转帖: 肿瘤细胞多药耐药性与天然药物的逆转作用

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首席医学网      2007年07月12日 20:46:20 Thursday   

作者：玛依努尔•艾力，哈木拉提•吾甫尔    作者单位：新疆医科大学, 新疆乌鲁木齐830054
　　多药耐药（multidrug resistance, MDR）是肿瘤细胞对不同结构和作用机理的化疗药物对其损伤的一种保护措施。MDR是指细胞可耐受结构、功能及杀伤机制不同的多种药物的致死量，一旦对某种药物产生耐受，即可以同时对多种药物产生耐受。肿瘤细胞多药耐药是导致肿瘤化疗失败的原因之一［1］。有关研究表明，MDR 涉及很多分子机制，可以发生在药物发挥作用的不同环节上，如药物细胞内浓度的减少、消除化疗药物诱导的凋亡等，通常是几种机制共同发挥作用，并以一种机制为主［2,3］。长期以来，研究肿瘤细胞 MDR、寻找有效低毒的逆转剂是重要的研究课题，而且从天然药物中寻求有效成分或复方以逆转MDR已初见成果。本文就肿瘤细胞多药耐药机制及天然药物的逆转作用综述如下。
　　1MDR 的主要机制
　　1.1药物在细胞内浓度降低的主要机制
　　药物在细胞内的减少是通过药物细胞内流减少或外排增多所产生的，细胞外排增多是其主要的机制。细胞外排可以通过细胞膜上转运蛋白功能而发挥作用，如 P?糖蛋白（P?glycoprotein, Pgp）、多药耐药相关蛋白（multidrug resistance?associated protein, MRP）、肺耐药蛋白（lung resistance protein, LRP）等。
　　1.1.1Pgp介导的MDRMDR1基因翻译产物为Pgp，它的功能活动介导细胞对多种抗肿瘤药物耐药， Pgp以ATP能量依赖的方式主动地将疏水性的药物从细胞内“泵出”到细胞外，肿瘤细胞也以此方式将化疗药物从细胞内泵出到细胞外形成 MDR［4］。Pgp 是目前研究最多的一种多药耐药机制，其在人类正常组织有不同的表达，在肾上腺组织中 MDR1 的基因表达率最高，在肺、胃肠、胰腺和肾脏等组织中有中等程度的表达，而在卵巢、胸腺、骨髓中的表达率很低，甚至不表达［5］。MDR1 基因编码的 Pgp 主要分布在有分泌功能的上皮细胞中，如肾上腺皮质细胞、大小肠上皮细胞、肾近曲小管、肝细胞的胆管面、胎盘滋细胞及大脑毛细血管内皮细胞等。说明 Pgp 并非一种异常蛋白，而具有一的生理功能，可能与各种保护屏障有关，如脑、睾丸和胎盘血管上皮细胞的 Pgp 可防止有害物质对这些器官的损害，消化道上皮 Pgp 可防止有害物质的过多吸收。因此,MDR1 基因及Pgp可能具有细胞的防御功能，当毒物进入细胞后，Pgp 可将这些毒物排除，使细胞免受毒害。Nooter［6］总结了人体肿瘤 MDR1 基因表达情况，并根据 MDR1 基因表达的水平将肿瘤分为 3类：（1）MDR1 基因高度表达的肿瘤，如肾癌、结肠癌、胰腺癌、肝细胞癌等 ，这类肿瘤的来源组织本身就有中至高水平的 MDR1 基因表达，多表现为原发耐药，化疗效果差。（2）MDR1 基因中度表达的肿瘤，如乳腺癌、神经母细胞瘤、白血病等，这类肿瘤较第一种肿瘤敏感甚至可以达到完全缓解，但是大部分病人都有复发，复发后 MDR1 基因表达率更高，对原先敏感的化疗药产生耐药。（3）MDR1 基因低度表达的肿瘤，如卵巢癌、食道癌、小细胞肺癌等 ，这类肿瘤对化疗药物敏感，但也可产生多药耐药。
