宮頸癌紫杉醇化療耐藥機制的研究進展

徐建清 王 明 許水清 張晶晶 何 玥 吳玉梅

首都醫(yī)科大學附屬北京婦產醫(yī)院 北京婦幼保健院婦瘤科，北京 100006

宮頸癌是女性第四大常見惡性腫瘤，也是女性癌癥死亡的主要原因之一。數(shù)據(jù)顯示，我國宮頸癌新發(fā)病例近11 萬，死亡病例近6 萬，大多數(shù)患者就診時已是中晚期[1]。目前，宮頸癌主要的治療手段是放療、手術、化療及三者聯(lián)合治療?；熥鳛槔^放療及手術治療后的第三大治療手段，被應用于宮頸癌各個期別的治療。紫杉醇與其他藥物聯(lián)合使用是治療宮頸癌的一線化療方案，然而，由于獲得性耐藥限制了該藥物的臨床應用，患者的5 年生存率降低20%～30%[2-4]。因此，需要徹底了解紫杉醇化療耐藥的分子機制，尋找調節(jié)紫杉醇化療敏感性的關鍵作用靶點，對于改善宮頸癌患者的預后具有重要意義。紫杉醇耐藥是一個多因素參與的復雜過程，包括ABC 轉運體上調、微管系統(tǒng)的改變、非編碼RNA 失調、多種信號通路參與、上皮-間充質轉化（epithelial-mesenchymeal thansition，EMT）、細胞的自噬及凋亡等。現(xiàn)就宮頸癌紫杉醇化療耐藥機制研究進展展開綜述。

1 紫杉醇的作用機制

紫杉醇是一種微管穩(wěn)定劑，通過與β-微管蛋白結合形成穩(wěn)定的微管結構，從而阻滯細胞的有絲分裂，使細胞停留在G2/M 期，進而導致快速增殖的腫瘤細胞死亡[5]。但是，有絲分裂抑制并不是其唯一抗癌機制，紫杉醇還可以直接通過刺激巨噬細胞殺傷癌細胞來促進抗癌免疫反應，或間接通過分泌促炎癥細胞因子來激活樹突狀細胞、自然殺傷細胞和腫瘤特異性T淋巴細胞[6]。研究表明，紫杉醇可能通過在癌細胞的多極紡錘體上引起染色體錯聚，增加染色體不穩(wěn)定性從而發(fā)揮其抗癌作用[7]。

2 紫杉醇耐藥機制

2.1 ABC 轉運體上調

ABC 轉運體是一類跨膜蛋白，在腫瘤細胞中參與抗癌藥物的轉運，其上調可導致化療耐藥。目前研究最多是P-糖蛋白，也被稱為ABCB1，它是由MDR1基因編碼，對紫杉醇等化療藥物有很高的親和力，可將其泵出癌細胞外，從而降低細胞內的藥物濃度導致腫瘤細胞耐藥[8]。研究表明，P-糖蛋白的上調可導致宮頸癌多藥耐藥性的產生[9-10]。此外，其他ABC 轉運體，包括乳腺癌耐藥蛋白和多藥耐藥蛋白1 也被證實在宮頸癌細胞化療耐藥中發(fā)揮關鍵作用[11-12]。因此，阻斷ABC 轉運體是治療宮頸癌化療耐藥的一個潛在靶點。Chen 等[13]研究首次揭示rucaparib 顯著增強了常規(guī)化療藥物對耐藥宮頸癌細胞株的細胞毒性作用，可以與ABC 轉運體的活性部位結合，通過阻斷ABC 轉運體的功能來拮抗宮頸癌細胞的耐藥性。

2.2 微管系統(tǒng)的改變

2.2.1 微管蛋白改變 微管蛋白是由一個高度保守的多基因家族所編碼的一組蛋白，參與多種細胞功能，在維持細胞形態(tài)、細胞分裂、信號轉導及物質輸送等過程中起著重要作用。βⅢ-微管蛋白同種型通常在中樞和周圍神經系統(tǒng)的神經元中表達，而在非腫瘤組織中很少被檢測到，其能夠通過抑制紫杉烷的微管穩(wěn)定能力而對紫杉烷產生耐藥性。研究表明，許多對紫杉醇耐藥的腫瘤細胞過度表達βⅢ-微管蛋白，包括卵巢癌、乳腺癌、非小細胞肺癌等上皮腫瘤，并證實βⅢ-微管蛋白高表達與紫杉醇化療耐藥及預后顯著相關[14-16]。相關確切的機制仍未完全闡明，可能受缺氧誘導因子1α，p53、NF-κB 及microRNA 等調控[17]。Ferrandina 等[18]研究表明，高βⅢ-微管蛋白表達的局部晚期宮頸癌患者與低表達者之間，并未在治療反應及預后方面有明顯統(tǒng)計學差異。Zwenger 等[19]在抗微管蛋白藥物新輔助化療的局部晚期宮頸癌患者中也報道了類似的結果。βⅢ-微管蛋白高表達在多種實體腫瘤中賦予紫杉醇化療耐藥性，目前仍需大量臨床研究來進一步揭示其在宮頸癌紫杉醇化療耐藥中的臨床意義，這對優(yōu)化患者治療至關重要。

