五味子乙素逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性的研究進(jìn)展

徐希妮，劉玉清，陶玉龍，侯曉節(jié)，吳海星綜述，金 宏，齊 玲*審校 (吉林醫(yī)藥學(xué)院:.009級臨床藥學(xué)本科班，.病理教研室，吉林吉林 303)

腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性(multiple drug resistance，MDR)系指腫瘤細(xì)胞對一種抗腫瘤藥物出現(xiàn)耐藥的同時，對其他許多結(jié)構(gòu)不同、作用機(jī)制不同的抗腫瘤藥物亦產(chǎn)生交叉抗藥性，它是一種獨(dú)特的廣譜耐藥現(xiàn)象［1］。MDR產(chǎn)生的機(jī)制目前認(rèn)為主要有以下幾種:P-糖蛋白(permeability glycoprotein，P-gp)的過度表達(dá)、多藥耐藥相關(guān)蛋白(multidrug-resistance related protein，MRP)的表達(dá)增加及細(xì)胞凋亡(Programmed cell death，PCD)相關(guān)基因?qū)?MDR基因表達(dá)的調(diào)節(jié)［2］。此外，20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)的三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G2(ATP-binding cassette sub-family G member 2，ABCG2)［3］可介導(dǎo)非經(jīng)典的 MDR。總之，MDR的發(fā)生往往是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果。五味子乙素(Schisandrin B，Sch B)是五味子屬植物中的一個活性單體，它能降低肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活性、抑制脂質(zhì)過氧化，具有抗氧化、護(hù)肝等功效［4］。有研究表明Sch B具有抗腫瘤作用［5］，其抗腫瘤機(jī)制可能與逆轉(zhuǎn)MDR有關(guān)，但Sch B是如何逆轉(zhuǎn)MDR的，其相關(guān)報道還較少。

1 Sch B與P-gp

P-gp是由細(xì)胞多藥耐藥基因(MDR1)編碼的分子量為170 000的磷酸糖蛋白，該蛋白屬于ATP結(jié)合盒(ATP-binding cassette，ABC)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族中的一員。P-gp作為一種跨膜蛋白，具有能量依賴性藥物外輸泵的作用。可通過ATP供能，將進(jìn)入細(xì)胞的化療藥物“泵”至細(xì)胞外，從而降低細(xì)胞內(nèi)藥物濃度，使之達(dá)不到殺滅腫瘤細(xì)胞的濃度閾值，導(dǎo)致化療失?。?］。因此，目前臨床上逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的MDR大多是以P-gp為靶點(diǎn)，抑制P-gp的“外泵”作用［7］而增加細(xì)胞內(nèi)化療藥物的濃度。

針對P-gp這一 MDR 逆轉(zhuǎn)靶點(diǎn)，Pan［8］等研究表明，Sch B具有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)抑制作用，可以抑制P-gp的高表達(dá)，降低藥物的外排作用，從而達(dá)到逆轉(zhuǎn)多藥耐藥的效果。孫華［9］等發(fā)現(xiàn)五味子醇提取物含藥血清對腫瘤多藥耐藥性有顯著的逆轉(zhuǎn)作用，其作用機(jī)制與降低藥物外排泵功能，抑制P-gp基因和蛋白過度表達(dá)，從而增加抗腫瘤藥物在細(xì)胞內(nèi)的蓄積有關(guān)。孔華麗［10］等利用高效液相色譜和紫外光譜分析證明，五味子醇提取物中的有效成分為甲素和乙素，而五味子甲素的含量很低［9］。因此，五味子醇提取物含藥血清逆轉(zhuǎn)MDR的作用與其中的Sch B有關(guān)。另有研究發(fā)現(xiàn)，Sch B對P-gp介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞MDR有明確的體外逆轉(zhuǎn)效果［11］。Sch B可能通過競爭性抑制、別構(gòu)效應(yīng)，或者是通過其上游調(diào)節(jié)蛋白激酶C(proteinkinase C，PKC)的活化影響 P-gp的生物學(xué)功能［12］。雖然Sch B具體是通過哪種方式發(fā)揮生物學(xué)功能還未確定，但可以肯定的是，Sch B是以P-gp為靶點(diǎn)逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞MDR的逆轉(zhuǎn)劑。

