铂类抗癌药物作用靶点及耐药机制的研究进展

李海燕

(天津市第四中心医院，天津 300140)

癌症作为威胁人类健康及生命安全的主要疾病之一，其危害性不言而喻。铂类抗癌药物目前被广泛运用于癌症的临床治疗中，常用的药物包括顺铂、卡铂、奥沙利铂等[1]。20世纪60年代，美国研究学者在一次偶然的试验中，发现铂类抗癌药物能够有效控制癌细胞的滋生，因此掀起了此类药物在癌症实验研究及临床应用的序幕[2]。至今，铂类抗癌药物的发展已经历了50多年，其实验研究与临床应用研究不断深入，作用靶点及耐药机制越来越明确。1979年，美国将顺铂作为治疗睾丸癌的推荐药物，临床实践表明，该药物可以让患者的生存率提高90%以上，对于初期患者而言，甚至可以提高100%[3]。10年后，卡铂成为治疗卵巢癌的首荐药物之一，和紫杉醇共用成为治疗卵巢癌的一线方案，该方案在晚期非小细胞肺癌的治疗中也可发挥一定的疗效[4]。1996年，奥沙利铂推出市场，将其和5-氟尿嘧啶、亚叶酸联用，对转移性结肠癌具有显著疗效；将其与顺铂、紫杉醇联用，对卵巢癌也具有一定的疗效[5]。虽然铂类抗菌药物在癌症临床治疗中的作用效果显著，但癌症细胞对其具有一定的耐药性，这就是部分患者临床治疗效果不佳的主要原因[6]。因此，深入研究铂类抗癌药物的作用靶点及耐药机制非常重要，也极有必要，有助于克服药物的耐药性，且可推动新型铂类抗癌药物的研发。

1 铂类抗癌药物的作用靶点

铂类抗癌药物进入细胞后会解离，酸根负离子因此丢失，与氯离子及草酸根离子的水结合，可形成带有正电荷的水合铂，再和细胞中亲质子的分子结合。铂原子选择性地和DNA分子中的N7原子结合，形成3种不同构造的复合物[7]。其基本结构是链内配对交联，交联过程中可使DNA出现扭转，以此破坏其构造而起作用。

1.1顺铂的作用靶点 顺铂经被动扩散或转运子传输至细胞质，进入细胞核并作用于DNA分子和其模板链交联形成可抑制T7 RNA聚合酶的结合物，细胞信号的传输受阻，因此可促使细胞凋亡。HMG是一种蛋白，由80个氨基酸构成，能够辨别并黏附于DNA上，并和1,2-d(GpG)交联。相关研究报道指出，高迁移率族蛋白1是高迁移率族蛋白的主要成员，与顺铂交联可形成新的复合体，次复合体可达到一致DNA复制与转录的作用[8]。睾丸组织对顺铂具有较高的敏感性，或与高迁移率族蛋白的表达有关。高迁移率族蛋白1和p53互为激活剂，后者是抗癌因子，相关实验研究发现，DNA受损后高迁移率族蛋白1和p53会共同结合与DNA上，并起到修复DNA作用。错配修复蛋白Muts也参加了DNA的修复过程，能辨别顺铂-DNA结合物，且于其突变的细胞中，顺铂的药效成倍数增强。组蛋白的修饰会在一定程度上使染色体构造发生变化，能加速转录、复制等。有文献报道指出，顺铂可诱导p38丝裂原活化蛋白激酶通道，磷酸化组蛋白H3的Ser-10及乙酰化组蛋白H4[9]。顺铂作用于细胞后，会激活相应的信号通道，例如p38、丝裂原活化蛋白激酶、细胞外调节蛋白激酶、应激活化蛋白激酶等，以此发挥对基因表达的作用。

1.2卡铂的作用靶点 卡铂的作用靶点和顺铂有较多的相似之处：睾丸组织对卡铂也具有较高的敏感性，极可能和诸多高迁移率族蛋白的表达有关；卡铂作用于细胞后，也会激活p38、丝裂原活化蛋白激酶、细胞外调节蛋白激酶、应激活化蛋白激酶等信号通道的调节转录因子，使基因表达发生变化[10]。二者的主要差异在于：产生新化合物的时间不同，顺铂较卡铂快，因此顺铂的临床疗效及安全性均优于卡铂。卡铂和DNA交联可产生六元环，具有较强的水溶性与稳定性，其代谢需要两个步骤，一是六元环的开环，二是配基解离，步骤一较慢，步骤二则非常快。有文献指出，在宫颈癌的治疗中，卡铂可抑制p53或阻止其发生突变，使细胞外调节蛋白激酶的活性下降，因而促使细胞死亡[11]。

