具有抑制肿瘤生长的作用。它们作用机理的共同点就是它们都是对血管稳定性和血管渗透性起作用的重要因素，它们不仅对肿瘤的血管生成作用，而且通常也对组织血管生成作用具有极重要的影响。血管形成素－1 和内皮抑素都减少了血管渗透能力，而促进了血管稳定过程。在肿瘤的实验性的治疗中，采用如内皮抑素这类血管生成拮抗剂，显著提高了血管稳定作用。它们抑制了肿瘤生长和可能出现的肿瘤转移。对致力于肿瘤血管化作用和抗肿瘤血管生成治疗的科学家来说，了解血管稳定作用的时间和空间过程是及其重要的挑战。1.引言

肿瘤血管系统的一个基本的特性就是缺少血管体系，这表明发生在正常血管发展过程中的形态学的再塑性过程在肿瘤的血管发生中或是受损的或是没有发生[1-3]。生理条件下以及肿瘤的组织血管化作用是由血管发生和/或血管发生引起的。从已存在的血管上萌芽出新的血管定义为血管发生[4，5]，而出生后的血管发生是内皮前体细胞形成新的血管的过程[6-8]。新生血管发展整个复杂过程中的主要步骤包括内皮细胞的迁移和增殖过程以及毛细血管的形成[9]。随后的基底膜的发生和内皮周细胞，毛细血管周细胞和大血管的平滑肌细胞整合入血管壁都是导致血管成熟的血管再塑性过程中的基本步骤[1，10-12]。这个成熟过程的结束是由小血管和大血管形成，可以满足例如形成流体静力压、血管渗透能力和组织灌注率等功能需要的血管体系的形成。目前血管发生研究的注意力主要集中于内皮细胞的迁徙、增殖和毛细血管的形成。相应的肿瘤抗血管生成治疗也主要针对内皮细胞的这些特性。然而，血管壁的结构稳定作用的机制目前我们了解甚少，但是在最近几年中已经成为血管研究中的非常重要的热点[1-3，11，13-18]。对血管稳定作用是否影响和怎样影响肿瘤生长和转移这个问题就更知之甚少。此外，对于像肿瘤、糖尿病、黄斑变性、各种血管畸形、炎症和局部缺血组织的最终血管再通这些一系列以血管异常为主要特征疾病，血管稳定过程的调节看起来都是重要的。

2.肿瘤组织中的血管稳定和血管成熟

正常的一个成熟血管床由分化后的大血管和微血管等血管组成，这包括动脉、静脉、小动脉、小静脉和末端毛细血管。除了被肿瘤侵犯包含的已存在的血管外，不管是恶性肿瘤还是良性肿瘤中，这样一种已分化的血管床都没有存在肿瘤中[1，3，19]。“血管成熟”、“血管稳定”或“血管正常化”这些术语既用于不同的也用于同样的血管结构状态。由McDonald和其同事进行的详细研究证明大部分肿瘤血管系统已经存在基底膜和内皮周细胞。由于缺乏进一步分化和周细胞的规则地整合进入血管壁和血管壁成分的重排，肿瘤血管系统的基底膜和内皮周细胞仍然保持结构的不成熟[11，13]。此外，与正常血管系统相比，肿瘤血管系统也存在结构的不正常。因而，在一些最近的出版物中并不赞成在“正常化”这个概念使用中把血管稳定和血管成熟分开使用。特别必要的是在此领域要避免这一概念的进一步混淆。因而，我们建议使用“血管成熟”定义为大血管和微血管的正确分化为血管床的过程，而新血管完成由或多或少的内皮间结构、基底膜和一层内皮周细胞的结构状态称之为“血管稳定作用”。血管稳定作用是成熟过程中的一步，但是这一阶段中血管依然需要几步重新塑形的步骤才能成熟。不过，肿瘤的一部分血管能够明显地达到血管形态发生阶段，但是不能进入进一步的血管成熟阶段。因而，区分这些过程不仅仅是一个技术问题，更进一步意义上说，这对更好地理解肿瘤血管生物特性和肿瘤抗血管生成治疗都是非常重要的。3.血管稳定和肿瘤生长

通常大家认为，肿瘤血管是不稳定的和不正常渗漏的[19，20]。大分子的外渗提供了一种基质扩大了血管芽苞的形成的可能[19]。许多出版物也认为肿瘤血管床是由不同形态发生血管结构组成。无论是哪种类型的肿瘤，肿瘤组织中的肿瘤血管基本上存在三种类型：

