肿瘤多药耐药研究进展

肿瘤多药耐药研究进展前言（一）肿瘤细胞对抗癌药物产生耐药性是肿瘤化疗失败的主要原因。肿瘤细胞的耐药可分为内在性和获得性耐药。内在性耐药是指肿瘤细胞固有的对化疗不敏感（如结肠癌和非小细胞肺癌）；获得性耐药是指肿瘤细胞初始对化疗药物敏感，但经过数个疗程的进一步治疗后，疗效逐渐下降，最后至肿瘤复发。产生耐药性的因素很多：如细胞的增殖状态、实体瘤的环境如局部血管通路及药物透过组织的能力受限、遗传及药理学因素、肿瘤的异质性等等。耐药性的机制十分复杂，不同药物耐药机制不同，而同前言（二）一药物又可有多种耐药机制。如烷化剂和顺铂通过与DNA形成交叉联结破坏DNA双链，导致细胞损伤。而对这些药物耐药的细胞可存在多种耐药机制：如肿瘤细胞摄取药物的能力降低；药物活化减低；药物与DNA形成的加合物的去除增加及DNA修复增加；与巯基化合物（谷胱甘肽）结合输出细胞外等等。再如对天然和半合成化合物如VP16或ADM耐药的机制主要是促进药物从细胞内外流或拓扑异构酶活性降低等等。多药耐药性（multidrugresistanceMDR)是指肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物产生抗药性的同时，对前言（三）结构和作用机制不同的抗肿瘤药物产生交叉耐药性。典型的MDR指针对天然来源的抗癌药物如阿霉素（ADM）、柔红霉素（DNR）、长春新碱（VCR）、长春花碱（VLB）、秋水仙碱（CLC）、紫杉醇（Paclitaxel）、依托泊甙（VP16）、替尼泊甙（VM-26）等产生的交叉抗药性。MDR是肿瘤化疗失败的主要原因，也是肿瘤化疗急待解决的问题。MDR形成机制十分复杂，肿瘤细胞可通过不同途径导致MDR产生。单个MDR细胞可同时存在多种抗药性的机制。一种或多种机制联合作用均可导致MDR产生。第一节多药耐药的产生和生物学特征（分子机制）肿瘤多药抗药性的产生原因十分复杂，与细胞膜有关的主要因素有P-糖蛋白（P-gP），多药抗药性相关蛋白（MRP），肺多药抗药性相关蛋白（LRP）等；与细胞质、细胞核有关的主要因素有拓朴异构酶Ⅱ（TopoⅡ）、蛋白激酶C（PKC）、谷胱甘肽氧化还原系统（谷胱甘三肽GSH、谷胱甘肽S转移酶GST、谷胱甘肽过氧化物酶GSHPX）、金属硫蛋白等，但最重要、最常用的是P-gP介导的多药抗药性，也称典型MDR。见表1：表1介导MDR产生的主要原因与细胞膜有关的素与细胞质/核有关的因素P-gP（P170）PKCMRP1(P190)TopoⅡC-Moat（MRP2,p190）GSH，GSTMTLRP（P110）IAP、BCl-2、P53等第一节多药耐药的产生和生物学特征（分子机制）一、细胞膜蛋白质与MDR（一）P-gP与MDR（二）与MDR相关的其他膜蛋白二、细胞质、细胞核蛋白质与MDR（一）PKC与MDR（二）拓扑异构酶Ⅱ（topoisomeraseⅡ，TopoⅡ）与MDR（三）金属硫蛋白、谷胱甘肽、谷胱甘肽-S-转移酶与MDR（四）DNA修复与MDR一、细胞膜蛋白质与MDR在MDR细胞膜上最常见的变化是P-糖蛋白(Permeabililyglycoprotein，P-gP)的过度表达，此外尚有其他膜蛋白变化的报道（一）P-gP与MDR（二）与MDR相关的其他膜蛋白1970年Biedle和Riehm用P388白血病细胞等与更生霉素（ActinomycinACD）接触培养，观察到肿瘤细胞不但对ACD耐药，而且对结构不相似的药物，如柔红霉素（DNR）和长春花碱（VLB）也产生耐药，从而首先发现了MDR现象。1976年Ling等首先用中国仓鼠卵巢细胞(CHO)使其对秋水仙碱耐药,观察到具有MDR表型的CHO细胞内药物积累均要发生障碍，并且细胞膜上有一种相对分子质量170KD的糖蛋白过渡表达。