中药逆转消化道肿瘤耐药微环境的机制研究进展

孟丹 仇奕文 汤紫怡 朱莹杰

恶性肿瘤是严重威胁人类健康和社会发展的重大疾病之一。消化道肿瘤是常见的恶性肿瘤，主要治疗手段以化疗、靶向治疗为主。近几年免疫治疗的兴起给肿瘤的治疗带来了希望，然而这些药物在治疗肿瘤的同时亦会造成肿瘤细胞对药物的耐药，导致治疗失败。当然除了药物本身外，肿瘤所处的环境也是引起肿瘤耐药的原因。肿瘤微环境是肿瘤细胞的生存场所，肿瘤微环境由各种基质细胞(如内皮细胞、肿瘤相关成纤维细胞和免疫细胞)和细胞外成分(如细胞因子和细胞外基质)组成，它们围绕肿瘤细胞并由血管系统滋养。肿瘤细胞针对化疗及靶向药物产生的耐药性可分为先天性耐药及获得性耐药两大类，前者在治疗前即存在耐药，后者指由化疗药物所诱导的耐药。根据肿瘤细胞耐药的特点，又可分为原药耐药(primary drug resistance，PDR)和多药耐药(multidrug resistance，MDR)两种。其中MDR[1]的形成机制非常复杂，主要包括抑制跨膜转运蛋白介导的药物外排机制、影响酶系统的改变、促进细胞凋亡相关基因表达下降等多种机制[2]。因此如何逆转耐药及其耐药机制研究已成为肿瘤领域研究的热点和难点。国内外临床实验证实，中西医综合治疗能为肿瘤患者带来生存获益。近年来的研究表明, 中药在增强抗肿瘤药物敏感性和克服肿瘤耐药方面显示出独特的优势。本文通过收集、整理文献发现中药能抑制跨膜蛋白、影响酶系统和促进凋亡通路，从而逆转消化道肿瘤治疗耐药的发生，也为中医药的推广提供依据。

1 中药抑制跨膜转运蛋白

跨膜转运蛋白家族ATP结合盒(ATP- binding cassette，ABC)是多药耐药研究中最常见的机制，在ABC转运蛋白家族中有48名成员，本文研究其中3种转运蛋白，分别为P-糖蛋白，多药耐药相关蛋白和乳腺癌耐药蛋白[3]。上述转运蛋白表达高低与耐药性及不良反应最为相关，其机制是将进入细胞内的药物排出细胞外，从而降低细胞内药物浓度，达到药物细胞毒作用减弱甚至丧失的作用，因此可以降低药物对肿瘤细胞的杀伤作用，导致肿瘤细胞耐药[4]。

1.1 P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)

P-gp是由多药耐药基因1(MDR1)编码的首个人体ABC转运蛋白，又称ABCB1。P-gp的诱导或抑制作用可能会对药物的药代动力学和药效学产生实质性影响[5]。P-gp主要参与药物外排，降低抗肿瘤药物在肠道的吸收，缩短作用在肿瘤细胞内的时间，因此导致耐药的产生[6]。

健脾理气类中药以黄芪为代表，细胞实验发现黄芪及其有效成分对P-gp的表达有抑制作用。叶青[7]的实验研究显示，黄芪甲苷可以使胃癌顺铂耐药株(SGC7901/DDP)增加化疗敏感性而死亡。通过对比不同浓度时黄芪甲苷发挥逆转耐药的效果，提示在0.08 mg/mL浓度时黄芪甲苷能明显发挥逆转耐药的效应，其机制可能是黄芪甲苷通过下调MDR1 mRNA及P-gp的表达，降低耐药细胞对化疗药物的抵抗作用而起到逆转效果。张隽开等[8]实验研究结果表明黄芪注射液可增强肝癌5-Fu耐药细胞株Bel/Fu的化疗敏感性，下调P-gp表达，降低化疗药物外排功能。研究中也发现黄芪注射液在使Bel/Fu化疗增敏的同时，细胞内的血红素加氧酶表达有显著下降，表明黄芪可能是通过改善了细胞的乏氧状况而实现其化疗增敏作用，从而逆转耐药的发生。

