康敏莫骄卿晨
(昆明医科大学药学院暨云南省天然药物药理重点实验室云南昆明650500)
【摘要】在肿瘤的综合治疗中，化疗发挥着关键或不可替代的作用。但随着化疗药物的使用，多种肿瘤细胞对化疗药物产生耐药、导致治疗失败。探讨肿瘤细胞产生耐药的机制并加以有效逆转，已成为肿瘤研究领域亟待解决的问题。本文对肿瘤耐药产生的相关机制和逆转剂研究进展进行了综述。
【关键词】耐药；多药耐药（MDR）；逆转剂
【中图分类号】R73-3【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2015）07-0092-03
TheMechanismsandReversalStrategiesofMultidrugresistanceKangMin,MoJiao,QingChenKunmingMedicalUniversityYunnanKeyLaboratoryofPharmacologyforNaturalProducts,Kunming650500,China
【Abstract】Inthecombinedtherapyoftumors,chemotherapyplaysacriticalorirreplaceablerole.Butwiththeuseofchemotherapydrugs,mostoftumorcellsproducechemotherapeuticdrugresistance,leadingtothefailureoftreatment.Toinvestigatethemechanismofdrugresistanceoftumorcellsandtobeeffectivlyreversedfieldofcancerresearchhasbecomeanurgentproblem.Progressmechanismsandtumorresistancereversalagentsproducedthispaperwerereviewed.
【Keywords】Resistance;Multidrugresistance(MDR);Reversalagents
在肿瘤的临床综合治疗中，化疗在抑制肿瘤进展、挽救患者生命、减轻病痛等方面发挥着关键的作用。但是，随着化疗药物的使用，多种肿瘤细胞逐对化疗药物产生耐药、导致治疗失败。肿瘤细胞的耐药多表现为多药耐药（multidrugresistant，MDR）。MDR是指肿瘤细胞对接触的一种化疗药物产生耐药的同时，对其他未接触过的、结构和作用机制各不相同的药物也产生交叉耐药的现象[1]。肿瘤MDR涉及多种临床常用的抗肿瘤药物，是肿瘤化疗失败的主要原因。探索肿瘤细胞MDR产生的机制并加以有效逆转，已成为肿瘤研究领域亟待解决的问题。本文对肿瘤MDR产生的相关机制和逆转剂研究进展进行综述。
1.MDR产生机制
肿瘤MDR的机制复杂多样，迄今尚未完全被解析，已知的MDR产生机制有：化疗药物在细胞内的有效蓄积量减少；机体内酶含量或活性以及分布的改变；控制细胞凋亡的相关基因异常；细胞内信号通路的改变等。
1.1化疗药物在细胞内的有效蓄积量减少介导的MDR
1.1.1跨膜转运蛋白的高表达
ATP结合盒（AdenosineTriphosphate-bindingcassette,ABC）转运蛋白是跨膜转运蛋白家族中的一类特殊蛋白，能利用水解ATP释放的能量而实现底物分子在胞膜内外的逆浓度梯度转运。ABC膜转运蛋白的过表达是导致肿瘤MDR的主要原因。目前研究确认与肿瘤细胞MDR密切相关的ABC转运蛋白主要有P-gp蛋白（P-glycoprotein，P-gp）、多药耐药相关蛋白（multidrugresistanceassociatedprotein,MRP）和乳腺癌耐药相关蛋白（breastcancerresistanceprotein，BCRP）蛋白[1]。这些转运蛋白可以将很多不同结构和功能的亲脂性药物从胞内泵出胞外，从而降低药物在细胞内的蓄积，导致肿瘤细胞对化疗药物的耐药。
1.1.2耐药相关蛋白的高表达
肺耐药相关蛋白（lungresistanceprotein，LRP）是与穹隆体同源的细胞器，是核孔复合物的组成部分，能封闭核孔、阻止抗肿瘤药物进入细胞核，同时将已进入细胞核中的药物重新转运至核外，降低细胞内药物浓度，最终产生MDR。