（一）P-gP与MDRLing认为，P-gP引起MDR的论据有：①P-gP过度表达与MDR相关。抗药细胞常过度表达P-gP，而对应的药物敏感株和逆转的细胞株都无P-gP表达，P-gP表达水平与耐药程度有关。②许多不同的MDR细胞系都有不同程度表达P-gP的MDR基因扩增。③将具有MDR的仓鼠基因组cDNA转移给药敏的小鼠细胞，可使其获得MDR的表型。用种属特异性的P-gP。抗体检测发现，赋予了MDR表型的小鼠细胞表达的是仓鼠P-gP，内源性P-gP无过表达。因此，P-gPcDNA转染实验也表明MDR表型是P-gP过度表达的结果。④P-gP作为保守的膜整合蛋白，具有ATP依赖的膜泵结构特点，它的过度表达能解释MDR细胞中药物积累下降。1.表达P-gP的MDR基因家族在哺乳动物中，MDR基因是一个小的基因家族，在人类基因中，它含有2个基因MDR1和MDR2；在啮齿类由3个基因组成，MDR1、MDR2、MDR3（见表2）。（一）P-gP与MDR表2MDR基因家族成员谱种属类型ⅠⅡⅢ人MDR1无MDR2鼠MDR3MDR1MDR2仓鼠PgP1PgP2PgP32.PgP的结构特点与生理功能(1)PgP结构特点（一）P-gP与MDR2.PgP的结构特点与生理功能(1)PgP结构特点(2)P-gP生理功能3.PgP与MDR当肿瘤细胞长期接触抗癌药物，MDR1基因被诱导而扩增，并大量表达P-gP。与P-gP有关的MDR一般称为典型MDR，易引起典型MDR的药物一般是天然来源和疏水性药物如阿霉素（ADM）和长春花生物碱（VLB），也包括一些合成药物如米托蒽醌（MX）。（一）P-gP与MDR1.多药耐药性相关蛋白（MultidrugresistancerelatedProtein,MRP）（二）与MDR相关的其他膜蛋白DDP外排DDP积累减少药泵cMoatDDP+GSH←rGCS↓GS+DDPDDP-DNA↓2.肺耐药蛋白基因及其编码的肺耐药蛋白(LungresistantProtein，LRP)1993年Scheffer从一株人PgP阴性耐ADM的非小细胞性肺癌细胞株中分离出另一种新的基因，1995年克隆成功。该基因位于16号染色体F13区1带与P11区2带区，编码分子质量为110KD的蛋白质，称为肺耐药蛋白(LRP)3.P954.P70~P100（二）与MDR相关的其他膜蛋白表3MDR细胞膜蛋白变化类型变化对抗药性影响P-gP过度表达ATP依赖性外排源有关MRP1-7过度表达同上有关LRP过度表达同上有关P95表达增加膜糖蛋白？P70-P100表达下降同上？二、细胞质细胞核蛋白质与MDR近来，在MDR细胞中，除与膜蛋白表达异常有关外，尚有细胞质、细胞核中蛋白质（肽）变化的报导。如表4所示。表4MDR胞质与细胞核蛋白的变化类型变化对抗药性影响蛋白激酶C（PKC）升高有关谷胱甘肽（GSH）升高有关谷胱甘肽硫转移酶（GSHST）升高有关谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPX）升高未确定金属硫蛋白（MT）升高未确定DNA拓扑异构酶Ⅱ(TopoⅡ)降低有关二、细胞质细胞核蛋白质与MDR（一）PKC与MDR（二）拓扑异构酶Ⅱ（topoisomeraseⅡTopoⅡ）与MDR（三）金属硫蛋白，谷胱甘肽、谷胱甘肽-S-转移酶与MDR1.谷胱甘肽、谷肽甘肽-S-转移酶与MDR2.金属硫蛋白与MDR（四）DNA修复与MDR（一）PKC与MDRPKC是一种Ca2+、磷脂依赖性蛋白激酶，其分子量为77KD~83KD。抗ADM细胞株表现出PKC细胞信号传导系统活性增高，同时表现MDR，PKC可能通过诱导MDR，基因过度表达和加速PgP磷酸化而导致MDR的形成和发展。