1.3奥沙利铂的作用靶点 奥沙利铂结构中含有一个1,2-二氨基环己烷基团，铂原子和DNA交联产生化合物，阻止DNA的修复与复制，使细胞凋亡[12]。因其化合物的体积较大，因此链间的交联偏少。高迁移率族对奥沙利铂的亲和力较低，转录因子Y-box结合蛋白可结合于奥沙利铂与DNA形成的结合物中上[13]。在等浓度的情况下，顺铂对DNA的主要作用是降低复制速率，激活DNA合成后期-细胞裂期，而奥沙利铂则是激活DNA合成前期-复制期，且阻断了DNA合成后期-细胞裂期[14]。有文献报道指出，和奥沙利铂调控有关的117个基因中，有79个基因和顺铂具有相同的作用，另外38个基因因剂量依赖受到抑制[15]。另外，奥沙利铂会影响钠、钙等离子的交换通路，可导致肌体出现神经毒性[16]。

2 铂类抗癌药物的耐药机制

铂类抗癌药物的耐药机制可概括为：①药物摄取变少，泵出变多，导致细胞中药物浓度变少；②谷胱甘肽与其他抗氧化物对其具有解毒功能，可阻止其化合物的形成；③提高DNA修复能力或增强耐受[17，18]。

2.1顺铂的耐药机制 恶性肿瘤患者应用顺铂治疗一段时期后，通常会出现耐药情况，导致治疗效果降低。消化系统肿瘤患者常表现为内源性耐药，其他癌症患者主要表现为获得性耐药[19]。相关文献报道指出，CTR1对顺铂具有一定的调节作用，可将顺铂运输至细胞质，在CTR1沉默的酵母细胞中，顺铂的浓度将大大降低。多药耐药蛋白和顺铂耐药存在一定的相关性，顺铂耐药的黑色素瘤细胞中多药耐药蛋白的信使RNA与蛋白水平均会出现异常变化，核内复合物变少，因此认为，多药耐药蛋白是细胞的保护因素[20]。ATP7A基因可促进顺铂的代谢，人鳞状细胞癌KB3-1转染该基因后会对顺铂产生耐药。抗凋亡程度在顺铂耐药细胞系中被激活，A2780顺铂耐药细胞株中的B淋巴细胞瘤-2基因及谷胱甘肽水平均提升。Bim受细胞外调节蛋白激酶介导的磷酸化作用降解，可使顺铂耐药。凋亡相关因子半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶8、9、3于顺铂耐药细胞系中被激活，p38、SAPK/JNK信号通道上调，影响了顺铂对癌细胞的诱导凋亡作用[21]。核苷酸切除修复系统和顺铂的耐药也有一定的相关性。核苷酸切除修复分为转录向偶联的核苷切除修复与基因组范围内的核苷切除修复两种，前者缺乏的细胞对顺铂具有较高的敏感性，后者对顺铂耐药则无明显影响。

2.2卡铂的耐药机制 卡铂的耐药性较轻微，其耐药机制与顺铂相似，临床上常出现卡铂与顺铂同时耐药的情况[22]。γ谷氨酰转移酶可使细胞中的谷胱甘肽水平变高，进而提高细胞对卡铂的解毒功能。有学者对63个初期卵巢癌进行基因组学对比研究，结果显示，和正常癌细胞基因相比，卡铂的耐药具有较为明显的突变位点，且疾病晚期和疾病初期存在显著差异[23]。比较不同Notch3表达水平的卵巢细胞系，高表达组卡铂的IC50高于低表达组，由此提示，Notch3高表达会导致卵巢癌耐药[24]。CTR1对卡铂也具有一定的调节作用，可将其运输至细胞质，在CTR1沉默的酵母细胞中，卡铂的浓度显著降低[25]。