　　1.1.2MRP 蛋白介导的 MDRMRP是 1992 年被发现的，其也属于 ABC 运输蛋白超家族成员，目前已经发现 10 个以上的 MRP 家族成员，其中至少有 6 个与 MDR 有关［7］。MRP1 也可在正常组织中表达，在肾上腺和睾丸中有较高水平表达［8］。另外,可在各种上皮细胞中表达，如消化道、气管、膀胱等。还可在各种组织的基质细胞中表达。T 淋巴细胞中表达率较高，而原始造血干细胞中则无表达［9，10］。Pgp 和 MRP1 都是与多药耐药相关的膜结合蛋白，都由跨膜的疏水区和胞浆内亲水区域组成，亲水区有高度同源性，是 ATP 结合位点，这些结构相似的转运蛋白家族称为转运蛋白 ABC 超家族。二者有 15%的氨基酸同源，同源的部分均位于 ABC 家族高度保守的核酸结合区域内。尽管它们介导的耐药主要是依赖能量的外排发挥作用，但还存在一些差异。MRP1 介导的耐药性低于 Pgp，MRP1 表达介导的耐药是通过改变细胞内药物的重新分布，而不影响细胞内药物总的蓄积量，MRP1 在正常组织中表达情况与 Pgp 相近，其在肺中表达而不在肝中表达，在肺癌中大部分都表达 MRP 而不表达 Pgp，因此 MRP 在肺癌的耐药中起到一定的作用。
　　1.1.3LRP导的MDRLRP是1993 年由Scheper 发现并命名的，与上述两种蛋白相比，其缺少跨膜转运区域，缺少象 MRP 和 Pgp 所特有的 ABC 转运蛋白的 ATP 结合位点，通过比较序列分析，LRP 与穹隆蛋白高度同源，大多数穹隆蛋白存在于细胞质中，很少的一部分在核膜及核孔复合物上，组成核孔复合物的中心塞，介导细胞质与细胞核中各种物质的转运。 LRP 在正常组织中和恶性肿瘤组织中广泛表达［11］, LRP 在支气管、消化道、肾近曲小管、角质细胞、吞噬细胞和肾上腺皮质高表达，其他器官表达水平不恒定。LRP 在所有的肿瘤中的表达率也不同，在睾丸癌、神经母细胞瘤和急性白血病中表达率低，在卵巢癌中表达率中等，在结肠癌、肾癌、胰腺癌中表达率高。将 LRP 的 cDNA 转染敏感细胞并未产生耐药细胞的表型，表明 LRP可能与其他分子共同影响药物的分布，但单独不能产生多药耐药状态［12］。
　　1.2细胞内药物解毒介导的MDR肿瘤细胞内谷胱甘肽水平增加可表现对烷化剂如氮芥、苯丁酸氮芥、苯丙氨酸氮芥等耐药［13］。GST催化谷胱甘肽和烷化剂反应，增加药物的解毒效率［13］。研究发现,GST 家族中 GSTπ 水平在人肿瘤组织如胃癌、结肠癌、肺癌表达增高，许多肿瘤细胞株对化疗药物苯丙氨酸芥、环磷酰胺的抗药性与 GST π表达水平的增高有关,利用反义技术阻断肿瘤细胞 GSTπ 表达，可明显增强其对各种化疗药物的敏感性［14］。
　　1.3药物靶点改变或靶点修复
　　加强介导的 MDRDNA 拓扑异构酶在 DNA 复制、转录及细胞分裂过程中起重要作用，同时也是许多化疗药物的作用靶点，在哺乳类动物细胞中存在两种形式拓扑异构酶(TopoⅠ、TopoⅡ)。TopoⅡ比 TopoⅠ生理意义更为重要,很多抗癌药物是它的抑制物,这些药物使得 DNA? TopoⅡ结合更为稳定。Pommier等［15］对TopoⅡ抑制药物耐药的细胞株的研究发现，这个酶的活性和量都降低， TopoⅡ基因的突变可能是和细胞株表达 MDR 有关，耐药的药物为阿霉素、道诺红霉素、一种 DNA嵌入剂、表鬼臼素等。因此，大多数和 TopoⅡ作用的物质也是 Pgp、MRP 的底物。
