肿瘤多药耐药性及其逆转策略

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1、1肿瘤多药耐药性及其逆转策略【关键词】 肿瘤; 多药耐药性;逆转肿瘤细胞多药耐药性(multidrug resistance,MDR)的产生是导致肿瘤化疗失败的主要原因之一。MDR 是指肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物产生耐药性的同时，对结构和作用机制完全不同的其他抗肿瘤药物产生交叉耐药性的现象1。1 肿瘤 MDR 产生的机制MDR 的发生是肿瘤细胞从细胞膜、细胞质和细胞核内产生的多种途径综合作用的结果，其形成机制非常复杂，其产生机制如下。1.1 膜糖蛋白介导的 MDR1.1.1 P糖蛋白介导的经典 MDR P糖蛋白（Pglycoprotein,Pgp ）是由多药耐药基因 MDR1 编码的一种分子量为

2、 170kD 的跨膜糖蛋白，它属于典型的 ABC(ATPbinding 2cassette)转运蛋白超家族成员2。Pgp 是一个 ATP 依赖性的药物外排泵，能利用 ATP 水解释放的能量主动将疏水亲脂性化疗药物转运至细胞外，导致细胞内药物浓度低于杀伤浓度，从而使肿瘤细胞产生 MDR3。1.1.2 多药耐药相关蛋白介导的 MDR 多药耐药相关蛋白（multidrug resistance associated protein,MRP）是由 1531 个氨基酸组成的分子量为 190kD 的跨膜糖蛋白 4。它与 Pgp 有某种程度上的序列同源性，同属 ABC 转运蛋白超家族。MRP 可通过促进谷胱

3、甘肽结合药物从细胞内的排出而产生 MDR5。1.1.3 乳腺癌耐药蛋白介导的 MDR 乳腺癌耐药蛋白（breast cancer resistance protein,BCRP）是由 655 个氨基酸组成的分子量为 72.6kD 的跨膜蛋白，属于 ABC 转运蛋白家族中的半转运蛋白，由一个疏水跨膜区和一个核苷酸结合区构成。两个 BCRP 分子通过二硫间形成同源或异源二聚体后才具有转运活性6。BCRP 可以降低阿霉素、柔红霉素等在肿瘤细胞内的积累从而产生耐药性7。1.1.4 肺耐药相关蛋白介导的 MDR 肺耐药相关蛋白（lung resistancerelated protein,LRP）是一种

4、分子量为 110kD 的蛋白质。LRP 与 Pgp、MRP、BCRP 的作用机制不同，它主要通过核靶点屏蔽机制引起 MDR，LRP 可以使以细胞核为靶点的药物不能3通过核孔进入细胞核，有些药物即使进入核内也会很快被转运到胞质中8。1.2 酶介导的 MDR1.2.1 谷胱甘肽S 转移酶介导的 MDR 谷胱甘肽S 转移酶(glutathionestransferase,GST) 是一组与细胞解毒功能有关的酶, 分为 、 和 等多种同工酶 ,各由 GST 超基因家族的相应基因编码。GST 通过催化谷胱甘肽(glutathione,GSH)与药物结合,使两者形成复合物而解毒,导致肿瘤细胞产生耐药性。G

5、ST 本身也可与亲脂性药物结合增加其水溶性，促进外排而降低化疗药物的细胞毒作用，同样也引起肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。烷化剂和铂类药物均可通过这一途径解毒。1.2.2 拓扑异构酶介导的 MDR 拓扑异构酶（topoisomerase,Topo）是存在于细胞核内催化 DNA 双链拓扑异构体相互转换的基本核酶9，可改变 DNA 的拓扑形式,参与DNA 复制、转录、重组和修复等许多重要活动。研究表明，Topo介导的 MDR 表纤维耐药细胞酶转录水平和活性降低，同时，Topo还可以参与特殊耐药基因的调控，合成出具有特殊排泵功能的膜蛋白，将药物泵出胞外，从而产生耐药。一般说来，Topo异常所致的 MD

6、R 有以下特点：对许多天然药物呈现抗药性；膜4活性药物不能提高抗肿瘤药物的细胞毒作用；药物在细胞内聚积与外排无变化；MDR1 与 Pgp 表达未增加； Topo含量及活性均有所下降。1.2.3 蛋白激酶 C 介导的 MDR 蛋白激酶 C(proteinkinase C,PKC)是由一个超基因家族编码同源性很高的相关分子组成的一组酶, 在 MDR 的发生、发展中起重要作用。研究发现，PKC 几乎参与所有 MDR 机制的调节10,11 。Pgp 是 PKC 催化磷酸化的底物,Pgp 磷酸化后可被激活,使其药物外排功能增强。另外,PKC 也可使 MRP、LRP、GST 和 Topo II 磷酸化,分

