抗肿瘤药物多药耐药机制的研究进展

王孝锦，徐湛翔

(牡丹江医学院1.基础医学院学工办；2.附属红旗医院心内科，黑龙江 牡丹江 157011)

近年来，治疗肿瘤的药物层出不穷，但是由于肿瘤细胞对药物耐药性的产生，使得很多化疗药物的治疗作用并不明显。联合化疗虽然对某些肿瘤有明显的治疗效果，但随着多药耐药(Multidrug Resistance,MDR)的产生，长期治疗效果并不理想。研究MDR发生的机制成为近年来研究的重点。

1 MDR的概念

MDR指肿瘤细胞对一种化疗药物产生耐药性的同时，还对其他化学结构和作用机制不同的多种抗肿瘤药物也产生耐药，分为原发性MDR和获得性MDR。产生MDR主要有以下几方面原因：(1)ATP结合盒(The ATP-binding cassette ,ABC)超家族膜转运蛋白的过表达，包括P-GP糖蛋白以及多药耐药相关蛋白等的过表达相关；(2)与细胞凋亡抑制相关通路的失活相关；(3)损伤的DNA自我修复能力增强。MDR机制是多种癌症对化疗药物产生耐药的主要机制，它会影响各种血液肿瘤和实体瘤患者的治疗和预后，包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌等[1-2]。

2 MDR 产生机制

2.1 MDR与细胞膜蛋白的改变药物对疾病的有效性不仅取决于药物与细胞受体之间的作用，还与药物动力学作用密切相关，包括药物的吸收、代谢等。ABC膜转运蛋白家族就是通过影响细胞对药物的吸收和代谢从而影响药物对恶性肿瘤的治疗作用。ABC膜转运蛋白家族包括7个亚型(ABCA-ABCG)，其中ABCB包含P-gP蛋白，ABCC包含多药耐药相关蛋白(MRP)，ABCG包含乳腺耐药相关蛋白BCRP蛋白、LRP蛋白等。(1)MDR与P-GP蛋白：P-gP蛋白是由MDR-1基因编码的膜转运蛋白，相对分子量为170KDa，由1280个氨基酸组成。P-GP蛋白位于细胞膜上，可利用ATP水解释放的能量将疏水亲脂性药物运送至细胞外；当p-gp过表达时，通过外排泵的作用增加药物外排作用，从而减少药物在细胞内蓄积，降低药物对细胞的作用，从而使肿瘤细胞产生耐药[3]。(2)MDR与多药耐药相关蛋白 MRP也是ABC膜转运蛋白家庭成员，由MRP基因编码,相对分子质量为190KDa，包含1531个氨基酸。尽管MRP与P-gP同属于能量依赖型药泵，在结构和功能上有很多共同点，但也不尽相同。MRP不仅定位于细胞膜上，还存于内质网、高尔基滤泡处，可将细胞内药物隔离，使药物不能与靶点结合，从而产生耐药。MRP不能直接介导转运未经修饰的药物，需要谷胱甘肽(GSH)的参与，MRP能够识别并转运药物与GSH结合形成的偶合物，将药物泵出细胞外，从而导致耐药[4]。

2.2 MDR与DNA自我修复肿瘤细胞DNA自我修复能力的改变也是引起细胞产生耐药的重要因素之一，有研究发现，DNA修复缺乏的细胞比DNA修复活跃的细胞对药物更敏感。在化疗药物与DNA修复的研究中，铂类药物的研究是最受瞩目的内容之一，铂类药物与肿瘤细胞的DNA形成复合物，从而破坏DNA的复制，损伤的DNA被DNA修复系统修复，使得已经遭到破坏的细胞依然存活可能是铂类药物产生耐药的机制。核苷酸切除修复交叉互补组1(excision repair cross-comp lementing1,ERCC1)是修复途径的关键基因，ERCC1可以与XPF形成二聚体，共同切除DNA 5’端的损伤部位，促进DNA的修复过程。在乳腺癌细胞系中，下调BRCA1 表达水平可增加细胞对顺铂药物敏感性，相反则可增加耐药性[5]。可以推测，在对顺铂耐药的肿瘤细胞中，DNA修复能力增强。BRCA1和ERCC1可以作为顺铂耐药的分子标志，来指导临床对药物的选择和调整。

