肿瘤多药耐药机制的研究进展

【关键词】肿瘤；多药耐药性

文章编号：1003-1383(2006)03-0315-04

中图分类号：R 979.1文献标识码：Aお

肿瘤的多药耐药性(multidrug resistance，MDR)是指肿瘤细胞接触一种抗肿瘤药物并产生耐药后，同时对结构和作用机理不同的多种天然来源的抗肿瘤药物具有交叉耐药性[1，2]。MDR是肿瘤细胞耐药的常见方式，也是肿瘤化疗失败的主要原因。多药耐药主要有两种类型：①内在性多药耐药：是指肿瘤细胞固有的对化疗药物不敏感；②获得性多药耐药：是指肿瘤开始对化疗药物敏感，但经过几个疗程化疗后，肿瘤细胞不仅对该药产生耐药，而且对结构和作用机理不同的药物也产生耐药。因此，MDR是当前肿瘤化疗中亟待解决的问题。其形成机理十分复杂，肿瘤细胞可以通过不同途径导致MDR的产生, 本文就MDR的机制作一综述。

一、影响药物转运――耐药相关蛋白的高表达

1.Pgp与MDR1976年Juliano等[2]首次在耐药的中国仓鼠卵巢(CHO)细胞中发现了一种新的与耐药程度呈正相关的高分子糖蛋白，命名为P糖蛋白(Pgp)，以后研究发现其相对分子量为170 KDa，由1280个氨基酸残基组成，位于胞质膜，为ATP依赖性膜转运蛋白，最近发现Pgp也可位于细胞质的高尔基体，高尔基体为Pgp转运药物的重要场所[4]。已发现细胞膜上的Pgp糖蛋白水平与抗药性及细胞内药物积聚减少程度呈正相关，提示这种蛋白与药物在细胞内积聚有关，目前认为Pgp为药物泵，能将多种药物泵出细胞外，使细胞内药物聚积减少，从而减弱药物的细胞毒作用，产生耐药性。Pgp主要介导多种亲脂性化疗药物，包括抗生素类如多柔比星(ADM)、丝裂霉素(MMC)，植物类药如长春新碱(VCR)、依托泊苷(VP16)等。编码Pgp的基因为多基因家族MDR，人类有二种MDR基因：MDR1、MDR2，仅MDR1基因与耐药有关。Pgp高表达总与MDR相关联, 人体正常组织器官也有不同程度的MDR1基因表达，临床观察表明MDR1表达水平较高的正常组织器官肾上腺、直肠、肝脏和肺脏所发生的肿瘤，对化疗不敏感或疗效差。这一现象提示MDR1基因的表达水平与肿瘤的内在性多药耐药即原发性耐药有关[5]。MDR1基因及蛋白表达产物Pgp高表达临床上与肿瘤化疗耐药、复发和预后密切相关，临床检测显示，未治乳腺癌MDR1/Pgp表达率在26%~46%，说明相当一部分乳腺癌患者在治疗前就已有MDR的存在，经化疗或内分泌冶疗后的乳腺癌患者，MDR1/Pgp表达升高，治疗后患者的MDR1/Pgp表达阳性率是治疗前患者的2倍[6]。

2.多药耐药相关蛋白多药耐药相关蛋白(multidrug resistance protein, MRP)是1992年由Krishnamachary等[7]在耐药人小细胞肺癌细胞系H69AR中发现的另一种转运蛋白，其相对分子量为190 KDa，含1531个氨基酸残基，编码MRP的基因定位于染色体16q13.1。MRP与Pgp有某些相似之处，也属于ABC家庭，两者有15%的氨基酸序列相同，但MRP与Pgp转运底物明显不同。MRP能识别和转运与谷胱甘肽(GSH)耦合的底物如VP16、柔红霉素和顺铂(DDP)等，故又称为GSX泵。MRP转运的步骤可能为：GSH合成GSH与药物藕合MRP将药物泵出细胞外[8]。另外，MRP还能影响细胞内药物的分布，使药物局限于核周囊泡，呈房室分布，难以进入核内发挥细胞毒作用[9]。MRP和Pgp引起不完全相同范围的药物耐药，由MRP引起的MDR不能被异搏定和环孢素逆转。研究证实，乳腺癌组织中的MRP的表达与MDR1的表达存在相关性[10]。

