多柔比星在腫瘤治療中的耐藥性研究

張美峰

關鍵詞：多柔比星；腫瘤；治療；耐藥性

癌癥是人類死亡的主要原因。據統計，2020年全球約有1 000萬人死于癌癥。惡性腫瘤具有高侵襲性、易轉移、高復發率、治療預后差等特點，嚴重威脅著人類的生命健康。因此，腫瘤治療已成為人類亟待攻克的重大難題之一，也是現代醫學面臨的巨大挑戰。目前，傳統的治療手段主要包括手術治療、放療和化療。然而，對于已經廣泛轉移的腫瘤，以上治療方法難以達到理想的治療效果。近年來，化療藥物的耐藥性研究取得了重大進展，科學家們逐漸意識到化療藥物耐藥的重要性。

1 多柔比星耐藥性在腫瘤治療中的研究現狀

癌癥作為致命的疾病之一，對人們的生命安全造成了極大的威脅。為了解決這一問題，人們開發了化療和放射治療等經典治療方法。幾十年來，隨著科學研究的進步，靶向治療、免疫治療以及不可或缺的化療豐富了癌癥治療的方法，改善了癌癥患者的預后，化療因其顯著的療效和低成本而被廣泛使用。但不幸的是，耐藥情況的頻繁出現限制了抗癌治療的療效，治療過程中的耐藥性已成為一個不穩定因素，在治療失敗和預后不良情況下起到關鍵作用。臨床耐藥的發展取決于它是內在的還是因暴露于化療藥物而獲得的，已成為治療效率的主要限制因素[1]。

多柔比星作為一種著名的化療藥物，能通過抑制拓撲異構酶Ⅱ活性和產生DNA斷裂來抑制癌癥細胞的增殖并觸發細胞凋亡，這種活性抑制了有絲分裂和細胞周期的進展。目前，多柔比星已被廣泛應用于臨床化療，可治療肺、肝、卵巢、乳腺和多發性骨髓瘤等惡性腫瘤。多柔比星的抗腫瘤機制主要包括3種途徑，即插入DNA并抑制其合成、破壞拓撲異構酶Ⅱ介導的DNA修復活性、產生自由基破壞DNA和細胞膜。然而，其溶解度低、穩定性差、體內分布不特異以及嚴重的全身毒性（心臟毒性和腎毒性）極大地限制了其應用。頻繁使用多柔比星還會導致癌癥細胞產生耐藥性，但遺傳和表觀遺傳因子似乎可以提供癌癥細胞的多柔比星抗性。越來越多的研究結果強調了腫瘤抑制基因功能喪失與多柔比星抗癌藥物耐藥性之間的密切聯系[2]。腫瘤抑制基因和多柔比星抗癌藥物耐藥性如表1所示。

2 多柔比星在腫瘤治療中的耐藥性調節機制

2.1 p53功能喪失對多柔比星耐藥性的影響

多柔比星是一種蒽環類藥物，通過DNA插層、抑制DNA復制和轉錄發揮其抗腫瘤活性。除了其臭名昭著的心臟毒性外，耐藥性是其有效臨床應用的另一個障礙。已有充分證據表明，p53功能喪失是引發多柔比星耐藥的主要機制之一。先前的一項研究表明，p53突變的肝癌細胞具有較高的P-糖蛋白水平，抑制了多柔比星在細胞內的積累，降低了藥物療效。另一項研究觀察到，R273H突變造成的p53功能喪失可能導致前蛋白酶-3活性下降，從而在多柔比星治療后阻礙細胞凋亡。在急性淋巴細胞白血病中也觀察到了類似的現象。已有研究表明，在癌細胞系和臨床樣本中均檢測到p53的錯義突變。同樣，p53突變的急性淋巴細胞白血病對多柔比星不敏感。多柔比星耐藥也與E2F轉錄因子7（E2F7）的細胞錯定位有關。E2F7是一種轉錄抑制因子和候選腫瘤抑制因子，研究發現，細胞質中E2F7錯定位的癌細胞Sphk1下調，而Sphk1是一種磷酸化鞘氨氮的激酶，可調節細胞增殖和存活，導致對多柔比星的化學敏感性降低。

