中医药逆转结直肠癌奥沙利铂耐药性的研究进展

付静娅,马玉媛,胡泽玉,方 瑜,司海龙,肖海娟

(陕西中医药大学,陕西 咸阳 712046)

结直肠癌(colorectal cancer,CRC)为全球临床最常见的消化道肿瘤之一[1],是世界范围内第三大常见癌症和第二大癌症相关死亡原因[2]。近年来,我国结直肠癌发病率及死亡率均呈上升趋势[3],严重危害国民身体健康。CRC的预后根据癌症阶段而变化,Ⅰ期患者的5年生存率约为90 %,而IV期患者的5年生存率仅为10%[4]。尽管最近在包括手术、化疗、放疗、免疫、靶向等多学科治疗方法上有所改进,但结直肠癌的死亡率仍然很高,尤其是在远处转移或术后复发的患者中[5]。含有奥沙利铂的FOLFOX和FOLFIRI方案是结直肠癌手术切除后或复发和转移后化疗方案中使用的主要药物之一[6]。40%～50%的患者在初始治疗时没有获得客观的反应,或者随着化疗疗程的延长,在治疗过程中获得了耐药性[7],造成临床患者化疗效果较差。给予多药耐药逆转剂或化疗增敏剂是解决这一问题的有效手段[8]。因此,逆转结直肠癌化疗耐药,进一步提高化疗效率及患者生存率,成为肿瘤研究的难点及热点之一。结直肠癌在中医归于“肠癌”“锁肛痔”范畴,近年来,随着中医药科学的发展,中药及有效成分在治疗结直肠癌的过程中发挥巨大优势,其主要表现在减轻化疗相关不良反应[9]、逆转化疗耐药[10]、协同抗肿瘤[11]等方面。越来越多临床及基础实验表明中医药可通过不同机制逆转结直肠癌奥沙利铂化疗耐药。笔者检索了不同数据库中关于中医药逆转奥沙利铂耐药的文献,现综述如下。

1 中医药逆转结直肠癌奥沙利铂耐药机制

1.1增加细胞内药物浓度 奥沙利铂为第3代铂类化疗药物,通过产生烷化结合物作用于DNA形成链内、链间交联,抑制DNA合成与复制,产生细胞毒性及抗肿瘤活性[12]。奥沙利铂通过减少进入结直肠癌细胞内或外排增多两条途径减少在细胞内的有效浓度,从而产生耐药性。多药耐药(MDR)主要机制为肿瘤细胞中ABC转运蛋白的过表达。ABC转运蛋白家族的主要成员如(P-GP/ABCB1)、多药耐药相关蛋白(MRP1/ABCC1)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP/ABCG2)[13]。袁亚男等[14]研究发现,应用PI3K/Akt通路抑制剂HY-13898作用于HCT-15细胞后,奥沙利铂半数抑制浓度较对照组下降,证明其可能通过PI3K/Akt信号通路调控GSK-3Β的磷酸化水平,进而改变ABC转运蛋白的表达,影响结直肠癌细胞的增殖与多药耐药性。ABC家族膜转运蛋白使肿瘤细胞内化疗药物排出细胞外,进而引起药物在细胞内浓度减少,使癌细胞对化疗药物敏感性下降。中医药可通过影响ABC转运蛋白使癌细胞内药物浓度增加,进而逆转奥沙利铂耐药。

