Rho GTP酶与肿瘤细胞耐药性的关系研究进展

李楠静，刘明，张又，何菲

(1成都中医药大学临床医学院，成都610072；2四川大学华西医院)

Rho GTP酶(Rho GTPases)属于Ras超家族，是细胞内重要的信号分子，主要包括Rho(RhoA、RhoB、RhoC、RhoE)、Rac、Cdc42三个亚家族[1,2]。Rho GTPases能够接收多种刺激信号，参与调控细胞骨架重组、细胞黏附和移动、细胞周期、基因转录、物质转运等多种生理过程[3,4]。Rho家族与肿瘤的发生发展密切相关，可以促进细胞增殖和肿瘤血管壁发育，能够阻断细胞凋亡信号转导途径从而抑制细胞凋亡[5～7]。耐药性形成是导致肿瘤治疗效果不佳的重要原因之一，深入研究Rho GTPases信号转导通路中的信号分子与肿瘤细胞耐药性的关系[8,9]，可为寻找降低肿瘤耐药性的靶点提供理论参考。现就Rho GTPases与肿瘤细胞耐药性的关系研究进展综述如下。

1 RhoA与肿瘤细胞耐药性的关系

RhoA是Rho家族中重要的信号分子，可通过其下游效应分子Rho相关激酶(ROCK)调节肌动蛋白对细胞外信号的反应[10]，通过磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)调节细胞增殖和代谢，在肿瘤的发生发展过程中起促进作用。大量研究发现RhoA在胃癌、结肠癌、卵巢癌、乳腺癌等肿瘤组织中表达高于正常组织[11]。

Korourian等[12]观察了RhoA表达变化对胃癌细胞恶性生物学表型及耐药性的影响，先是发现胃癌细胞MKN-45中RhoA呈高表达，通过转染miR-31下调RhoA表达后，发现转染miR-31组与对照组相比胃癌细胞增殖、迁移、侵袭能力受到抑制，同时胃癌细胞对5-氟尿嘧啶(5-FU)的药物敏感性增强、耐药性降低。

Sophie等[13]进一步研究了RhoA与肿瘤细胞耐药性形成的关系，他们将结肠癌细胞系HT29进行阿霉素(ADR)诱导处理后建立了结肠癌阿霉素耐药细胞系，转染RhoA siRNA后发现亲代细胞和耐药细胞系对阿霉素的敏感性均较转染前显著增加；进一步研究发现，RhoA被沉默后核因子-κB(NF-κB)通路的活性加强，引起一氧化氮合酶(NOS)激活，多药耐药相关蛋白3(MRP3)和P糖蛋白(P-gp)被硝化、蛋白活性降低，表明RhoA表达被抑制后导致细胞膜转运蛋白P-gp、MRP3表达也下调，通过膜转运蛋白向细胞外运输的化疗药物减少，肿瘤细胞内药物浓度增加，故而耐药性降低。

Huang等[14]建立了结肠癌伊利替康耐药细胞系，发现在耐药细胞系中RhoA表达上调，而转染RhoA siRNA的耐药细胞系其对奥沙利铂(L-OHP)、表阿霉素(EPI)、长春新碱(VCR)、顺铂(DDP)、5-FU、依托泊苷(VP-16)和紫杉醇(PTX)等几种药物的敏感性远高于转染对照序列的耐药细胞系，耐药性降低。学者进一步检测发现转染RhoA siRNA的耐药细胞系中细胞膜转运蛋白P-gp、多药耐药相关蛋白1(MRP1)和谷胱甘肽S转移酶P1(GSTP1)蛋白表达水平低于转染对照序列的耐药细胞系，Bcl-xL、Bcl-2的表达降低而Bax的表达增高。上述结果说明RhoA表达被抑制后细胞膜转运蛋白P-gp和MRP1的表达水平降低，细胞内化疗药物浓度增加，对肿瘤细胞杀伤作用增强，肿瘤细胞对多种化疗药物的耐药性降低；GSTP1表达下调，可减少化疗药物与谷胱甘肽(GSH)结合引起的药物外排，增加细胞内药物浓度从而降低耐药性；同时，抑制凋亡基因Bcl-xL、Bcl-2表达下调而促进凋亡基因Bax表达增高，可促进结肠癌细胞凋亡，降低结肠癌细胞对多种化疗药物的耐药性。

2 RhoB与肿瘤细胞耐药性的关系

RhoB作为重要信号分子主要存在于溶酶体膜或核膜，能够直接参与细胞表面受体的各种运输，同时介导多条与肿瘤恶性转化及生长有关的重要信号通路[15]。与大多数Rho家族蛋白促进细胞增殖及恶性转化不同，RhoB在肿瘤发生发展中主要起到负性调控作用[16]。

Tamara等[17]将人喉癌细胞系HEp-2进行顺铂诱导处理后建立了喉癌顺铂耐药细胞系，发现耐药细胞系中RhoB mRNA及蛋白表达明显低于亲代细胞系，转染RhoB基因的耐药细胞系对顺铂的敏感性增强、耐药性降低，而转染RhoB siRNA的亲代细胞系对顺铂的敏感性下降；进一步研究发现RhoB通过激活胞外信号调节激酶(ERK)信号通路影响喉癌细胞对顺铂的耐药性。