3.肺耐药蛋白1993年，Scheper等[11]在非Pgp介导的耐药肺癌细胞中，发现了一种耐药蛋白，称肺耐药蛋白(LRP)。LRP基因定位于16号染色体，编码896个氨基酸，相对分子量为110 KDa。分析cDNA序列，意外发现LRP基因与粘菌和裸鼠的穹隆体蛋白(MVP)的编码基因高度同源。因此，确立了LRP即是人的MVP，LRP可能通过2种途径引起MDR：①封锁核孔使药物不进入细胞核；②使进入细胞的药物转运至运输囊泡，呈房室分布，最终经胞吐方式排除。LRP能够介导对顺铂、卡铂、烷化剂等一些Pgp不能介导的药物耐药，这些药物的一些共同特点是以DNA为靶点，这也意味着LRP可能主要通过核靶点屏蔽机制引起MDR[12]。

4.乳腺癌耐药蛋白1998年Doyle[14]等首先从MCF7/AdrVp细胞中克隆出该耐药基因的cDNA，该基因编码一种含655个氨基酸残基，72.6 KDa大小的跨膜转运蛋白，因该蛋白首先从乳腺癌细胞中被发现，故被称为乳腺癌耐药蛋白(BCRP)。BCRP是一个不完全转运分子，故称为半转运蛋白。最近研究发现BCRP在各种耐药细胞的细胞膜上过度表达，成为半转录体中唯一在细胞膜上表达的蛋白。它可能与细胞膜上的未知分子组成异二聚体发挥功能，而不同种类细胞膜未知分子的差异可能影响转运的特异性。研究表明，BCRP表达与白血病、卵巢癌、乳腺癌的临床化疗敏感性有关，且与Pgp、MRP的表达水平无相关性[14]。BCRP产生耐药机制与Pgp相同，即通过水解ATP获得能量使药物排出细胞，应用BCRP抑制剂GF120918可以有效降低拓扑林肯清除率，提高其在肿瘤细胞内浓度，使原先耐药细胞恢复敏感性。

二、影响药物代谢――谷胱甘肽和谷胱甘肽S沧移酶

ス入赘孰(GSH)是机体中含量较高的一种含巯基三肽，主要功能为保护氧化剂对巯基的破坏与细胞膜中含巯基蛋白质和含巯基酶不被氧化，在谷胱甘肽S沧移酶(GST)催化下，GSH与化学药物结合，从而降低化学药物的细胞毒作用。人类GST分为两类，胞质型和膜结合型GST，胞质型同工酶据不同等电点分为δ、И、Л和θ组，GST介导的MDR主要发生在烷化剂、蒽环类和铂类药物耐药细胞。GST降解烷化剂、铂类制剂的途径可能为：①GST催化抗癌药物与谷胱甘肽形成复合物，直接灭活药物活性；②核内GST抑制抗癌药物对DNA攻击作用；③GST可催化谷胱甘肽与金属铂结合，从而与DNA竞争结合铂，减弱铂剂的抗癌作用，GST介导蒽环药物耐药机制不清。GST同功酶中，GST钵是肿瘤细胞和组织中最常见的同功酶，在许多耐药细胞特别是MDR表型的细胞系中高水平表达，故认为GST钵的高表达可能是耐药性标志之一[15]。

