ATP结合盒转运载体超家族与胰腺癌耐药

刘俊 裘正军

·综述·

ATP结合盒转运载体超家族与胰腺癌耐药

刘俊 裘正军

虽然吉西他滨(Gemcitabine)是治疗胰腺癌的一线化疗药物，较其他传统的化疗药物有较好的疗效，但胰腺癌化疗的总体效果仍然不理想[1]。其主要原因是胰腺癌对多种化疗药物耐药[2]，而耐药与ATP结合盒(ATP-binding cassette，ABC)转运载体超家族有关[2]。

ABC转运载体超家族是一组依赖ATP的膜转运蛋白，该家族的每个成员都具有高度保守的ABC结构，这些蛋白通常利用ATP提供能量转运特异的底物。ABC转运载体超家族与很多实体瘤的原发性和获得性耐药均相关，而且常常表现为多药耐药，相关的蛋白主要有P-糖蛋白 (p-glycoprotein，P-gp) 、多药耐药相关蛋白 (multidrug resistance associated protein，MRP)、肺耐药蛋白 (1ung resistance protein, LRP)等。现就ABC转运载体超家族与胰腺癌耐药的关系作一综述。

一、P-糖蛋白(P-gp)

1．P-gp及其编码基因MDR1：P-gp是一个由MDR1基因编码的、相对分子质量为170 000、由1280个氨基酸组成的的单链细胞膜糖蛋白[3]，与细胞膜转运蛋白具有高度同源性。1976年Juliano和Ling[4]首先观察到具有MDR表型的中国仓鼠卵巢细胞内药物积聚发生障碍，此耐药细胞对药物的摄入与亲代细胞无差异，而药物外排能力却明显增加。此耐药性的产生是由于细胞膜P-gp的过表达。研究者成功地克隆了P-gp的编码基因，即MDR1。通过基因组分析，发现人类的MDR相关基因有MDR1和MDR2两种；鼠有 mdr1、mdr2和mdr3三类。体外转染实验证实，各分型的功能各不相同，只有鼠的mdrl和mdr3及人MDR1介导肿瘤细胞的耐药，鼠的mdr2和人的MDR2不参与耐药。MDR1 cDNA长4669 bp，第179～3840 bp为可读区，起始密码为ATG。人与鼠 的MDR1基因序列有高度同源性，两者区别集中在氨基端和羧基端的第一个跨膜区。此外，人 MDR1基因与细菌转运蛋白基因也非常相似，由此推测MDR基因是一个高度保守的基因家族。

2．P-gp的分布特点及其生理功能：应用原位杂交和免疫组化方法[5]发现，MDR1基因编码的P-gp在人类正常组织中有不同程度的表达，在肾上腺皮质细胞中MDR1基因的表达最高；在大肠及小肠上皮细胞、肾近曲小管、肝细胞的胆管面、

胎盘滋养细胞及大脑毛细血管内皮细胞等有中等程度的表达；在卵巢、胸腺骨髓中，MDR1表达率很低，甚至不表达。因此认为P-gp并非一种异常蛋白，而具有一定的生理功能，可能与各种保护屏障有关。P-gp具有泵功能，正常细胞可通过胞膜P-Gp向胞外排出食物中的天然毒物、内源性代谢产物和细胞毒性物质。

3．P-gp与胰腺癌：对于MDR1/P-gp在人类胰腺癌肿瘤细胞中的表达程度是有争议的。有的学者[6]认为，MDR1和P-gp在大部分胰腺癌中皆有高表达，而且直接影响到预后；另外一些学者则认为P-gp在胰腺癌中表达是缺失的。2000年伯尔尼大学和美国加州大学多学科学者合作研究[6]分析了67例胰腺癌患者的手术切除标本及15例生前健康的遗体器官捐献者胰腺的MDR1和 P-gp表达。结果显示胰腺癌组织MDR1 mRNA表达水平较正常胰腺组织提高了1.4倍(P=0.03)，MDR1 mRNA呈高表达的胰腺癌标本占癌标本的38%，它们的 MDR1 mRNA的水平较正常胰腺则提高了2.9倍(Plt;0.01)。同样，那些癌组织样本也高表达MDR1蛋白。进一步分析发现，MDR1/P-gp高表达的胰腺癌患者手术后的生存时间短于低水平到中等水平表达者，他们的平均生存时间分别为11.6个月(12例)和14.2个月(42例)。国内研究[7]报道认为，P-gp的阳性率在胰腺癌约为70%，而正常胰腺仅为33%，且在淋巴结转移的患者中P-gp的阳性率更高，P-gp阳性与生存期呈负相关。笔者的研究[8-9]显示，P-gp在胰腺癌组织中高表达，并与HIF-1α呈正相关。