2.2.2 微管相關蛋白（microtubule-associated proteins，MAPs）改變MAPs 附著于微管多聚體上，通過調節(jié)微管的穩(wěn)定性、組裝等行為，參與各種微管介導的細胞活動[20]。MAPs 的表達變化或翻譯后修飾可導致微管動力學的改變，從而導致腫瘤對靶向微管的化療藥物產生耐藥性。許多表達異常的MAPs 已被證明與紫杉醇易感性相關，如Tau 蛋白的高表達與對紫杉醇反應較弱的乳腺腫瘤相關，Tau 表達的降低使卵巢癌對紫杉醇治療增敏[21-23]。此外，乳腺癌細胞系中MAP2 表達增加也可導致紫杉醇敏感性增加[24]。但目前鮮見研究報道Tau、MAP2 與宮頸癌紫杉醇耐藥之間的關系。

2.3 miRNA 失調

miRNA 是一種長度為18～24 個核苷酸的非編碼RNA，能夠通過靶向DNA 和mRNA 的互補序列在轉錄和轉錄后水平調控基因表達。miRNAs 影響大多數(shù)細胞功能，包括細胞周期、增殖、分化和凋亡[25]。其中一些miRNA 在特定條件下異常表達，可作為腫瘤抑制因子或癌基因，并可導致化療耐藥。不同的腫瘤表達不同的耐藥相關miRNA 模式，這表明miRNA 調節(jié)功能的復雜性和腫瘤組織的特異性[26]。在宮頸癌中，miR-509-3p 上調不僅明顯抑制宮頸癌細胞的活力，促進其凋亡并顯著提高細胞對紫杉醇的敏感性[27]。miR-375 也在紫杉醇治療的宮頸細胞和組織中上調，過度表達miR-375 降低了宮頸癌對紫杉醇的敏感性，其機制是通過直接靶向E-鈣黏蛋白抑制細胞增殖，促進上皮細胞向間充質細胞的轉化，從而導致宮頸癌細胞產生化療耐藥[28]。另外，研究發(fā)現(xiàn)，miR-125a過表達也能夠增加宮頸癌耐藥細胞對紫杉醇的敏感性，與紫杉醇聯(lián)合順鉑治療的良好反應和預后相關，其可能是預測宮頸癌對紫杉醇和順鉑療效的有效生物標志物[29]。

2.4 參與紫杉醇耐藥的相關信號通路

2.4.1 PI3K/Akt信號通路PI3K-Akt是一個重要的信號通路，在人類腫瘤譜中普遍失調，該通路中某些因素的改變可調節(jié)腫瘤細胞的增殖和凋亡，并與腫瘤的侵襲轉移、化療耐藥密切相關[30]。研究表明，該通路參與宮頸癌紫杉醇耐藥的機制為：①PI3K 酶是PI3K-Akt信號通路中的關鍵酶，其催化亞基p110α 蛋白由原癌基因PIK3CA 編碼。PIK3CA 突變會引起PI3K 酶處于持續(xù)激活狀態(tài)，增強細胞內信號的傳導，導致整個通路的紊亂[31]。PIK3CA 基因突變、擴增是晚期宮頸癌的常見事件，參與宮頸癌細胞紫杉醇耐藥。②紫杉醇也可以直接激活該信號通路中的Akt，一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，也是PI3K 的下游靶點，從而發(fā)揮協(xié)同效應[32]。Liu 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，紫杉醇耐藥的宮頸癌細胞中PI3K-Akt通路被顯著激活，進一步使用紫杉醇和PI3K抑制劑聯(lián)合治療紫杉醇耐藥的宮頸癌細胞株，發(fā)現(xiàn)二者可協(xié)同阻斷細胞周期和增加細胞凋亡，與紫杉醇單獨治療比較，聯(lián)合治療顯著提高宮頸癌對紫杉醇的敏感性。此外，PIK3CA 突變的細胞對PI3K 抑制劑的敏感性明顯增加。盡管目前紫杉醇耐藥和PI3K-Akt 通路的詳細機制仍在研究中，有望成為宮頸癌紫杉醇耐藥問題解決的新靶點。

