姜黄素逆转紫杉醇耐药研究进展

蒋洁敏　康向东

摘要：紫杉醇是从天然植物红豆杉属树皮中提取的单体双萜类化合物，具有良好的抗癌活性，广泛用于乳腺癌、卵巢癌、肺癌等多种癌症的治疗，被列为乳腺癌和卵巢癌的一线化疗药物。但与其他化疗药类似，耐药性是限制紫杉醇临床应用的一个主要原因。以姜黄素为代表的低毒高效中药单体成为逆转紫杉醇耐药性的研究热点。兹以姜黄素与紫杉醇用药间协同性研究进行综述，以期为临床寻找化疗辅助药物提供参考。

关键词：姜黄素；紫杉醇；逆转耐药；综述

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.03.039

中图分类号：R285.5 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2016）03-0129-05

Abstract： Paclitaxel is a kind of monomer diterpene compound extracted from the taxus chinensis， which has good anti-cancer activity. It is widely used in the treatment of breast cancer， ovarian cancer， lung cancer and other cancers. It also has been listed as the first-line chemotherapy medicine on breast cancer and ovarian cancer. However， the drug resistance is the main obstacle to clinical application similar to other kinds of chemotherapy medicine. The low toxicity and high efficient traditional medicine monomer， represented by curcumin， has become the research focus on reversing paclitaxel resistance. This article summarized the research on synergy between curcumin and paclitaxel， with a purpose to provide references for finding clinical assistant chemotherapeutic medicine.

Key words： curcumin； paclitaxel； reversing medicine resistance； review

紫杉醇抗肿瘤活性发现于20世纪70年代，临床应用已超过20年[1]。其主要作用机制是能使快速分裂的肿瘤细胞在有丝分裂阶段被牢牢固定，抑制微管解聚。微管的破坏导致肿瘤细胞阻滞在G2-M期，并形成异常的有丝分裂纺锤体，从而阻断肿瘤细胞复制，最终发挥其抗肿瘤的作用[2]。然而，化疗耐药性的出现，使紫杉醇临床应用受到限制。目前，克服紫杉醇耐药、增强肿瘤细胞对紫杉醇的敏感性已成为紫杉醇用药新的发展战略。姜黄素是从姜黄、郁金、莪术、石菖蒲等植物根茎中提取的一种酚类衍生物，可通过对核因子κB（NF-κB）、过氧化物酶体增殖物激活受体C（PPARC）、腺苷酸活化蛋白激酶（Adenosine 5'-monophosphate-activated protein kinase，AMPK）和蛋白激酶B（AKT）等多个细胞信号分子的作用而抗血管生成，促肿瘤细胞凋亡，抑制癌细胞的侵袭和转移[3-6]。近几年研究发现，姜黄素能显著提高细胞对紫杉醇敏感性。兹就姜黄素增强紫杉醇化疗敏感性的相关性研究进行综述。

1 紫杉醇耐药机制的产生

紫杉醇耐药形成机制非常复杂，而且是多因素的，主要表现在以下几个方面。

1.1 结合盒相关成员的作用

在先天或后天耐药的肿瘤细胞上，几乎均表达三磷酸腺苷（ATP）结合盒（ABC）转运体。研究表明，恶性肿瘤过度表达的ATP ABC会泵出药物分子，从而降低肿瘤细胞内药物浓度，影响药物的药理作用，同时增加健康细胞在药物面前的暴露量，导致耐药的发生[7-8]。其中P-糖蛋白（P-gp），也称为MDR1或PGY1，是研究最多的药物外排转运蛋白，能介导许多重要的药物从细胞内流出；同时P-gp也可与膜蛋白A2、钙依赖性磷脂结合蛋白（Annexin，Ⅱ）等进行协同作用，进而促进多药耐药的发展[9]。

1.2 微管结构及相关蛋白改变

微管是紫杉醇抗肿瘤作用的主要靶点之一。α-和β-tubulin的突变会导致微管结合药物改变，可能使肿瘤细胞敏感性下降[10-11]。对紫杉醇治疗前后患者乳腺癌组织进行外显子组测试发现，治疗后的肿瘤中有2种人筑丝蛋白4（TEKT4）种系变异富集[12]。而异位表达TEKT4变异体可通过降低微管稳定性，抵抗紫杉醇诱导的稳定微管作用，引起乳腺癌对紫杉醇耐药。

1.3 肿瘤微环境的改变

现代研究表明，细胞外基质（ECM）是肿瘤微环境的主要组成部分[13]。ECM能影响药物抗性，通过阻止药物渗透到癌细胞，抑制了药物抗细胞凋亡[14]。研究发现，基质金属蛋白酶和免疫信号分子趋化因子这两个调节肿瘤微环境因子的选择性抑制，能增加小鼠乳腺肿瘤对药物的敏感性[15]。

