抗腫瘤藥物多藥耐藥機制的研究進展

王孝錦，徐湛翔

(牡丹江醫(yī)學院1.基礎(chǔ)醫(yī)學院學工辦；2.附屬紅旗醫(yī)院心內(nèi)科，黑龍江 牡丹江 157011)

近年來，治療腫瘤的藥物層出不窮，但是由于腫瘤細胞對藥物耐藥性的產(chǎn)生，使得很多化療藥物的治療作用并不明顯。聯(lián)合化療雖然對某些腫瘤有明顯的治療效果，但隨著多藥耐藥(Multidrug Resistance,MDR)的產(chǎn)生，長期治療效果并不理想。研究MDR發(fā)生的機制成為近年來研究的重點。

1 MDR的概念

MDR指腫瘤細胞對一種化療藥物產(chǎn)生耐藥性的同時，還對其他化學結(jié)構(gòu)和作用機制不同的多種抗腫瘤藥物也產(chǎn)生耐藥，分為原發(fā)性MDR和獲得性MDR。產(chǎn)生MDR主要有以下幾方面原因：(1)ATP結(jié)合盒(The ATP-binding cassette ,ABC)超家族膜轉(zhuǎn)運蛋白的過表達，包括P-GP糖蛋白以及多藥耐藥相關(guān)蛋白等的過表達相關(guān)；(2)與細胞凋亡抑制相關(guān)通路的失活相關(guān)；(3)損傷的DNA自我修復能力增強。MDR機制是多種癌癥對化療藥物產(chǎn)生耐藥的主要機制，它會影響各種血液腫瘤和實體瘤患者的治療和預后，包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌等[1-2]。

2 MDR 產(chǎn)生機制

2.1 MDR與細胞膜蛋白的改變藥物對疾病的有效性不僅取決于藥物與細胞受體之間的作用，還與藥物動力學作用密切相關(guān)，包括藥物的吸收、代謝等。ABC膜轉(zhuǎn)運蛋白家族就是通過影響細胞對藥物的吸收和代謝從而影響藥物對惡性腫瘤的治療作用。ABC膜轉(zhuǎn)運蛋白家族包括7個亞型(ABCA-ABCG)，其中ABCB包含P-gP蛋白，ABCC包含多藥耐藥相關(guān)蛋白(MRP)，ABCG包含乳腺耐藥相關(guān)蛋白BCRP蛋白、LRP蛋白等。(1)MDR與P-GP蛋白：P-gP蛋白是由MDR-1基因編碼的膜轉(zhuǎn)運蛋白，相對分子量為170KDa，由1280個氨基酸組成。P-GP蛋白位于細胞膜上，可利用ATP水解釋放的能量將疏水親脂性藥物運送至細胞外；當p-gp過表達時，通過外排泵的作用增加藥物外排作用，從而減少藥物在細胞內(nèi)蓄積，降低藥物對細胞的作用，從而使腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥[3]。(2)MDR與多藥耐藥相關(guān)蛋白 MRP也是ABC膜轉(zhuǎn)運蛋白家庭成員，由MRP基因編碼,相對分子質(zhì)量為190KDa，包含1531個氨基酸。盡管MRP與P-gP同屬于能量依賴型藥泵，在結(jié)構(gòu)和功能上有很多共同點，但也不盡相同。MRP不僅定位于細胞膜上，還存于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基濾泡處，可將細胞內(nèi)藥物隔離，使藥物不能與靶點結(jié)合，從而產(chǎn)生耐藥。MRP不能直接介導轉(zhuǎn)運未經(jīng)修飾的藥物，需要谷胱甘肽(GSH)的參與，MRP能夠識別并轉(zhuǎn)運藥物與GSH結(jié)合形成的偶合物，將藥物泵出細胞外，從而導致耐藥[4]。