除了健脾理气类中药外，清热解毒类中药也发挥中药逆转耐药的作用。Jun Li等[9]验证了黄芩素对多药耐药肝癌细胞(Bel7402/5-FU)的作用，发现10 μg/mL黄芩素是研究黄芩素对多药耐药影响的合适浓度。黄芩素在体外实验中具有促凋亡、促自噬和逆转化疗耐药性的作用，主要通过降低P-gp和Bcl-xl蛋白的表达来逆转耐药。此外，黄芩素能通过抑制P-gp介导的药物外排，增强化疗药物的细胞内积累。Neerati等[10]运用姜黄素处理结肠癌细胞，研究表明结肠癌细胞中P-gp的表达量下调至原来的1/15，且姜黄素处理组的药物累积量是P-gp抑制剂维拉帕米处理组的7倍，发现姜黄素能够明显增强伊立替康化疗药物对结肠癌细胞的渗透作用，从而逆转耐药现象。王开雷等[11]运用大肠癌多药耐药细胞LOVO/5-Fu进行细胞实验，实验证实粉防己碱可能是通过抑制多药耐药基因的表达，使P-gp的表达降低，从而增强LOVO/5-Fu耐药细胞对5-氟尿嘧啶的敏感性。Yuan等[12]研究发现，蟾蜍提取物能显著提高化疗药物在P-gp过表达细胞中的敏感性，增强了化疗药物对肿瘤细胞凋亡的作用，因此可知蟾蜍提取物可能是P-gp介导的体外多药耐药的有效逆转剂。

通过对胃癌、肠癌、肝癌细胞耐药细胞株的研究，中药治疗可作为辅助疗法与目前的化疗结合使用，以增加癌症化疗作用及减少化疗多药耐药的发生。

1.2 多药耐药相关蛋白(multidrug resistance-associated protein，MRP)

目前已知的人类MRP家族有12个成员组成，均属于ABCC家族。其中MRP1和MRP2是研究最多的两种MRP[13]。临床研究中吉西他滨是目前胰腺癌治疗的有效化疗药物之一，通过体内体外实验也证实抑制MRP的表达可能是吉西他滨治疗胰腺癌有效的原因。Skrypek Nicolas等[14]在敲除ErbB2/HER2基因的胰腺癌细胞株中发现吉西他滨和伊立替康/SN-38的耐药性升高，其中MRP1和MRP2在细胞株中的阳性表达率分别为83%和91%，因此考虑MRP1和MRP2与SN-38治疗胰腺导管腺癌的耐药密切相关。Guo等[15]在裸鼠体内建立吉西他滨耐药PANC-1胰腺癌细胞移植瘤模型，通过体内实验验证大黄素通过抑制P-gp和MRP的表达，增强吉西他滨治疗肿瘤的疗效和减轻对吉西他滨的耐药性。这可能是通过下调MRP1和MRP5的表达，提高吉西他滨耐药PANC-1胰腺癌细胞对吉西他滨的敏感性。

粉防己碱和苦参不但具有良好的抗肿瘤作用，还对消化道肿瘤的耐药有一定的逆转作用。Wang等[16]采用逐步筛选的方法，在化疗药物顺铂浓度递增的条件下分离人食管鳞癌顺铂耐药细胞系YES-2/DDP，并从中药汉防己中分离得到粉防己碱，将其作用于人食管鳞癌顺铂耐药细胞系YES-2/DDP。研究表明粉防己碱能通过下调MRP1表达，逆转YES-2/DDP细胞的耐药作用，且呈剂量依赖性，但对MDR1和BCRP的表达无明显变化。尹卫华等[17]采用浓度梯度实验筛选无毒剂量复方苦参注射液的浓度，研究表明复方苦参注射液能通过降低P-gp、P-170和MRP等蛋白表达，逆转肠癌SW480/5-氟尿嘧啶(SW480/5-FU)耐药细胞株、肠癌SW480/奥沙利铂(SW480/L-OHP)耐药株，因此复方苦参注射液可减少结直肠癌耐药率的发生，增加化疗药物对肿瘤的敏感性。冯巍巍等[18]选用人肝癌多柔比星耐药HepG2/ADM细胞在裸鼠腋下接种，发现苦参素能通过调控MRP1的表达来提升多柔比星对人肝癌耐药裸鼠移植瘤的抑制作用。