2 Sch B與MRP

除P-gp以外，通過MDR基因擴(kuò)增及其蛋白產(chǎn)物MRP的過表達(dá)也可引起MDR。MRP家族與P-gp同屬于ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族。MRP1是一種分子量為190 000的跨膜蛋白，它是MRP家族中發(fā)現(xiàn)最早、研究最深入的耐藥相關(guān)蛋白，它是一種ATP能量依賴泵，可通過外排降低藥物在胞內(nèi)的積聚濃度來達(dá)到耐藥［13］，也具有一定的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)功能。而MRP1的另一種生物學(xué)功能是促使藥物在細(xì)胞內(nèi)的重新分布?？鼓[瘤藥物主要作用于細(xì)胞核內(nèi)的DNA或核酶，但是定位于細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞囊泡等處的MRP1可將藥物隔絕于細(xì)胞內(nèi)核周圍的囊泡內(nèi)，使其失去對DNA或核酶的殺傷作用，使細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性［14-15］。

由此推測，Sch B可通過逆轉(zhuǎn)MRP1對不同化療藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)來介導(dǎo)MRP1耐藥性，其逆轉(zhuǎn)機(jī)制與增加化療藥物的積聚能力有關(guān)。李玲［16］等利用Sch B和MRP1抑制劑 PRB，比較了在HL60/ADR和 HL60/MRP細(xì)胞中，Sch B和PRB分別促進(jìn)DNR積聚以及CFDA積聚情況。研究發(fā)現(xiàn)，前者的積聚濃度明顯高于后者，并且積聚物的多少具有Sch B濃度依賴性，由此得出Sch B可能是通過直接影響MRP1泵增加藥物濃度的功能來逆轉(zhuǎn)MDR。孫萌［17］等發(fā)現(xiàn)，耐藥的腫瘤細(xì)胞中柔紅霉素(DNR)存在異常分布，可能是MRP1將藥物泵到了與靶點(diǎn)無關(guān)的囊泡或其他部位，而SchB可部分恢復(fù)此種異常分布，使散在分布的DNR重新泵回核內(nèi)發(fā)揮藥效。P-gp和MRP同屬于ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族，Sch B是MPR1和P-gp的雙重抑制劑［18］。

3 Sch B與ABCG2

同P-gp、MRP一樣，ABCG2也是ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族的一員，所不同的是它是由一個跨膜結(jié)構(gòu)域(trans-membrane domain，TMD)和一個核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域(nucleotide binding domain，NBD)構(gòu)成的所謂半分子ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體(half ABC transporter)，它是一類與MDR密切相關(guān)的多藥耐藥跨膜蛋白［19］。ABCG2存在ATP結(jié)合盒，因此也具有ATP依賴性藥物的外排功能。對高表達(dá)ABCG2蛋白的MCF-7和MDA-MB-231細(xì)胞的藥敏試驗(yàn)研究顯示，耐藥細(xì)胞降低了NDR和羅丹明123的胞內(nèi)積累，去除 ATP可逆轉(zhuǎn)羅丹明123積累的降低［20］。由此猜想Sch B可以通過切斷其ATP的供應(yīng)或者抑制ATP水解來逆轉(zhuǎn)其介導(dǎo)的MDR。

4 Sch B對PCD的誘導(dǎo)與MDR的逆轉(zhuǎn)

細(xì)胞凋亡是由于外來因素觸發(fā)了細(xì)胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而引發(fā)的細(xì)胞自殺過程，是由特定基因控制的、細(xì)胞自主的、有序性的死亡，又稱程序性細(xì)胞死亡。研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)多種因素，如集落刺激因子類因子、凋亡抑制基因如突變型p53、bcl-2等，均可抑制細(xì)胞凋亡［21］。這些因素的存在一方面使細(xì)胞對凋亡的敏感性降低，另一方面使細(xì)胞對誘導(dǎo)凋亡的藥物產(chǎn)生耐藥性。Lopes［22］等研究表明耐藥細(xì)胞能抵抗由多種藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡;Palissot等［23］研究發(fā)現(xiàn)，HL-60/VCR可抵抗由非多藥耐藥性系列藥物誘發(fā)的PCD;Robinson等［24］研究顯示，抗藥細(xì)胞中MDR1產(chǎn)物可維持細(xì)胞存活的內(nèi)在離子環(huán)境，其過表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)堿性化，降低細(xì)胞對多種化療藥物誘導(dǎo)凋亡的敏感性。p53基因可調(diào)節(jié)MDR1基因的表達(dá)，p53基因的突變與MDR1過表達(dá)及抗藥性有密切關(guān)系［25-26］。由此可見，PCD相關(guān)基因與MDR1基因有一定的內(nèi)在聯(lián)系，可相互影響各自的基因表達(dá)。