2.2 MDR與DNA自我修復腫瘤細胞DNA自我修復能力的改變也是引起細胞產(chǎn)生耐藥的重要因素之一，有研究發(fā)現(xiàn)，DNA修復缺乏的細胞比DNA修復活躍的細胞對藥物更敏感。在化療藥物與DNA修復的研究中，鉑類藥物的研究是最受矚目的內(nèi)容之一，鉑類藥物與腫瘤細胞的DNA形成復合物，從而破壞DNA的復制，損傷的DNA被DNA修復系統(tǒng)修復，使得已經(jīng)遭到破壞的細胞依然存活可能是鉑類藥物產(chǎn)生耐藥的機制。核苷酸切除修復交叉互補組1(excision repair cross-comp lementing1,ERCC1)是修復途徑的關(guān)鍵基因，ERCC1可以與XPF形成二聚體，共同切除DNA 5’端的損傷部位，促進DNA的修復過程。在乳腺癌細胞系中，下調(diào)BRCA1 表達水平可增加細胞對順鉑藥物敏感性，相反則可增加耐藥性[5]。可以推測，在對順鉑耐藥的腫瘤細胞中，DNA修復能力增強。BRCA1和ERCC1可以作為順鉑耐藥的分子標志，來指導臨床對藥物的選擇和調(diào)整。

2.3 MDR與細胞周期細胞周期對細胞的分裂增殖起關(guān)鍵作用，腫瘤細胞最基本的特征是細胞的失控性增殖，許多化療藥物的作用機制就是通過影響腫瘤細胞的細胞周期，從而抑制腫瘤細胞的增殖，促進凋亡，如喜樹堿類藥物、紫杉醇類、順鉑類藥物等。有研究發(fā)現(xiàn)，cyclin D1的表達可以影響腫瘤細胞對藥物的敏感性，通過在人類胰腺癌PANC-1和COLO-375細胞系中干擾cyclinD1的表達，與未干擾組對比，干擾后的細胞對5-Fu和米托蒽醌的敏感性增加，通過Northern blotting檢測，干擾組MDR-1、MRP的表達水平降低，這些結(jié)果可以表明cyclinD1可以調(diào)控細胞對化療藥物的反應能力[6]。Karthikeyan[7]等對耐藥KB細胞使用GLU-PTX聯(lián)合用藥，發(fā)現(xiàn)細胞中p-gp蛋白，mrp蛋白的表達明顯降低，腫瘤細胞的增殖受到抑制，細胞周期及凋亡相關(guān)基因P53和Bax蛋白表達升高，通過流式細胞術(shù)檢測到S期的細胞有增加趨勢，可以推測，細胞對藥物的敏感性可能與細胞周期有關(guān)。

2.4 MDR與EMT對EMT的研究由來已久，EMT指上皮樣細胞失去上皮極性，細胞中E-黏鈣蛋白，緊密連接蛋白ZO-1等下調(diào)，導致細胞間黏附能力減弱，使細胞獲得自由活動和侵襲能力的間質(zhì)樣細胞的過程，EMT在胚胎發(fā)育、傷口愈合和早期腫瘤的轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著重要作用[8]。有證據(jù)顯示，EMT和腫瘤細胞耐藥之間存在聯(lián)系，在腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥性的過程中，細胞會表現(xiàn)出與EMT一致的分子變化。ZEB作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，參與細胞生長、分化、凋亡等活動的調(diào)控，與腫瘤的EMT關(guān)系密切。在胰腺癌細胞中，沉默ZEB1的表達后，腫瘤細胞對吉西他濱、5-Fu尿嘧啶等的敏感性增強[9]。有報道稱，ZEB下調(diào)能夠活化凋亡轉(zhuǎn)錄因子NF-KB，從而引起抗凋亡反應，而抗凋亡也是發(fā)生耐藥的機制之一[10]，因此，ZEB2能是調(diào)控化療耐藥的重要轉(zhuǎn)錄因子，可能通過NF-KB通路調(diào)節(jié)耐藥。人類COX-2是將花生四烯酸代謝成各種前列腺產(chǎn)物的重要限速酶，在人類許多腫瘤中均有高表達。用PCBT-COX-2重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)染小鼠結(jié)腸癌上皮細胞，發(fā)現(xiàn)過表達COX-2會導致Bcl-2表達上調(diào)，使細胞凋亡受抑制，當用COX-2抑制劑Sulindac處理后，可以逆轉(zhuǎn)凋亡抑制現(xiàn)象，同時COX-2過表達會引起MRP1，P-GP蛋白和BCRP的表達增加，使腫瘤細胞對化療藥物的敏感性減弱[11]，可見COX-2與MDR之間存在相關(guān)性。