（1）仅由内细胞无或仅存在未充分形成的基底膜，但没有整合内皮周细胞形成的

新生血管芽苞（图1A）。

（2）固定在部分形成的基底膜和部分排列的内皮周细胞上由内皮细胞排列成的毛细血管（图1B）和（3）毛细血管（图1C）和具有基底膜及其固定在上面的内皮细胞和内皮周细胞或少量整合了少量平滑肌细胞的较大直径的血管（图1D）。只有最后一种的血管结构被认为是稳定的。哪一种血管类型在肿瘤中占统治地位显然依赖肿瘤内的微环境。然而，我们要说明的是在人Leydig（睾丸间质细胞）细胞肿瘤，尽管存在非常高的血管密度，这种非常低度恶性肿瘤的大部分血管是稳定的[16]。根据这些数据，我们假定血管稳定可能不利于肿瘤的生长和转移。在一个肿瘤中调控血管的过程如此复杂，使得研究肿瘤组织中调节血管稳定的分子机制是困难的。过去4-5 年中的数据的累积增加这一问题显著性的关注[11，14，21，22]。相应的，我们把近来在抗血管生成治疗下肿瘤血管的部分正常化称作“正常化”[2，15]。这引起这样的假设，抗肿瘤血管生成治疗可能会打开改善放疗和化疗效果上的一个“治疗窗口”[2，15]。我们显示了血管形成抑制剂内皮抑素稳定了新血管芽苞，猜测这将会使新血管从生成血管向静止的表型转换（图2A，B）。另一方面，血管形成素－1（Ang1）的过表达，通过整合内皮周细胞进入血管壁和显示促血管生成特性作为新初生血管的重新塑形和稳定的基本因素，抑制了肿瘤的生长而不是促进它的生长[22]。近来研究发现的那些被强调的数据显示，一种能够结合血管形成素－1 位点的包含孤立纤维蛋白素原样受体的切去顶端的血管形成素－1 变异单体和血管形成素－1，均能稳定血管，避免异常的血管渗漏和降低血管密度[23]。血管形成素－1 和内皮抑素的共同点看起来都能重新塑造和稳定新生血管，而它们的差异在于如内皮细胞的迁移和管腔的形成等中发挥不同的功能。内皮抑素阻断了内皮细胞的迁移，减少了血管内皮细胞生长因子诱导的内皮管腔的形成[14]，而血管形成素－1 则是都增强这些作用[24，25]。血管稳定影响到血管渗透性和血流的功能。血管形成素－1 阻断了血管内皮细胞生长因子诱导的血管渗漏[26]。我们目前的数据显示内皮抑素通过稳定血管壁（Nomi and Schuch 等，待发手稿）阻止了血管内皮细胞生长因子和凝血酶原激活因子介导和肿瘤诱导的异常血管渗漏。对抗血管内皮细胞生长因子或凝血酶原激活因子，内皮抑素保护了内皮细胞间的连接和基底膜以及在内皮细胞和内皮周细胞间的直接接触。我们最近的证据显示的治疗中应用的内皮抑素明显地集聚在肿瘤血管壁内，在正常组织中却没有集聚[27]这表明了内皮抑素在新生血管结构调整中的作用。另有发现支持这一观点，通过减少血管通透性过高，内皮抑素显示可以阻断血管内皮细胞生长因子诱导的视网膜剥离[28]。更有近来的研究证据支持这一点，缺乏内皮抑素前体物质-胶原18 的人工破坏特定基因的鼠表现出升高的血管渗透性或血管渗漏[29]。显然，血管形成素－1 和内皮抑素协同作用于血管壁的稳定和减少血管渗漏。最终，这两种因子遏制了试验肿瘤的的肿瘤生长和转移[22，30]。近来一篇文章显示了血管渗漏对肿瘤生长的重要性。可能是由于稳定了内皮屏障，通过一种影响一氧化氮合酶的因子-Cavtratin（凯绰琳），从而阻断了血管通透性过高，减少了活体内肿瘤的生长。但这又提出了一个问题是不是血管稳定是抗血管生成和抗肿瘤血管生成的本质？如果答案是，血管稳定又怎样抑制了肿瘤生长？稍微违反直觉的考虑一下，正如我们所显示的内皮抑素这些现有证据表明，血管稳定可能是逆转肿瘤诱导的异常血管渗漏和减少血管生成潜能的关键(Nomi and Schuch 等, 待发手稿)[14]。对不同试验和人类的形态学评价揭示肿瘤血管的稳定改变了与血管相关的肿瘤细胞的结构以及伴随的肿瘤坏死的增加。在肿瘤的边缘区域，肿瘤细胞群被一团高密度的未稳定血管网络包围（图3A），这里没有看到坏死区域。与此相反，在那些部分稳定血管系统的肿瘤区域，只有包围稳定血管周围5－9 层肿瘤细胞呈圆筒状存活，而远离这些区域的肿瘤细胞则坏死（图3B，C）。由这样稳定的大直径血管分枝的小血管则发现退化了（图3D）。有趣的是，这样有稳定血管和肿瘤坏死的区域大部分发现在恶性肿瘤的中心而在象睾丸间质细胞瘤或良性前列腺异常增生中则没有发现。在几个实验性肿瘤中，我们观察在内皮抑素抗肿瘤血管生成的治疗下到从肿瘤中心向肿瘤边缘区域显著的具有稳定血管和肿瘤坏死的区域，重点指出了在血管生成抑制、血管稳定和肿瘤抑制的潜在关系。

肿瘤血管稳定性的超微结构（A）一个不稳定的肿瘤边缘区域的血管由内皮细胞（EC）和形成的部分基底膜（箭头）组成。在血管形成的这一时期看不到内皮细胞之间的特异连接区。（B）一个肿瘤边缘区域部分稳定的的血管由血管由形成基底膜的内皮细胞和围内皮细胞（PEC）组成。（C）在肿瘤中心区域的稳定的血管显示了内皮细胞间的连接（箭号）和基底膜（箭头），其中内皮细胞（EC）和围内皮细胞（PEC）都存在。（D）肿瘤中心区域的大血管的血管壁结构由具有内皮细胞间连接（箭号）的内皮细胞（EC）和一层紧密连接内皮细胞的平滑肌细胞（SMC）组成。Er：红细胞。

内皮抑素的血管稳定作用（依据[14]）（A）在新生血管壁可以检测到内皮抑素（ES）的增加。（B）内皮抑素定位于内皮细胞间连接和血管壁的基底膜的透明板区域的超微结构。这一假说认为内皮抑素作用于新血管的稳定，使它们从血管生成向休眠表型的转换。这一过程会减少血管生成和血管渗漏的活性。

肿瘤组织内的血管稳定作用。（A）肿瘤边缘区域的肿瘤细胞群是由围绕在肿瘤细胞群落（虚线）周围的致密毛细血管网（箭号）来提供营养。（B）在肿瘤中心，远离稳定血管的肿瘤细胞可以见到大量坏死，只有那些紧密靠近稳定血管周围的肿瘤细胞才能形成组织。（C）这一区域高倍镜下观，只有稳定血管（*）周围的5-9 排肿瘤细胞（虚线）可以健康存活，这一区域以外的肿瘤细胞发生了坏死。（D）这一区域显示了从稳定血管（*）分支出来的小的退化血管（箭号）。4.血管稳定与血管灌注

基于这些观察，我们假定血管稳定不仅改变了肿瘤组织的血管渗透性，也改变了肿瘤组织的血管灌注和血流。使用活体显微镜检查实验性肿瘤新生血管形成的功能性观察中表明肿瘤血管连续地达到一种稳定态。在这样有大直径肿瘤血管，血流和组织灌注显著得提高和使大血管更大同时伴随着小血管的退缩[32]。因此，我们认为稳定化血管的优先灌注导致了未稳定血管的灌注不足。这将随后导致未稳定血管周围肿瘤组织的血供不足从而导致肿瘤坏死（图4）。另外，因为未稳定血管的功能缺失，它们的灌注不足可能会导致它们的退化。这又将促进肿瘤的进一步坏死。伤口愈合的研究证据也支持这一点，因为在内皮抑素治疗下瓦解的血管的数目显著增加而没有耽搁伤口的愈合[33]。从这些讨论的数据中我们可以得到这样的假设，血管稳定作用可能起到了抗血管生成和抗癌的本质，而本质上没有正常组织的血管。因为血管建立了对抗肿瘤细胞通过的屏障，血管稳定作用也可能通过血管壁减少了肿瘤的转移潜力。此外，正如R.Jain[2]所说，血管稳定可能提高了如化疗或放疗这些确定的治疗过程的效果，可能会打开“治疗的窗口”。

