逆轉腫瘤耐藥性的策略研究進展

劉天宇， 張 玲， 張 濤， 路宏朝*

(1.陜西理工大學 生物科學與工程學院， 陜西 漢中 723000；2.黃石市中醫(yī)醫(yī)院， 湖北 黃石 435000)

化療被認為是肺癌患者臨床治療技術發(fā)展過程中可以廣泛采用的主要治療手段，然而，多藥耐藥性(multidrug resistance，MDR)的產生是可能導致化療失敗和腫瘤復發(fā)的主要因素。MDR主要是指某些腫瘤細胞不僅對某種類型化療常用藥物產生多藥耐藥性，同時也對其他多種化療藥物產生交叉耐藥性，從而大大降低了腫瘤細胞對化療藥物的敏感性[1]。因此，克服MDR是不斷提高腫瘤化療臨床效果，最終治療惡性腫瘤的關鍵。事實上，在腫瘤聯合治療中的MDR產生的機制仍然是相對復雜的，研究表明，克服MDR主要有兩種有效途徑：第一種是尋找克服MDR的免疫抑制劑與新型抗腫瘤藥物聯合應用，提高MDR腫瘤對抗腫瘤藥物的敏感性；第二種則是通過開發(fā)一種無交叉耐藥，甚至對MDR腫瘤細胞更敏感的新型抗腫瘤藥物，避免聯合用藥帶來的治療成本和藥物耐受性等方面的問題[2-3]。此外，中藥具有低毒性和低副作用，能夠作用于多個靶點和信號通路逆轉腫瘤MDR，是潛在的MDR抑制劑?；诖耍疚木C述了近年發(fā)展出的逆轉腫瘤多藥耐藥性的策略以及相關抑制劑的最新研究成果。

1 抑制耐藥蛋白逆轉MDR

許多耐藥相關蛋白可以參與和介導腫瘤MDR的產生，包括腺苷三磷酸結合盒耐藥轉運蛋白(ATP-binding cassette transporters，ABC)超家族和肺耐藥蛋白(lung resistance protein，LRP)兩類，其中ABC超家族的成員主要包括P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)、多藥耐藥性相關蛋白1(multidrug resistance related protein1，MRP1)和乳腺癌耐藥相關蛋白(breast cancer resistance protein，BCRP)等3類[4]。

1.1 ABC轉運蛋白及相關抑制劑

ABC轉運蛋白是一種跨膜轉運蛋白，由4個結構域共同組成，即兩個高度疏水的跨膜結構域(transmembrane domain，TDM)和兩個核苷酸結合域(nucleotide-binding domain，NBD)[5]。ABC轉運蛋白主要利用水解ATP產生的能量對于水溶質中的多種生物蛋白質分子進行跨膜轉運，轉運的底物分子包括葡萄糖、氨基酸、藥物等[6]。與MDR有關的ABC轉運蛋白的過量表達可能會導致一些進入腫瘤細胞內的抗腫瘤化療藥物被轉運至細胞外，從而導致這些藥物在腫瘤細胞內的有效濃度大幅降低，產生多藥耐藥性[2]。因此，研究并設計一種針對于ABC轉運蛋白的小分子抑制劑，與其他抗腫瘤化療藥物進行聯合用藥，可維持腫瘤細胞內的化療藥物的有效濃度并達到逆轉MDR的目的。

1.1.1 P-gp抑制劑

由P-gp介導的腫瘤MDR的機制是目前研究較為清晰的。P-gp是一種重要的腫瘤細胞耐藥性蛋白，它可將多種化療藥物直接泵出腫瘤細胞外。在許多具有耐藥性的腫瘤中，P-gp的表達水平普遍相對較高[7]。目前已開發(fā)出了三代針對P-gp的MDR抑制劑：第一代抑制劑主要包括酯類環(huán)孢菌素A和維拉帕米等，其作用機制是通過競爭性抑制作用，阻止其他化療藥物的泵出，但由于沒有特異性的靶點，且不良反應明顯，所以這類抑制劑無法發(fā)揮臨床研究和應用的價值[8]；第二代抑制劑主要包括環(huán)孢菌素右旋維拉帕米(dexvera-pamil)[9]、環(huán)孢菌素A維拉帕米衍生物伐司撲達(evalspodar-psc833)[10]、哌啶類環(huán)孢菌素衍生物biricodar(vx-710)[11]等，雖然這些抑制劑逆轉MDR的活性已有一定程度的改善和提高，且其副作用也較低，但是當與其他化療藥物進行聯合治療時會直接抑制體內細胞色素P450代謝酶的活性，從而影響化療過程中藥物的藥動學性質，且大大增加了藥物在體內的毒性[12]；第三代抑制劑主要包括elacridar(gf120918)[13]、tariquidar(xr9576)[13]、zosuquidar(ly335979)[14]等，這些抑制劑在體外實驗和動物實驗中均明顯地表現出其特異性和較高的抑制活性，而且對細胞色素P450代謝酶的活性無顯著影響，因此存在一定的臨床應用價值[15]。

