海洋天然產(chǎn)物中P糖蛋白介導(dǎo)的多藥耐藥抑制劑研究進(jìn)展

張曉瑜，江 濤，萬升標(biāo)

（中國海洋大學(xué) 醫(yī)藥學(xué)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(xué)治療是治療腫瘤主要手段之一。但是因化療而相繼產(chǎn)生的腫瘤細(xì)胞多藥耐藥對化療的有效率造成巨大威脅。腫瘤細(xì)胞多藥耐藥（MDR）是指腫瘤細(xì)胞對某一化療藥物產(chǎn)生耐藥后，對其他化學(xué)結(jié)構(gòu)及機(jī)理不同的化療藥物也產(chǎn)生交叉耐藥的一種現(xiàn)象。很多化療藥物都易引起MDR。

腫瘤細(xì)胞MDR形成機(jī)制較多，與MDR相關(guān)的蛋白有：P糖蛋白、多藥耐藥蛋白、肺耐藥蛋白、拓?fù)洚悩?gòu)酶、谷胱甘肽－S－轉(zhuǎn)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(jī)制非常復(fù)雜。

2009年小鼠P－gp分子的X射線衍射晶體結(jié)構(gòu)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(jī)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(dǎo)MDR逆轉(zhuǎn)劑的設(shè)計開發(fā)越來越合理。

經(jīng)過近20年的研究，P糖蛋白介導(dǎo)的腫瘤MDR逆轉(zhuǎn)劑已經(jīng)有三代藥物問世。第一代藥物通過與其他藥物競爭結(jié)合并外排發(fā)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(dǎo)致臨床試驗失敗，最終被淘汰［3］；第二代逆轉(zhuǎn)劑雖然毒性有所降低且高效廣譜，但大多影響藥代動力學(xué)參數(shù)［4］。目前以非P－gp底物、高效低毒、無明顯藥代動力學(xué)改變?yōu)橹饕卣鞯牡谌孓D(zhuǎn)劑正在研發(fā)中。

1 P糖蛋白介導(dǎo)MDR抑制活性的海洋天然產(chǎn)物進(jìn)展

海洋環(huán)境因其多樣性、復(fù)雜性和特殊性的特點，源于其中的海洋天然產(chǎn)物在生長和代謝過程中生產(chǎn)各種具有特殊生理功能的活性物質(zhì)。從海綿、海鞘及少量刺細(xì)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(zhuǎn)活性。下文將概括總結(jié)近年發(fā)現(xiàn)的P糖蛋白介導(dǎo)MDR抑制活性的海洋天然產(chǎn)物進(jìn)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(fā)現(xiàn)八個Sipholane三萜化合物［6］。2007年Zhi研究小組研究中發(fā)現(xiàn)Sipholenol A具有逆轉(zhuǎn)P－糖蛋白的活性。試驗中發(fā)現(xiàn)Sipholenol A1僅針對表達(dá)P糖蛋白的細(xì)胞有效。其不會改變細(xì)胞中P－糖蛋白表達(dá)濃度，其可能是直接與P糖蛋白結(jié)合發(fā)揮作用，進(jìn)而逆轉(zhuǎn)MDR；另一方面，不會增加抗癌藥物的細(xì)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(fā)現(xiàn)的兩個三萜和之前發(fā)現(xiàn)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(xù)篩選了從紅海海綿中分離的三萜類化合物，發(fā)現(xiàn)其中的Sipholenone E6，Sipholenol L7和Siphonellinol D8對MDR性人體表皮癌細(xì)胞對秋水仙堿、長春花堿、紫杉醇逆轉(zhuǎn)活性有顯著效果。同時，它們對表達(dá)P－糖蛋白的細(xì)胞有效，不會影響P糖蛋白的表達(dá)量。這些化合物在有效濃度下，均無毒性表現(xiàn)。

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(jié)構(gòu)相似，有助于對其化合物的改造和藥理作用的發(fā)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(jié)構(gòu)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(huán)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(zhì)。

圖1 Sipholane三萜系列化合物結(jié)構(gòu)式

研究結(jié)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(xì)胞的細(xì)胞毒性，例如Lamellarin D對多種腫瘤細(xì)胞具有很高的細(xì)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(dǎo)的泵出過程，而且能夠在轉(zhuǎn)錄層次上抑制MDR1基因的表達(dá)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(dǎo)MDR抑制活性的海洋天然產(chǎn)物

1.3.1 吲哚派生物

1994年Stratmann等［11］從藍(lán)綠藻中分離到的welwistatin 14，可用于因P－糖蛋白過表達(dá)而產(chǎn)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(xì)胞有效濃度，被認(rèn)為通過和P－糖蛋白特定位置結(jié)合而產(chǎn)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(zhuǎn)人體表皮癌細(xì)胞對秋水仙堿的抵抗作用，其對人體表皮癌細(xì)胞細(xì)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(xiàn)出良好的P糖蛋白抑制活性。

1990年，Schwartz小組［13］從藍(lán)綠藻念珠屬（Nostoc sp.ATCC 53789）中提取出一種具有16元大環(huán)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的化合物被發(fā)現(xiàn)。該族化合物在體外細(xì)胞試驗中，對MDR腫瘤細(xì)胞顯示出非常高的活性。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)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(dǎo)MDR抑制活性的海洋天然產(chǎn)物

2 結(jié)語

MDR腫瘤治療已經(jīng)成為近年來的研究熱點。本文報道中的一部分化合物已經(jīng)進(jìn)入臨床研究，如Talbotulin進(jìn)入二期臨床試驗治療非小細(xì)胞肺癌；另一部分化合物，如Cryptophycin類化合物因其化學(xué)穩(wěn)定性、水溶性和良好的活性已經(jīng)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(jié)構(gòu)已經(jīng)成為研究的熱點。三萜類化合物有著專一的P糖蛋白逆轉(zhuǎn)活性，高效低毒，不影響P糖蛋白表達(dá)水平等優(yōu)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(xiàn)特殊。吲哚、多肽類化合物為P糖蛋白逆轉(zhuǎn)劑的研發(fā)提供了新思路。

P－糖蛋白抑制活性海洋天然產(chǎn)物的開發(fā)對研究P－蛋白構(gòu)效關(guān)系、研發(fā)臨床藥物都起著十分積極的推動作用。

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