4．P-gp与胰腺癌耐药：2001年加拿大和日本学者[10]实验结果显示，胰腺癌细胞株SUIT-2的耐药亚株S-020和TXT(泰索蒂)选择性SUIT-2细胞株S2/TXT对TXT显著耐药，对DOX(阿霉素)交叉耐药，对不依赖P-gp的5-FU(5-氟尿嘧啶)不耐药。RT-PCR提示 MDR1mRNA在亚株S-020和S2/TXT中高表达，但是在其他胰腺癌细胞株或亚株中低表达甚至无表达。TXT耐药性在 S-020和 S2/TXT亚株中可以被P-gp阻滞剂维拉帕米所逆转，提示胰腺癌肿瘤细胞对TXT耐药性，无论是原发的还是继发的，都有可能受到MDR1(P-gp)的调控。2003年德国Nieth等[2]应用siRNA沉默人胰腺癌细胞株EPP85-181RDB的MDR1 mRNA和蛋白表达，结果显示细胞株对daunorubicin的耐药性下降了85%。提示胰腺癌细胞对daunorubicin的耐药主要通过MDR1机制。因此认为某些胰腺癌对某些抗癌药的耐药是通过MDR1/P-gp调控。在实验研究方面，1996年美国内布拉斯加州医学中心的研究者[11]应用检测细胞内的若丹明123(荧光染色标记)来间接测定4株人类胰腺癌细胞株(PANC1、BxPC3、AsPC1和Capan1)P-gp的表达。实验表明该4株胰腺癌细胞株皆未能测得若丹明123细胞内浓集，同时，Western blotting检测到极少量P-gp，从而认为P-gp对耐药无作用。

研究发现，维拉帕米不仅可以与化疗药物竞争细胞膜上P-gp的结合位点，而且可在 MDR1基因的转录水平上抑制P-gp的表达，抑制P-gp对细胞毒药物的外排，增加肿瘤细胞内化疗药物的浓度，从而逆转其耐药性。国内学者[12]的试验初步证明，中等剂量的维拉帕米联合化疗可部分逆转具有 MDR1表型的人胰腺癌细胞株对 ADM 和 MMC的耐药。虽然VRP在体外对P-gp高表达的耐药细胞株有确切的逆转作用，但其有效浓度(2～6.6 μmol/L)在体内具有明显的心血管毒性。与VRP相比，它的类似物DMDP、ROLL-2933、SDB-乙二 胺和它的R-同分异构体的毒性相对要低一些，它们正在被进一步研究。免疫抑制剂环孢素(CyA)也具有拮抗P-gp的作用，它主要通过调节P-gp的功能而发挥逆转作用。

二、多药耐药相关蛋白(MRP)

MRP由Cole等[13]于1992年发现，它也是膜结合蛋白的一员，有12个跨膜区，氨基端8个，羧基端4个，也有两个ATP结合位点，相对分子质量为170 000。MRP与 P-gp在氨基酸序列上有14%的同源性，同源序列集中于ATP结合区。但编码MRP及P-gp的基因来源相距甚远[14]。MRP在正常组织中表达情况与P-gp相近，主要位于胞质膜。MRP还存在于细胞核，能引起某些底物从细胞核向细胞质转运和再分布[15]。P-gp和MRP都属于转运蛋白ABC超家族，它们介导的耐药主要都是依赖能量的外排发挥作用，但它们之间还存在一些差异。MRP介导的耐药性低于P-gp，MRP表达介导的耐药是通过改变细胞内药物的重新分布，而不影响细胞内药物总的蓄积量，MRP引起的 MDR不能被异搏定和环胞素逆转。