2.5 MDR與MicroRNAsMicroRNAs是一非編碼的小RNA，它的作用是通過綁定mRNA的3’URT端引發(fā)復合體的形成。在哺乳動物中miRNA通過使mRNA降解或抑制mRNA蛋白質(zhì)翻譯，使mRNA發(fā)生轉(zhuǎn)錄后抑制。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在多種腫瘤的耐藥過程中發(fā)揮著重要作用。wang等[12]用RT-PCR檢測HCT-8和HCT-8/VCR細胞株中，發(fā)現(xiàn)miR-93-5p和MDR1在耐藥株中表達增多，用miR-93-5P抑制劑去轉(zhuǎn)染HCT-81VCR細胞，與對照組相比，實驗組可以增加對VCR的敏感性；相反，用miR-93-5P mimic去轉(zhuǎn)染HCT-8細胞，發(fā)現(xiàn)對VCR的敏感性降低，這個結(jié)果表明，miR-93-5P可以調(diào)控人結(jié)直腸癌細胞的MDR，同時在這個實驗中發(fā)現(xiàn)，下調(diào)miR-93-5P會上調(diào)CDKN1A基因的表達，使細胞停留在G1期，可以推測 miR-93-5P可能通過下調(diào)CDKN1A基因的表達來調(diào)控細胞的MDR。有研究證明，miR-200家族會對腫瘤細胞耐藥產(chǎn)生影響。在ZEB/miR200之間存在著負反饋調(diào)節(jié)通路，影響ZEB/miR-200之間的平衡會導致EMT和MDR的逆轉(zhuǎn)[13]，這也提示miRNA-200可能是通過影響EMT來調(diào)節(jié)腫瘤細胞耐藥。此外，Rasmussen等[14]證明miR-625-3p通過影響MAP2K6-p38調(diào)控的細胞凋亡和細胞周期從而調(diào)控結(jié)腸癌細胞對奧沙利鉑耐藥，在miR-30a可以調(diào)節(jié)并逆轉(zhuǎn)胃癌細胞對5-Fu和DPP的敏感性。由此可見microRNAs可能作為腫瘤治療的新靶點，為聯(lián)合用藥和個體化治療提供新的思路。

3 MDR相關(guān)信號通路

3.1 TGF-β信號通路TGF-β信號通路調(diào)節(jié)細胞的生長、增殖、分化、遷移和凋亡等過程，在胚胎發(fā)育、器官形成等過程中發(fā)揮重要的作用，TGF-β信號通路對腫瘤的發(fā)生和發(fā)展也起著重要作用。在TGF-β/Smad信號轉(zhuǎn)到過程中，TGF-β首先與TGF-βⅡ型受體結(jié)合，并被TBR-Ⅰ識別，形成TBR-Ⅱ-TGF-β-TBR-Ⅰ三聚體復合物，復合物中的TBR-Ⅰ被TBR-Ⅱ磷酸化，促使TBR-Ⅰ和TBR-Ⅱ的激活，使調(diào)節(jié)型Smad2/3磷酸化，磷酸化后的Smad2/3與Smad4結(jié)合形成Smads復合體并轉(zhuǎn)至胞核，與多種轉(zhuǎn)錄因子共同調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄，從而影響腫瘤細胞的成長和發(fā)展[15]。近年來，TGF-β信號在腫瘤耐藥中的作用受到重視。用阿霉素(50 mmol/L)來處理HCT-116細胞，發(fā)現(xiàn)TGF-β信號上調(diào)以及P-GP蛋白含量顯著增加，相比之下，用siRNA干擾Smad4，抑制TGF-β信號，發(fā)現(xiàn)HCT-116細胞對阿霉素的敏感性明顯增加[16]。在肝癌細胞中，TGF-β可以調(diào)節(jié)細胞對紫杉醇耐藥[17]。綜上所述，可以推測TGF-β信號可能會成為治療的新靶點。

