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(收稿日期:2007207213)

・综　　述・

肿瘤多药耐药的生化及分子机制

王治伟1综述,杨　强1,赵　渝2审校

(1.重庆市第二人民医院普外科　402196;2.重庆医科大学附属第一医院血管外科　400016)

　　关键词:肿瘤;多药耐药;生物及分子机制中图分类号:R730.53;R969.3

文献标识码:A

文章编号:167128348(2008)0520543203

如下。1　细胞膜蛋白质与MDR1.1　P2gp与MDR　1976年Juliano与Ling首先观察到具有MDR表型CHO细胞内药物积聚发生障碍,并且细胞膜上有一种相对分子质量170kd的糖蛋白过度表达,此MDR细胞对药物的摄入与亲代敏感细胞没有明显差异,而药物外排能力却明显提高。其他学者在不同MDR细胞膜上亦发现有相似的糖蛋白[2]。因这种蛋白与细胞膜的通透性(permeability)有关,故称为P2糖蛋白(P2gp)[3]。人的P2gp由1280个氨基酸残基组成,相对分子量为170kd,其中肽链为140kd,糖链为30kd,其N段和C段形成结构对称的两部分,共有6对跨膜a2螺旋12次横跨质膜,每一部分各由一跨膜疏水区域和胞质亲水区域构成,跨膜疏水区域具有通道蛋白性质[4],胞质亲水区域包含一个ATP结合位点,提示P2gp为一个依赖能量的药物

　　1970年Biedier和Riehm发现[1]肿瘤细胞不仅可以对同类型的药物产生耐药,而且对未接触过的、结构不同、作用机制各异的其他抗肿瘤药物也可产生交叉耐药,这种现象即被称为多药耐药(multidrugresistance,MDR)。MDR有两种表型:一种是首次使用化疗药物就产生耐药,称为原发性耐药(primaryresistance)或天然性耐药(initialresistance);另一种则是在化疗过程中产生耐药,称为继发性耐药(secondaryresistance)或称获得性耐药(acquiredresistance)。它多是针对天然药物,如阿霉素(ADR)、柔红霉素(DNR)、长春新碱(VCR)、长春碱(VLB)、秋水仙碱(CLC)、紫杉醇(TAX)、依托泊甙(VP216)、替尼泊甙(VM226)等。其形成机制复杂,是肿瘤化疗失败的主要原因。目前,国内外对其机制进行了广泛的研究,并取得一定进展,发现其主要与细胞膜,细胞质和细胞核中的一些蛋白质或肽的变化有关。本文将多药耐药的生化及分子机制阐述

544重庆医学2008年3月第37卷第5期在胞质及核膜的LRP与进入胞质或核周的化疗药物结合,从核周转运到胞质或直接从胞质通过胞吐作用将药物转运出胞,造成胞内药物浓度降低而产生耐药。与这种耐药机制有关的是一些非P2gP和MRP介导耐药的化疗药物,如卡铂、烷化剂等。