7、别增强它们的活性。1.3 凋亡调控基因介导的 MDR多数化疗药物是通过诱导肿瘤细胞发生程序性死亡(PCD) 即凋亡来达到治疗目的,反之, 肿瘤细胞也可通过逃逸凋亡或拮抗凋亡获得生存, 即产生多药耐药。目前研究比较多的是 bcl2 基因和 p53 基因。1.3.1 bcl2 基因 bcl2 是最重要的细胞凋亡抑制基因 ,它位于18 号染色体上（18q21） 。bcl2 基因过表达可以促进细胞的生存，同时也抑制放射线、化疗药物等诱导的细胞凋亡。bcl2 基因转染bcl2 低表达的肿瘤细胞，被转染细胞 bcl2 表达增强，对大多数5细胞毒药物产生耐受12,13。用针对 bcl2 mRNA 的反义寡核

8、苷酸处理多发性骨髓瘤患者的恶性浆细胞，bcl2 蛋白表达量减少，并伴有凋亡增加和对化疗药物的敏感性增加14。临床上许多白血病和实体瘤细胞中 bcl2 基因的表达较高者，往往同时伴有放、化疗耐受。1.3.2 p53 基因 p53 基因有野生型和突变型两种存在形式。野生型 p53 被视为细胞生长的“监控器” ，能诱导 DNA 损伤的细胞进入G1/S 期，抑制细胞增殖直至损伤 DNA 得到修复，若修复失败则诱导损伤细胞凋亡。当 p53 基因发生突变、缺失导致表达异常时（突变型 p53） ，其对凋亡的控制也会发生异常，这时化疗药物所诱发的细胞凋亡受到抑制，导致肿瘤细胞对化疗药物的耐受显著增强。同时基因

9、的突变也可能特异性激活 MDR1/Pgp 启动子使肿瘤细胞产生 MDR。其他参与凋亡调控的基因如cmyc、ras 、fas/apo1 、bcr/abl、cerB2/neu 等也与肿瘤细胞耐药的发生相关联。1.4 DNA 异常修复引起的 MDRDNA 是传统的化疗药物烷化剂和铂类化合物的作用靶点，它们6通过直接破坏 DNA 结构的完整性引起 DNA 损伤而杀伤肿瘤细胞。这种 DNA 损伤的异常修复会使肿瘤细胞产生耐药性。涉及以下机制：(1)肿瘤细胞 DNA 鸟嘌呤碱基第 6 位氧原子烷基化导致细胞突变死亡是烷化剂的重要杀伤机制。O6 甲基鸟嘌呤 DNA 甲基转移酶(06methylguanine

10、 DNA ethyltransferaes,MGMT)可将 DNA中 O6 甲基鸟嘌呤甲基转移至酶自身的半胱氨酸残基上，通过修复烷化剂对细胞 DNA 的损伤使细胞产生耐药性。(2)核苷酸切割修复(nucleotide excision repair,NER)是一种复杂的修复机制，能切除2729 个碱基长度的 DNA 损害，理论上 NER 能切除任何使 DNA双螺旋产生较大变化的 DNA 损伤。(3)错配修复(mismatch repair,MMR)能识别结构正常的非配对碱基间错配的微小改变。MMR 系统缺陷使细胞识别 DNA 损伤的能力减弱，而不产生引起细胞凋亡的信号。MMR 功能丧失导致基因

11、组不稳定性增加，产生对抗癌药耐受的突变体。2 肿瘤 MDR 的逆转策略随着肿瘤细胞 MDR 分子基础和发生机制研究的不断深入，用不同手段和方法来克服肿瘤细胞的 MDR 已在实验和临床应用方面有了很大进展。目前常采用以下几种逆转策略。2.1 化学药物治疗7针对肿瘤 MDR 的产生过程，应用多药耐药逆转剂是解决肿瘤MDR 的主要手段。经过二十多年的开发研究,已发现大量具有 MDR逆转活性的化合物,主要包括：钙通道阻滞剂(维拉帕米及其衍生物)、钙调蛋白抑制剂(噻吩嗪类化合物) 、免疫抑制剂( 环孢菌素 A 及其衍生物)、类固醇和激素类似物( 黄体酮、甲地孕酮) 等。但这类逆转剂的毒副作用也使其临床应