然而，長時間暴露于多柔比星似乎會導致p53突變和多藥耐藥的發展。值得注意的是，兩種不同化療藥物之間也可能存在交叉耐藥性。例如多柔比星和紫杉醇的聯合給藥導致肝細胞癌細胞中p53突變和耐藥性的出現。p53突變后的多柔比星抗性歸因于P-糖蛋白表達和活性的上調。這種藥物外排轉運體參與從癌癥細胞中泵出多柔比星，減少其細胞積聚并誘導多柔比星抵抗。然而，據報道，其他分子途徑也會影響藥物轉運蛋白和多柔比星抗性的誘導。例如核因子紅細胞2相關因子2（Nrf2）可以增強ABCB1（ATP結合盒B1）的表達和活性，以防止多柔比星的細胞積累，減少Nrf2的表達，顯著提高了癌癥細胞對多柔比星化療的敏感性。

2.2 通過分子途徑轉運ncRNA調節多柔比星耐藥

多柔比星之所以受到關注，是因為其在癌癥患者的治療中得到了廣泛應用。迄今為止，臨床上已經有多種實驗評估了多柔比星的抗腫瘤活性。Bramwell等[3]將多柔比星與VX-710一起用作多藥耐藥抑制劑。研究表明，多柔比星和VX-710的聯合使用有助于加強治療反應、穩定疾病，提高癌癥患者的總體生存率。Minami等[4]應用多柔比星（40 mg/m2）和PSC-833（2、10 mg/kg）來抑制耐藥性并增加多柔比星在癌癥治療中的潛力。事實上，研究發現單靠多柔比星并不能有效地根除癌癥，應與其他抗腫瘤藥物組成多化學療法，以取得最佳效果。值得注意的是，一項臨床研究將脂質體形式的多柔比星應用于纈沙坦。這種組合可以促進半衰期的發展并降低多柔比星清除率，以提高其癌癥治療效果，但不會影響多柔比星對癌癥細胞的毒性。

在耐藥研究方面，相關人員應重視ncRNA在多柔比星抗性中的重要作用。miRNAs可以通過抑制上皮-間充質轉化和提高多柔比星敏感性來抑制癌癥細胞的轉移。SMYD2下調miRNA-125b導致腎癌細胞對多柔比星產生耐藥性。由于ncRNAs可以調節許多細胞過程，如凋亡、自噬、分化和遷移，ncRNAs在控制多柔比星敏感性和耐藥性發展中的作用重點關注分子途徑。ncRNAs通過調節各種病理生理過程，包括mRNA的穩定性、RNA剪接、染色質重塑和miRNA海綿作用，在腫瘤發生中發揮了重要作用。

2.3 利用細胞器提升多柔比星敏感性

除了分子途徑外，細胞器也可以參與提升多柔比星的敏感性。細胞凋亡可以通過破壞線粒體穩態來介導。線粒體是癌癥細胞生長的關鍵細胞器，負責呼吸和能量生產。線粒體轉錄因子A下調導致線粒體膜電位降低，從而觸發細胞凋亡并限制癌癥增殖所需的能量供應，導致線粒體功能障礙。在耐多柔比星乳腺癌細胞中，miRNA-125b的表達水平降低。MCF-7細胞的miRNA-125b轉染誘導線粒體膜電位的喪失，從而激活胱天蛋白酶級聯，導致細胞凋亡。此外，在缺氧條件下，sirtuin 1（SIRT1）和AMP活化蛋白激酶的活性受到抑制。然后，細胞色素C在線粒體中發生定位，并且在觸發凋亡時未誘導胱天蛋白酶級聯，從而產生多柔比星抗性。事實上，將細胞暴露于多柔比星會影響結構和功能線粒體基因的表達。