血管稳定与肿瘤生长的关系。在抗血管生成药物如内皮抑素治疗下，可以看到在血管壁中紧紧排列有围内皮细胞（PEC）的稳定肿瘤血管大部分存生在肿瘤中心但是显著延伸到边缘区域。这伴随着引人注目的血管退缩部分从而导致了明显地血管密度的减少。这一过程显著改变了肿瘤组织的灌注。在具有不稳定血管的肿瘤边缘，如箭号所示的整个血管床来提供灌注。而与此相反，在不稳定血管不断功能丧失和遭受退化时，具有大部分稳定血管的肿瘤中心是由稳定血管来提供血液循环。这可能会导致肿瘤组织的进一步坏死。绿色：内皮细胞内层，灰色：血管基底膜。

5.结论

总之，把非稳定的血管转变成稳定血管以及直接针对新生血管芽孢的治疗策略的建立可能是抗癌治疗的新途径。仍然需要进一步的工作来了解血管稳定与失去稳定的机理和它们影响肿瘤生长和转移的作用。另外，研究由于肿瘤细胞诱导的潜在补偿机制也是必要的。对这些过程的进一步认识将帮助我们提高抗肿瘤血管生成治疗的疗效。

第二篇：强心苷类药物抗血液科肿瘤机制的研究进展

强心苷类药物抗血液科肿瘤机制的研究进展

【摘要】:现在的抗肿瘤药物和过去的药物不同，为了避免其产生不容易选择性、出现不良反应几率大和耐药性的弊端，其已实现了高选择和低毒性的优势。其中对于强心苷类化合物抗血液科肿瘤机制的研究备受瞩目。本文以研究强心苷类药物的分类和对抗血液科肿瘤的作用，深入分析其抗肿瘤的机制，进而引出它在医学临床中的应用。为强心苷类药物的发展和抗肿瘤机制的研究提供了参考意义。

【关键词】:抗肿瘤药物；作用机制；研究进展；强心苷类药物

PROGRESS OF RESEARCH ON THE MECHANISM OF CARDIAC GLYCOSIDES OF ANTI TUMOR DRUGS IN DEPARTMENT OF

HEMATOLOGY

[Abstract]:Now the antitumor drugs and the past different drugs, in order to avoid the disadvantages of not easy to produce selective, adverse reactions and drug resistance rate, it has realized the high and low toxicity advantage.The study on cardiac glycoside compound anti tumor mechanism of high-profile Department of hematology.Based on the study of cardiac glycoside drugs against tumor classification and Department of Hematology, in-depth analysis of its anti tumor mechanism, which leads to its application in clinical medicine.Provides reference for the development of cardiac glycoside drugs and antitumor mechanism research.[keyword] antitumor drug;mechanism;research progress;cardiac glycoside drugs

前 言

恶性肿瘤对于人们的危害正慢慢普及开来，现在中国大概有200多万的患者深受肿瘤疾病的摧残，研究血液科肿瘤机制的过程是漫长而艰辛的。随着现代肿瘤生物学的高速发展，抗肿瘤药物开始了严谨的研究工作。现代科学的进步逐渐引导人们朝着先进的健康理念发展，医学进步给大量的医学难题带来了解决的希望，血液科肿瘤疾病也不例外。血液科肿瘤虽然长期困扰着很多医学专家，不过这并没有影响到其研究力度的深入。肿瘤在遗传学中被当做是一种基因病，同时还会受到各种各样外界因素和生活习惯的影响，进而导致了患者的DNA出现损害，患者的原癌基因被激活进而引发的其表达水平异常[1]。

人们所了解的强心苷类药物一般是对心力衰竭与心房颤动所采取的药物治疗，但科学研究发现强心苷对于抗肿瘤研究的作用也十分重要。20世纪40年，医学专家们纷纷开始投入大量的人力物力研究抗癌药物的临床使用,其结果是医学界得到了300多种西药和200多种中成药物用于抵御肿瘤疾病。现在临床上普遍使用的抗肿瘤药物高达70多种,现在投入研究正处于临床试验阶段的抗肿瘤新药也不下300种。数量众多的抗肿瘤药物反映了医学研究人员正在大范围地寻找理想中的抗肿瘤良药，不过临床反映的结果却让专家们再次投入研究，因为理想的治疗药物少之又少。伴随着研究深入，人们发现了一个十分惊喜的科学发现，细胞之所以导致癌变其根本原因在于细胞信号传导通路出现了失调而发生的,这就使得恶性的肿瘤细胞大量增生。然而这一研究为日后研究强心苷药物起到了普及和推广作用。

肿瘤作为现代社会影响人类健康的死亡杀手，其所造成的患者死亡率仅仅低于心脑血管疾病，并出现了增长趋势。为了抗御肿瘤，有关于强心苷类药物的临床研究早在100多年前就开始了。20世纪60年代人们开始将强心苷类药物积极用来治疗癌症。患者在传统的临床用药中很容易通过长期用药让肿瘤产生耐药性，医学专家对此也是束手无策。强心苷类药物解决了这一难题。强心苷类药物的治疗效果引起人们的广泛关注，很多学者希望通过强心苷类药物的科学研究发现和总结出治疗肿瘤的有效途径和方法。

第一章 强心苷类药物分类

强心苷类可以基本划分为外源性强心苷类与内源性强心苷类这两个类别。所谓的外源性强心苷类药物是经过分析和检测大自然中存在有强心苷类物质的天然植物或者动物组织提取物等，它既含有天然成分，又具有经过人工提取的合成物质。例如我们熟知的洋地黄、夹竹桃苷都是外源性强心苷类物质，蟾蜍灵属于提取动物组织而获得的外源性强心苷类物质。内源性强心苷类物质在哺乳动物中广泛存在，经过科学研究哺乳动物能够分泌和合成内源性强心苷类物质，例如内源性哇巴因、内源性地高辛、内源性海蟾蜍毒素[3]。