SchB可通過多種途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。研究表明，Sch B可增強(qiáng)多柔比星對SMMC-7721細(xì)胞和MCF-7細(xì)胞的凋亡作用，活化caspase-9，同時使線粒體膜電位蛋白缺失［27］，通過此途徑誘導(dǎo)凋亡時會破壞線粒體的膜結(jié)構(gòu)可能會使ATP的生成減少，從而抑制一些ATP依賴泵的外排藥物作用，如P-gp、MRP和ABCG2等，這可能與Sch B逆轉(zhuǎn)MDR有關(guān)。Sch B還可以阻滯細(xì)胞周期，使之停止增殖而凋亡。有實(shí)驗(yàn)表明，Sch B可使SGC-7901細(xì)胞停滯于G0/G1期，這可能與 mRNA 的下調(diào)有關(guān)［28］。Nishida［29］的研究發(fā)現(xiàn)，Sch B可同時降低毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥突變蛋白ATM和抗凝血酶受體蛋白ATR的表達(dá)，在ATM不足時，Sch B可以抑制磷酸化的P53與Chk1(checkpoint kinase 1)蛋白的表達(dá)，可通過抑制P53蛋白的表達(dá)促進(jìn)肺癌細(xì)胞A549的凋亡。因此，Sch B在誘導(dǎo)PCD的同時，會引發(fā)相關(guān)基因的改變，從而間接影響MDR1基因的表達(dá)，這可能也是Sch B逆轉(zhuǎn)MDR的一種方式。目前雖有很多關(guān)于逆轉(zhuǎn)MDR誘導(dǎo)PCD的報道，但是二者之間的具體關(guān)系還需要更深入的研究。

5 展望

目前臨床上腫瘤多藥耐藥逆轉(zhuǎn)劑有很多，但是應(yīng)用效果不太理想，這主要因?yàn)槠涓弊饔幂^大。因此，毒性低而逆轉(zhuǎn)作用強(qiáng)的化合物具有一定的開發(fā)潛力。綜上所述，Sch B對P-gp和MRP1具有雙重抑制作用，能夠同時逆轉(zhuǎn)兩種機(jī)制介導(dǎo)的MRP1，又可通過影響細(xì)胞凋亡來逆轉(zhuǎn)MDR。因此，作為一類價廉、低毒性的新型MDR逆轉(zhuǎn)劑，Sch B是十分有前景的。目前對其機(jī)制的研究還尚不完全清楚，還需要更多的深入研究，相信以后對于Sch B作為MDR逆轉(zhuǎn)劑的研究將成為腫瘤化療治療的一個亮點(diǎn)。

［1］Beck W T.The cell biology of multiple drug resistance［J］.Biochem Parmacol，1987，36(18):2879-2887.

［2］胡 振.腫瘤多藥耐藥逆轉(zhuǎn)劑的研究進(jìn)展［J］.藥學(xué)進(jìn)展，2002，26(3):129-133.

［3］鄧 鳴，李 聯(lián)，張?zhí)m華.ABCG2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的研究進(jìn)展［J］.中國新藥與臨床雜志，2009，28(6):405-410.

［4］Tang M H，Chiu P Y，Ko K M.Hepatoprotective action of schisandrin B against carbon tetrachloride toxicity was mediated by both enhancement of mitochondrial glutathione status and induction of heat shock proteins in mice［J］.Biofactors，2003，19(1/2):33-42.

［5］鄭占虎，董澤宏，佘 靖.中藥現(xiàn)代研究與臨床應(yīng)用:第一卷［M］.北京:學(xué)苑出版社，1997:148-156.

［6］Breier A，Barancík M，Sulová Z，et al.P-glycoprotein—implications of metabolism of neoplastic cells and cancer therapy［J］.Curr Cancer Drug Targets，2005，5(6):457-468.

［7］Hirose M.The process behind the expression of mdr-1/P-gp an mrp/MRP in human leukemia/lymphoma［J］.Anticancer Res，2009，29(4):1073-1077.

［8］Pan Q R，Wang T，Lu Q H，et al.Schisandrin B—a novel inhibitor of P-glycoprotein［J］.Biochem Biophys Res common，2005，335(2):406-411.

［9］孫 華，劉耕陶.五味子果仁醇提取物含藥血清逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥及抑制耐藥糖蛋白(P-gp)的作用［J］.中國新藥雜志，2009，18(12):1130-1135.

