多種耐藥蛋白的表達與大腸癌多藥耐藥的相關性研究進展

孔 易，胡占鋒，胡瑞云，鄭紀寧

(承德醫(yī)學院，河北承德 067000)

綜述講座

多種耐藥蛋白的表達與大腸癌多藥耐藥的相關性研究進展

孔 易，胡占鋒，胡瑞云，鄭紀寧△

(承德醫(yī)學院，河北承德 067000)

GST-π;LRP;P-gp;MRP;TopoⅡ;大腸癌;多藥耐藥

很多研究顯示，導致大腸癌化療失敗的原因之一可能是腫瘤細胞對化療藥物產(chǎn)生了多藥耐藥性(Multidrug resistance,MDR)。因此，對耐藥基因的表達產(chǎn)物進行研究,有助于針對不同的患者選擇合適的個體治療方案和實施有效的逆轉措施。MDR的產(chǎn)生機制十分復雜，由多種基因參與，涉及多種基因產(chǎn)物，如谷胱甘肽-巰基-轉移酶-π(glutathione-s-transferase-π,GST-π)、多藥耐藥相關蛋 白(Multidrug resistance-associated protein, MRP)、P-糖 蛋 白(P-glycoprotein,P-gp)、肺耐藥蛋白(Lung resistance protein,LRP)、拓撲異構酶Ⅱ(TopoisomeraseⅡ,TopoⅡ)等表達水平、活性的變化。本文綜述這些蛋白在大腸癌中的表達與患者化療敏感性的相關性研究進展。

1 大腸癌的多藥耐藥及其機制研究

在臨床化療過程中，大腸癌細胞可能對某一種化療藥物產(chǎn)生抗性，同時也可能對與該種化療藥物的結構特性、作用靶點及機制等均不相同的其它化療藥物產(chǎn)生交叉性耐藥，這種現(xiàn)象就是大腸癌的多藥耐藥，它是影響大腸癌臨床化療療效的重要因素之一[1]。根據(jù)其發(fā)生原因和時間不同大腸癌的多藥耐藥可分為原發(fā)性和獲得性兩類。原發(fā)性耐藥在化療一開始時就出現(xiàn)，由患者自身基因遺傳等先天因素造成，獲得性耐藥是多次使用某種藥物后誘導產(chǎn)生。

大腸癌的多藥耐藥形成的分子生化機制是一個復雜的過程，它是多基因、多途徑共同參與的結果，多藥耐藥的產(chǎn)生取決于腫瘤細胞內(nèi)藥物濃度、藥物作用靶點，以及靶點和藥物間相互作用等。其機制可能包括:藥物外排增加及亞細胞分布改變、藥物作用靶點分子改變、藥物代謝障礙、藥物滅活酶表達改變、凋亡相關通路障礙、DNA損傷修復機制障礙等。這些因素可以同時存在, 相互間影響，涉及多種耐藥基因表達產(chǎn)物的表達水平的變化。

2 多種蛋白表達與大腸癌耐藥性的關系

2.1 谷 胱 甘 肽-S-轉 移 酶-π GST-π基 因 定 位 于11q13，其編碼產(chǎn)物GST-π是一種二聚體蛋白質，是由兩個分子質量為22.5kDa的多肽以非共價鍵結合而成[2]。GST-π屬于谷胱甘肽轉移酶一種亞型，與腫瘤耐藥的關系十分密切，有文獻[3]表明，GST-π的表達可能影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展、浸潤及轉移等。GST-π廣泛分布在生物的酶中，主要催化親電性物質與還原型谷胱甘肽間的反應，對生物細胞產(chǎn)生保護作用。其耐藥機制可有以下幾種:①GST-π可以使化療藥物產(chǎn)生的過氧化物被還原為無毒物質，使藥物失去作用，從而導致耐藥;②GST-π可以催化谷胱甘肽與化療藥物結合，增加藥物的水溶性，使化療藥物易被排出而導致耐藥，而GST-π本身也可以與親脂性化療藥物結合，促進藥物的代謝，從而降低藥物的細胞毒作用而使腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥;③GST-π可以通過抑制親電性藥物引起的腫瘤細胞間的DNA交聯(lián), 降低此類藥物對細胞的殺傷而使腫瘤細胞對藥物產(chǎn)生耐藥性[4,5]。Ranganathan等[6]研究發(fā)現(xiàn)，大腸癌中GST-π陽性表達率高，差異有顯著性，提示GST-π的高表達是使大腸癌產(chǎn)生原發(fā)性耐藥的因素之一。Niitsu等[7]將抗敏感基因轉染到GST-π呈高表達的大腸癌細胞中，結果發(fā)現(xiàn)這些細胞對阿霉素、順鉑、馬法蘭的敏感性均有提高，表明GST-π直接影響一些抗腫瘤藥物的敏感性。

2.2 P-糖蛋白 P-gp是多藥耐藥基因MDR-1編碼的跨膜糖蛋白的產(chǎn)物，相對分子質量為170kDa，由1280個氨基酸組成，屬于ATP結合盒式跨膜轉運蛋白超家族。P-gp是一種依賴ATP的藥物輸出泵，它可在細胞膜疏水區(qū)形成單一通道。當化療藥物進入腫瘤細胞后，P-gp先結合藥物分子，再結合ATP，并水解ATP產(chǎn)生能量，將細胞內(nèi)藥物主動轉運至胞外，降低胞內(nèi)藥物濃度而導致腫瘤細胞耐藥性的產(chǎn)生[8]。也有研究表明[9]，P-gp還可能通過抑制caspase-3、激活caspase-8而抑制細胞的凋亡，從而導致細胞耐藥。近年的研究顯示，P-gp在大腸癌細胞中的表達水平與細胞的耐藥程度有明顯的相關性，P-gp的過度表達可導致大腸癌產(chǎn)生原發(fā)性耐藥，是造成化療失敗的重要因素[10]。De Iudicibus等[11]的研究也證實，P-gp在癌細胞中的高表達與大腸癌具有轉移潛能、復發(fā)率高、化療療效差、生存時間短等密切相關。