第二章 强心苷类药物抗血液科肿瘤的作用优势

经过大量数据资料证实，强心苷类药物能够广泛应用在心血管疾病上面,除此之外，它还能够有效治疗和控制肿瘤的恶化，其作用原理多是和抑制低氧诱导因子HIF-1α蛋白表达具有很大程度上的联系。强心苷类药物对于肿瘤疾病的治疗主要体现在其能够有效抑制多种肿瘤细胞进行细胞增殖，不过这样的作用却丝毫不会防止正常细胞的功能和运作。有人在文献资料中大胆论证，强心苷类药物具有这种高选择性优势的主要原因在于其依靠糖酵解机制实现抑制肿瘤细胞赖的作用。经过研究发现，肿瘤细胞里面往往具有大量的H2O2，肿瘤细胞在进行分

裂和增殖的时候会消耗大量的ATP，肿瘤细胞只好依靠糖酵解增强生存[4]。当和肿瘤细胞生存密切相关的糖酵解增强遭到抑制的时候，就基本宣告了肿瘤细胞的死亡。不过对于正常代谢糖类的人体正常细胞而言，这种抑制效果是没有任何作用的。又有人提出强心苷类药物抑制肿瘤细胞繁殖的说法，他们猜测强心苷之所以能够选择性地杀死肿瘤细胞、抑制其生命活动，原因在于肿瘤细胞独特的信号通路，不正常细胞没有这么特殊的信号通路，同时强心苷类药物能够有效阻碍肿瘤细胞的信号通路，实现抑制肿瘤细胞的作用。

经研究发现,强心苷类药物能不同程度地抑制细胞内HIF-1α蛋白表达[5]；这种抑制作用不是通过阻断mTOR, eIF2a和Na+/K+-ATPase这些信号通路[6],更不是阻断eIF4E和底物uRNA之间的结合所致[7],而是通过阻断eIF4E/eIF4G之间的结合来抑制蛋白质翻译起始复合物的形成所导致的。强心苷的抗肿瘤作用是多靶点的，它们可以影响肿瘤生长过程中各个环节，发挥多效的抗肿瘤作用，是一类很有前景的新型抗肿瘤药物[8]。但是其毒副作用始终是其应用的最大限制，能否发现更多肿瘤治疗量下无心脏毒性的强心苷，或者对于一般强心苷在临床应用中如何达到增效减毒的目的，是近几年强心苷的研究热点也是将来的研究趋势。

第三章 强心苷类药物抗血液科肿瘤机制

强心苷结合至Na+/K+-ATP酶后，作用于附近一些蛋白引起信号级联的变化；或者通过增强细胞内外Na+和K+的交换，增强ATP的水解，导致Ca2+大量内流[9]。

Ca2+是细胞内信号传递过程中一个重要的第二信使，参与细胞内多条信号通路的调节。有学者认为认为Na+/K+-ATP酶α亚基是肿瘤治疗中的一个新的重要靶标

[10]。医疗工作者们已在多种肿瘤细胞内发现Na+/K+-ATP酶α亚基表达上调，寻找靶向作用于Na+/K+-ATP酶α亚基的新药物将成为肿瘤治疗的一个新的方向。强心苷是一类细胞内DNA 拓扑异构酶抑制剂。研究研究发现，在乳腺癌细胞MCF-7中，地高辛和乌巴因可抑制拓扑异构酶Ⅱ的催化活性，然而对拓扑异构酶Ⅰ却无作用。而海葱次甙A对拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ都有抑制作用。临床发现蟾蜍灵可抑制白血病细胞系HL60的拓扑异构酶Ⅱ活性影响DNA合成，诱导HL60细胞凋亡[11]。在另一种白血病细胞系U937中亦发现，蟾蜍灵抑制拓扑异构酶Ⅱ的活性，并且可诱导酪蛋白激酶2基因易位[12]。但是强心苷抑制拓扑异构酶的机制是否与其抑制Na+/K+-ATP酶的作用相关，目前尚无相关报道。

近年来的研究发现，强心苷化合物的一个新的靶点为缺氧诱导因子1α。HIF-1α是肿瘤发生中的一个重要因子，在很多肿瘤中都能检测到高表达的HIF-1α，它的表达增强会引起下游多种细胞因子如VEGF、IL8和IL6等的表达增加，涉及到肿瘤细胞的凋亡、迁移、粘附以及肿瘤血管形成等与肿瘤密切相关的细胞行为[13]。利用双荧光素酶报告基因方法，建立一个HIF-1α抑制剂筛选模型，并筛选了一批化合物，地高辛、乌巴因及洋地黄毒苷等一系列强心苷类化合物对HIF-1α都有抑制作用，是一类潜在的HIF-1α抑制剂。

第四章 强心苷类药物治疗血液科肿瘤的临床运用

经过国际研究的资料指出，现在已经有一些强心苷类化合物进入了抗肿瘤临床研究，这些化合物的心脏毒都相对比较低，在安全剂量都可发挥较好的抗肿瘤活性。Anvirzel是从夹竹桃属夹竹桃中分离的一个活性提取物，它的活性成分中有两个强心苷类化合物，夹竹桃苷和夹竹桃甙元。Anvirzel和夹竹桃苷都可抑制人前列腺癌PC3和DU145两个细胞株中成纤维生长因子2(FGF-2)的释放[14]。UNBS-1450是一个半合成的强心内酯，多数实验性文献对它的研究集中在非小细胞肺癌上：UNBS-1450可使溶酶体膜的通透性增加，还可以UNBS-1450可抑制核因子κB诱导的细胞保护作用，且对非小细胞肺癌异种移植瘤具有较好的抑制活