　　1.4控制凋亡的主要基因在肿瘤细胞MDR中 的作用
　　1.4.1p53 基因和肿瘤细胞MDR
　　近年来研究认为p53 蛋白也能活化 P21waf1基因表达，抑制细胞周期蛋白激酶复合物，如 Cyclin D/cdk4、Cyclin D/cdk6及 Cyclin E/cdk2 的活性，并增加 Rb 蛋白的去磷酸化，从而抑制损伤细胞由G1 进入 S 期，活化的p53 蛋白水平增高能降低细胞发生凋亡反应的阈值，当受损细胞不能修复 DNA 时则进入凋亡［16］。p53 基因突变消除了许多依赖 p53的反应，增加了染色体不稳定性，从而使肿瘤细胞在有 DNA 损伤的情况下进入细胞周期，抗药性的肿瘤细胞被筛选出来，并且产生有利于基因扩增的条件，使嘌呤、嘧啶生物合成特异性的酶基因扩增，产生对抗代谢类药物如氨甲蝶呤的耐药性。另一方面，p53 基因突变的肿瘤细胞株对凋亡的敏感性下降，从而产生耐受化疗药物的特性。研究发现p53 突变的肿瘤细胞导入外源野生型p53 基因后增强化疗药物 5?Fu 的细胞杀伤作用，表明 wtp53 突变参与了肿瘤细胞对化疗药物的抗药性［17］。
　　1.4.2Bcl2 基因和肿瘤细胞MDR
　　原癌基因家族 Bcl2基因是在人滤泡淋巴瘤细胞 14、18 号染色体移位时被发现的，但 Bcl?2蛋白本身并无促进细胞周期进行和使细胞分裂的作用。Bcl?2作为一种抗凋亡基因能专一性抑制许多刺激导致的细胞凋亡，作用机理可能与抑制野生型p53 蛋白活性、抑制 C myc 诱导的凋亡、与 bax 蛋白形成异聚体抑制其活性有关。在人前列腺癌、结肠癌等肿瘤中发现有 Bcl?2蛋白过表达，并发现过表达 Bcl?2的腺癌对化疗药物阿糖胞苷等有抗药性［18］。Bcl?2基因家族中的 BclXL 也能与 Bax 蛋白形成复合物，抑制其诱导凋亡的活性。在白血病高度耐药株 P388 中发现，BclXL 水平显著增高，并与肿瘤细胞耐药性相关［19］。
　　1.4.3CD95?L/CD95（FasL/Fas）和肿瘤细胞MDRFas
　　抗原又称 APO1 或 CD95，是由 325 个氨基酸组成的Ⅰ型膜蛋白，为细胞膜表面受体蛋白。Fas 抗原的 N 末端有一信号肽，中间为跨膜区，两边分别为细胞内区和外区，细胞内区有约 70 个氨基酸组成的传导死亡信号的结构域，称为死亡结构域。Fas 抗体和 Fas?L(配体)与细胞表面 Fas 抗原结合后可诱导凋亡。Herr等［20］研究表明，FasL/Fas 通过药物诱导的细胞死亡而参与了细胞MDR 的机制。
　　2逆转MDR 的天然植物药
　　2.1钙通道阻滞作用