12、用受到限制。2.2 天然药物（中药）治疗天然药物具有低毒、资源丰富、作用靶点多等特点。近年来许多学者把目光转向天然药物或中药,探索天然的肿瘤 MDR 逆转剂。研究证实有多种植物中药具有逆转 MDR 的作用,且逆转方式各有特点。中药川芎嗪可下调 MRP 阳性表达率,使细胞内化疗药物浓度升高而逆转 MDR15。人参皂甙可下调 mdr1mRNA 的表达,导致其产物 Pgp 减少,从而使抗癌药物在细胞内蓄积增加16。汉防己甲素（TTD）不仅能明显提高细胞内化疗药物浓度,且能明显增强化疗药物致细胞凋亡的作用17。千金藤素（CEP）通过降低 NF B 活性，促进耐药细胞凋亡逆转 MDR18。漏芦抽提剂 R

13、HU 通过促进耐药细胞株凋亡,抑制肿瘤耐药基因 MDR/ Pgp 的表达从而显著逆8转多药耐药19 。 冬凌草甲素可明显诱导耐药细胞凋亡,显著地逆转K256/ A02 细胞对柔红霉素、高三尖杉酯碱的耐药性20。蝙蝠葛碱和蝙蝠葛苏林碱可竞争性地与 Pgp 结合,阻断化疗药物外排而增强 VCR 对 BEL7402 细胞的细胞毒作用21。浙贝母碱能直接抑制糖蛋白的表达,明显提高由 Pgp 或 MRP 介导的耐药肿瘤细胞内抗癌药物浓度22 。茶多酚能明显增加 MCF7 /ADR 细胞对阿霉素的敏感性，且其耐药逆转机制可能是 Pgp23。槲皮素能够下调MCF7/ADM 细胞 Pgp 的表达从而逆转 MC

14、F7/ADM 细胞的MDR 24。鸦胆子油乳通过竞争 Pgp 对其他化疗药物的结合位点, 从而抑制药物泵出, 在一定程度上逆转K562/A02,MCF27/ADM,KB/VCR 等细胞的耐药性 25。甲基莲心碱可抑制 Pgp 的功能和表达,减少药物的外排从而克服 MDR 细胞的凋亡抗性2627 。葡萄籽多酚可能通过抑制 Pgp 的表达、促进细胞凋亡而在体内、体外逆转 MCF7/ ADM 细胞的耐药性2829。榄香烯可下调抗凋亡基因 bcl2 的表达,促使耐药细胞凋亡30。目前中药逆转剂的研究主要集中在体外实验,而对于其在体内的作用效果及安全性仍有待进一步的在体研究来验证。这在一定程度上也阻碍了

15、中药在逆转 MDR 方面前进的步伐及其在临床的应用。2.3 基因治疗9基因治疗是肿瘤治疗的新方法，MDR 的基因治疗研究主要集中在 MDR1 基因及某些癌相关基因。反义核酸技术、核酶技术及RNA 干扰技术给耐药逆转提供了新的高效特异性的方法,较传统的MDR 逆转方法有较多优势。2.3.1 反义寡核苷酸技术 反义寡核苷酸技术 (antisense oligodeoxynucleotides,ASODN)是指用一段人工合成的能与 RNA或 DNA 互补结合的寡核苷酸链来抑制基因的表达。应用反义寡核苷酸技术治疗 MDR 就是用一段人工合成的能与耐药相关基因在转录水平上相结合的核苷酸来封闭多药耐药基因

16、转录,从而改变其MDR 特性。将 MDR1 基因的 ASODN 导入表达 MDR1 基因的耐药细胞后都可明显下调 Pgp 的表达,提高细胞内化疗药物浓度31。将ASODN 的 3端与阿霉素共价连接后作用于 KBA1 细胞，可使KBA1 细胞内阿霉素浓度比单用阿霉素组高 6.4 倍，比单用ASODN 组高 1.8 倍32。应用 MRP ASODN 可下调乳腺癌耐药细胞 MCF7/VP 中 MRP mRNA 表达33 。多细胞卵巢癌球状体有高水平 P27 和 Pgp 表达，而且其对紫杉醇的耐药性较单层卵巢癌细胞更强。应用 ASODN 技术可以下调多细胞卵巢癌球状体中 P27和 Pgp 表达，从而增强其对紫杉醇的敏感性34。