性[15]。

强心苷是一类主要用来治疗慢性心功能不全的甾体苷类,在临床上已经有200多年的应用历史。近年来,强心苷的其它药理功能还在不断被发现,有人报道强心苷有神经保护作用,能治疗脑缺血性中风。马莲鞍属暗消藤的强心苷对纤维肉瘤、宫颈癌、肺癌细胞株有抑制作用,马莲鞍中强心苷类化合物能显著抑制胃肠癌细胞的增殖[16]。这些研究表明强心苷将来还有望用于抗肿瘤药物的开发。强心苷在多个科属存在,其中不乏常用或传统中药,如罗布麻、夹竹桃、冰凉花等,但同时其严重的副作用也一直困扰着医生和患者。研究发现强心苷之所以能够选择性地杀死肿瘤细胞、抑制其生命活动，原因在于肿瘤细胞独特的信号通路，不正常细胞没有这么特殊的信号通路，同时强心苷类药物能够有效阻碍肿瘤细胞的信号通路，实现抑制肿瘤细胞的作用。因此积极研究强心苷治疗血液科肿瘤基本已经成为医学领域的发展趋势了。通过研究强心苷类药物能够帮助大量被恶化肿瘤疾病摧残的患者们，也能够为现代医学的发展带来希望，本文集中论述了强心苷类药物对于血液科肿瘤抵抗机制的研究，为医学中的肿瘤治疗领域提供了参考依据。

参考文献

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[16] 王永利.强心苷治疗心衰的新机制研究[A].2010年中国药学大会暨第十届中国药师周论文集.2010

第三篇：血管歌谣（推荐）

心脑血管疾病十大信号

心血管疾病的信号

一，经常感到心慌、胸闷；

二，劳累时感到心脏前区疼痛或者左臂部放射性发困、疼痛； 三，早晨起床时，一下子坐起，胸部感到特别难受； 四，饭后胸骨后别胀得厉害，有时冒冷汗； 五，晚上睡觉胸憋得难受，不能平躺；

六，情绪激动时心跳加快，胸部有明显不舒适的感觉； 七，胸部偶尔有刺痛感觉，一般1~2秒消失；

八，走路时间稍长或者稍快便感觉胸闷、气喘、心跳加快；

九，爬楼时或者做一些原来就很容易做的事情感到特别累，需要歇 十，好几次才能干完，而且感到胸闷、气喘。浑身乏力、不愿意多说话；

脑血管疾病的信号

1.经常性头痛、头晕、耳鸣、视物不清、眼前发黑； 2.思维缓慢、反应迟钝、记忆力减退、注意力不集中；

3.腿脚、手指手指尖或者手指发麻、摸东西没有感觉，洗手或者洗脚时感觉不出水的冷热； 4.手发抖、发颤、做一些日常的基本动作感到困难，如穿针引线、扣扣子等； 5.舌头发僵发麻、吃不出东西的味道，或者说话不利索； 6.嘴角常感觉湿润或者控制不住地流口水；

7.睡眠差、梦多或者感觉老是睡不醒、醒后又很累头觉得晕； 8.难以控制自己的情绪，经常爱哭或者爱笑； 9.看什么都不顺眼，对人对事情常常无原因地发火； 10.莫名其妙地跌跤；

血管三字歌

血管通，人轻松。血管堵，人痛苦。血管好，人不老。血管坏，危险在。血流畅，无负担。血流止，心脑死。体内血液循环好，健康长寿人不老！

健康快乐歌(三大纪律八项注意曲调)我们老人个个要注意，健康快乐歌儿要牢记。第一头昏头痛要注意，小心血栓堵在血管里。如不小心躺在病床上，中风以后无法来自立。生不如死就像坐大牢，全家陪绑害人又害已。第二夜尿尿频又尿急，拉了又拉一滴又一滴。如不小心拉在裤裆里，又腥又臭又羞又着急。尿频尿急毛病在哪里，我敢肯定肾脏有问题。第三口臭肚子咕咕叫，光吃不拉肠胃有问题。第四心脏遇事怦怦跳，上楼下楼心慌又心悸。这样的心脏肯定有问题，急救措施随时不能离。第五干咳胸闷又喘气，支气管炎胸肺有问题。第六血糖忽高又忽低，脾脏胰腺肯定有问题。第七腹饱腹痛又腹胀，你的肝胆肯定有问题。第八腰疼腿酸软，全身疼痛关节有风湿。以上问题条条要注意，一条忽视就会出问题。出了问题后悔来不及，又花钱来全家都着急。为了预防以上的问题，天天保健现在来得及。

第四篇：生物信息学研究进展

我国生物信息学发展现状及展望

摘要：简要叙述了我国生物信息学发展现状，以及我国当前生物信息学发展中的一些问题，并对生物信息学的发展前景进行概述。

关键词：生物信息学 现状 展望

1生物信息学简介

生物信息学(Bioinformatics)是20世纪末才诞生的一门新学科，是信息技术在生物数据处理上的应用，该学科涉及分子生物学技术、计算机信息技术、数据库技术等多门学科，是生物学、数学、物理学、计算机科学等众多学科交叉的新兴学科。它主要利用计算机信息处理工具和软件对分子生物学实验数据进行加工和分析，从中发现有价值的信息，它是生命科学的前沿学科，其数据信息主要来自于人类及各种模式生物基因组的分子数据，包括DNA、RNA和蛋白质片断的序列数据，也有蛋白质的结构数据和经过计算机处理的分子数据。

2国内生物信息学发展状况

我国生物信息学研究近年来发展较快,相继成立了北京大学生物信息学中心、华大基因组信息学研究中心、中国科学院上海生命科学院生物信息中心,部分高校已经或准备开设生物信息学专业。2002年国家自然科学基金委在生物化学、生物物理学与生物医学工程学学科设立了生物信息学项目,并列入生命科学部优先资助的研究项目。国家 863计划特别设立了生物信息技术主题,从国家需求的层面上推动我国生物信息技术的大力发展。

但是由于起步较晚及诸多原因，我国的生物信息学发展水平远远落后于国外。在PubMed收录的以关键词“Bioinformatics”检索到的历年发表的文章数，可以看出大量的研究文献出现在21世纪以后。其中我国共有138篇占全部5548篇的2.5%，而美国则发表2160篇占全部的39%之多（统计数据截至2004年2月15日）。我国学者在生物信息学领域发表的有高影响力的论文只有不到美国学者发表数量的6%，差距相当大。在生物信息学领域，一些著名院士和教授在各自领域取得了一定成绩，显露出蓬勃发展的势头，有的在国际上还占有一席之地。如北京大学的罗静初和顾孝诚教授在生物信息学网站建设方面、中科院生物物理所的陈润生研究员在EST序列拼接方面以及在基因组演化方面、天津大学的张春霆院士在DNA序列的几何学分析方面、中科院理论物理所郝柏林院士、清华大学的李衍达院士和孙之荣教授、内蒙古大学的罗辽复教授、上海的丁达夫教授等等。北京大学于1997年3月成立了生物信息学中心，这个中心在1996年欧洲EMBNet扩大到欧洲之外时已正式成为中国结点(每个国家只有一个结点)，目前已有60多种生物数据库的经常更新的镜像点。近年来，它已组织过多次国内和地区的培训班及会议，有着较广泛的国际联系。另外，中国科学院、中国医学科学院、军事医学科学院、清华大学、天津大学、浙江大学、复旦大学、哈尔滨工业大学、东南大学、中山大学、内蒙古大学等等都先后开展了生物信息学研究和教学工作，许多大学都设立了生物信息学专业，并同时招收本科、硕士、博士研究生。