［10］孔華麗，閆 亮，段慧娟.五味子醇提取物保肝作用成分分析［J］.解放軍藥學(xué)學(xué)報，2010，26(1):27-29.

［11］朱愛芝，王祥云，金 山，等.茶多酚對腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性逆轉(zhuǎn)作用的研究［J］.北京大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2001，37(4):496-501.

［12］Johnstone R W，Ruefli A A，Smyth M J.Multiple physiological functions for multidrug transporter P-glycoprotein?［J］.Trends Biochem Sci，2000，25(1):1-6.

［13］Schinkel A H，Jonker J W.Mammalian drug efflux transporters of the ATP binding cassette(ABC)family:an overview［J］.Adv Drug Deliv Rev，2003，55(1):3-29.

［14］Sharp S Y，Smith V，Hobbs S.et al.Lack of a role for MRP1 in platinum drug resistance in human ovarian cancer cell lines ［J］.Br J Cancer，1998，78(2):175-180.

［15］Kool M，de Haas M，Scheffer G L，et al.Analysis of expression of cMOAT(MRP2)，MRP3，MRP4，and MRP5，homologues of the multidrug resistance-associated protein gene(MRP1)，in human cancer cell lines［J］.Cancer Res，1997，57(16):3537-3547.

［16］李 玲，胡 汛，潘鏘榮，等.五味子乙素對MRP介導(dǎo)的腫瘤多藥耐藥逆轉(zhuǎn)作用的研究［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報:醫(yī)學(xué)版，2006，27(6):19-23.

［17］孫 萌.五味子乙素逆轉(zhuǎn)由MRP1介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞HL60/ADR和HL60/MRP多藥耐藥研究［D］.杭州:浙江大學(xué)，2006.

［18］Sun Meng，Xu Xiaoli，Lu Qinghun，et al.Schisandrin B:a dual inhibitor of P-glycoprotein and multidrug resistanceassociated protein 1［J］.Cancer Lett，2007，246(1):300-307.

［19］王英澤，段相林，李永福，等.半分子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCG2的腫瘤多藥耐藥性研究及其應(yīng)用［J］.生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展，2009，36(12):1523-1529.

［20］Robey R W，Medina-Pérez W Y，Nishiyama K，et al.Overexpression of the ATP-binding cassette half-transporter，ABCG2(Mxr/BCrp/ABCP1)，in flavopiridol-resistant human breast cancer cells［J］.ClinCancer Res，2001，7(1):145-152.

［21］王少敏，鄒光楣.腫瘤細(xì)胞凋亡與多藥耐藥的研究進(jìn)展［J］.國外醫(yī)學(xué):臨床生物化學(xué)與檢驗(yàn)學(xué)分冊，2005，26(6):355-360.

［22］Lopes E C，García M G，Vellón L，et al.Correlation between decreased apoptosis and multidrug resistance(MDR)in murine leukemic T cell lines［J］.Leuk Lymphoma，2001，42(4):775-787.

［23］Palissot V，Belhoussine R，Carpentier Y，et al.Resistance to apoptosis induced by topoisomerase I inhibitors in multidrug-resistant HL60 leukemic cells［J］.Biochem Biophys Res Commun，1998，245(3):918-922.

［24］Robinson L J，Roberts W K，Ling T T，et al.Human MDR 1 protein overexpression delays the apoptotic cascade in Chinese hamster ovary fibroblasts［J］.Biochemistry，1997，36(37):11169-11178.

［25］Strauss B E，Shivakumar C，Deb S P，et al.The MDR1 downstream promoter contains sequence-specific binding sites for wild-type p53［J］.Biochem Biophys Res Commun，1995，217(3):825-831.

［26］Lin J，Teresky A K，Levine A J.Two critical hydrophobic amino acids in the N-terminal domain of the p53 protein are required for the gain of function phenotypes of human p53 mutants［J］.Oncogene，1995，10(12):2387-2390.

［27］Li Ling，Lu Qinghua，ShenYanwei，et al.Schisandrin B enhances doxorubicin-induced apoptosis of cancer cells but not normal cells［J］.Biochem Pharmacol，2006，71(5):584-595.

［28］Liu Xiaoni，Zhang Chengyu，Jin Xiudong，et al.Inhibitory effect of SchisandrinB on gastic cancer cells in vitro［J］.World J Gastroenterol，2007，13(48):6506-6511.

［29］Nishda H，Tatewaki N，Nakajima Y，et al.Inhibition of ATR protein kinase activity by schisandrin B in DNA damage response［J］.Nucleic Acids Res，2009，37(17):5678-5689.