槲皮素逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥作用研究進展

翟閃閃 楊成君 王 芳 傅 瑤

(吉林大學白求恩醫(yī)學院生物化學與分子生物學實驗中心，吉林 長春 130021)

槲皮素是一種具有多種生理活性和藥理活性的天然小分子黃酮類化合物。近年來研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可抑制腫瘤細胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、干擾腫瘤細胞周期、干擾腫瘤細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥等作用。本文結(jié)合國內(nèi)外文獻，就槲皮素影響腫瘤細胞多藥耐藥相關(guān)蛋白的表達，逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥方面進行綜述分析。

1 槲皮素抗腫瘤的作用

臨床腫瘤患者很大一部分發(fā)生多藥耐藥現(xiàn)象，即對某些結(jié)構(gòu)與作用機制不同的藥物也產(chǎn)生耐藥現(xiàn)象，嚴重阻礙了腫瘤患者的臨床治療。因此探索腫瘤細胞多藥耐藥的機理并加以有效的逆轉(zhuǎn)，已成為腫瘤研究領(lǐng)域亟待解決的問題。目前針對腫瘤多藥耐藥的治療主要采用聯(lián)合化療，而一些多藥耐藥逆轉(zhuǎn)劑如維拉帕米、環(huán)孢素A等因其副作用大，尚不能投入臨床使用〔1〕，因此從日常飲食中尋找潛在副作用小的多藥耐藥逆轉(zhuǎn)劑以成為目前亟待解決的問題。槲皮素，化學名為 3，3′，4′，5，7－五羥基黃酮(結(jié)構(gòu)式見圖1)，是一種天然的小分子黃酮類化合物。槲皮素及其衍生物作為一種常見的多酚類物質(zhì)形成了普通飲食的一個組成部分，在蔬菜、水果、谷物和多種中草藥中含量豐富〔2〕。近年來研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可抑制腫瘤細胞的增殖、誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡、干擾腫瘤細胞的周期、干擾腫瘤細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥等作用〔3～5〕。

2 腫瘤多藥耐藥的機制

ATP結(jié)合盒(ABC)跨膜轉(zhuǎn)運蛋白的過度表達是腫瘤細胞多藥耐藥最常見的一種機制。ABC家族是一個龐大的膜結(jié)合蛋白家族，與腫瘤多藥耐藥關(guān)系密切的主要有P糖蛋白(P－glycoprotein，P－gp)、多藥耐藥相關(guān)蛋白(multidrug resistance－associated protein，MRP1)、乳腺癌耐藥蛋白(breast cancer resistance protein，BCRP)〔6～8〕。ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的底物眾多，常用的抗腫瘤藥物有蒽環(huán)類、長春堿類等。ABC轉(zhuǎn)運蛋白的功能組成分為兩個部分:12 個跨膜區(qū)(trans－membrane domain，TMD)，形成底物轉(zhuǎn)運通道，具底物識別功能;2個核苷酸結(jié)合區(qū)(nucleotide binding domain，NBD)水解 ATP為轉(zhuǎn)運提供能量〔8〕。BCRP僅具有6個跨膜轉(zhuǎn)運區(qū)和1個核苷酸結(jié)合區(qū)，需要形成二聚體發(fā)揮生理功能〔9〕。

圖1 槲皮素的基本結(jié)構(gòu)

2.1 P－gp P－gp由多藥耐藥基因1(MDR1)基因編碼，是目前研究的最多的ABC轉(zhuǎn)運體。P－gp可以轉(zhuǎn)運多種化療試劑像長春堿類，蒽環(huán)類，紫杉烷類等〔10〕。其在節(jié)腸癌細胞，白血病細胞，畸胎癌細胞中均被檢測到，在腫瘤細胞膜上過度表達，與化療物結(jié)合，將其泵出胞外，使的細胞對化療藥物的敏感性降低，產(chǎn)生了多藥耐藥。曾有文獻報道利用RNA干擾技術(shù)特異性地抑制直腸癌細胞MDR1及P－gp的表達，導(dǎo)致阿霉素及長春新堿在胞內(nèi)濃度上升，從而使長春新堿及阿霉素的細胞毒性增強〔11〕。