上述中药对MRP的研究提示清热解毒类中药抑制MRP的表达可能是逆转消化道肿瘤耐药的机制之一。

1.3 乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistance protein，BCRP)

BCRP属于三磷酸腺苷结合转运蛋白G超家族成员2(ATP-bindiong cassette superfamily G member 2，ABCG2)。研究表明，孕激素受体、雌激素受体、核因子-κB、芳香烃受体和缺氧诱导因子等可参与乳腺癌耐药蛋白启动子或增强子区的特定反应元件结合，进而激活乳腺癌耐药蛋白的转录[19]。Li Q等[20]构建大肠癌耐药细胞(HCT-8/5-FU)，实验研究发现白花蛇舌草醇提物作用下，HCT-8/5-FU细胞中P-gp和ABCG2蛋白表达下降，表明白花蛇舌草通过下调P-gp和ABCG2的表达逆转耐药的发生。林久茂[21]通过体外及体内实验验证白花蛇舌草能显著下调HCT-8/5-FU细胞中及裸鼠移植瘤中ABCC/MRP1、ABCB1/P-gp、ABCG2/BCRP、Cyclin D1、CDK4、Bcl-2的mRNA和蛋白表达，上调p21、Bax的mRNA和蛋白表达，通过实验研究还验证了白花蛇舌草对多条信号转导通路的抑制作用，如细胞外信号调节激酶1/2、氨基末端激酶、p38、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B，且进一步验证逆转耐药的发生与白花蛇舌草剂量有一定的依赖作用。以上实验研究均验证白花蛇舌草具有逆转大肠癌多药耐药和抑制肿瘤耐药细胞生长的作用，为其作为化疗辅助剂运用于临床治疗提供一定的实验及理论依据。

2 中药影响酶系统改变

在多药耐药细胞的胞质、胞核中存在一些与多药耐药产生有关的酶, 改变特异性酶系活性可以降低药物的细胞毒作用，主要是蛋白激酶C、拓扑异构酶Ⅱ(TopoⅡ)以及谷胱甘肽S转移酶(glutathione-S-transferase，GST)等。其中蛋白激酶C可能是通过诱导多药耐药基因过表达和加速P-gp磷酸化而导致多药耐药的发生。GST转移酶通过催化谷胱甘肽与亲脂性细胞毒药物结合，增加其水溶性，促进药物外排，从而降低抗肿瘤药物对肿瘤细胞的细胞毒作用。金秀东等[22]以人结肠癌细胞耐奥沙利铂细胞(THC-8307/OXA)为研究对象，通过免疫组织化学法和蛋白免疫印迹检测，发现复方五味子素B可以降低GST-π在THC-8307/OXA中的表达，从而提高奥沙利铂药物的敏感性。王亚琪[23]通过体内实验探讨益气化瘀解毒方干预后对索拉菲尼获得性耐药人肝癌QGY7702细胞(QGY7702/Sora)增殖及MRP、GST-π和TopoⅡ基因表达的影响。结果表明益气化瘀解毒方可抑制耐药细胞的增殖活性。益气化瘀解毒方组可抑制GST-π基因的过表达(P<0.01)，且联合索拉菲尼可显著提高TopoⅡ基因的表达量(P<0.01)，因此益气化瘀解毒方能够拮抗索拉菲尼耐药与抑制GST-π过表达相关。动物和细胞实验均证实在消化道肿瘤中中药及相关制剂能通过影响酶系统的表达，逆转多药耐药的发生。