3 多柔比星在腫瘤治療中的耐藥性研究

3.1 多柔比星在乳腺癌治療中的耐藥性研究

多柔比星是治療早期和晚期乳腺癌最活躍、應用最廣泛的抗癌藥物之一。多柔比星通過插入DNA/RNA鏈的堿基對抑制DNA和RNA的合成，產生鐵介導的游離氧自由基，破壞DNA和細胞膜并抑制拓撲異構酶Ⅱ。公認的耐藥機制是P-糖蛋白的過表達，P-糖蛋白作為一種ATP結合盒（ABC）轉運蛋白，可以在腫瘤細胞質膜中進行跨膜運輸。P-糖蛋白外排許多化療藥物，如多柔比星、紫杉醇、多西他賽、長春新堿和依托泊苷，限制了它們在細胞內的積累和隨之產生的細胞毒性。雙硫侖是P-糖蛋白的抑制劑，是限制多柔比星發揮作用的主要障礙，但其溶解度和穩定性較差。為了克服這些限制，Rolle等[5]制備了雙硫侖和多柔比星共包封脂質體，評估了脂質體穩定性、藥物釋放譜、對多柔比星細胞毒性、P-糖蛋白活性和乳腺癌細胞表達的影響。在質量比為1∶3的脂質雙硫侖-多柔比星中，雙硫侖分布在脂質雙分子層，多柔比星分布在水核中，雙硫侖的釋放速度比多柔比星快。脂質雙硫侖-多柔比星在表達P-糖蛋白的乳腺癌細胞中增強了多柔比星的細胞內積累和細胞毒性，其療效優于游離雙硫侖和多柔比星的混合物，這是由于攜帶脂質體時雙硫侖和多柔比星的釋放動力學差異。增加多柔比星保留的機制依賴于雙硫侖誘導的P-糖蛋白巰基氫化，然后是泛素化。這些事件降低了脂質雙硫侖-多柔比星處理的細胞中P-糖蛋白的表達和催化活性。研究表明，脂質雙硫侖-多柔比星有效逆轉了表達P-糖蛋白的乳腺癌細胞中的多柔比星耐藥，利用雙硫侖和多柔比星釋放的時間差異動力學抑制P-糖蛋白的表達和活性。

3.2 多柔比星在骨肉瘤治療中的耐藥性研究

骨肉瘤是青少年和兒童中最常見的骨腫瘤，占骨惡性腫瘤的20%。順鉑、多柔比星或甲氨蝶呤被認為是晚期骨肉瘤的標準治療方法。其中，多柔比星是骨肉瘤的一線治療方法，其治愈率取決于臨床反應、肺轉移的發展和30%～40%病例的化療耐藥性。然而，40%～45%的骨肉瘤患者對多柔比星治療有耐藥性。牛磺酸上調基因1（TUG1）是一種致癌的lncRNA，與多種癌癥的化療耐藥有關。TUG1通過miRNA海綿作用和與PRC2復合物相互作用在轉錄后調節中發揮作用。TUG1還通過調控骨肉瘤細胞中的PI3K/AKT和WNT信號通路參與腫瘤細胞的增殖和遷移。已有報道稱，多胞苷通過下調TUG1抑制骨肉瘤細胞增殖并降低多柔比星耐藥性。由于在TUG1沉默的細胞中多苷處理會抑制AKT的磷酸化，要抑制TUG1/AKT軸來調節骨肉瘤細胞的多柔比星抗性。

激動劑也可以調節骨肉瘤中的多柔比星抗性。Natarajan等[6]已經確定了過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）途徑中涉及的基因與多柔比星耐藥性相關。隨后，其使用PPARγ激動劑吡格列酮來調節多柔比星抗性。多柔比星抗性細胞系通過梯度暴露于多柔比星培養。體外檢測吡格列酮和與多柔比星聯合使用的細胞毒性，然后用高效液相色譜法評估存在微粒體時吡格列酮的代謝物。基因表達研究揭示了吡格列酮的細胞毒性機制。雖然吡格列酮本身沒有表現出任何活性，但向培養細胞中添加微粒體后，24 h內細胞殺死率超過80%，這可能是由高效液相色譜法測定的吡格列酮代謝物所致。吡格列酮與多柔比星聯合后表現出增效活性。此外，在微粒體存在條件下的細胞毒性實驗顯示，與其代謝產物羥基吡格列酮和酮吡格列酮相比，吡格列酮本身表現出良好的活性。體內研究表明，40 mg/kg/p.o PIO吡格列酮單獨表現出顯著的活性，其次是與多柔比星聯合。基因表達研究表明，吡格列酮可以通過下調MDR1和IL8調節耐藥。還有研究表明，吡格列酮可以調節骨肉瘤細胞的多柔比星耐藥。

4 結語

化療藥物耐藥是癌癥有效治療面臨的嚴峻挑戰。多柔比星是一種通常用于術后治療惡性腫瘤的藥物。miRNAs通過影響ABC轉運蛋白的過表達、改變凋亡、自噬和細胞信號通路、細胞周期阻滯、上皮細胞向間充質轉化和癌癥干細胞等關鍵細胞通路，在惡性腫瘤對多柔比星的耐藥過程中發揮重要作用。癌癥的治療方法正從常規治療轉向靶向治療，如使用miRNAs。miRNAs可以作為調節分子，通過控制不同細胞通路中涉及的基因表達水平來克服多柔比星耐藥。因此，準確闡明調節分子在不同細胞過程中的作用有助于多柔比星治療癌癥的發展和耐藥性研究。