2.2 MRP1 MRP1是由ABC C1基因編碼。的帶負電的藥物能被MRP1排出細胞外，從而造成MRP1高表達腫瘤細胞的多藥耐藥。MRP1的藥泵作用與P－gp并無協(xié)同，其特異性的轉(zhuǎn)運底物是在胞內(nèi)與還原型谷胱甘肽共軛結(jié)合的化療藥物。曾有文獻報道通過建立K562/ADM發(fā)現(xiàn)此細胞MRP1的表達較親代明顯升高，并表現(xiàn)出對長春新堿、阿霉素(adriamycin，ADM)、順鉑(cisplatin，DDP)、依托泊苷(etoposide，VP－16)不同程度的耐藥〔12～14〕。

2.3 BCRP 1998年Doyle等從人乳腺癌耐藥細胞系(MCF－7/Ad－rVP)中發(fā)現(xiàn)了 BCRP，其是由 BCRP基因編碼的，其與 P－gp、MRP1同屬于ATP依賴性膜轉(zhuǎn)運蛋白超家族，其同樣是以藥泵的形式減少胞內(nèi)藥物濃度來實現(xiàn)耐藥的〔15〕。BCRP在乳腺癌細胞，白血病細胞，肺癌細胞等多種腫瘤細胞中均被檢測，在對應(yīng)的耐藥株中表達量較高〔16〕。BCRP雖與P－gp和多藥耐藥蛋白同屬于ABC跨膜轉(zhuǎn)運蛋白超家族，但他們在空間結(jié)構(gòu)上存在很大的差異，這種差異導(dǎo)致了他們之間的耐藥機制的不同。高表達的BCRP的腫瘤細胞株對米托蒽醌、阿霉素、柔紅霉素、足葉乙苷、伊立替康等產(chǎn)生交叉耐藥，但對長春新堿、紫杉醇等不表現(xiàn)交叉耐藥。

3 槲皮素對腫瘤多藥耐藥逆轉(zhuǎn)的研究

3.1 抑制P－gp的活性 P－gp在白血病，淋巴瘤，成人，兒童肉瘤和成神經(jīng)細胞瘤診斷期間被檢測到〔17〕。P－gp具有低的底物專一性，能夠結(jié)合各種各樣的化合物將藥物轉(zhuǎn)運到細胞外。一旦P－gp在癌細胞內(nèi)表達，細胞將獲得其他抗癌因子的抗藥性。事實上，很多結(jié)構(gòu)不同的抗癌因子如ADM，長春堿，長春新堿，放線菌素D，秋水仙堿變成底物由P－gp轉(zhuǎn)運到細胞外。據(jù)報道臨床腫瘤治療中30%腫瘤細胞的多藥耐藥性是由P－gp引起的，因此，P－gp的抑制作用將會克服多藥抗藥?？紤]到黃酮類衍生物具有促進抗癌的活性，他們有可能成為新的多藥耐藥逆轉(zhuǎn)劑。Ikegawa等研究發(fā)現(xiàn)五甲基槲皮素、五丙烯基槲皮素顯著促進了K562/ADM對長春新堿的吸收，吸收倍數(shù)是之前的10.6，10.8倍〔18〕。由此看出他們對 P－gp的抑制作用比傳統(tǒng)的P－gp抑制劑維拉帕米、環(huán)胞素A更有效。有研究發(fā)現(xiàn)槲皮素作為應(yīng)用廣泛的ATP酶抑制劑，在實驗中被證實可竟爭性抑制P－gp NBD ATP 酶活性，從而抑制 P－gp 的藥物外排功能〔19〕。

3.2 MRP1的活性 有文獻報道，槲皮素能明顯的增強KBMRP細胞內(nèi)ADM的熒光強度。其可能機制與MRP交互作用，進一步的檢測結(jié)果表明，槲皮素大幅度下調(diào)膜轉(zhuǎn)運蛋白MRP1的表達，減少藥物的外排，恢復(fù)化療藥物在耐藥細胞中的分布〔20〕。槲皮素大大降低了MRP1過度表達所導(dǎo)致的腫瘤多藥耐藥，可能是通過結(jié)合到MRP1的第一和第二核苷酸結(jié)合區(qū)上，降低MRP1作為ATP酶的活性〔21〕。此外槲皮素還能顯著降低MRP2的轉(zhuǎn)錄活性，減慢藥物在人體內(nèi)的代謝速率〔22〕。