1.1.2 MRP1抑制劑

MRP1(multidrug resistance associated protein1，MRP1)屬于MRP家族成員，是一種由1531個氨基酸結合組成的蛋白質，有兩個核苷酸結合域和三個核苷酸跨越域，主要分布于胞漿中，少量跨越域分布在腫瘤細胞膜上[16]。研究結果表明，MRP1只是轉運與谷胱甘肽結合后的阿霉素類藥物，即在谷胱甘肽與核苷酸轉移復合酶的相互作用下，抗腫瘤阿霉素類藥物與GSH結合后，由MRP1轉運到腫瘤細胞外[17]，因此通過抑制MRP1也可抑制MDR。此外研究人員還發(fā)現，特異性地抑制MRP1的活性，可恢復阿霉素耐藥的人髓性白血病K562/ADMRP1癌細胞對阿霉素的敏感性，達到治療癌癥的目的[18]。

1.1.3 BCRP抑制劑

BCRP又名ABCG2，屬于ABC轉運蛋白超家族成員，由655個氨基酸組成，分布于細胞膜上，可介導卵巢癌的腫瘤耐藥性，與傳統(tǒng)的P-gp和MRP1介導的腫瘤細胞耐藥性機制類似，即通過主動的細胞外排作用，降低藥物在腫瘤細胞內的濃度從而產生MDR[19]。傳統(tǒng)的抑制劑對BCRP引起的MDR均無明顯的抑制作用。霉菌毒素FTC(fumitremorginc，FTC)對于BCRP有特異性抑制作用，但是對MRP1介導的耐藥性無效。由于霉菌毒素FTC對于人體有很強的中樞神經和化學毒性，所以不能廣泛用于動物臨床的研究。隨后人們對霉菌毒素FTC類似物進行了改造，得到一些低毒的霉菌和FTC類似物，如ko134、ko143等[20]。ko143是目前世界上已知活性最強、毒性最低的霉菌和BCRP耐藥性抑制劑，動物實驗結果表明，在有效逆轉耐藥性的高濃度下，該抑制劑未顯示細胞毒性作用。

近年來，雖然已成功研制出許多針對ABC轉運蛋白的小分子抑制劑，但是這些抑制劑作用對象仍然比較單一，而且可能存在一些明顯的毒副作用，在與其他化療藥物聯合使用時，會加重藥物的副作用。盡管抑制ABC轉運蛋白可在一定程度下逆轉MDR，維持化療藥物的有效濃度，增加化療效果，但其與化療藥物的副作用的疊加效應限制了其使用。因此未來針對ABC轉運蛋白的小分子抑制劑的研發(fā)需要著重考慮降低其副作用，并避免與化療藥物聯合使用時可能產生的副作用的疊加效應，使其發(fā)揮更大的逆轉MDR的作用。

1.2 LRP蛋白及相關抑制劑

LRP及其介導的MDR是順鉑耐藥的重要形成原因，由于其最早在肺癌患者的細胞中被發(fā)現，故將其命名為肺癌順鉑耐藥轉運蛋白[21]。與MRP、P-gp不同，LRP不屬于ABC轉運蛋白家族成員，主要分布在血腦屏障、巨噬細胞和其他內分泌性器官中[22]。LRP可以通過核孔直接進入細胞核，減少化療藥物在細胞核內的作用濃度從而直接導致耐藥性的發(fā)生[23]。因此，抑制腫瘤細胞LRP的表達可在一定程度上有效克服肺腺癌細胞的MDR。研究人員在對浙貝母堿對抑制肺癌耐藥腫瘤細胞株A549/DDP的MDR的研究表明，浙貝母堿可以有效抑制肺癌細胞A549/DDP細胞株的MDR，其作用機制可能與腫瘤細胞LRP的表達有關[24]。張善鋒等[25]通過利用小干擾RNA轉染技術，沉默了肺腺癌細胞紫杉醇耐藥株A549/TXL20的LRP基因，探討其對A549/TXL20細胞中LRP基因表達的影響，發(fā)現了利用轉染小干擾RNA技術可以有效沉默A549/TXL20細胞中LRP基因的表達，能提高肺腺癌細胞對紫杉醇的敏感性。

盡管LRP不同于ABC轉運蛋白，但其介導的MDR機制與后者較為相似，即都是通過降低化療藥物在腫瘤細胞內的有效作用濃度從而導致MDR的發(fā)生。目前針對于化療中LRP抑制劑的研究較為有限，相關的藥物副作用亦不十分明確，因此未來需要深入研究，鑒定其毒副作用，開發(fā)更多的LRP抑制劑，并降低其副作用以有效逆轉腫瘤MDR。