1.1.1中药单体 中药单体主要通过降低ABC转运蛋白来逆转奥沙利铂耐药。李敏等[15]发现经白头翁皂苷B4及粉防己碱处理后的人结肠癌耐药细胞株LoVo/L-OHP凋亡率略有增加,提示这两种中药单体对LoVo/L-OHP细胞株有一定的逆转作用。白头翁皂苷B4其机制可能为降低P-GP表达,粉防己碱机制可能与降低ZDHHC9的表达有关。Wang等[16]发现,二氢杨梅素(DMY)通过抑制HCT116/OXA和HCT8/VCR细胞系中MRP2的表达及其启动子活性,恢复了化学敏感性(OXA和VCR),提示二氢杨梅素可以逆转结直肠癌奥沙利铂耐药。孟春芹等[17]研究发现,竹节香附素A(RA)联合奥沙利铂可增加HCT116/L-OHP对奥沙利铂的敏感性,促进其凋亡,其机制可能是通过抑制NF-κB信号通路减少耐药蛋白P-GP的表达实现。张南文[18]通过对L-OHP人结肠癌耐药细胞SW480/L-OHP予不同浓度雷公藤内酯醇(TPL)给药后发现,SW480/L-OHP细胞内RH123浓度明显增加,表明TPL能使胞内药物浓度增加,抑制P-GP的药物外排泵功能。杨平等[19]通过基础实验发现,藤黄酸在一定程度上课逆转SW480/L-OHP细胞对奥沙利铂的耐药性, 其机制与增加细胞内奥沙利铂的蓄积, 抑制MDR1基因的表达及降低P-GP的表达有关。文坤明等[20]则通过实验验证了姜黄素(CUR)具有调控结肠癌耐奥沙利铂(OXA)细胞株(SW620/OXR)耐药性的作用,可能与抑制STAT3信号通路,降低P-GP表达有关。除了降低P-GP蛋白的表达,中药单体也可通过降低ABC家族其他成员蛋白来增加胞内药物浓度。徐秋玲等[21]研究发现, 随着五味子乙素(SCHB)剂量的增加, 奥沙利铂(OXA)对奥沙利铂人结肠癌细胞(HC-8307/OXA细胞)生长的抑制作用显著增强,说明五味子乙素具有逆转耐奥沙利铂人结肠癌细胞的MDR作用,其作用机制与下调BCRP表达有关。张冬梅等[22]发现,虎杖苷使HT-29/OXA细胞对奥沙利铂的敏感性增加,耐药性得到部分逆转,其机制与降低细胞内LRP基因从而导致P-GP的表达降低有关。

1.1.2中药复方 中药复方逆转结直肠癌奥沙利铂耐药细胞也是通过降低相关耐药蛋白表达而实现。吕鹏等[23]通过构建裸鼠结肠癌模型,研究复方浙贝浸膏(CZBE)(浙贝母、川芎、汉防己)联合奥沙利铂(L-OHP)对人结肠癌耐奥沙利铂细胞株HCT116/L-OHP移植瘤小鼠的抑瘤作用,结果发现:CZBE联合L-OHP可提高人结肠癌耐L-OHP细胞株移植瘤的肿瘤抑制率,其机制可能是通过减少人结肠癌耐L-OHP细胞膜耐药相关蛋白如MDR1、MRP1及LRP5表达,增加结肠癌细胞对化疗药物的敏感性,从而起到协同增效作用。与结直肠癌多药耐药相关的转运蛋白也有铜转运蛋白(CTRL),CTRL可调节细胞内铜离子稳态,是铜离子进入细胞内的主要通道,过表达CTRL可增强癌细胞对铂类的敏感性[24],可使细胞内多余的铂离子泵出胞外,进而导致细胞耐药[25]。张勇等[26]通过建立人结肠癌裸鼠原位移植瘤模型,观察到健脾解毒方(黄芪、党参、白术、八月札、野葡萄藤、薏苡仁)对奥沙利铂抑制人结肠癌裸鼠原位移植瘤生长有增效作用,其增效作用可能与下调耐药相关铜转运蛋白ATP7A、ATP7B的MRNA及蛋白表达,增加细胞内奥沙利铂药物的浓度有关。

1.1.3中药注射液 尹卫华等[27]发现,加入无毒剂的复方苦参注射液与未加入的L-OHP/SW480细胞株比较,P-GP、P-170、MRP MRNA及蛋白表达明显升高,证实复方苦参注射液逆转奥沙利铂耐药性,机制可能是通过降低相关蛋白表达。

1.2抑制相关耐药酶类活性

1.2.1中药单体 参与结直肠癌耐药除了相关蛋白,还有许多酶类物质。丙酮酸激酶同工酶M2(PKM2)的过度表达是OR-HT29对奥沙利铂耐药的原因。Sun等[28]发现,灯盏乙素能够抑制PKM2活性,从而减少三磷酸腺苷(ATP)的产生,以激化OR-SW480和OR-HT29细胞中奥沙利铂诱导的线粒体凋亡途径,表明灯盏乙素通过抑制PKM2使奥沙利铂耐药的结直肠癌细胞对奥沙利铂治疗重新敏感。

1.2.2中药复方 与肿瘤多药耐药相关的酶还有基质金属蛋白酶 (MMPS)及金属蛋白酶家族。ADAM-17又被称为肿瘤坏死因子前体转换酶, 是金属蛋白酶家族 (ADAMS) 成员之一, 研究发现ADAM17在诱导肿瘤细胞的增殖、迁移和进展中的关键作用[29],沉默ADAM-17基因可降低细胞增殖能力、侵袭能力,进而促进肿瘤细胞的凋亡[30]。肖海娟等[31]研究发现肠胃清联合奥沙利铂能显著抑制HCT116/L-OHP耐药细胞的增殖和侵袭能力, 其侵袭抑制作用与ADAM-17、MMP-2、MMP-9蛋白下调有关。