3.3 抑制BCRP的活性 三苯氨胺及其代謝產(chǎn)物4－羥基他莫昔芬是一種非類固醇類的抗激素藥，能夠治療和預(yù)防乳腺癌，他們都是BCRP的底物。三苯氨胺經(jīng)過口服后會在肝和腸道被廣泛的代謝和排放。大鼠的體外實驗研究發(fā)現(xiàn)，當槲皮素協(xié)同三苯氨胺使用時可能改變?nèi)桨卑返纳锢枚群退幋鷦恿W。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同時服用2.5 mg/kg和7.5 mg/kg的槲皮素顯著增加了三苯氨胺的吸收速率常數(shù)，峰濃度;同時三苯氨胺的相對生物利用率比對照組高，絕對生物利用率從18.0%升到24.1%，比對照組有顯著提高〔23〕。進一步體外實驗研究發(fā)現(xiàn)BCRP的含量隨著槲皮素的濃度增加而減少〔24〕。

4 存在的問題及展望

研究結(jié)果表明，腫瘤多藥耐藥的機制是十分復(fù)雜的，目前仍有很多空白，每一種腫瘤的多藥耐藥機制可能是一種也可能是多種，這極大增加了研究的困難程度。同樣槲皮素逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥的作用雖然已得到越來越多的實驗證實，而且很多的實驗都證明槲皮素能作用于目前已知的與腫瘤多藥耐藥相關(guān)的大部分因子，但是目前對槲皮素的研究，尚存在很多不足和問題。這些不足和問題集中表現(xiàn)在以下方面:首先，雖然多數(shù)研究證實槲皮素的抗腫瘤效果，但有實驗證實槲皮素作用于細胞時，一定的劑量范圍內(nèi)細胞對其表現(xiàn)出明顯的毒性反應(yīng)〔25〕;其次，不同的實驗室對槲皮素逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥的研究結(jié)果差別很大，這可能由于不同的實驗瘤株和實驗動物具有對槲皮素不同的反應(yīng)屬性，以及可能不盡一致的實驗條件所造成〔26〕;還有就是槲皮素逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥研究，目前主要集中在抑制蛋白激酶C、抑制酪氨酸蛋白激酶、影響細胞周期等方面，而其對腫瘤細胞多藥耐藥相關(guān)蛋白表達的影響，仍需更為系統(tǒng)的研究。

總之槲皮素在抗癌作用方面具有廣泛的應(yīng)用前景和開發(fā)價值，以逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥為切入點進行深入研究，發(fā)現(xiàn)槲皮素的作用靶點，以期為臨床診治上提供堅實的理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)，仍需要系統(tǒng)深入的研究。

1 Bansal T，Jaggi M，Khar RK，et al.Emerging significance of flavonoids as P－glycoprote in inhibitors in cancer chemocherapy〔J〕.J Pharm Pharmaceut Sci，2009;12(1):46－78.

2 Cheng S，Gao N，Zhang Z，et al.Quercetin induces tumor－selective apoptosis thr－ough downregulation of Mcl－1 and activation of Bax〔J〕.Clin Cancer Res，2010;16(23):5679－91.

3 Kawaii S，Lansky EP.Differentiation－promoting activity of pomegranate(punica granatum)fruit extracts in HL－60 human promyelocytic leukemia cells〔J〕.J Med Food，2004;7(1):13－8.

4 Yang K，Lamprecht SA，Liu Y，et al.Chemoprevention studies of the flavonoids quercetin and rutin in normal and azoxymethane－treated mouse colon〔J〕.Carcinogenesis，2000;21(9):1655－60.

5 McAnlis GT，Mceneny J，Pearce J，et al.Absorption and antioxidant effects of quercetin from onions in man〔J〕.Eur J Clin Nutr，1999;53(2):92－96.

6 Vasiliou V，Vasiliou K，Nebert DW.Human ATP－binding cassette(ABC)transporter family〔J〕.Hum Genomics，2009;3(3):281－90.

7 Rees DC，Johnson E，Lewinson O.ABC transporters:The power to change〔J〕.Nat Rev Mol Cell Biol，2009;10(3):218－27.

8 Saxena M，Stephens HA，Pathak H，et al.Transcription factors that mediate epithelial－mesench ymal transition lead to multidrug resistance by upregulating ABC transporters〔J〕.Cell Death Dis，2011;2(7):179.