各种学术会议及论坛的召开，对于促进我国在这一前沿领域的发展起着越来越重要的作用。中国科学院于1997年9月和12月召开了第80、87次香山会议，首次邀请有关专家就“DNA芯片的现状与未来”和“生物信息学”进行探讨。1999年3月，清华大学生物信息学研究所、国家人类基因组北方研究中心和北京生物技术和新医药产业促进中心共同举办了“北方生物信息学学术研讨会”。1999年4月，北京大学举办了“国际生物信息学讲习班”。2001年4月，由北京市科技委员会、中国人类基因组北方研究中心、中国人类基因组南方研究中心、北京华大基因研究中心、军事医学科学院、北京生物工程学会生物信息学专业委

员会、北京生物技术和新医药产业促进中心等共同举办的首届“中国生物信息学大会”在北京召开。2003年11月28-29日，中国科协“生物信息学与进化计算”第81次青年科学家论坛在北京中国科技会堂成功召开。这次论坛是中国科协举办的一次多学科交叉的盛会，旨在促进国内青年科学家在这一全新领域内的相互交流，促进该学科的成长与发展。这是国内首次以“生物信息学”为主题的一次多学科交叉的青年科学家论坛。与会者一致认为系统生物学、非编码区功能研究、基因调控和相互作用网络等是当前生物信息学研究的热点问题。

尽管如此，真正开展生物信息学具体研究和服务的机构或公司仍相对较少，仅有的几家科研机构主要开展生物信息学理论研究，声称提供生物信息学服务的公司所提供的服务也仅局限于简单的计算机辅助分子生物学实验设计，而且服务体系并不完善；国内互联网上已有的几家生物信息学网站，大部分偏于所有生物（医）学领域的新闻报道，而生物信息学专业技术服务的含量太少，这就与国外有了较大差距。

3我国生物信息学发展中存在的问题

一方面，在生物信息学研究领域，一般的教授、教师能力有限，有些甚至对生物信息学本身知其一不知其二，缺乏正规的训练，很少了解目前的研究重点、热点和今后方向。由于所申请的经费支持力度和持续时间原因，大多数学者只能选择易于获得研究成果的科研项目，一般缺乏新颖性和创造性。这可能与我们国家处于快速发展阶段的“短平快”思路和环境有关。另一方面，可能是教育体制上的原因，科研项目的分配问题、行政管理中存在的问题，传统教育不鼓励学生进行批判性、创新性地学习和思考的问题，也可能是症结所在。另外，生物信息学对信息交流有很高的要求，尤其是Internet的畅通，我国曾经有人为的限制访问或限制流量这些今后回顾时会成为苦涩消化的举措[6]。目前我国的科研经费真正投入并落到实处的占国家GDP的份额还很小，科研经费问题进一步限制了生物信息学在我国的发展。

4展望

生物信息学作为一门新兴的工程技术学科，对刚起步的我们来说充满了机会和挑战，“后基因组时代”给我国的生物信息学发展提供了很大的舞台。生物信息学首先是一门信息学，所以我们必须端正一些可能的认识错误，必须呼吁引导更多的计算机、数学、物理学人才加入到其中的研究。统计学、概率论、组合数学（尤其是图论）、拓扑学、运筹学、函数论、信息学、计算数学、群论、人工智能，都已经在生物信息学研究中发挥了巨大的作用。我们应尽快缩小我国在计算机信息学的核心技术、巨型计算机的应用以及互联网核心技术方面与世界领先国家的差距。生物信息学的发展对生物学、医学、农业、环境科学、信息技术以及新材料的研究必将起到深刻的作用，生物信息学进一步深入研究和广泛应用必将为这些领域带来根本性的变革。生物信息学的特点是投资少，见效快，效益大，适合于我国的现实条件。即从英特网上源源不断地采集数据，进行分析、归类与重组，发现新线索、新现象和新规律，用以指导实验工作的设计，这是一条既快又省的科研路线，可避免不必要的重复，少走弯路，提高我国生物科学的研究水平。

第五篇：生命科学研究进展

生命科学研究进展

尹强

(江西农业大学理学院，江西南昌，330045)

现代生物技术已进入商品生产的激烈竞争阶段。据在京举行的关于“分子生物学进展”方面的学术报告会透露，美国科学院的院报中，每月的生物论文10倍于数理化天地论文的发表数量。这个数字显示了在当代人们对生命科学发展的重视程度。同样，在商品生产领域也表现出了同样的趋势。如在运用现代生物技术的遗传工程方面，美国每年在该领域投入的研究经费高达100多亿美元，有200多家大生物技术公司从事有关方面产品商品开发，已生产出了多种生物制品。在市场上出售的有人生长激素、胰岛素、调节血压的人肾素，还有乙型肝炎疫苗；可使肿瘤枯萎的生物技术药物已进入临床试验。美国利用遗传工程正在研制生物制品的还有多种，如具有抗癌作用的肿瘤坏死素、能溶解血栓的组织纤维蛋白溶酶活化剂及多种免疫系统调节制剂．科学工作者还正在研制艾滋病疫苗。在现阶段的动物试验中，这种疫苗已使老鼠体内产生了艾滋病抗体，并开始在人体上进行试验。