1.3促进结直肠癌耐药细胞的凋亡 细胞凋亡是细胞受到损伤后启动的自我保护机制,其在多种肿瘤细胞中存在[32]。与人结肠癌相关的蛋白及基因有NDRG1、P53、BCL-2等。崔喆等[33]通过研究发现,上调NDRG1表达后,HCT116细胞及奥沙利铂耐药的HCT116细胞都表现出存活率下降及凋亡率升高,证实上调NDRG1表达可降低结肠癌HCT116细胞增殖活性,增加其凋亡。Therachiyil等[34]研究进一步证实了野生型P53形成P53/P21复合物的功能性作用:其复合物可抑制抗凋亡蛋白BCL-2的表达,使HCT116细胞对奥沙利铂致敏。张蕾等[35]进一步发现,同等条件的L-OHP作用下,下调HMMS2基因表达可以促进结直肠癌耐药细胞的凋亡,在一定程度上恢复耐药细胞对奥沙利铂的敏感性。

1.3.1中药单体 中药单体多通过促进结直肠癌耐奥沙利铂细胞凋亡逆转其耐药。重楼皂苷Ⅰ为中药重楼的提取物,具有良好的抗肿瘤作用。庞晓辉等[36]研究发现,重楼皂苷Ⅰ处理后的结肠癌耐奥沙利铂细胞中BAX和CASPASS-3的蛋白水平升高,证实重楼皂苷Ⅰ能促进结肠癌细胞及耐药细胞凋亡。白藜芦醇为中药虎杖的主要有效成分,王子元等[37]通过实验发现,白藜芦醇浓度越高,HCT116/OXA细胞凋亡比率越高,表明白藜芦醇能增强HCT116/OXA细胞对OXA的敏感性。在周超熙等[38]探究薯蓣皂苷逆转结直肠癌奥沙利铂耐药细胞的实验中,薯蓣皂苷与L-OHP联合应用对HT-29/L-OHP的抑制率高于 L-OHP组,薯蓣皂苷处理后HT-29/L-OHP细胞中BCL-2蛋白表达明显降低,机制可能为薯蓣皂苷促进了耐药细胞凋亡。屈雁玲等[39]研究发现甲基莲心碱(NEF)可逆转HCT116/OXA对OXA的耐药,细胞抗凋亡蛋白BCL-2表达明显下降,机制可能与其调节BCL-2/BAX表达水平,从而与OXA产生协同作用有关。

1.3.2中药复方 吕鹏等[40]又通过实验探究发现:浙贝浸膏(CZBE)联合奥沙利铂能提高人结肠癌耐L-OHP细胞株移植瘤的肿瘤抑制率,并延长人结肠癌耐奥沙利铂移植瘤裸鼠的生存期,其机制可能是通过调节BAX/BCL-2凋亡途径逆转肿瘤多药耐药性,促进肿瘤细胞凋亡。

1.4诱导结直肠癌耐药细胞自噬增加 自噬是维持细胞内动态平衡的一种降解机制,在肿瘤发生和癌症化疗期间频繁发生[41]。通常来说,建设性的自噬在化疗期间可保护癌细胞,导致癌细胞不易被破坏[42]。化学药物诱导细胞凋亡和自噬,自噬可通过降解药物分子发挥细胞保护作用,帮助肿瘤细胞规避凋亡[43]。段琼等[44]通过实验发现,抑制电压门控氯通道3(CLC-3)是通过降低结肠癌细胞自噬水平来达到对奥沙利铂的增敏。近年来,一种新开发的组蛋白去乙酰化酶抑制剂,也通过诱导自噬细胞死亡和P53无关细胞毒性而抑制耐凋亡结肠癌细胞的生长[45]。但是,过度自噬会使癌细胞用于“自噬细胞死亡”或“Ⅱ型编程细胞死亡”。因此,代谢和治疗应力引起的自噬可以起到促进死亡或促进生存的作用。如果应用得当,可以使用自噬来促进治疗耐多药癌症的疗效,并且必须明确自噬在多药耐药中的作用。