9 Gandhi YA，Morris ME.Structure－activity relationship and quantitative structure－activity relationships for breast cancer resistance protein〔J〕.AAPS J，2009;11(3):541－52.

10 Dong X，Mattingly CA，Tseng MT，et al.Doxorubicin and paclitaxel－loaded lipid－based nanoparticles overcome multi－drug resistance by inhibition P－gp and depleting ATP〔J〕.Cancer Res，2009;69(9):3918－26.

11 Ahn SJ，Jeon YH，Lee YJ，et al.Enhanced anti－tumor effects of combined MDR1 RNA interfe rence and human sodium/iodide symporter(NIS)radioiodine gene therapy using an adenoviral system in a colon cancer model〔J〕.Cancer Gene Ther，2010;17(7):492－500.

12 Chen B，Sun Q，Wang X，et al.Reversal in multidrug resistance by magnetic nanoparticle of Fe3O4 loaded with adriamycin and tetrandrine in K562/A02 leukemic cells〔J〕.In Nanomedi，2008;3(2):277－86.

13 Chai S，To KK，Lin G.Circumvention of muti－drug resistance of cancer cells by Chinese herbal medicines〔J〕.Chinese Medicine，2010;5:26.

14 AsanoT，Nakamura K，F(xiàn)ujii H.Altered expression of topoisomerase Ⅱalpha contributes to cross－resistance to etoposide K562/MX2 cell line by aberrant methylation〔J〕.Br J Cancer，2005;92(8):1486－92.

15 Doyle LA，Yang W，Abruzzo LV，et al.A multidrug resistance transporter from human MCF－7 breast cancer cells〔J〕.Proc Nat Acad Sci USA，1998;95(26):15665－70.

16 Grundy M，Seedhouse C，Russell NH，et al.P－glycoprotein and breast cancer resistance protein in acute myeloid leukaemia cells treated with the aurora－B kinase inhibitor barasertib－h(huán)QPA〔J〕.BMC Cancer，2011;11:254.

17 Zhao LA，Jin X，Xu Y，et al.Functional study of the novel multidrug resistance gene HA117 and its comparison to multidrug resistance gene1〔J〕.J Exp Clin Cancer Res，2010;29(1):98.

18 Ikegawa T，Ohtani H，Koyabu N，et al.Inhibition of P－glycoprotein by flavonoid derivatives in adriamycin－resistant human myelogenous leukemia(K562/ADM)cells〔J〕.Cancer Lett，2002;177(1):89－93.

19 Leslie EM，Mao Q，Oleschuk CJ，et al.Modulation multidrug resistance protein 1(MRP 1/ABCC1)transport and atpase activities by interaction with dietary flavonoids〔J〕.Mol Pharmacol，2001;59(5):1171－80.

20 杜方兵，包明紅，梅曉冬.槲皮素對多藥耐藥細胞株KB－MRP的耐藥逆轉(zhuǎn)研究〔J〕. 臨床腫瘤學雜志，2007;12(09):659－62.

21 Leslie EM，Mao Q，oleschuk CJ，et al.Modulation of multidrug resistance protein 1(MRP1/ABCC1)transport and atpase activities by interaction with dietary flavonoids〔J〕.Mol Pharmacol，2001;59(5):1171－80.

22 Verhet L，Seite MP，Allain N，et al.Arsenic induces expression of the multidrug resistance－associated protein 2(mrp2)gene in primary rat and human hepatocytes〔J〕.J Pharmacol Exp Ther，2001;298(1):234－9.

23 Shin SC，Choi JS，Li X.Enhanced bioavailability of tamoxifen after oral administration of ta－moxifen with quercetin in rats〔J〕.Int J Pharm，2006;313(1－2):144－9.

24 Howells LM，Britton RG，Mazzoletti M，et al.Preclinical colorectal cancer chemopreventive efficacy and p53－modulating activity of 3′，4′，5′－trimethoxyflavonol，a quercetin analogue〔J〕.Cancer Prev Res，2010;3(8):929－39.

25 Nqomuo AJ，Jones RS.Cytotoxicity studies of quercetin，shikimate，cyclohexanecarboxylate and ptaquiloside〔J〕.Vet Hum Toxicol，1996;38(1):14－8.

26 Limtrakul P，Khantamat O，Pintha K.Inhibition of P－glycoprotein function and expression by kaempferol and quercetin〔J〕.J Chemother，2005;17(1):86－95.