海洋天然產物中P糖蛋白介導的多藥耐藥抑制劑研究進展

張曉瑜，江 濤，萬升標

（中國海洋大學 醫藥學院／海洋藥物教育部重點實驗室，山東 青島 266003）

腫瘤與心腦血管疾病、呼吸道疾病為死亡率最高的三大疾病，而化學治療是治療腫瘤主要手段之一。但是因化療而相繼產生的腫瘤細胞多藥耐藥對化療的有效率造成巨大威脅。腫瘤細胞多藥耐藥（MDR）是指腫瘤細胞對某一化療藥物產生耐藥后，對其他化學結構及機理不同的化療藥物也產生交叉耐藥的一種現象。很多化療藥物都易引起MDR。

腫瘤細胞MDR形成機制較多，與MDR相關的蛋白有：P糖蛋白、多藥耐藥蛋白、肺耐藥蛋白、拓撲異構酶、谷胱甘肽－S－轉移酶、蛋白激酶C、抗藥蛋白、粘著斑激酶和乳腺癌耐藥蛋白等［1］。由此可見，MDR形成機制非常復雜。

2009年小鼠P－gp分子的X射線衍射晶體結構解析出來［2］，這為同源模建提供了良好的模板。隨著P糖蛋白與配體相互作用的分子機制和對藥物攝取方式等方面研究的逐步深入，P糖蛋白介導MDR逆轉劑的設計開發越來越合理。

經過近20年的研究，P糖蛋白介導的腫瘤MDR逆轉劑已經有三代藥物問世。第一代藥物通過與其他藥物競爭結合并外排發揮作用，如維拉帕米、喹諾啉等老藥新用，但由于一般使用劑量較大并且伴有明顯的毒副作用導致臨床試驗失敗，最終被淘汰［3］；第二代逆轉劑雖然毒性有所降低且高效廣譜，但大多影響藥代動力學參數［4］。目前以非P－gp底物、高效低毒、無明顯藥代動力學改變為主要特征的第三代逆轉劑正在研發中。

1 P糖蛋白介導MDR抑制活性的海洋天然產物進展

海洋環境因其多樣性、復雜性和特殊性的特點，源于其中的海洋天然產物在生長和代謝過程中生產各種具有特殊生理功能的活性物質。從海綿、海鞘及少量刺細胞動物和軟體動物等中提取的化合物已被試驗證實具備MDR蛋白逆轉活性。下文將概括總結近年發現的P糖蛋白介導MDR抑制活性的海洋天然產物進展。

1.1 Sipholane三萜類化合物

美麗屬海綿屬于尋常海綿綱間骨海綿目蜂海綿科動物。紅海海綿Callyspongia Siphonella中含有豐富的三萜資源，迄今為止已有21個三萜化合物被分離出來［5］。

1983年Shmuel等首次發現八個Sipholane三萜化合物［6］。2007年Zhi研究小組研究中發現Sipholenol A具有逆轉P－糖蛋白的活性。試驗中發現Sipholenol A1僅針對表達P糖蛋白的細胞有效。其不會改變細胞中P－糖蛋白表達濃度，其可能是直接與P糖蛋白結合發揮作用，進而逆轉MDR；另一方面，不會增加抗癌藥物的細胞毒活性。2007年Jain等從紅海海綿中分離得到了兩個三萜Siphonellinol C2和Sipholenol I3［7］。新發現的兩個三萜和之前發現的Sipholenol A，Sipholenone A4和Sipholenol D5具有良好的活性。

2010年Abraham研究小組［8］繼續篩選了從紅海海綿中分離的三萜類化合物，發現其中的Sipholenone E6，Sipholenol L7和Siphonellinol D8對MDR性人體表皮癌細胞對秋水仙堿、長春花堿、紫杉醇逆轉活性有顯著效果。同時，它們對表達P－糖蛋白的細胞有效，不會影響P糖蛋白的表達量。這些化合物在有效濃度下，均無毒性表現。

Sipholane系列化合物能夠通過與P糖蛋白直接作用，高效抑制P糖蛋白的活性，同時由于該系列化合物結構相似，有助于對其化合物的改造和藥理作用的發掘。

1.2 Lamellarins類吡咯系列化合物

1985年Faulkner小組從前腮亞綱軟體動物（Prosobranch Mollusc Lamellaria sp.）中提取了四種結構的系列多芳香吡咯生物堿［9］，此類化合物被命名為Lamellarin A～D。迄今為止，又分離得到含多酚芳環取代的海洋吡咯生物堿 Lamellarin I9、Lamellarin K10、Lamellarin O11、Lukianol A12等具有很高抗腫瘤MDR活性物質。

圖1 Sipholane三萜系列化合物結構式

研究結果表明，Lamellarin通過兩種方式來治療MDR腫瘤，一種是Lamellarin直接對腫瘤細胞的細胞毒性，例如Lamellarin D對多種腫瘤細胞具有很高的細胞毒活性［10］，同時對P－糖蛋白并不敏感；另一種是像Lamellarin I9，不僅會抑制P－糖蛋白介導的泵出過程，而且能夠在轉錄層次上抑制MDR1基因的表達從而抑制P－糖蛋白的活性。

圖2 Lamellarins類吡咯系列化合物

1.3 其他有P糖蛋白介導MDR抑制活性的海洋天然產物

1.3.1 吲哚派生物

1994年Stratmann等［11］從藍綠藻中分離到的welwistatin 14，可用于因P－糖蛋白過表達而產生MDR腫瘤的治療。這種吲哚派生物對順鉑沒有作用，但可比維拉帕米更有效地提高長春花堿對人類卵巢癌細胞有效濃度，被認為通過和P－糖蛋白特定位置結合而產生抑制活性。

1.3.2 多肽類

2003年Shunji小組［12］從蜂海綿屬Haliclona海綿中分離得到Kendarimide A15。其能抑制P－糖蛋白活性，能夠逆轉人體表皮癌細胞對秋水仙堿的抵抗作用，其對人體表皮癌細胞細胞的抑制率為87%。而同樣屬于線狀多肽類化合物的Hemiasterlins 16及其類似物Talbotulin 17也在體外試驗中表現出良好的P糖蛋白抑制活性。

1990年，Schwartz小組［13］從藍綠藻念珠屬（Nostoc sp.ATCC 53789）中提取出一種具有16元大環結構的縮酚酸肽化合物，命名為Cryptophycin－118。截止到目前，共有28個類似結構的化合物被發現。該族化合物在體外細胞試驗中，對MDR腫瘤細胞顯示出非常高的活性。后續研究發現這類化合物對腫瘤MDR活性作用靶點即為P－糖蛋白。

圖3 其他有P糖蛋白介導MDR抑制活性的海洋天然產物

2 結語

MDR腫瘤治療已經成為近年來的研究熱點。本文報道中的一部分化合物已經進入臨床研究，如Talbotulin進入二期臨床試驗治療非小細胞肺癌；另一部分化合物，如Cryptophycin類化合物因其化學穩定性、水溶性和良好的活性已經被作為臨床的候選藥物。本文報道的其他化合物因其特異的活性、新穎的結構已經成為研究的熱點。三萜類化合物有著專一的P糖蛋白逆轉活性，高效低毒，不影響P糖蛋白表達水平等優異的活性。吡咯類化合物多樣的藥理活性，極高的抑制能力表現特殊。吲哚、多肽類化合物為P糖蛋白逆轉劑的研發提供了新思路。

P－糖蛋白抑制活性海洋天然產物的開發對研究P－蛋白構效關系、研發臨床藥物都起著十分積極的推動作用。

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