1.4　P702P100蛋白质与MDR　这是一组分子质量在70～

100kd的膜蛋白。Shen等[4]在对秋水仙素、ADR或VBL呈MDR表型的KB细胞中观察到2个稳定变化:(1)P2gp过度

外排泵。人类P2gp有两类:P2gpⅠ和P2gpⅡ,分别由mdr1和

mdr2基因编码,mdrl基因位于人类7号染色体长臂2区一带一亚带(7q21.1),全长330kb[5]。在MDR细胞中通常只能检测到mdrl过度表达,而检测不到mdr2,说明mdrl过度表达是形成MDR的基本原因之一。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P2gp。由于P2gp具有“药泵功能”,当肿瘤细胞置于含抗癌药的液体中,此时P2gp将结合药物分子,同时其ATP结合点上连上ATP,ATP水解后释放能量使药物转移到细胞外,使细胞内的药物浓度始终维持于较低水平,细胞由此而获得耐药性。对部分“药物膜泵”假说无法解释的亲脂性抗癌药物。P2gp可通过“疏水真空泵”作用引起MDR。即由于亲脂性药物穿过细胞膜所需的时间较长,这样药物在膜的脂质双分子层之间便可与P2gp结合,使药物未进入肿瘤细胞内就被泵到胞外,引起MDR[6]。一般认为,P2gp表达程度与耐药程度成正比。但Ferguson等[4]建立了对长春新碱逐渐产生抗药性的瘤细胞,当瘤细胞产生5～40倍的抗药性时,未发现mdr1过度表达,说明P2gp过度表达并不是肿瘤产生抗药性的惟一机制,还有研究发现,6例过度表达P2gp的乳腺癌中有4例对化疗药物敏感,暗示其他机制在MDR形成中起着重要作用,指出肿瘤的耐药性与P2gp之间缺乏相关性,并对仅把P2gp作为肿瘤化疗灵敏度指标的说法提出了反对。1.2　MRP与MDR　1992年Cole等在两种非P2gpMDR细胞中发现一种膜转运蛋白基因过度表达,并命名为mrp基因,位于人类染色体16p13.1,长6.5kb,该基因编码由1522个氨基酸残基组成的跨膜糖蛋白,称为多药抗药性相关蛋白(mul2tidrug2resistance2associatedprotein,MRP1)。MRP还有一种亚型MRP2,称为多种特异性有机离子通道蛋白(canalicularmultispecificorganicaniontransporter,cMoat),MRP的另一种存在形式,主要与铂类的耐药性有关[4]。MRP相对分子量为190kd,也属ATP依赖性跨膜转运蛋白类,与P2gp有15%的氨基酸顺序相同,MRP结构中亦含跨膜区域和核苷酸结合区域,但其N一端部分含11或l2个跨膜片段,而在C一端含6个跨膜片段,且其2个核苷酸结合区域的初级氨基酸顺序有很大程度的不同。MRP主要在丝氨酸处磷酸化,但磷酸化的特异的氨基酸和对其磷酸化起作用的激酶还不清楚[7]。MRP的转运依赖于谷胱甘肽(GSH),药物转运时或与GSH结合,或与GSH共转运。其耐药机制为:(1)直接参与将药物主动转入亚细胞器或间接影响药物分布,降低药物核质分布比率以降低核内药物浓度,降低药物对DNA靶点的绝对浓度;(2)通过形成CL2通道或改变通道活性而改变细胞质或细胞器内的pH值,细胞器内pH值相对降低,将导致在酸性环境中质子化的药物大量外排;(3)通过囊泡转运和胞吐作用将药物排出细胞外[8];(4)使药物活性成分脱离其作用部位从而使细胞产生耐药性[9],实验证明,MRP可导致耐药而且MRP基因表达增高具有预后意义[10]。1.3　肺耐药蛋白(LRP)与MDR　1993年Scheffer发现小细胞肺癌细胞系的耐药株中其有MDR现象而无P2gp过表达,同时从该细胞株中分离出lrp基因[11]。该基因定位于16P13.1216P11.2与mrp基因位置接近,LRP是该基因编码产物,分子量为110kd,由896个氨基酸组成,属于穹隆蛋白,参与组成核孔复合物。这种核孔复合物呈多室结构,允许分子、粒子在细胞核2浆间双向转运,而穹窿则起中心活塞和运输者的作用。因此,其产生耐药性的机制与P2gp、MRP有所不同,分布

表达;(2)一组相对分子质量为70～80kd的膜蛋白表达水平低

下。对其他一些MDR细胞研究还发现有分子质量为72、75、90kd等膜蛋白表达水平下降,并且这些蛋白的缺失程度与MDR细胞抗药性程度有关。认为这一组膜蛋白能调节药物摄入,它们的缺失将会影响药物在细胞内的积蓄,具体机制还需进一步研究。2　细胞质.细胞核蛋白质与MDR2.1　蛋白激酶C(PKC)与MDR　PKC是由Mshizuka等于1977年首次发现的一种Ca2+,磷脂依赖性激活的蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶,相对分子质量为77～83kd。结构中包含2个功能区,即与磷脂、二酰甘油(DAG)和佛波酯(TPA)结合的疏水性调节区以及与ATP反底物结合的亲水性催化区。调节区与催化区通过调节区上的一段假底物序列相互作用,以阻止底物进入催化区。PKC通常以无活性形式存在于胞浆中,当某些激活因子与调节区结合而改变其构象,从而\"开启\"催化区或通过产生DAG、三磷酸肌醇(IP3)活化PKC[12]。PKC活化后可使多种蛋白的丝氨酸、苏氨酸发生磷酸化,从而影响细胞内生物信息的传递。1989年Posada等发现肉瘤细胞系S180经阿霉素处理后,胞膜内DAG含量迅速升高,10min即达高峰,胞质内PKC活性也随之升高。Chaudhary等逐渐提高K562、H9、KG1和HL60等各细胞系培养液中多种抗癌药物的浓度,均可使上述敏感细胞系出现PKC活性增高,mdrl基因扩增和P2gp过度表达,并获得相应的MDR细胞系[4]。Chamberst等[13]发现PKC的特异性抑制剂H7可使P2gp磷酸化程度降低30%,而P2gp特异性激活剂PMA提高PKC活性后,可加速P2gp磷酸化。从而证实PKC能磷酸化P2gp。因此,P2gp可能通过诱导mdrl基因的过度表达和加速P2gp磷酸化而导致MDR的形成和发展。