1.4.1中药单体 大麻二酚(CBD)是大麻的主要成分之一。Jeong等[46]研究证实奥沙利铂和CBD组合通过线粒体功能障碍诱导ROS的过量产生,从而克服奥沙利铂耐药性,降低NOS3磷酸化,导致肿瘤细胞自噬。6-姜烯酚是生姜的衍生物,Wozniak[47]通过实验显示,6-姜烯酮联合OXA等化疗药物治疗可增加结直肠癌细胞自噬死亡,从而增强OXA对结直肠癌细胞的敏感性。积雪草酸(AA)是中药积雪草的主要有效成分之一,陈曦等[48]研究发现,AA能够协同增强OXP对HCT116细胞的促自噬作用,其协同增效机制可能与下调P62表达及上调CLEAVED CASPASE-3、BAX/BCL-2的值有关。

1.4.2中药复方 张瑞娟等[49]通过构建人结肠癌耐奥沙利铂(L-OHP)细胞株HCT116/L-OHP裸鼠皮下移植瘤模型研究发现,奥沙利铂诱导保护性自噬导致细胞凋亡减少,肠胃清逆转其耐药机制可能为通过调控MIR-30A/BECLIN1通路而抑制自噬逆转结肠癌耐药。

1.5增加DNA损伤与抑制DNA修复及诱导相关MIRNA表达 奥沙利铂导致的DNA损伤中其中最重要的NER调节因子是ERCC1,ERCC1及其催化剂XPF均被证明在奥沙利铂耐药中起关键调控作用[50]。切除修复交叉互补基因(ERCC基因)是核酸切除修复通路(NER)的一员,DNA切除修复蛋白(ERCC1)和DNA修复核酸内切酶(ERCC1-XPF)NER途径必不可少的核酸内切酶,在肿瘤细胞中,XPF在修复化疗中诱导的DNA损伤起核心作用。NER表达过低可以影响DNA损伤,而使肿瘤细胞对奥沙利铂敏感度增高[51]。据报道,MIRNA通过调节药物代谢酶、药物转运蛋白、转录因子或核受体在恶性肿瘤细胞的转移、多药耐药、增殖及自我更新中发挥重要作用[52]。田由京等[53]研究发现,MIR-34A可以显著降低结肠癌奥沙利铂耐药细胞OCT-4蛋白表达,进而逆转结肠癌细胞对奥沙利铂的耐药。Riquelme等[54]认为,MIR-107通过靶向CAB39/AMPK/MTOR轴刺激结直肠癌细胞的奥沙利铂抗性,因此MIR-107可降低CAB39和AMPK的表达,并增强MTOR的表达,导致奥沙利铂耐药。桥接整合分子1(B1N1)为一种癌抑制因子,其中MIR-744和B1N1在奥沙利铂耐药性有双重关系[55]。相关研究表明,MIR-744对B1N1的抑制作用可诱导癌细胞的奥沙利铂抗性[56]。中药单体可通过降低ERCC1表达抑制DNA修复来逆转结直肠癌奥沙利铂耐药。马好[57]通过体外实验发现,姜黄素(属植物姜黄干燥根茎中提取的有效成分之一)可以逆转HCT-116/L-OHP的耐药特性,其机制可能是通过降低ERCC1表达,从而下调BCL-2、GST-π、MRP、P-GP、SURVIVIN等与耐药有关基因及蛋白的表达量,增加其对L-OHP的药物敏感性,进而逆转结直肠癌细胞的耐药。Wei等[58]则发现姜黄素与奥沙利铂联合用药后,MRNA和蛋白水平ERCC1、BCL-2、GST-π、MRP、P-GP、SURVIVIN的表达降低,说明姜黄素可通过影响MIR-409-3P介导的ERCC1表达逆转结直肠癌细胞对L-OHP的耐药性。

1.6干预结直肠癌耐药细胞相关信号通路 结直肠癌细胞内相较于正常细胞多有信号通路的异常。这是由于癌细胞的积累进而发生遗传变异,对信号通路产生非典型影响[59]。与结直肠癌耐药相关的研究较多的通路有PI3K/Akt/MTOR通路、IL-6/STAT3/BCL-2信号通路、NOX1信号通路、WNT/Β-CATENIN通路、NF-κB/NRF2/MRP2信号通路。