　　一些中药如川芎、丹参、赤芍、大黄、桃仁、补骨脂、人参等具有钙通道阻滞作用。中药钙离子通道阻滞剂人参皂苷单体(Rb1)可以逆转白血病多药耐药细胞系(K2562/ HHT) 的多药耐药性,并呈剂量依赖性［21］ 。双苄基异喹啉类生物碱是具有钙通道阻滞作用的中药单体,在体外实验中有MDR 逆转活性,其作用机理与异搏定相似,均有膜调节作用［22］。汉防己甲素是一种类钙拮抗剂,在体外能提高柔红霉素、长春新碱等杀灭白血病细胞的能力,抑制细胞的MDR 特性。并且在临床实验中证明汉防己甲素具有对化疗药物的增效作用,其作用机理可能是逆转MDR ,并能降低化疗药物引起的毒副作用［23］ 。此外,有报道显示汉防己甲素逆转MDR 也与Pgp 有关［24］ 。
　　2.2对Pgp和MDR表达水平的影响
　　中药方剂(由川芎、莪术、鸡血藤等活血化瘀药组成) 提取液具有抑制细胞增殖效应,可使耐药细胞的Pgp 减少,胞内药物浓度增加,克服肿瘤细胞对阿霉素的耐受。体外实验研究发现,β2榄香烯乳剂可逆转MCF?7/ ADM对阿霉素的耐受,对mdrl mRNA 高表达的耐药细胞株有较强杀伤作用［25］ 。胡凯文等［26］研究证明浙贝母中的主要活性成分贝母乙素的盐酸盐在无细胞毒剂量下,能使阿霉素对Pgp过度表达、MRP1 过度表达的多药耐药细胞株的杀伤活性提高5倍,能降低细胞膜上Pgp的表达率,增加胞内化疗药浓度，而且其化学结构完全不同于异搏定等。李旭芬等［27］的研究表明苦参碱能下调K562/vin 的Pgp表达。中药合剂R1的无细胞毒浓度可完全逆转MCF?7adr 的MDR。补骨脂抽提剂R3 的无细胞毒浓度可增加MCF?7adr 对阿霉素的敏感性,且与异搏定有协同作用,可完全抑制Pgp 的表达,呈时间依赖性。提示R3 可能通过抑制Pgp 功能,增加ADR 在MCF27adr 细胞中的浓度调控MCF?7adr 的耐药性［28］ 。杨国旺等［29］的研究表明，轮环藤碱、蝙蝠葛碱等也具有抑制细胞膜Pgp 表达的作用。
　　2.3梁蓉等［30］
　　研究证实川芎嗪(TMP) 具有逆转肿瘤细胞MDR的作用，在建立阿霉素(ADR) 小鼠艾氏腹水癌( EAC) 产生MDR的体内模型基础上,观察到TMP 和维拉帕米(VP) 改变谷胱甘肽2S2转移酶(GST) 活性,纠正MDR，并不影响对化疗敏感的细胞活性；用5,5′? 二硫对硝基苯甲酸(DTNB) 直接法测定谷胱甘肽过氧化物酶(GST2Px) 活性,结果显示TMP 与ADR 合用能显著降低EAC2/ Adr 内GST2Px 活性,并具有剂量依赖性。还发现在非细胞毒性范围内,TMP 能增加肿瘤MDR细胞对多种化疗药物的敏感性，其逆转效果与化疗药物种类有关。雄黄对早幼粒白血病复发的耐药细胞株K562有明显诱导细胞凋亡作用,且在48 h 后其细胞表面Pgp 表达下调。王金华等［31］对粉防己碱、蝙蝠葛碱等进行研究发现,它们均能增加ADR 对耐药MCF?7/ ADR 细胞的细胞毒作用,增加ADR 在MCF?7/ ADR 细胞内的积累, 而对敏感的MCF27 细胞无影响，粉防己碱可逆转MCF27 多药耐药细胞的抗凋亡作用。
　　综上所述,抗肿瘤药物多药耐药涉及基础和临床天然药物床研究多方面,其机制十分复杂。目前证明具有逆转MDR 作用的大多为单体成分,需要进一步研究复方天然药物的作用;大多数研究均为体外实验,需要动物和临床实验予以验证;对于逆转剂的剂量,需进一步结合毒理实验进行研究。在结合临床资料基础上,更广范围地筛选逆转MDR 的天然药物,具有广阔开发与应用前景。
【参考文献】略

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