3.2 PI3K/AKT信號通路當細胞受各種因子刺激后使PI3K激活，活化的PI3K在細胞膜上生成PIP3，PIP3與AKT結(jié)合，從而使AKT磷酸化激活，激活后的AKT轉(zhuǎn)運至胞質(zhì)或胞核內(nèi)，進而發(fā)生一系列的底物磷酸化，促進細胞的增殖及抗凋亡等。mTOR是AKT的下游分子，有研究發(fā)現(xiàn)將mTOR抑制劑RAD00/R與吉非替尼聯(lián)合治療吉非替尼耐藥的胃腸道間質(zhì)瘤，發(fā)現(xiàn)能提高耐藥患者的治療效果[18]。此外，泛素羧基末端水解酶1(UCH-L1)是泛素羧基末端水酶家族的成員，能夠參與泛素單體循環(huán)，還能夠調(diào)節(jié)靶蛋白的講解和活性，研究表明UCH-L1可能通過MAPKS信號和PI3K/AKt信號通路調(diào)節(jié)P-gP的表達以及其泛素化降解，從而調(diào)控細胞的耐藥性[19]。

3.3 JAK/STAT信號通路JAK/STAT信號通路是近年來研究的熱點，它參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等過程。當細胞因子與受體結(jié)合后導致受體發(fā)生二聚化，二聚化的受體激活JAKS，活化的JAKS可以催化STAT上的酪氨酸殘基磷酸化，同時STATS的SH2功能區(qū)與受體中磷酸化的酪氨酸殘基作用使STATS活化，STATS進入核內(nèi)，調(diào)節(jié)基因的表達[20]。用siRNA干擾前列腺癌耐阿霉素細胞株Du145/Adr中STAT-1的表達，發(fā)現(xiàn)可以提高Du145/Adr對多烯紫杉醇的敏感性，這一過程可能是通過JAK/STAT調(diào)節(jié)clusterin的表達，從而影響腫瘤細胞對藥物化療敏感性[21]。Jagadeeshan[22]用SNME來抑制卵巢癌細胞系NCI/ADR-RES中JAK1和STAT3的表達，發(fā)現(xiàn)STAT3的失活可以抑制MDR-1的表達從而影響藥物在細胞的累積。綜上可以推測JAK/STAT信號通路會調(diào)控腫瘤細胞化學耐藥性。

4 展望與結(jié)語

化療耐藥是臨床治療各類惡性腫瘤的最主要障礙之一，了解藥物耐藥產(chǎn)生的原因和具體機制，從而去干擾或阻止藥物耐藥是目前癌癥治療需要攻克的難題。目前，國內(nèi)外也進行了很多MDR逆轉(zhuǎn)劑的研究，但是多數(shù)逆轉(zhuǎn)劑會有很強的毒副作用，還不能用于臨床，在目前的研究中發(fā)現(xiàn)很多毒性小的中藥也具有逆轉(zhuǎn)MDR的作用，但要尋找高效、低毒、多靶點的逆轉(zhuǎn)劑仍是需要攻克的難題。只有對產(chǎn)生MDR的途徑了解的更為清晰，才能去開發(fā)更為有效的對耐藥腫瘤細胞敏感的藥物，才能去尋找新的聯(lián)合用藥的方式，提高藥物敏感性。另外，尋找新的耐藥標志物從而更高效地診斷和治療癌癥也是需要我們進一步解決的問題。