2.3 多藥耐藥相關蛋白 MRP基因定位于人染色體16p13.1，該基因編碼的MRP包含1531個氨基酸，是一種分子量為190kDa的跨膜型糖蛋白泵分子。MRP屬于三磷酸腺苷結合盒式轉運蛋白家族成員，與P-gp同屬于膜轉運蛋白多基因家族，且有15%的氨基酸序列同源，但其多藥耐藥機制與P-gp的表達無關。MRP具有ATP依賴性藥物外排功能，其可能是通過調控細胞漿及細胞器內(nèi)的pH值而降低化療藥物到達其作用部位的濃度，并通過結合細胞內(nèi)化療藥物，由ATP提供能量逆濃度梯度將藥物轉運至細胞外，使細胞內(nèi)化療藥物減少、細胞毒作用減弱而導致腫瘤細胞耐藥性的產(chǎn)生[12]。目前研究已經(jīng)證實[13,14]，MRP在大腸癌中的高表達提示其為大腸癌原發(fā)性耐藥產(chǎn)生的重要因素之一。Morrow等[15]研究表明，MRP特異的轉運底物是胞內(nèi)還原型谷胱甘肽結合藥物，如柔紅霉素、依托泊苷、米托蒽醌等，MRP通過介導這些藥物的外排，從而導致耐藥性的產(chǎn)生。

2.4 肺耐藥蛋白 LRP基因位于在人類染色體16p11.2，其編碼產(chǎn)物LRP包含869個氨基酸，相對分子質量為110kDa，它是核糖核蛋白顆粒的主要組成成分。LRP是人類主穹窿蛋白，具有調節(jié)細胞核與穹窿內(nèi)外物質分布的作用。LRP在多種腫瘤中均有表達，在不同腫瘤中表達水平的差異可反映其化療敏感性的高低，因此，LRP可以做為一種體外預測化療療效的指標[16]。與P-gp不同，LRP的跨膜轉運區(qū)域沒有ATP結合位點，它主要誘導P-gp和MRP不能誘導的鉑類及烷化劑等藥物，使腫瘤細胞對此類藥物產(chǎn)生耐藥。目前認為LRP使腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥的機制為:①LRP可以使以細胞核為靶點的化療藥物(如順鉑、烷化劑等)不能通過核孔進入細胞核，某些進入胞核的藥物也會很快被“泵”出，降低了細胞核內(nèi)藥物濃度而使細胞產(chǎn)生了耐藥性;②LRP還可以使細胞漿中的化療藥物進入囊泡，并呈房室性分布，從而隔離藥物，最終通過胞吐將藥物排出細胞，導致細胞耐藥[17]。Kitazono等[18]發(fā)現(xiàn), 在結腸癌腫瘤細胞系SW620中，LRP的過度表達導致其對多柔比星、依托泊苷、長春新堿和紫杉醇的敏感性降低，提示LRP是導致結腸癌細胞原發(fā)性耐藥的因素之一。羅文軍等[19]的研究也表明，LRP在大腸癌中的過表達與大腸癌的多藥耐藥間存在緊密聯(lián)系，它可能是造成大腸癌化療療效差的原因之一。

2.5 拓撲異構酶Ⅱ TopoⅡ是一種細胞增殖過程中的重要核酶，它能夠改變DNA二維及三維結構，分離復制過程中的鏈接產(chǎn)物，在DNA轉錄、復制、染色體分離及修復中發(fā)揮重要作用。TopoⅡ是多種化療藥物的靶酶，當腫瘤細胞內(nèi)TopoII表達水平下降或者活性降低時，使得化療藥物的作用靶點減少，可導致腫瘤細胞耐藥性的產(chǎn)生[20]。Acuto等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，細胞內(nèi)TopoII的表達量及活性改變可能和腫瘤多藥耐藥的形成有關。Perry等[22]通對對TopoⅡ拮抗劑的敏感株與耐藥株細胞進行研究，結果發(fā)現(xiàn)后者胞內(nèi)TopoⅡ活性減弱, 提示TopoⅡ的活性與其抑制劑類化療藥物的敏感性呈正比。大量研究發(fā)現(xiàn)，大腸癌中TopoⅡ的陽性表達率較高,可通過對其測定來進行細胞耐藥的研究。

3 結語

多藥耐藥是目前大腸癌臨床化學治療中所面臨的主要問題，對其復雜的機制進行更深入的研究，將有助于更好地篩選合適的抗腫瘤藥物。目前，已知GST-π、LRP、P-gp、MRP及TopoⅡ均參與了大腸癌原發(fā)性耐藥的產(chǎn)生，由于它們各自誘導多藥耐藥產(chǎn)生的機制及介導的敏感譜不同，針對它們逆轉耐藥的方式亦不相同。因此，臨床上聯(lián)合檢測GST-π、LRP、P-gp、MRP及TopoⅡ在大腸癌中的表達水平，可以判斷患者的耐藥情況，為不同的大腸癌患者選擇適合個體的化療藥物，減少盲目性，進一步增強化療療效，提高患者的生存期與存活率，從而使患者受益，也為大腸癌的化療開創(chuàng)了新的前景。

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