2.3 MDR与细胞周期细胞周期对细胞的分裂增殖起关键作用，肿瘤细胞最基本的特征是细胞的失控性增殖，许多化疗药物的作用机制就是通过影响肿瘤细胞的细胞周期，从而抑制肿瘤细胞的增殖，促进凋亡，如喜树碱类药物、紫杉醇类、顺铂类药物等。有研究发现，cyclin D1的表达可以影响肿瘤细胞对药物的敏感性，通过在人类胰腺癌PANC-1和COLO-375细胞系中干扰cyclinD1的表达，与未干扰组对比，干扰后的细胞对5-Fu和米托蒽醌的敏感性增加，通过Northern blotting检测，干扰组MDR-1、MRP的表达水平降低，这些结果可以表明cyclinD1可以调控细胞对化疗药物的反应能力[6]。Karthikeyan[7]等对耐药KB细胞使用GLU-PTX联合用药，发现细胞中p-gp蛋白，mrp蛋白的表达明显降低，肿瘤细胞的增殖受到抑制，细胞周期及凋亡相关基因P53和Bax蛋白表达升高，通过流式细胞术检测到S期的细胞有增加趋势，可以推测，细胞对药物的敏感性可能与细胞周期有关。

2.4 MDR与EMT对EMT的研究由来已久，EMT指上皮样细胞失去上皮极性，细胞中E-黏钙蛋白，紧密连接蛋白ZO-1等下调，导致细胞间黏附能力减弱，使细胞获得自由活动和侵袭能力的间质样细胞的过程，EMT在胚胎发育、伤口愈合和早期肿瘤的转移过程中发挥着重要作用[8]。有证据显示，EMT和肿瘤细胞耐药之间存在联系，在肿瘤细胞产生耐药性的过程中，细胞会表现出与EMT一致的分子变化。ZEB作为转录调节因子，参与细胞生长、分化、凋亡等活动的调控，与肿瘤的EMT关系密切。在胰腺癌细胞中，沉默ZEB1的表达后，肿瘤细胞对吉西他滨、5-Fu尿嘧啶等的敏感性增强[9]。有报道称，ZEB下调能够活化凋亡转录因子NF-KB，从而引起抗凋亡反应，而抗凋亡也是发生耐药的机制之一[10]，因此，ZEB2能是调控化疗耐药的重要转录因子，可能通过NF-KB通路调节耐药。人类COX-2是将花生四烯酸代谢成各种前列腺产物的重要限速酶，在人类许多肿瘤中均有高表达。用PCBT-COX-2重组质粒转染小鼠结肠癌上皮细胞，发现过表达COX-2会导致Bcl-2表达上调，使细胞凋亡受抑制，当用COX-2抑制剂Sulindac处理后，可以逆转凋亡抑制现象，同时COX-2过表达会引起MRP1，P-GP蛋白和BCRP的表达增加，使肿瘤细胞对化疗药物的敏感性减弱[11]，可见COX-2与MDR之间存在相关性。

2.5 MDR与MicroRNAsMicroRNAs是一非编码的小RNA，它的作用是通过绑定mRNA的3’URT端引发复合体的形成。在哺乳动物中miRNA通过使mRNA降解或抑制mRNA蛋白质翻译，使mRNA发生转录后抑制。研究发现，miRNA在多种肿瘤的耐药过程中发挥着重要作用。wang等[12]用RT-PCR检测HCT-8和HCT-8/VCR细胞株中，发现miR-93-5p和MDR1在耐药株中表达增多，用miR-93-5P抑制剂去转染HCT-81VCR细胞，与对照组相比，实验组可以增加对VCR的敏感性；相反，用miR-93-5P mimic去转染HCT-8细胞，发现对VCR的敏感性降低，这个结果表明，miR-93-5P可以调控人结直肠癌细胞的MDR，同时在这个实验中发现，下调miR-93-5P会上调CDKN1A基因的表达，使细胞停留在G1期，可以推测 miR-93-5P可能通过下调CDKN1A基因的表达来调控细胞的MDR。有研究证明，miR-200家族会对肿瘤细胞耐药产生影响。在ZEB/miR200之间存在着负反馈调节通路，影响ZEB/miR-200之间的平衡会导致EMT和MDR的逆转[13]，这也提示miRNA-200可能是通过影响EMT来调节肿瘤细胞耐药。此外，Rasmussen等[14]证明miR-625-3p通过影响MAP2K6-p38调控的细胞凋亡和细胞周期从而调控结肠癌细胞对奥沙利铂耐药，在miR-30a可以调节并逆转胃癌细胞对5-Fu和DPP的敏感性。由此可见microRNAs可能作为肿瘤治疗的新靶点，为联合用药和个体化治疗提供新的思路。