Olivier等[18]的研究表明RhoB不仅可降低肿瘤细胞对传统化疗药物的耐药性，对靶向治疗药物的耐药性也有影响。临床观察中发现虽然携带表皮生长因子受体(EGFR)基因突变的非小细胞肺癌(NSCLC)患者能够受益于靶向治疗药物表皮生长因子受体酪氨酸酶抑制剂(EGFR-TKI)，但较大比例患者因耐药引起肿瘤复发的速度也比较快。RhoB在肺癌的形成中起到重要作用，也影响患者对EGFR-TKI的疗效反应。有学者对EGFR突变的肺癌患者进行研究发现，RhoB低表达患者相较于RhoB高表达的患者对EGFR-TKI的治疗反应更好，且RhoB低表达组的肺癌小鼠对EGFR-TKI也有更好的反应。体内外实验中都发现RhoB高表达组可通过激活蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶(AKT)信号通路来增加肿瘤对EGFR-TKI靶向药物的耐药性；而针对RhoB高表达组使用EGFR-TKI药物厄洛替尼联合新的AKT抑制剂后发现肿瘤细胞凋亡增多，肿瘤组织增长减慢，比单用厄洛替尼效果更好，提示RhoB通过激活AKT信号通路影响非小细胞肺癌对EGFR-TKI的耐药性。

3 RhoE与肿瘤细胞耐药性的关系

RhoE是Rho家族中一个独特的分子，它可以结合但不能水解GTP，一直处于持续活化的GTP结合状态[19]。RhoE是细胞信号转导中的重要分子，可调控细胞骨架结构，降低细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)的表达从而抑制细胞增殖并诱导凋亡，降低细胞周期蛋白B1(Cyclin B1)表达而使细胞停滞在G2/M期[20,21]。

Li等[22]将胃癌细胞系SGC7901进行长春新碱药物诱导处理后建立了胃癌长春新碱耐药细胞系，发现耐药细胞系中RhoE mRNA及蛋白的表达高于亲代细胞系。将RhoE转染入表达相对较低的亲代胃癌细胞系SGC7901，发现转染RhoE基因的细胞系对ADR、VCR、DDP、5-FU、VP-16和丝裂霉素(MMC)的药物敏感性远低于转染对照序列的细胞系，说明转染RhoE的细胞系对多种化疗药物的耐药性更强。进一步对耐药机制进行研究，发现过表达RhoE的细胞系与亲代细胞相比，膜转运蛋白P-gp、MRP1的表达没有明显变化，凋亡相关蛋白Bcl-2、Caspase 7和DNA修复酶(PARP)的表达也没有明显变化，但促进凋亡基因Bax的表达明显下降；表明RhoE通过降低Bax基因的表达，减少胃癌细胞凋亡，增强胃癌细胞对多种化疗药物的耐药性。

Ma等[23]研究发现RhoE在肝细胞癌(HCC)中高表达，RhoE通过激活下游ROCK信号通路增强肝癌细胞对顺铂的耐药性。肝癌细胞体外实验和裸鼠移植瘤模型体内实验结果显示，RhoE是通过激活ROCK2信号分子而非ROCK1信号分子对肝细胞癌的耐药性产生影响。ROCK2既能通过上调IL-6和IL-6受体表达激活Janus蛋白酪氨酸激酶2/转录激活子3(JAK2/STAT3)信号通路，也可通过增加NF-κB抑制蛋白(I-κB)的表达从而激活NF-κB信号通路，使细胞膜转运蛋白硝化、活性降低，肝癌细胞内药物浓度增加，肝癌细胞对顺铂的耐药性降低。

4 Cdc42与肿瘤细胞耐药性的关系

细胞分裂周期蛋白42(Cdc42)作为Rho家族主要的信号分子之一，可促进细胞分裂和生长增殖，增强细胞间的黏附，促进细胞骨架构建和肿瘤血管壁生成，阻断正常凋亡信号转导途径从而抑制凋亡，在肿瘤的发生发展过程中起到促进作用，在消化系统肿瘤、头颈部肿瘤、黑色素瘤等多种恶性肿瘤中表达增高[24]。

李楠静等[25]将结肠癌细胞系SW480和Colo320进行奥沙利铂药物诱导处理后建立了结肠癌奥沙利铂耐药细胞系，发现耐药细胞系中Cdc42表达上调；转染Cdc42 siRNA的耐药细胞系对L-OHP、ADR、VCR、DDP、5-FU和VP-16等几种药物的敏感性高于转染对照序列的耐药细胞系，转染Cdc42基因的亲代细胞系对多种化疗药物的敏感性低于转染空载质粒的亲代细胞系；转染Cdc42基因的亲代细胞系中细胞膜转运蛋白P-gp、MRP1表达水平较转染空载质粒的亲代细胞系相对较高，表明Cdc42过表达后P-gp、MRP1的表达水平增加，化疗药物外排增强，结肠癌细胞内化疗药物浓度降低，结肠癌细胞对药物的耐药性增强。

Liu等[26]研究发现经过放疗或化疗后残存的乳腺癌衰老细胞往往表现出对内分泌药物的耐药性。进一步研究发现乳腺癌衰老细胞MCF7中Cdc42高表达，Cdc42在乳腺癌衰老细胞中通过激活ERK信号通路增加对内分泌药物的耐药性；而将羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-coA)还原酶抑制剂辛伐他汀作用于乳腺癌衰老细胞后，能够抑制Cdc42和ERK信号通路分子的表达，降低乳腺癌衰老细胞对内分泌药物的耐药性，提高乳腺癌综合治疗的疗效。

综上所述，Rho GTPases可通过对细胞膜转运蛋白、凋亡相关蛋白、信号转导通路相关分子等的调节来影响肿瘤细胞耐药性。研究Rho GTPases与肿瘤细胞耐药性之间的关系有助于我们更好地将基础研究与临床实践相结合，降低传统化疗药物、内分泌药物及靶向药物的耐药性，使更多的肿瘤患者受益，延长生存期同时提高生活质量。

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