1.2酶含量或活性的改变介导的MDR
1.2.1谷胱甘肽-S-转移酶与MDR
谷胱甘肽-S-转移酶（glutathioneS-Transferase，GST）具有多种生理功能的二聚体蛋白，有多种亚型，其中GST-π与MDR关系密切，成为肿瘤细胞耐药的标志之一。GST-π可能通过两种途径导致MDR，即GST-π的解毒作用增强，降低药物的有效浓度；GST-π抑制丝裂原蛋白激酶（MAPK）的活性[2]。
1.2.2DNA拓扑异构酶Ⅱ与MDR
DNA拓扑异构酶Ⅱ（TopoⅡ）是细胞核内的基本核酶，参与DNA复制、转录、重组和修复等。TopoⅡ介导耐药是由三种途径产生的，即TopoⅡ的ATP结合区和DNA结合区的活性位点发生突变；细胞内TopoⅡ含量降低或酶活性减弱；TopoⅡ磷酸化水平的增高，使TopoⅡ的酶活性降低[3]。
1.2.3葡萄糖神经酰胺合成酶与MDR
神经酰胺与细胞分化、生长阻滞和凋亡有关。细胞内葡萄糖神经酰胺合成酶（glucosylceramidesynthase,GCS）可以催化神经酰胺糖基化为葡萄糖神经酰胺，降低细胞内神经酰胺的含量，使细胞对神经酰胺介导的凋亡发生逃逸，导致MDR的产生[4]。
1.2.4蛋白激酶C与MDR
蛋白激酶C(PKC)参与细胞的增殖、分化和凋亡等过程。PKC持续活化或过表达可导致细胞增殖和细胞形态的改变。PKC通过两方面介导MDR：PKC可以增强MDR1基因的转录，使P-gp蛋白表达增高；PKC通过增加P-gp磷酸化水平使P-gp的功能增强，减少药物蓄积，导致耐药[5]。
1.3控制凋亡相关基因异常与MDR
多数化疗药物通过诱导细胞凋亡发挥抗肿瘤作用。抗凋亡基因的过度表达或凋亡基因的缺失都可导致MDR的产生。
1.3.1p53与MDR
P53基因分为野生型和突变型。野生型p53是抑癌基因，主要调节细胞增殖和凋亡、抑制恶性增殖，维持细胞的正常生长。肿瘤细胞中多见P53突变（缺失），突变型P53基因为致癌基因，失去了对细胞生长、凋亡和DNA修复的调控作用，使化疗药物所诱发的细胞凋亡受到抑制，发生凋亡逃逸，导致MDR。
1.3.2Bcl-2与MDR
Bcl-2是Bcl-2家族中的抗凋亡基因，其过度表达可促进细胞生存，并抑制放、化疗等诱导的肿瘤细胞凋亡。WenjingLi等对耐阿霉素和耐多烯紫杉醇的乳腺癌细胞株MCF-7/Adr、MCF-7/doc及乳腺癌敏感细胞株MCF-7的基因和蛋白表达进行了比较，RQ-PCR结果发现，耐药细胞株中MDR1、MRP1、BCRP、GST、Bcl-2基因的mRNA水平增加，TopoⅡ基因表达下调；western-blot结果与RQ-PCR结果一致[6]。
1.4肿瘤多药耐药相关的信号通路
1.4.1PI3K/Akt信号转导途径
PI3K/Akt是机体内促进细胞增殖、抑制凋亡的一条经典信号通路。调节细胞生长增殖、抑制细胞凋亡、促进血管新生。目前研究证实多种肿瘤组织中都有Akt的过度表达和活化。Han等发现，在胃癌AGS细胞中上调PI3K/Akt的表达，可导致P-gp相关及不相关药物耐药，该研究还揭示了P-gp的过表达、Bcl-2表达上调及Bax表达下调的改变可能与PI3K/Akt通路相关的耐药有关[7]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.4.2MAPK信号通路
MAPK能将信号从细胞表面传递到细胞核内参与细胞生长和增殖。MAPK信号传导通路主要分为4类：ERK1/2；JNK/SPAK；P38MAPK；ERK5/BMK1。生长因子、有丝分裂原、G蛋白偶联受体等可激活ERK1/2通路，使P-gp表达增加。JNK由炎性细胞因子、紫外线、氧化损伤等信号激活，并激活核内转录因子c-Jun，后者可通过基因或蛋白水平调节MDR1、MRP1，参与耐药。YinghuiChen等研究发现P38MAPK通过调节P-gp的表达参与MDR的形成，抑制p38MAPK信号通路的激活可下调耐阿霉素的肿瘤细胞中P-gp的表达[8]。
2.MDR逆转策略研究进展
目前逆转肿瘤MDR的策略基本围绕以下两方面：增加细胞内药物蓄积量；避免肿瘤细胞发生凋亡逃逸，最终恢复耐药细胞对药物的敏感性，从而逆转肿瘤MDR。
2.1化药逆转MDR