2.3奥沙利铂的耐药机制 奥沙利铂经过离子通路进入细胞质后，谷胱甘肽会和铂原子交联形成复合物，导致药物活性降低[26]。与顺铂不同的是，奥沙利铂不会产生交叉耐药[27]。有文献报道显示，在人类基因中，已发现6种基因参加了错配修复过程，其中hMLH1基因沉默使蛋白表达下降，细胞辨别DNA受损的能力因此出现障碍，细胞繁衍受抑制，因此出现耐药[28]。错配修复基因受表观遗传变化的影响，会降低整个系统的稳定性，甚至会导致基因出现突变。相关文献报道指出，错配修复活性与奥沙利铂的内源性耐药有一定的相关性，错配修复系统的突变不同或增强了旁路复制机制，且和NER通道相关，其中核苷酸切除修复交叉互补基因1、X线修复交叉互补基因1在经奥沙利铂作用后会存在一定的相关性，故将其作为药物敏感性预测的参考指标[29]。另外，运用基因芯片技术对奥沙利铂耐药的结肠癌、膀胱癌细胞株进行研究，结果显示，180个基因均有不同程度的上调，其中转录因子、代谢因子的上调幅度最大[30]。奥沙利铂作用于结肠癌细胞HCT116后，可将细胞周期阻断于DNA合成后期-细胞裂期，并诱导癌细胞凋亡[31]。免疫荧光染色试验结果显示，在奥沙利铂诱导癌细胞凋亡的过程中，Bax蛋白移到线粒体，细胞色素C释放出细胞质；Bax蛋白、p53受到抑制，导致HCT116细胞对奥沙利铂出现耐药[32]。p53上调凋亡调控因子存在于内质网信号通道中，于结肠癌细胞内发现其与奥沙利铂耐药有一定的相关性。国外的研究报道指出，抑制热休克蛋白90可起到抑制癌细胞繁殖的作用，对结肠癌细胞的体外实验发现，抑制热休克蛋白90还能改善p53介导的奥沙利铂耐药，因此认为，热休克蛋白90是抑制结肠癌细胞的主要靶标，对奥沙利铂具有增敏作用[33]。分泌丛生蛋白表达于诸多癌细胞中，且和奥沙利铂耐药有直接关系[34]。对肝癌细胞的研究发现，分泌丛生蛋白的高表达可降低奥沙利铂的抗癌作用，使细胞凋亡变少，分泌丛生蛋白降低表达后，奥沙利铂抑制细胞的作用增强，细胞凋亡数目提高。

3 铂类抗癌药物的毒性

铂类抗癌药物对肌体形成毒性的影响因素有很多，主要为铂原子和DNA形成的混合物，顺铂、卡铂、奥沙利铂毒性的不同均和混合物的结构有直接的相关性[35]。顺铂和奥沙利铂融合于DNA的同一位点上，但两种混合物的结构存在较大的差异，导致其所形成的DNA混合物被细胞中相应蛋白识别的能力存在一定的差异性。如，错配修复蛋白与损伤蛋白识别两种混合物的能力不同，使其亲和力也有所不同，这就是顺铂和奥沙利铂会出现不同毒性的其中一个主要原因。

3.1顺铂的毒性 顺铂产生毒性的主要靶点是肾。相关研究通过对12例患者注入常规剂量的顺铂，14 d后肾脏便出现功能障碍，且随着注入用药时间以及用药剂量的增加，肾脏功能障碍的发生率更高，且更为严重，尤其是老年患者，肾小球滤过率与有效肾血浆流量可减少20%左右[36]。顺铂的使用还可能导致患者出现低镁症、低钾症等并发症。临床上针对这些并发症，可给予患者含氯化物的注射液或其他电解液，以使症状得以缓解。相关文献报道指出，氨磷汀的运用，可有效缓解顺铂所致的肾毒性，并确保化疗的顺利进行。另外，顺铂对胃肠道、神经系统、血液系统、代谢系统等诸多系统及气管均有毒性作用。相关报道指出，在肝癌细胞中，顺铂可激活MKK/ERK通道，并对BH3-only凋亡蛋白起作用，且细胞外调节蛋白激酶沉默后可大大降低顺铂所致的毒性反应[37]。

3.2卡铂的毒性 卡铂具有一定的骨髓抑制作用，导致其临床运用存在一定的局限性。患者临床治疗期间，常常会出现较为严重的骨髓抑制，继而导致贫血，且随着卡铂用量的不断增加，骨髓抑制的情况会随之加重[38]。当卡铂和其他具有骨髓抑制作用的药物联合应用或同时进行放疗时，则会大大增加副毒作用。另外，卡铂对胃肠道、神经系统、代谢系统等也具有毒性。

3.3奥沙利铂的毒性 奥沙利铂对周围神经具有一定的毒性作用，且可表现为急性与慢性两种，毒性性质主要和患者的用药周期有关。相关研究结果显示，单纯运用奥沙利铂可使患者出现暂时性的急性感觉迟缓，长时间使用奥沙利铂则会导致末梢神经出现中毒反应，但停止用药后其毒性反应会慢慢改善[39]。国外的一项研究报道指出，奥沙利铂与卡培他滨共用(剂量为患者可耐受的最大剂量)，全面对患者进行针极肌电图、神经传导研究等检查，结果发现，所有患者均出现一定程度的急性、可逆转的神经毒性，临床症状主要表现为感觉异常、冷过敏等，且用药期间患者可出现下巴、眼睛、手臂疼痛、腿部抽筋等不良情况。针极肌电图检查与神经传导研究也发现，注入奥沙利铂后，患者的运动神经异常活跃。相关实验结果显示，奥沙利铂会影响钠离子与钙离子的交换，分析原因，和外周神经毒性有一定的相关性。另有研究报道指出，钠离子、钙离子的药物可实现在不影响奥沙利铂治疗效果的同时降低神经毒性反应[40]。奥沙利铂与顺铂、卡铂一样，对血液系统、胃肠道系统均具有一定的毒副作用。