2 阻滯異常細胞存活通路逆轉MDR

許多類型的細胞毒性化療藥物都通過間接地抑制腫瘤細胞周期或直接地誘導腫瘤細胞凋亡，然而，腫瘤細胞內的一些異常細胞存活通路的激活可避免細胞毒性藥物誘導的腫瘤細胞死亡，導致耐藥性的產生[26]。因此，阻滯腫瘤細胞的異常存活通路，可以有效地逆轉MDR。ZHOU等[27]研究Apoptin衍生肽對順鉑耐藥胃癌細胞系的影響，結果發(fā)現Apoptin衍生肽不僅可抑制胃癌細胞的侵襲和遷移，而且可通過抑制PI3K/AKT/ARNT信號通路從而降低胃癌細胞的耐藥性，促進順鉑耐藥胃癌細胞凋亡。CHONG等[28]采用模型系統(tǒng)探討卵巢癌的耐藥性，結果表明，紫杉醇耐藥的卵巢癌細胞系的紡錘體組裝檢驗點相關基因CCNB1和BUB1顯著下調。由于紫杉醇是一種有效的微管作用藥物，并通過調節(jié)紡錘體組裝檢驗點發(fā)揮誘導腫瘤細胞凋亡作用，因此恢復紡錘體檢驗點相關基因的功能，可在一定程度上恢復腫瘤細胞的藥敏性。

許多異常細胞存活通路可誘導腫瘤MDR的發(fā)生，阻滯這些通路可在一定程度上逆轉MDR。但目前已知的異常的細胞存活通路有限，而且需要實驗進行驗證，因此應尋找和發(fā)掘更多的異常細胞存活通路，并及時進行體內、外實驗驗證，為未來的研究提供參考。

3 中藥逆轉MDR

雖然很多藥物具有可觀的逆轉腫瘤MDR的作用，然而，由于藥物的毒性和副作用限制了它們的臨床使用。相對而言，中藥具有較低的藥物毒性和副作用，可作用于多個靶點并通過多種方式逆轉腫瘤MDR[29](圖1)。

圖1 中藥逆轉MDR

藤黃酸(gambogicacid，GA)是藤黃的主要生物活性成分，可誘導耐藥腫瘤細胞凋亡，逆轉MDR[30]。研究結果表明，GA可有效下調腫瘤細胞P-gp、Bcl-2蛋白表達，增強耐藥腫瘤細胞對順鉑的敏感性，促進腫瘤細胞凋亡[31]。此外，據研究證實，GA還可通過上調Bax蛋白表達，抑制JNK信號通路從而增強耐藥胃癌SGC7901/DDP細胞系對順鉑的敏感性[32]。丹參提取物丹參酮(tanshinone)ⅡA具有良好的抗腫瘤效果[33]。袁源等[34]的研究結果揭示，丹參酮ⅡA的應用可有效降低P-gp、BCRP及MRP1在胃癌細胞中的表達，同時可增強紫杉醇耐藥的胃癌細胞對紫杉醇的藥敏性。陳璐等[35]研究發(fā)現，丹參酮ⅡA的應用能夠降低阿霉素耐藥的胃癌細胞系MCSNU-638中MRP1的表達，并激活細胞自噬信號，誘導耐藥胃癌細胞的自噬，逆轉胃癌細胞的耐藥性。姜黃素(Curcumin，CUR)是從姜黃中提取的一種具有生物活性和藥理活性的天然黃色酚類化合物[36]。LU等[37]研究報道CUR可通過下調長春堿耐藥結腸癌細胞株HCT-8/VCR中P-gp的表達，進而逆轉MDR。槲皮素(Quercetin，Que)是一種自然界分布最廣的植物源性黃酮類化合物，具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化等多種藥理作用[38]。KIM等[39]在MS-SA/Dx5細胞系中使用槲皮素-戊二氧甲基偶聯物逆轉了P-gp介導的MDR，抑制了腫瘤細胞增殖。此外，還有許多其他中藥也具有逆轉腫瘤MDR的作用[40-41]，如人參皂苷和川芎嗪等。雖然中藥副作用較低，可逆轉腫瘤MDR，但其成分較為復雜，種類繁多，在與化療藥物聯用時是否會導致更大的副作用并不明確。此外，中藥逆轉腫瘤MDR的臨床數據十分有限，因此未來需要鑒定中藥與化療藥物聯合使用產生的副作用，同時加大研究力度，進入臨床實驗。

4 結論與展望

截至目前，化療仍被認為是腫瘤早期治療的手段之一，但腫瘤MDR的產生不僅嚴重阻礙了化療的效果，而且對腫瘤患者的生存率和生活質量也帶來了很大的影響。隨著對腫瘤耐藥性問題研究的不斷深入，已經發(fā)展出了一些抑制MDR的策略，但這些策略及抑制劑都存在自身的局限性和副作用，因此應在改進策略的同時，開創(chuàng)新的方法抑制MDR，未來可從以下幾個方面進行改進和探究：尋找更為精細的藥物作用靶點，提高化療效率并降低毒副作用；中藥作為耐藥性抑制劑具有很大的潛力，未來可深入廣泛研究，使其更好地發(fā)揮抑制MDR的效用；腫瘤MDR機制尚未完全闡明，需要繼續(xù)探索；探究新的逆轉MDR的方法和思路。