日本在生物技术方面的研发也不甘落后，该国的科学家把生物技术看成是使日本的技术在2l世纪处于世界领先地位的跳板。日本引进美国的生物技术，派出大量人员去美国学习，同时鼓励本国的科研。日本已研制出促进红细胞形成的血细胞生成素，可用于治疗肾脏疾病。西欧各国在生物技术方面起步较慢，但在现代制药工业中生物技术却异军突起。他们在单克隆抗体和特异蛋白分子的生产方面处于世界领先地位。一些老企业也利用生物技术生产各种高效酶制剂，用于食品加工和废物处理。还有，他们在细胞融合领域也取得了重要进展，如番茄马铃薯的育成。在开发这类细胞融合技术产品时，除在产品实践方面有所突破外，还在育种理论上有新发现。如他们在研究报告中指出，利用细胞融合技术最有前途的是近亲植物细胞融合，它对提高品种质量效果明显。

俄罗斯生物技术研究也日趋活跃，他们在前苏联时期的研究基础上，先将遗传工程的重点放在农业方面，力图培育出“早熟、高产、营养丰富、能在贫瘠土地上生长的农作物。俄罗斯科学家还存分子生物学和医学生物技术方面进行了卓有成效的研究，在研究离子载体如何穿过细胞膜方面有突破性进展，了解这一点将使人们揭开细胞维持恒定状态的奥秘。

我国在现代生物技术开发方面虽然起步较晚，但发展迅速，在某些项目上已跻身于世界先进行列，引起了国际同行的关注。如存生物医学工程领域的人工器官，新华医院和上海第一结核病防治院共同研制的聚丙烯中空纤维人工肺已在全国推广应用，仅新华医院一家就用了300多例。过去不用人工肺死亡率达50％，现在应用新的人工肺，深低温手术无一例死亡，达到了国际先进水平。上海胸外医院、新华医院、人体代用材料研究所研制的人造血管、膨体心脏修补片已达到国际20世纪80年代水平。特别应提到的是，我周在转基因抗病虫害作物、生物大分子的合成及克隆生物领域取得的成果亦是颇多。我国还参与了人类基因组测序工作，说明我国在该领域占有一席之地。我们还必须进一步加强该领域的研究工作，以缩小与发达国家在生物技术研究开发方面的差距。我国研制成功第二代人造血

查新报告显示，我国第一代人造血在临床应用中，已成功地抢救了400多名伤病员。研究第二代人造血的科研人员，在历时4年的探索中对氟碳人造血的合成、乳化、毒理以及药效等方面做了不少改进，储存期从半年延长到1.5年；它在血管中的半衰期也从原来的10 h延长到19.8h。这将更有利于患者恢复健康。人造血是国际生命科学界，特别是医学界关注的热门课题。第二代人造血是我国上海有机化学研究所、上海劳动卫生职业病防治研究所的科学工作者研制的。对第二代人造血的科学检测实验证实，它具有4个方面的优点：第一是储存期长；第二是不管使用者的血型，能保证血液和各脏器的正常生理功能，适宜大面积、突发性事故伤员的急救；第三是生产中可以消毒、患者在使用时不会染上因输血引起的传染病；第四是它的颗粒直径仅为人体血液红细胞的1／70．在红细胞被血管栓塞段堵截时，人造血可载运氧气绕道而行，使缺血段的细胞重新得到氧气供应，这会有利于治疗某些血管缺血性疾病。专家们在评审这项成果时指出，我国科学工作者研制成功的第二代氟碳人造血，仅仅用了4年的时间，而且有那么多的优点，是难能可贵的，这对于解决救护伤员及其他需血的患者来说是一大福音。对该成果的重大意义不仅在于治疗本身，从生命科学的理论和实践来看，它应该是人造器官或组织的一部分，从这个角度来讲，这项成果的意义是深远的。生物应答变更因子类新药问世

“生物应答变更因子”是一类新发现的药物，其主要功能是促进免疫系统的防御能力。这类新药在治疗癌症及一些传染病方面有作用。专家们认为，21世纪它们会统领药物市场。评价如此之高．值得人们关注。

迄今，美国医学家已发现40～50种生物应答变更因子的药物。现举若干实例。如加利福尼亚州一家生物技术公司研制的最新生物应答变更因子药物——“干细胞因子”，它能促进早期骨髓细胞的生长，以产生红细胞和白细胞，适用于骨髓功能衰退、接受化疗、移植异体骨髓以及艾滋病等患者的治疗。又如免疫系统激素—— “干扰素α-2”也是一种新的生物应答变更因子药物，它能促进各种白细胞去破坏病毒感染细胞，甚至它本身也能渗入病毒感染细胞，从而阻断病毒增殖。再如“红细胞生成素”是一种肾脏分泌的激素，它能促进骨髓细胞成为成熟的携氧红细胞．可用于肾功能衰竭患者或艾滋病患者的贫血症。还有一种“集落促进因子”，其主要功效是促进未成熟的骨髓细胞成为能抵抗疾病的白细胞，它还可被用于增强治疗白血病的药物胞嘧啶阿糖苷以及治疗艾滋病的药物叠氮胸苷的疗效。专家们在评审生物应答变更因子系列药物时指出，此类新药物通过控制患者的红细胞和白细胞达到治疗疾病的目的，其作用机制新颖，效果特别，其前景可与当年抗菌素发展势头相媲美。他们特别建议。应进一步加大在本领域的研发力度。3 延缓人体衰老研究的新突破

3．1 生长激素合成剂抗衰老

生理学知识告诉我们，大多数人年过30岁后，脑垂体前叶分泌生长激素的功能就逐渐减退，年逾花甲者的分泌量相当于青春期的1／5。有些老年人甚至自身不能再产生这种生长激素。在这种事实面前，科学工作者，特别是生命科学工作者，便试图通过研究解决这一问题。

研究人员经过长期的探索，开发成功一种合成剂。这项成果经威斯康逊医学院的丹尼尔·拉德曼大夫用于临床试验后发现，12名61～81岁的男性接受为期半年的生长激素合成剂注射疗程后，受试者体重保持不变，而脂类却平均减少约15％，肌肉组织增加近9％，同时，脊椎骨密度与皮肤厚度略有增长。

拉德曼主持的生长激素合成剂临床试验显然取得了明显的防衰益寿之效。此项研究成果公布后引起了生命科学界，特别是医学界的强烈反应。研究报告称，临床试验显示，该合成剂既有利于老人增加体力和改善身体结构，又可预防因胆固醇过高而导致的心脏病发作。

专家们在评审这些研究成果时既肯定了其试验取得的抗衰老的效果，同时也指出，这项研究尚未说明此合成剂对年长者的神经系统和感觉器官等有何影响。此外，如剂量过大或疗程过长可能产生的副作用，值得进一步观察。