)与MDR　2.2　拓扑异构酶Ⅱ(TopoⅡ拓扑异构酶是细胞增

殖的重要细胞核酶类,是DNA复制和转录所需的酶,分为Ⅰ、Ⅱ型,目前研究较多的是TopoⅡ与MDR的关系.Deffie等对P388/ADM/3与P388/ADM/7研究发现,它们对ADM抗药程度分别比敏感细胞高5与10倍,敏感细胞TopoⅡ含量分别比P388/ADM/3及P388/ADM/7细胞高1.8与4.1倍,活性分别高1.7与2.9倍,提示TopoⅡ含量与活性下降和MDR可能有关[4]。TopoⅡ是依托泊苷、替尼泊苷、多柔比星及蒽环类抗肿瘤药物等多种化疗药物的靶酶,当胞内TopoⅡ含量降低或酶活性减弱时,使得化疗药物的作用靶点减少,DNA断裂也相应减少,从而导致肿瘤细胞耐药性产生。其特点是药物在细胞内积聚与保留没有变化,膜活性药物不能逆转其耐药性。这种耐药往往并不伴随P2糖蛋白或MRP的高表达,因此,又称为非典型耐药[14]。2.3　金属硫蛋白(MT)与MDR　1957年Maitres和Vallee首次从马肾中分离出来金属硫蛋白(MT),以后发现MT广泛存在于动植物和微生物的组织中,它是一类低分子量、富含半胱

[15]

氨酸、可被金属诱导的特异性蛋白质家族,包括MT21,

重庆医学2008年3月第37卷第5期MT22和MT23,一般是由60～68个氨基酸残基组成的多肽单

545

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链,肽链氨基端有1个乙酰化的甲硫氨酸,分子内半胱氨酸的

数目和位置及碱性氨基酸残基都有一定的保守性,这是MT保持其功能相似的物质基础。虽然MT分子中含有大量巯基,但分子内、分子间均不存在二硫键,在自然条件下,所有的Scys均与金属结合,这是MT的重要性质[16]。目前,MT与肿瘤的关系的研究主要集中在MT与肿瘤发生、减轻抗肿瘤药物不良反应以及与肿瘤细胞获得性耐药性等方面。Saika等对29例膀胱癌患者在化疗前后的114份标本检测发现,凡在化疗后出现抗药性的癌细胞株MT水平均明显高于化疗化疗前,提示其抗药性与MT表达有关。但Murphy等报道卵巢癌组织中的MT含量大大高于正常卵巢组织,平均高100倍,然而MT水平与治疗前后及是否使用顺铂无关,并指出MT与抗药性无关。因此,看来对MT含量与肿瘤抗药性关系还存在着不同的观点[4]。

2.4　谷胱甘肽,谷胱甘肽2S2转移酶与MDR　谷胱甘肽(GSH)是机体中含量较高的一种含巯基三肽,主要生理功能为防止氧化剂对巯基的破坏与保护细胞膜中含巯基蛋白质和酶不被氧化。谷胱甘肽2S2转移酶(GST)是一组具有多种生理功能的二聚体蛋白质,主要分为碱性,中性和酸性3个亚类,其中GST2p与肿瘤MDR关系最为密切。其表达高低与肿瘤耐药呈正比,多种耐药性肿瘤细胞中均可检测到GST高表达,烷化剂、顺铂等化疗药物可通过这种途径被解毒,使细胞对它们产生抗药性[17]。其主要耐药机制为:(1)催化GSH与亲电性物质(烷化剂、蒽环类抗癌药物及疏水分子)结合,使其更有极性而从尿液中排出或代谢为无毒性的醇类物质[18];(2)因GSH结构是MRP泵的底物,所以,GST2p可调节MRP耐药程度;(3)GST2p的非特异性结合作用可协助药物通过P2gp形成的药物外排泵作用[19]。从以上综述的结果看,MDR产生的机制较为复杂,一个耐药细胞也可有多种耐药机制同时存在(称混合型MDR)。因此,临床上要综合考虑,全面分析肿瘤MDR的机制,随着对各种肿瘤临床化疗和MDR逆转的深入研究,对临床治疗将发挥重要的指导作用。参考文献:

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