1996年美国内布拉斯加州医学中心的研究者[11]采用检测细胞内的长春新碱的浓度来间接测定4种人类胰腺癌细胞株(PANC1、BxPC3、AsPC1和Capan1) MRP的表达。结果表明，4种胰腺癌细胞株在环孢素或维拉帕米干预后都显示出相应的长春新碱浓度升高，证明了MRP在其中的作用。Western blotting也检测到细胞表达MRP蛋白，从一个侧面提示胰腺癌细胞固有的MDR与MRP之间也可能存在着密切的关系。有研究证明[16]，MRP与GST-n的表达具有相关性，提示恶性肿瘤耐药的调控可能存在共同的诱导机制。但2001年加拿大和日本学者[10]实验结果表明，MRP虽在SUIT-2亚株和其他的细胞株有一定程度的表达，对于TXT 耐药不存在特异性相关，但MRP特异调节剂吲哚美辛不能逆转S-020和 S2/TXT亚株的TXT耐药性，提示胰腺癌对TXT的耐药与MRP 的MDR机制不相关。Miller等[11]报道，MRP功能性抑制剂Pluromc block copolymers对胰腺癌耐药有很好的逆转作用。

三、肺耐药蛋白(LRP)

LRP是1993年由Scheper发现并命名的相对分子质量为110 000的糖蛋白。与上述两种蛋白相比，其缺少跨膜转运区域，缺少像 MRP和P-gp所特有的ABC转运蛋白的ATP结合位点。通过比较序列分析，LRP与穹隆蛋白高度同源，介导细胞质与细胞核中各种物质的转运。LRP mRNA及蛋白表达主要分布于正常或异常导管上皮细胞胞质内。LRP在正常组织中也有表达。正常胰腺导管上皮细胞低表达LRP蛋白，胰岛及细胞间质均无表达，提示胰腺组织为 LRP低表达器官，LRP在胰腺外分泌器官的表达与其解毒功能有关。

研究表明，实体瘤中LRP表达与临床预后有关，LRP高表达者预后较差。在胰腺癌组织中LRP表达呈现点灶状或片状分布，染色程度重。Izquierdo等[17]报道，高分化胰腺癌组织LRP表达显著高于低分化癌组织LRP表达。孙诚谊等[18]的研究表明，LRP与胰腺癌的病理分级和TNM分期有关。高分化、TNM Ⅰ与Ⅱ期肿瘤患者LRP表达显著高于低分化、TNMⅢ与Ⅳ期患者；LRP高表达与患者较长的术后生存期有关；LRP表达与患者年龄、性别、肿瘤部位、大小无关。将 LRP的cDNA转染敏感细胞并未产生耐药细胞的表型，表明LRP可能与其他分子共同影响药物的分布，但单独不能产生MDR状态。

四、结语

ABC转运载体超家族的不同蛋白在不同的胰腺癌细胞中表达量不同，在胰腺癌耐药中的作用也各有不同。P-gp高表达的胰腺癌对某些化疗药物如TXT、daunorubicin耐药。拮抗P-gp的表达能逆转胰腺癌细胞株对ADM和MMC的耐药现象。MRP在胰腺癌的耐药中起一定的作用，其胰腺癌耐药的机制与P-gp不同。胰腺癌中LRP高表达可能与高分化、肿瘤早期以及术后长期生存有关，而与胰腺癌耐药关系不大。ABC转运载体超家族与胰腺癌耐药的关系需要进一步的研究。

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2008-11-13)

(本文编辑：吕芳萍)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2009.06.027

200080 上海,上海交通大学医学院,上海交通大学附属第一人民医院普外科

刘俊，Email:liujum@yahoo.com.cn