3．2 改善微循环功能抗衰老

我国南通市抗衰老中心的研究人员开发出一种由40余味中草药及纯天然物精制而成的药物背心和帽子。经过300多位患者的试用验证，这种药物背心和帽子对慢性支气管炎、冠心病、高

血压、神经功能症等30多种常见病均有明显的疗效。

生命科学工作者及医学工作者在谈到此类试验疗效时指出，微循环功能不良是导致人体衰老的主要因素。在这一思想指导下，世界各地，特别是一些发达国家和发展中大国又相继开发出了改善和增强微循环功能的新制剂和仪器，现已形成系列产品。实践已经证明，改善人体微循环功能已使众多的微循环出现障碍的患者，尤其是老年人群受益。2006年l0月有人运用我国宁波生产的，根据改善微循环功能原理设计出的“水流气血循环机”的疗效检验证实，膝下热浴改善微循环功能效果明显。当膝下部位受到特定温度(40℃-45℃)外化刺激时，就会通过下肢与上体的温态反差效应，推动气血循径上行，在外温内透的感传作用下，可使全身毛孔开放，呼吸加快，全身各部位活力增强，从而达到通经活络、加速机体新陈代谢、改善微循环的目的。使用者曾长期患右下腿部麻木之疾患，使用一周(每天早晚各一次膝下热浴．每次使用时间为30 min～40min)后，麻木症状明显改善，而且达到了全身通经活络的效果。生物固氮能力研究的新进展及新发现

从空气中获得氮并将其转化为自身氮素营养是豆科植物的独特性状。虽然这种能力是依靠固氮菌与豆科植物共生在根部形成根瘤来实现的，但是不同种类的豆科植物对与其共生的固氮菌都具有专—性。培育具有固氮能力的非豆科作物一直是科学工作者探索的一个重要科研项目。

前不久。英国诺丁汉大学爱德华·科金教授主持的一个研究小组织报道了他们对非豆科作物固氮能力研究取得的新进展。研究组成功地分离出一种可以溶解植物根毛生长点细胞壁的酶。利用这种酶可将固氮菌引入非豆科植物根毛和细胞原生质中，使其具有固氮能力。这一点突破，正是本项研究的创新点。在这个基础性突破研究的基础上，现已向水稻、小麦以及向日葵的植株体内引入。由于水稻在世界粮食中占有重要地位，它已作为重点研究对象，主要目标是研究最适合与水稻建立共生关系的固氮菌。

在人们发现某些植物能够利用根瘤菌，形成根瘤——固氮制造营养物质——氨基酸和酰胺。因此，豆科植物不但能在贫瘠土地上生长，而且还有肥田的作用。苜蓿、花生、洋槐、相思树、紫藤、赤杨、美洲茶等植物都有这样的特性。研究还发现，某些热带作物能够在叶面上长瘤，利用微生物固定空气中的氮素。松树虽不长瘤，但它能与根上及根周围的微生物建立合作关系，因此，它也能够在缺氮的沙土上生长。在这样的事实面前，人们在思考，动物能不能在自己的躯体内，按照上述已查明的固氮机理，自制营养物质。现在科学家已经发现了这样的例子，而且还是我们人类的一部分。这个发现被称之为固氮机制在生物体中起作用的重大发现。调研报告表明，生活在新几内亚山区的土人，每天只吃一些山芋和蔬菜，至多再加一点豆类和花生。他们一天的食料中，蛋白质只有22 g，远低于世界卫生组织规定的最低标准60g，然而，他们人人都很健壮，无论男女老少，都没有任何营养不良的症状。这种现象引起了人们的广泛关注，希望尽快找到原因。最后还是通过对当地土人进行细致的检查，发现他们的粪便中氮素含量超过进食的氮量。这个氮素的含量“差”，恰恰是问题的关键点。多出的部分从何处来是科学工作者必须揭示的问题。通过进一步的查找，竞从这些土人的肠道中找到了固氮菌。正是这些固氮菌在人体内固定和吸收空气中游离的氮素，再合成为蛋白质，满足人体的需要。

专家们在评审这个新发现时指出，人们对植物利用微生物为自己制造氮肥很感兴趣，而对人体利用固氮菌为自身合成生长、发育所需要的蛋白质必然是更感兴趣。对于这项开发性研究，一是要进一步落实在动物身上固定和吸收空气中游离氮素的有效机制的可靠性和准确性；二是加以推广应用。大气中含量非常丰富的游离氮，就能直接成为极为丰富的食品资源。

发现生物固氮100年后的今天，其机制研究又有新的重大进展。研究认为。固氮微生物之所以具有固氮能力，从分子生物学角度上已探明，是这些微生物体内含有具特殊催化功能的蛋白质——固氮酶这种生物大分子。其作用机理现已被揭示，即固氮酶在常温常压下将氮气转化为氨，同时还将水巾的氢离子还原成氢气。由于固氮酶反应消耗很大能量，所以人们过去认为，伴随固

氮而出现的放氢是能量的浪费，并试图解决这种浪费。进一步的研究发现，固氮酶是由钼铁蛋白和铁蛋白两部分组成。钼铁蛋白中的铁相辅因子被认为是固氮酶真正起催化作用的活性中心。由于固氮酶结构的复杂性，科学家们试图化整为零，先对各个组成单位进行分别研究，然后再设法将各单位重新组装成完整的固氮酶分子。这方面的研究又取得了新进展。如去铁相辅因子的固氮酶已从突变菌株中分离出来并得到了初步纯化。再一点是固氮酶的活动是由固氮基因(简称nif基因)群所操纵。关于生物固氮遗传基础研究目前的进展也十分引人注目。肺炎克氏杆菌的整个固氮基因群的DNA序列分析已经全部完成。生命科学工作者还从其他固氮微生物中(如原细菌的甲烷球菌和各类真细菌)得到大量的固氮基因的DNA序列资料。总之，生物固氮研究的一个又一个突破，极大地丰富了生命科学理论，又为化学模拟及生产应用提供了直接依据。随着生物固氮机制的不断的、深入的揭示，在此基础上进行工业模拟生物固氮，或通过基因工程手段去改造固氮微生物，甚至可创造出能够直接固氮的生物新品种，造福于全人类。