增加细胞内药物蓄积量，逆转P-gp介导的药物外排作用的方式，是逆转肿瘤MDR的主要策略。目前，P-gp逆转剂已发展到第三代。以维拉帕米为代表的第一代逆转剂，在体外实验中可部分甚至完全逆转MDR，但体内实验在有效剂量时出现严重的毒副作用，因而限制了其临床上的应用。第二代逆转剂：右维拉帕米、环孢素D衍生物PSC833、哌啶类衍生物VX-710等。体外实验中均有良好的MDR逆转作用，但该类逆转剂与化疗药物联用时对化疗药物代谢产生明显的影响，导致化疗药物蓄积中毒。第三代MDR逆转剂，如LY335979、XR9576、CBT-1等新型化合物，体外实验中表现出较高的特异性和逆转活性，且对化疗药物代谢动力学无明显影响，但在临床前体内试验及临床研究中由于毒副作用而未能进入临床应用[9]。
2.2中药逆转MDR
由于化药逆转MDR在临床应用中显示出毒副作用多、靶点单一、效果不佳等缺点，从而限制了其在临床的应用。中药在肿瘤临床治疗中运用经验丰富，具有多靶点、多层次、多途径的优势，故从中药中研发高效低毒MDR逆转剂是值得期待的研究。目前文献报道证实具有逆转肿瘤MDR活性的中药成分大多集中在生物碱类、黄酮类、苯丙素类、皂苷类等[10]。研究发现，白藜芦醇通过下调MDR-1基因和P-gp的表达水平而逆转MDR[11]。但目前对中药MDR逆转剂的机制研究还不深入，尚不能全面阐述其逆转机制；在研究方法上，多数研究还局限在体外，体内研究较少。
2.3新型MDR逆转剂
由于化药和中药逆转MDR研究的局限性，使科学家向新的领域寻找高效、低毒的MDR逆转剂。为使MDR逆转剂靶向到达肿瘤MDR靶细胞中，可采用传统化疗药与外排泵抑制剂制备的纳米药物递送系统。纳米药物递送系统是一种潜在的、理想的逆转MDR的手段，通过它可使药物相对专一地到达肿瘤靶细胞或具有MDR特性的肿瘤细胞，从而杀死肿瘤细胞或逆转MDR[12]。
海洋生态系统具有丰富的物种资源和独特的药物化学多样性。近年来，从海洋生物中提取分离了两万多种海洋天然产物及其类似物，其中许多可以逆转肿瘤MDR。麦角甾醇A(AgosterolA，AG-A)是从海绵中提取的化合物，研究发现AG-A可通过直接抑制转运蛋白的外排功能和降低外排药物时细胞内所需的谷胱甘肽转移酶的水平，从而逆转由MRP1介导的MDR；海鞘素743（ET-743）、Sipholanene三萜类化合物可逆转由P-gp介导的MDR[13]。
2.4基因治疗逆转MDR
肿瘤是人体细胞在外环境影响下，内在多种原癌基因的激活和抑癌基因的失活而演变的一种基因病。基因治疗是针对疾病的根源，从基因水平替代、控制或修补细胞中异常的基因，达到预防和治疗的目的。随着基因分子生物学的发展，反义核酸技术、RNA干扰技术、反义RNA技术及植入促凋亡基因技术等给耐药逆转提供了新的高效特异的方法，与传统的逆转MDR方法相比具有较多的优势。
2.5免疫治疗逆转MDR
肿瘤耐药性的免疫治疗方法包括利用抗体、免疫细胞、细胞因子等免疫机制克服肿瘤MDR。免疫系统中的一些细胞因子，如TNF、INF和IL-2可降低MDR1基因mRNA和P-gp的表达水平，增加细胞对化疗药物的敏感性。研究发现将细胞因子转入肿瘤细胞，可明显降低MDR1mRNA和P-gp的表达水平[14]。
3.结语
MDR是由多基因，多因素所介导的，仅通过调节或改变其中一个相关因素来逆转MDR是不够的，通常需要联合应用多种类型的化疗药物。肿瘤的MDR仍是目前临床治疗所面临的主要困难之一，对其机制进行全面深入的研究将有助于寻找高效低毒且能用于临床的逆转剂或开发对MDR细胞无耐药性的新型抗癌药物，为化疗疗效的提高带来曙光。
【参考文献】
[1]HelenMC.Mechanismsandstrategiestoovercomechemotherapyresistanceinmetastaticbreastcancer[J]．CancerrTreatRev,2008.34:378—390;
[2]SanchezC,MendozaP,ContrerasHR,etal.Expressionofmultidrugresistanceproteinsinprostatecancerisrelatedwithcellsensitivitytochemotherapeuticdrugs[J].Prostate,2009,69(13):1448-1459;