3 MDR相关信号通路

3.1 TGF-β信号通路TGF-β信号通路调节细胞的生长、增殖、分化、迁移和凋亡等过程，在胚胎发育、器官形成等过程中发挥重要的作用，TGF-β信号通路对肿瘤的发生和发展也起着重要作用。在TGF-β/Smad信号转到过程中，TGF-β首先与TGF-βⅡ型受体结合，并被TBR-Ⅰ识别，形成TBR-Ⅱ-TGF-β-TBR-Ⅰ三聚体复合物，复合物中的TBR-Ⅰ被TBR-Ⅱ磷酸化，促使TBR-Ⅰ和TBR-Ⅱ的激活，使调节型Smad2/3磷酸化，磷酸化后的Smad2/3与Smad4结合形成Smads复合体并转至胞核，与多种转录因子共同调节靶基因转录，从而影响肿瘤细胞的成长和发展[15]。近年来，TGF-β信号在肿瘤耐药中的作用受到重视。用阿霉素(50 mmol/L)来处理HCT-116细胞，发现TGF-β信号上调以及P-GP蛋白含量显著增加，相比之下，用siRNA干扰Smad4，抑制TGF-β信号，发现HCT-116细胞对阿霉素的敏感性明显增加[16]。在肝癌细胞中，TGF-β可以调节细胞对紫杉醇耐药[17]。综上所述，可以推测TGF-β信号可能会成为治疗的新靶点。

3.2 PI3K/AKT信号通路当细胞受各种因子刺激后使PI3K激活，活化的PI3K在细胞膜上生成PIP3，PIP3与AKT结合，从而使AKT磷酸化激活，激活后的AKT转运至胞质或胞核内，进而发生一系列的底物磷酸化，促进细胞的增殖及抗凋亡等。mTOR是AKT的下游分子，有研究发现将mTOR抑制剂RAD00/R与吉非替尼联合治疗吉非替尼耐药的胃肠道间质瘤，发现能提高耐药患者的治疗效果[18]。此外，泛素羧基末端水解酶1(UCH-L1)是泛素羧基末端水酶家族的成员，能够参与泛素单体循环，还能够调节靶蛋白的讲解和活性，研究表明UCH-L1可能通过MAPKS信号和PI3K/AKt信号通路调节P-gP的表达以及其泛素化降解，从而调控细胞的耐药性[19]。

3.3 JAK/STAT信号通路JAK/STAT信号通路是近年来研究的热点，它参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等过程。当细胞因子与受体结合后导致受体发生二聚化，二聚化的受体激活JAKS，活化的JAKS可以催化STAT上的酪氨酸残基磷酸化，同时STATS的SH2功能区与受体中磷酸化的酪氨酸残基作用使STATS活化，STATS进入核内，调节基因的表达[20]。用siRNA干扰前列腺癌耐阿霉素细胞株Du145/Adr中STAT-1的表达，发现可以提高Du145/Adr对多烯紫杉醇的敏感性，这一过程可能是通过JAK/STAT调节clusterin的表达，从而影响肿瘤细胞对药物化疗敏感性[21]。Jagadeeshan[22]用SNME来抑制卵巢癌细胞系NCI/ADR-RES中JAK1和STAT3的表达，发现STAT3的失活可以抑制MDR-1的表达从而影响药物在细胞的累积。综上可以推测JAK/STAT信号通路会调控肿瘤细胞化学耐药性。

4 展望与结语

化疗耐药是临床治疗各类恶性肿瘤的最主要障碍之一，了解药物耐药产生的原因和具体机制，从而去干扰或阻止药物耐药是目前癌症治疗需要攻克的难题。目前，国内外也进行了很多MDR逆转剂的研究，但是多数逆转剂会有很强的毒副作用，还不能用于临床，在目前的研究中发现很多毒性小的中药也具有逆转MDR的作用，但要寻找高效、低毒、多靶点的逆转剂仍是需要攻克的难题。只有对产生MDR的途径了解的更为清晰，才能去开发更为有效的对耐药肿瘤细胞敏感的药物，才能去寻找新的联合用药的方式，提高药物敏感性。另外，寻找新的耐药标志物从而更高效地诊断和治疗癌症也是需要我们进一步解决的问题。