2.4.2 Notch 信號通路Notch 信號通路是一種獨特的依賴蛋白酶切的信號傳導模式。Notch 受體為單一跨膜蛋白，由功能性胞外、跨膜和胞內結構域組成，γ-分泌酶是該通路激活的重要切割酶，將功能性胞內從跨膜上釋放出來，進而實現(xiàn)核轉位，與CSL 轉錄因子復合體結合，從而激活Myc、p21 等靶基因[34]。Notch 信號通路與宮頸癌細胞的增殖、遷移、侵襲和耐藥性密切相關[35]。Wang 等[36]研究發(fā)現(xiàn)，使用γ-分泌酶抑制劑處理宮頸癌細胞系后，Notch 信號通路被抑制，并且降低了宮頸癌細胞的化學抗性。Sun 等[37]發(fā)現(xiàn)Notch1 在紫杉醇耐藥細胞中的表達上調，沉默Notch1 基因及經γ-分泌酶抑制劑處理后，可部分逆轉EMT 表型，并顯著提高了耐藥細胞對紫杉醇的敏感性，表明抑制Notch 信號可以部分通過逆轉EMT 來恢復紫杉醇耐藥宮頸癌細胞對紫杉醇的敏感性。

2.5 EMT

EMT 是包括宮頸癌在內的多種癌癥發(fā)生化療耐藥的原因之一。上皮細胞通過EMT 失去其極性和細胞之間的黏附性，獲得遷移和侵襲性，成為間充質干細胞，促進細胞的惡性進展和化療耐藥。宮頸癌治療過程中紫杉醇耐藥的發(fā)生與EMT 過程呈正相關。如上文所提到的，miR-375 過度表達通過直接靶向抑制E-鈣黏蛋白，從而導致紫杉醇耐藥；相反，E-鈣黏蛋白的重新表達可部分逆轉EMT 和miR-375 誘導的紫杉醇耐藥性[28]。抑制Notch 信號通路能夠部分逆轉EMT 表型，從而顯著提高了宮頸癌細胞對紫杉醇的敏感性[37]。PVT1 和miR-195 均可抑制紫杉醇誘導的EMT，并提高宮頸癌細胞對紫杉醇敏感性[38]。Li 等[39]研究發(fā)現(xiàn)，低劑量紫杉醇誘導某些宮頸癌細胞的增殖和紫杉醇耐藥，通過敲除角蛋白基因KRT17 后，腫瘤細胞中E-鈣黏蛋白表達顯著升高，從而增強紫杉醇抑制宮頸癌細胞遷移和誘導細胞毒性作用。因此，識別調控EMT 過程的關鍵調節(jié)因素可能是一種新的治療策略。

2.6 細胞自噬與凋亡

自噬是指細胞利用溶酶體降解胞漿中受損、變性或衰老的大分子物質及細胞器的自我消化過程；自噬的功能是一把雙刃劍，既可以作為細胞的保護者，為細胞生存提供所需要的營養(yǎng)和能量；也可以作為細胞的殺手。在腫瘤細胞中亦如此，這取決于疾病的發(fā)展階段或腫瘤微環(huán)境。ARHI 是與自噬相關的重要基因，Wang 等[40]研究發(fā)現(xiàn)ARHI 可通過抑制Akt/mTOR 信號通路的方式促進紫杉醇耐藥宮頸癌細胞的凋亡和自噬，從而增加其對紫杉醇的敏感性。然而，Peng 等[41]發(fā)現(xiàn)紫杉醇耐藥的宮頸癌細胞中自噬水平增加，自噬抑制劑能夠恢復其對紫杉醇的敏感性，其機制可能是通過Warburg 效應激活缺氧誘導因子1α 進一步誘導自噬?？梢钥闯鲎允膳c腫瘤化療耐藥關系的復雜性，不同環(huán)境下所誘導的機制不同，可能所導致的腫瘤細胞對紫杉醇的敏感性不同。

宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病及死亡人數(shù)仍高居女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤首位。紫杉醇作為宮頸癌臨床治療的一線化療藥物，貫穿了宮頸癌各個期別的治療：宮頸癌術后合并高危因素患者的序貫放化療，局部晚期宮頸癌術前的新輔助化療，晚期、遠處轉移及復發(fā)宮頸癌患者的姑息治療。大部分早期宮頸癌經治療后可獲得痊愈；然而在中晚期及復發(fā)轉移性宮頸癌治療過程中，化療耐藥的產生是目前宮頸癌治療面臨的巨大障礙，也是導致治療失敗的主要原因之一。到目前為止，關于宮頸癌紫杉醇耐藥的機制尚未完全闡明，幾乎所有研究都基于細胞水平，需要更多動物實驗及臨床試驗來驗證其中的耐藥機制。本文歸納總結了宮頸癌對紫杉醇耐藥機制的進展，以期為進一步研究及臨床用藥提供新的思路，從而提高紫杉醇在臨床上的應用及效果，改善患者的預后。