三、影响药物靶点――拓扑异构酶Ⅱ

DNA拓扑异构酶(Topo)是在DNA复制、转录和染色体分离中起重要作用的核酶。Topo有2种类型，即TopoⅠ和TopoⅡ,许多重要的细胞毒药物靶酶为拓扑异构酶Ⅱ(TopoⅡ)，这种酶的定量或定性的改变影响药物疗效，这种类型耐药称为不典型MDR，即“atMDR”。其特点为：①对天然来源的药物有耐药性[16]；②膜活性药物不能逆转耐药性；③与靶细胞内的药物浓度无关 [17]；④无Pgp过度表达[18]。DNATopoⅡ是一种同源二聚体蛋白，经过一种完整的DNA螺旋结构在分裂的DNA螺旋中产生暂时的双链破坏，改变核酸的局部状态。TopoⅡ可分为两种同功酶Ⅱa和Ⅱb，相对分子量分别为170 KDa和180 KDa 的相同二聚体蛋白，TopoⅡa存在于核浆中，TopoⅡb全部存在于核仁中。将TopoⅡ作为靶点的药物有2类，其一为嵌合性药物，如蒽环类、蒽醌类(adriamycin daunorubicin)、(mitoxantrone bisautrene)，其次为非嵌合性药物(nonintercalating agents)，它直接与TopoⅡ结合，包括VP16(etopside),Topo相关的耐药机制主要表现在TopoⅡ活性降低，表达减低或基因突变，从而使抗癌药物的靶点减少或丧失，产生耐药。Dingenmas[19]在对93例SCLC化疗患者进行的Ⅲ期临床研究中，用免疫组织化学法对支气管镜活检组织中拓扑异构酶并颚粒拓扑异构酶并颚碌谋泶锴榭鼋行了分析，发现拓扑异构酶并颚碌谋泶锼平与化疗有效率有关，高表达的肺癌患者生存率明显高于低度或中度表达者。WesseL[20]发现耐药瘤株TopoⅡ含量无明显变化，但其cDNA有9个核苷酸丢失，使得原位于核内的靶酶TopoⅡ不能进入细胞核。

四、影响细胞凋亡――凋亡基因

ハ赴凋亡是指在特定时空中发生的、受机体严密调控的细胞“自杀”现象，细胞凋亡是细胞的“主动”的自杀行为，属于生理性过程或看作是细胞老化的最后阶段，而细胞坏死则是意外的或病理性的“被动性”死亡。细胞凋亡的发生受凋亡相关基因的调控，细胞凋亡功能的异常不仅在肿瘤的发生与发展过程中发挥了重要作用，还参与介导肿瘤细胞的MDR，使肿瘤细胞对多种化疗药物诱导的凋亡耐受而产生耐药性。细胞凋亡基因能够正性或负性调节细胞凋亡，现在发现，线粒体通透性转变(PT)是调节细胞凋亡的中心环节，ATP减少与否是决定细胞坏死和凋亡的关键因素。正性调节基因包括P53、BCLXs和Fas/ApoI，负性调节基因包括BCRABLpBcl2、BCLXl [21]，调节这些基因的表达影响化疗敏感性。细胞凋亡相关基因为肿瘤耐药的靶分子，可与多药耐药其他途径共同介导多药耐药[22]。P53基因是目前最受关注的抑癌基因，野生型P53基因编码的野生型P53蛋白为促进细胞凋亡的主要蛋白，该蛋白是一种DNA结合蛋白，负责检查染色体DNA是否有损伤和“关卡”滞留作用，P53有“分子警察”的美誉。突变型P53失去诱导细胞凋亡的作用而产生对多种化疗药的耐药性，而且常与Pgp同时表达于多种癌组织[23]。研究发现表达野生型P53基因的人胃癌细胞对化疗敏感，而P53的突变与功能的缺失将导致胃癌细胞对化疗诱导凋亡抑制与耐药[24]。Fas/ApoI与耐药关系密切，Fas与FasL的结合可引起细胞凋亡途径的活化，从而杀死肿瘤细胞。某些化疗药物作用于肿瘤细胞导致FasL表达增加，杀伤癌细胞。缺乏Fas受体表达的肿瘤细胞阻断Fas/FasL系统的传导，对化疗诱导的凋亡表现出耐受性从而产生耐药。Bcl2基因具有抗凋亡的功能，过度表达可抑制肿瘤细胞凋亡，从而对抗药物的治疗作用，使化疗药物失去效果，即Bcl2导致耐药的机制主要通过抑制肿瘤细胞的凋亡途径而完成。目前认为Bcl2抗凋亡的主要机制是：①直接抗氧化；②抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质；③抑制促凋亡调节蛋白Bax、Bak的细胞毒作用；④抑制凋亡蛋白酶的激活；⑤维持细胞钙稳态。

プ凵纤述，全面分析肿瘤的耐药机制，必将对各种肿瘤临床化疗和MDR逆转的深入研究发挥重要的指导作用，随着实验技术的日臻成熟，研究不断深入。人类逐步能够找到克服肿瘤细胞耐药的方法，减少临床化疗的盲目性，为肿瘤的个体化预见性化疗开创新的前景。

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