1.4 相关肿瘤抑制基因的改变

与紫杉醇耐药相关的基因有F框/WD-40域蛋白7（F-box and WD repeat domain-containing7，FBW7）、阻抑素（prohibitin，PHB）、髓样细胞分化蛋白（myeloid differentiation factor 88，MYD88）。MCL1蛋白在人类癌症中高表达会对抗微管药物产生耐受，Wertz等[16]发现FBW7可促进泛素-蛋白酶体降解MCL1蛋白。Inuzuka H等[17]则发现，在FBW7缺陷的急性淋巴细胞白血病（T-ALL）细胞中，转录调节因子Jun、癌基因Myc及跨膜受体蛋白notch 1呈高水平表达。正常情况下，这些蛋白高表达通常会诱导细胞发生凋亡，而FBW7缺陷的T-ALL细胞却未表现出这一效应。Patel N等[18]在稳定敲除谷胱甘肽s转运酶-π（GSTπ）和PHB1后，发现部分紫杉醇敏感性得到恢复，并且敲除PHB1增加紫杉醇敏感效果比敲除GSTπ更好。同样，敲除人细胞中MYD88的表达后，细胞对紫杉醇的敏感性增加[19]。

2 姜黄素增强紫杉醇抗肿瘤的作用机制

近年来，在姜黄素与紫杉醇抗肿瘤作用的初步探讨中发现，姜黄素可有效提高人肺腺癌细胞[20]、人卵巢癌耐药细胞[21]、人喉癌细胞[22]、人前列腺癌细胞[23]等对紫杉醇的敏感性，二者联合化疗具有减毒增效作用。其作用机制主要集中在以下几个方面。

2.1 姜黄素协同紫杉醇与耐药蛋白P-糖蛋白

姜黄素可通过下调P-gp、MRP-1和ABCG2表达水平，从而逆转多药耐药现象[24-26]。当紫杉醇与不同浓度姜黄素联合作用于卵巢癌耐药细胞A2780/Taxol后，能较单药组明显抑制细胞生长（P<0.01），且姜黄素干预后的人卵巢癌A2780/Taxol细胞，MDR1/P-gp、PKC-α蛋白的表达明显降低[26]。表明姜黄素可降低细胞对紫杉醇的外泵作用，增加细胞对紫杉醇的敏感性。Ganta S等[27]发现，紫杉醇与姜黄素合用能有效改善在人类卵巢癌细胞SKOV3野生型和SKOV3TR（MDR-1阳性）卵巢腺癌多药耐药细胞的疗效。体外试验表明，姜黄素预处理后，无论紫杉醇是否用纳米乳剂包埋，小鼠血浆中紫杉醇的生物利用度AUC0-1相对于单药对照组增加4.1倍，相对的生物利用度增加5.2倍，肿瘤组织中紫杉醇的堆积增加3.2倍。施用以姜黄素预处理后的纳米乳剂包埋紫杉醇组的小鼠表现出抗肿瘤活性显著增强，且肝酶水平和肝组织病理学检测未引起任何急性毒性。分子实验表明，这可能与姜黄素预处理后，姜黄素能明显下调P-gp的表达，从而增加紫杉醇口服生物利用度，以及在肿瘤细胞内药物累计有关[28]。

2.2 紫杉醇联合姜黄素与核因子κB

姜黄素可以剂量依赖方式显著抑制NF-κB启动子的活性。研究发现，在乳腺癌细胞中，紫杉醇活化的NF-κB可被姜黄素通过抑制Iκκ活化、IκBα磷酸化和IκBα降解来抑制。通过人乳腺癌异种移植模型实验发现，联合姜黄素给药乳腺癌肺转移的发病率显著下降，免疫组化显示该机制可能与姜黄素能够抑制紫杉醇诱导的NF-κB活化和受NF-κB调节的p50、p65基因的表达有关。该结果在宫颈癌中得到证实，NF-κB是姜黄素与紫杉醇起协同作用的中心环节，姜黄素可通过下调NF-κB和Akt，致敏紫杉醇，从而诱导细胞凋亡。当抑制NF-κB的表达后发现，抑制NF-κB可完全抑制紫杉醇和姜黄素的协同作用；但当抑制NF-κB的上游基因Akt时，只能起到部分阻碍作用。表明姜黄素可通过其他途径调节NF-κB，进而抑制紫杉醇诱导NF-κB活化，但具体作用机制尚待进一步研究[29]。Smitha V等[30]研究表明，单药紫杉醇处理30 min后即可造成Hela细胞NF-κB亚基的核易位，而用10 μmol/L姜黄素预处理4 h后的细胞，NF-κB的亚基仍然在细胞质中。为确定该协同作用是否存在于体内，有研究使用Hela细胞进行动物体内移植试验，发现接受单药紫杉醇和单药姜黄素组的小鼠，肿瘤发病率分别为44%和60%，肿瘤体积为（965.07±115.96）mm3和（1293.49±139.89）mm3。而接受紫杉醇与姜黄素联合用药组小鼠肿瘤发病率只有24%，平均肿瘤体积减少至（655.54±100.20）mm3。对肿瘤样本Western Blot和免疫组化试验也再次表明，姜黄素能通过下调NF-κB、Akt和丝裂原活化的蛋白激酶等，增强紫杉醇的抗肿瘤作用，降低肿瘤体内的发生、血管生成和转移[31]。