（二）拓扑异构酶Ⅱ（topoisomeraseⅡTopoⅡ）与MDR与TopoⅡ有关的MDR称之为非典型的MDR（atypicalMDR,at-MDR）。Topo是细胞增殖的重要细胞核酶类，它能引起DNA二维及三维结构改变，直接与基因表达和DNA复制有关。现已发现TopoⅡ是数种化疗药物的靶酶包括非嵌入性药物，如VP16、VM26及某些嵌入性药物如ADM、Mx，如果细胞对其中一种药物耐药，就可能对其他结构完全不同的药物产生交叉耐药。与典型的MDR比较，非典型MDR细胞内药物浓度无变化（积聚）。Mdr-1基因无过度表达，但细胞内TOPOⅡ含量减少或性质发生改变。（四）DNA修复与MDR许多抗癌药物以DNA作为最终模板，通过多种途径引起DNA损伤。细胞修复损伤的能力与MDR产生密切相关。最常见的是亚硝脲类（如BCNU）可与DNA形成单功能加合物，即O6-氯甲基鸟嘌呤，进而形成DNA双链间交联发挥抗癌作用。细胞对亚硝脲类药物产生耐药的机制，可能是在形成双功能烷化DNA加合物之前，DNA修复蛋白质06-氯甲基鸟嘌呤甲基转移酶（MGMT）将这种单加合物转移至受体分子的半胱氨酸残端，从而将鸟嘌呤06位置上的单烷化基团去除，受损的DNA得到迅速恢复。第二节克服肿瘤多药耐药研究进展理论上，克服多药耐药性主要有两种途径，一是寻找MDR的逆转剂与抗癌药物合用，恢复MDR细胞对抗癌药物的敏感性；二是开发对MDR细胞不具有抗药性的新抗癌药物。（一）逆转剂的研究进展1．第一代逆转剂（钙通道阻断剂、调钙素抑制剂、蒽环类、环孢素A等）2．第二代MDR逆转剂3．第三代MDR逆转剂（二）生物制剂逆转MDR（三）MDR凋亡抗性及其逆转的研究（一）逆转剂的研究进展目前，作为MDR的逆转剂尚未开发成功，由于MDR产生的原因十分复杂，近年来人们针对肿瘤细胞的不同耐药机制开展了一系列克服耐药的实验和临床研究。一般认为，对P-gP介导MDR有效的逆转剂，对MRP、LRP介导的MDR也可能有效，但也有其特异性逆转剂，因此以P-gP介导的MDR逆转剂研究报导最多。与P-gP有关的MDR逆转研究表明逆转P-gP有关的MDR有以下途径：使用对MDR细胞敏感的药物；使用能抑制P-gP功能的药物；使用免疫治疗药物；抑制MDR1基因表达高剂量化疗。（一）逆转剂的研究进展1．第一代逆转剂（钙通道阻断剂、调钙素抑制剂、蒽环类、环孢素A等）维拉帕米环孢素类2．第二代MDR逆转剂许多激素及激素类似物在体内外均能逆转MDR托瑞米芬（toremifene）PSC833（Valspodar）3．第三代MDR逆转剂表5MDR逆转剂的研究进展逆转剂药物名称体外体内临床应用抗癌药物血药动力学第一代VRP,环胞霉素A等有效无效无效有影响第二代三苯氧胺，PSC833，VX-710有效有效部分有效有影响第三代S9788OC144-093等有效有效有效无影响（二）生物制剂逆转MDR人们制备了针对PgP的单克隆抗体MRK-16，JSB-1，HYB241及针对PgP高亲和力的短肽链等能特异地与PgP结合并抑制其活性和功能，并有抗P-gP/CD3微型双功能抗体在体外试验中获得成功。细胞因子HCT15、肿瘤坏死因子、干扰素对MDR1基因表达也有影响，可使mdr-1表达下调而逆转MDR。还有学者在体外试验中用反义技术逆转MDR获得成功。但以上均未开展临床试验（三）MDR凋亡抗性及其逆转的研究动物试验研究证明多种MDR细胞株及其相应的敏感株研究表明MDR细胞株具有凋亡抗性。Robinson等认为PgP能延缓凋亡瀑布的现象。Johnstone等（1999）研究指出PgP除了作为药物外排泵外，另一功能是抑制Caspase-3和Caspase-8的激活，抑制大多数抗癌药物诱导细胞凋亡的核心通路-Caspase依赖性细胞凋亡，而对Caspase非依赖性（线粒体依赖性）的细胞凋亡无影响见图-3。图3、P-gP对细胞凋亡通路的调节作用再见