1.6.1中药单体 PI3K/Akt/MTOR途径参与调节生理过程,如细胞增殖、生长、存活、黏附、运动、迁移、代谢和血管生成[60]。该途径在结直肠癌的发生、耐药方面具有重要意义[61]。Li等[62]研究发现从柑橘皮中分离的天然黄酮类化合物川陈皮素增强了奥沙利铂对CRC细胞增殖的抑制作用,其机制为通过下调PI3K/Akt/MTOR途径使CRC对奥沙利铂化疗敏感。有研究证实,第10染色体同源丢失性磷酸酶-张力蛋白基因(PTEN)可通过抑制PI3K/Akt信号通路的激活诱导CRC对奥沙利铂的化学敏感性[63]。陈喆等[64]发现上调PTEN抑制奥沙利铂耐药CRC细胞的增殖,说明过表达PTEN与安石榴苷联用具有协同抑制PI3K/Akt信号通路的作用,可有效逆转LOVO/OXA细胞对奥沙利铂的耐药性。WNT/Β-CATENIN信号传导对胚胎发育、细胞的迁移和极化有重要意义,该信号也与维持和增殖肿瘤干细胞(CSC)亚群有关,机制为通过WNT激活参与此类过程的基因转录来维持的[65]。肉桂醛为中药肉桂的主要成分之一,Wu等[66]发现,肉桂醛可促进细胞凋亡来增加奥沙利铂对结直肠癌的疗效,作用机制肉桂醛和奥沙利铂协同逆转缺氧诱导的结直肠癌细胞的上皮-间质转化和干细胞性,并协同抑制缺氧激活的WNT/Β-CATENIN通路。在肿瘤进展过程中,成纤维细胞本身可以被肿瘤细胞和免疫细胞激活,并可以激活促炎途径,包括信号转录子和转录激活子3(STAT3)和NF-κB,进而诱导促炎性细胞因子的产生[67]。魏培等[68]通过实验证明,IL-6炎性因子信号过表达与LOVO细胞奥沙利铂耐药有关,机制可能为靶向IL-6信号通路抑制结直肠癌细胞。张祎稀[69]通过实验阐明蟾毒灵基于IL-6/STAT3/BCL-2信号通路通过抑制肿瘤相关成纤维细胞(CAFS)分泌的IL-6增强奥沙利铂的药物敏感性,逆转CAFS介导的结肠癌多药耐药。免疫及炎性细胞控制癌细胞增殖的能力主要依赖于直接靶向CRC细胞的细胞因子[70],抑制转录激活子可抑制肿瘤细胞的增殖,NF-κB信号通路被认为是参与结直肠癌耐药的重要机制之一。Ruiz de Porras等[71]通过构建体外OXA获得性耐药模型发现NF-κB被高活性激活,而加入无毒NF-κB抑制剂姜黄素则被低活性激活。姜黄素与OXA联用可通过抑制NF-κB信号级联反应,逆转奥沙利铂结直肠癌耐药细胞逆转。

1.6.2中药注射液 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶1(NOX1)在结肠癌中发挥重要作用,其机制与NOX1产生的过量ROS可参与DNA异常修饰和肿瘤基因突变而引起的DNA损伤有关[72]。万顺等[73]发现,不同干预剂量复方苦参注射液(CKI)均能够显著抑制SW1463奥沙利铂耐药裸鼠移植瘤中ROS生成, 其作用机制可能是通过NOX1信号通路调控ROS水平从而逆转奥沙利铂耐药。

2 小结与展望

奥沙利铂在结直肠癌中的耐药机制较为复杂,涉及多条信号通路、蛋白、基因等。中药单体及复方、注射液可通过增加细胞内药物浓度 、抑制相关耐药酶类活性、促进结直肠癌耐药细胞的凋亡、诱导结直肠癌耐药细胞自噬增加、增加DNA损伤与抑制DNA修复及诱导相关MIRNA表达、干预结直肠癌耐药细胞相关信号通路等作用机制逆转耐药。此外,通过上述可逆转结直肠癌奥沙利铂耐药的中医药的列举,可以发现大致分为补虚类药物(如黄芪、白术、党参等)、清热燥湿类药物(如苦参、重楼等)、化瘀类药物(如红藤、穿山甲等)。补虚类药物同时对结直肠癌患者有良好的治疗作用,可调节机体免疫力,并增强机体抵抗力达到抵抗奥沙利铂的耐药性效用。在化疗耐药的结直肠癌的病因中,实邪可见顽痰、瘀血及热毒,虚损多见气虚,并以脾气虚损为主。因此,逆转结直肠癌化疗耐药,应以益气健脾、化痰祛瘀、清热解毒为治则[74]。尽管中医药抗化疗药物耐药性研究具有很好的研究前景,但存在以下问题:第一,实验多涉及基础实验,相关临床疗效反馈较少;第二,中药增敏机制尚不明确如研究通路只涉及个别蛋白;第三,中医药给药浓度的有效剂量未见统一定论。由此可见,中医药在肿瘤耐药的治疗中有较好前景。相信随着实验研究的深入,中医药逆转奥沙利铂结直肠癌耐药的机制会更加清楚。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。