2.3 紫杉醇联合姜黄素与肿瘤微环境

单药姜黄素可调节肿瘤微环境，从而抑制肿瘤发生和转移。田氏[32]以2.5 μmol/L姜黄素与紫杉醇联用，显示联合用药组以剂量依赖方式显著下调白细胞介素-6和血管内皮生长因子，增强细胞对紫杉醇的敏感性。邓氏等[33]运用纳米材料作为载体，通过比较紫杉醇、固体脂质纳米姜黄素（SLN-Cur）、紫杉醇联用SLN-Cur 3组在不同浓度及不同作用时间下对人卵巢癌细胞系H0-8910的增殖抑制效应、细胞凋亡超微结构变化、细胞凋亡率、周期分布、微环境相关基因蛋白的表达等，发现二者有良好协同作用，紫杉醇联用SLN-Cur组的细胞凋亡率是阴性对照组的6.5倍，分别是紫杉醇单药组和SLN-Cur组的3.9、2.1倍。二者协同能下调基质金属蛋白酶9的表达及上调基质金属蛋白酶抑制因子2表达。表明姜黄素可能是通过改变肿瘤微环境而逆转紫杉醇耐药的。

2.4 其他

研究表明，PHB蛋白在紫杉醇耐药株中表达上调[34]。Yang等[35]通过免疫荧光显微镜和激光共聚焦显微镜结果显示，HaCaT细胞经过姜黄素处理后，PHB与p53、c-Myc、Bax和Fas基因共定位的位置发生改变，PHB在细胞核内明显减少。Bava SV等[36]发现，5 nmol/L紫杉醇与5 μmol/L姜黄素联合使用比紫杉醇单药更具有抗癌效果。二者在组合使用时，诱导细胞死亡的死亡率为紫杉醇单药的2倍，其作用机制可能与二药联合使用后减少细胞DNA的合成，增强了caspase-3、caspase-7，以及加细胞色素C释放等有关。鉴于姜黄素和紫杉醇都为水溶性差的药物，ABOUZEID A H等[37]制作共同负载姜黄素和紫杉醇的混合胶束PEG-PE/VitE。体内实验结果显示，姜黄素联合治疗组肿瘤大小比单药组小3倍。表明两药间具有良好的协同作用。而体外实验中，通过计算细胞半数抑制率IC50发现，5 μmol/L姜黄素合用指数（combination index，CI）=1.1，10 μmol/L姜黄素CI=0.78，15 μmol/L姜黄素CI=1.0（CI>1表示拮抗，CI=1表示叠加，CI<1表示协同[38]）。10 μmol/L姜黄素与紫杉醇联合时，紫杉醇IC50由2.1 nmol/L降至0.68 nmol/L，同时在10 μmol/L姜黄素浓度不变情况下，调整紫杉醇浓度，表现出良好的细胞毒性，显示姜黄素在10 μmol/L浓度下肿瘤多药耐药性逆转能最强。表明姜黄素与紫杉醇之间是存在协同作用，但这种协同用药浓度还需进一步探索。

3 展望

通过近几年的研究，对于紫杉醇耐药的机制已有初步了解，一些临床试验表明联合用药较单药治疗有无可比拟的优越性。如中晚期胃癌患者，紫杉醇治疗单药有效率为11%～23%，而联合用药有效率为50%～60%[39]。表明单独用药方案不理想，而联合用药是提高紫杉醇化疗敏感性、逆转其耐药的一个很好突破点。姜黄素毒性低、耐受性好，而新型纳米技术的出现，又很好解决了姜黄素疏水性和低生物利用度的缺点。研究也显示了姜黄素与紫杉醇联合使用的可行性，因此，姜黄素有望成为紫杉醇化疗中的辅助药物。

当然，目前研究多处于体内试验阶段，且姜黄素与紫杉醇相互关系受药物浓度影响较大，在不同细胞中也存在一定差异性。因此，如何确定个体间的协同用药浓度、二者协同具体临床疗效等还需进一步探讨。

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（收稿日期：2015-03-02）

（修回日期：2015-06-22；编辑：梅智胜）