3 中药促进凋亡通路的激活

目前已知的许多化疗药物可以通过诱导肿瘤细胞凋亡这一途径杀伤肿瘤细胞，从而起到抑制肿瘤的作用，因此肿瘤细胞对凋亡耐受是产生耐药的重要机制之一。凋亡通路一般包括半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase)、B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)及凋亡抑制基因等。招志辉等[24]通过体内和体外实验，运用人结直肠癌HT-29顺铂耐药细胞株，证实黄芪多糖能显著抑制HT-29/DDP细胞的增殖(P<0.01)，且呈剂量依赖性。其机理认为是黄芪多糖能通过下调miR-20a并上调转化生长因子β受体-2的表达提高人结直肠癌HT-29/DDP细胞对顺铂的敏感性，从而抑制细胞增殖和侵袭能力并促进细胞凋亡，同时发现，该作用与抑制PCNA、Bcl-2蛋白而促进Bax、Caspase-3蛋白表达有关。杨茂鹏等[25]实验结果表明高浓度的人参皂苷Rg3对人大肠癌高侵袭细胞系Lovo/5-Fu具有抑制转移及逆转耐药作用的生理机制，Lovo/5-Fu细胞对氟尿嘧啶类的耐药性下降(P<0.05)，细胞膜的流动性减低(P<0.05)，细胞的穿膜能力减低(P<0.05)，其机制可能是通过上调Caspase-8信号通路诱导Lovo/5-Fu细胞发生凋亡或通过上调大肠癌抑癌基因nm23的表达来实现。Lu C[26]等研究表明茯苓酸能有效抑制胃腺癌细胞生长和集落形成。茯苓酸在胃癌细胞株SGC-7901和MKN-49P中诱导G1、G2/M期和抑制G0期阻滞，通过线粒体途径诱导细胞凋亡，从而表现出较强的抗肿瘤活性。Gu等[27]运用多药耐药的肝细胞系BEL-7402/5-FU细胞模型进行实验表明蟾蜍提取物通过调节凋亡相关基因和增加Bax/Bcl-xl的比例来诱导凋亡，从而导致BEL-7402/5-FU细胞对5-氟尿嘧啶的化疗敏感性的广泛增强。顾政一等[28]发现贝母有效成分(贝母素乙)能通过提高人胃癌长春新碱耐药细胞株(SGC-7901/VCR)对抗肿瘤药物的敏感性，降低P-gp的表达，减少细胞内药物外排及诱导细胞凋亡等途径对肿瘤细胞耐药产生明显的逆转作用。贝母素乙与5-氟尿嘧啶联合给药可致Caspase-3表达升高诱导耐药细胞凋亡。

中药对信号通路的激活是通过调控通路上相关蛋白的表达，从而抑制肿瘤细胞增值，诱导肿瘤细胞凋亡。但中药的作用形式及中药的调控方式具有多样性，因此也需要更多的实验研究进一步明确其作用机制。

4 讨论与展望

肿瘤耐药的发生是复杂的多因素现象，在临床治疗上非常容易出现，严重影响化疗及靶向药物的临床疗效。中医学强调整体观，以中医病机辨证论治肿瘤，最重要的是对疾病整体的宏观把控，同时不可忽视建立对局部微环境的认识。因此，中医药治疗消化道肿瘤是通过多个靶点改善肿瘤微环境，达到治疗目的。

尽管中医药的治疗有很多优势，但是自身的局限性也不容忽视。首先，中药有效成分复杂，在临床运用中多以复方制剂居多，因此很难阐明具体机制。其次，中药讲究药材相互之间配伍运用，且在煎煮过程中成分的改变或者药物之间相互作用很难评估，因此无法明确具体的作用靶点。再者，在临床中，中药的治疗缺乏循证医学依据较高的临床研究，无论单药或者复方研究，无法统一中药的干预时间及具体药物，无法获得如西医治疗所谓的一线、二线等的用药规范，因此大多数中药对肿瘤治疗耐药的相关研究只停留在细胞和动物实验中。但中药的研究方式绝不只是照搬西医研究方案，随着学科间的互相合作，中医学、药理学、分子生物学以及生物信息学的发展，寻找更为合适的临床多药耐药的逆转剂，突出中医中药特色，安全有效地将中医药治疗运用到临床实践中，推动中医药走向世界需要所有人的努力。