[3]WenjingLiShanliangZhong,etal.Systematicexpressionanalysisofgenesrelatedtomultidrug-resistanceinisogenicdocetaxelandadriamycin-resistancebreastcancercellline[J].MolBiolRep,2013,40:6143-6150;
[4]YanlingWang,YunliYan,NajingZhou,etal.MechanismofmultidrugresistanceofhumansmallcelllungcancercelllineH446/VP[J].ChineseMedicalJournal,2010,123(22):3299;
[5]邢凤娟，王岩，孟令杰.肿瘤多药耐药机制及相关信号通路的研究进展,中国实验诊断学，2013（2）17:379-382；
[6]WenjingLi,ShanliangZhong,etal.Systematicexpressionanalysisofgenesrelatedtomultidrugresistanceinisogenicdocetaxel-andadriamycin-resistancebreastcancercelllines.MolBiolRep,2013,40:6143-6150.
[7]张晔，刘云鹏.PI3K/Akt信号传导通路与肿瘤多药耐药研究进展.中华临床医师杂志，2011,5（2）：446-449；
[8]YinghuiChen,YongboZhao,CuicuiWangetal.Inhibitionofp38MAPKdiminishesdoxorubicin-induceddrugresistanceassociatedwithP-glycoproteininhumanleukemiaK562cells[J].MedSicMonit,2012,18(10):383-388;
[9]CusatisG.SparreboomA.PhannacngenomicimportanceofABCG2．Pharmacngenomics，2008，9(8)：1005—1009;
[10]C.Li.B.-Q.Sun.X.-D.Gai.CompoundsfromChineseherbalmedicinesasreversalagentsforP-glycoprotein-mediatedmultidrugresistanceintumours.ClinTranslOncol,2014,16:593-598;
[11]FangHuang,XNWu,JinChen,etal.Resveratrolreversesmultidrugresistanceinhumanbreastcancerdoxorubicin-resistancecells.ExperimentalandTherapeuticMedicine,2014,7:1611-1616;
[12]GolamKibria,HirotoHatakeyama,etal.Cancermultidrugresistance:mechanismsinvolvedandstrategiesforcircumventionusingadrugdeliverysystem.Arch.Pharm.Res.2014,37:4-15;
[13]IoanaAbraham,KhalidEISayed,etal.CurrentStatusonMarineProductswithReversalEffectonCancerMultidrugResistance.Mar.Drugs,2012,10:2312-2321;
[14]丁健，镇学初.高等药理学，北京科学出版社，2013，5:233-236,
基金资助：国家自然科学基金面上项目81160405新四环二萜类化合物GA逆转肿瘤耐药性机制的研究
论文作者:康敏莫骄卿晨
论文发表刊物:《医药前沿》2015年第7期供稿
论文发表时间:2015/7/2
标签：肿瘤论文; 细胞论文; 药物论文; 基因论文; 蛋白论文; 凋亡论文; 机制论文; 《医药前沿》2015年第7期供稿论文;