4 铂类抗癌药物的临床应用

铂类抗癌药物在临床上可发挥较高的应用价值，尤其是在妇科肿瘤、消化系统肿瘤等疾病中，其应用更加广泛。由于存在剂量限制，因此临床使用铂类抗癌药物治疗时，常采用联合用药方案。奥沙利铂、顺铂、卡铂对细胞色素P450几乎不会产生抑制作用，由此推断，这几种药物和其他药物可以联用。美国国立卫生院的相关研究报道指出，铂类抗癌药物与其他药物联用时，可进一步提高临床疗效。近几年，分子靶向药物层出不穷并在临床治疗中获得了一定的应用，将其与铂类抗癌药物联用，亦可获得显著疗效。

4.1顺铂的临床应用 顺铂具有较强的抗癌作用，与其他抗癌药物联合使用，治疗效果更为显著，目前临床上常将其用于治疗肺癌、卵巢癌、膀胱癌、食道癌、胃癌等癌，尤其是在睾丸癌与卵巢癌的治疗中，其初期治愈率分别为100%以及85%左右。最新研究报道指出，顺铂联合培美曲塞治疗非小细胞肺癌的疗效确切，且安全性高。Ⅲ期临床研究表明，恶性胸膜间皮瘤患者应用顺铂联用培美曲塞治疗，同时给予维生素B12及叶酸，可显著提升患者的存活率，且能减少顺铂的毒性反应。此外，顺铂联合放疗用于宫颈癌的治疗中，可获得显著疗效。低剂量顺铂及紫杉醇，能大大降低癌症的复发率。氟尿嘧啶和顺铂联合赫赛汀一线治疗晚期胃癌的疗效优于氟尿嘧啶联合顺铂治疗。盐酸厄洛替尼片、吉非替尼与顺铂联用，均可有效治疗中晚期肺癌。

4.2卡铂的临床应用 卡铂的抗癌作用和顺铂相似，相关研究报道指出，卡铂与顺铂分别用于非小细胞肺癌的治疗中，结果显示，两组患者的存活率无明显差异。单纯给予卡铂治疗，非小细胞肺癌患者的治愈率约为60%。贝伐单抗是一种新型的人源化单抗，对血管内皮生长因子受体具有一定的抑制作用，将其与卡铂联合用于治疗非小细胞肺癌，可大大提升治愈率，对比单纯运用卡铂治疗，联合用药方案的临床应用价值更高。卡铂与依托泊苷、顺铂与伊立替康两种治疗方案交替用于治疗非小细胞肺癌，效果显著。卡铂与紫杉醇对老年非小细胞肺癌的治疗效果显著，且安全性高。

4.3奥沙利铂的临床应用 奥沙利铂在转移性结直肠癌的治疗中可发挥较高的应用优势，单一用药或与5-氟尿嘧啶、亚叶酸联合应用，均可获得一定的疗效。在顺铂等铂类抗癌药物治疗无法获得显著疗效的情况下，单独给予奥沙利铂治疗结肠癌，效果并不显著，因为临床上奥沙利铂与其他药物联合治疗，方可起到一定的疗效。相关研究报道指出，奥沙利铂、顺铂、紫杉醇联用，可明显提升卵巢癌患者的临床疗效，和5-氟尿嘧啶、卡培他滨联合治疗结肠癌，相比单一用药，临床效果可得到进一步提升。该药与卡培他滨联合用于治疗老年晚期贲门癌，可快速缓解患者的临床症状，且不良反应在可控范围内。地塞米松、大剂量阿糖胞苷、奥沙利铂治疗复发和难治性非霍奇金淋巴瘤的效果显著。

铂类抗癌药物在癌症治疗中可发挥较高的应用价值，值得临床推行。近些年，随着相关研究的不断深入，铂类抗癌药物在细胞中的作用机制越来越明朗，并为未来的研究方向提供了新思路：寻找药物佐剂，以影响相关信号通路，达到增敏癌细胞、提高临床疗效的效果；利用分子生物学理论进一步探讨铂类抗癌药物的作用机制，并研制新一代药物。