孔 易，胡占鋒，胡瑞云，鄭紀(jì)寧

(承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000)

綜述講座

多種耐藥蛋白的表達與大腸癌多藥耐藥的相關(guān)性研究進展

孔 易，胡占鋒，胡瑞云，鄭紀(jì)寧△

(承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000)

GST-π;LRP;P-gp;MRP;TopoⅡ;大腸癌;多藥耐藥

很多研究顯示，導(dǎo)致大腸癌化療失敗的原因之一可能是腫瘤細胞對化療藥物產(chǎn)生了多藥耐藥性(Multidrug resistance,MDR)。因此，對耐藥基因的表達產(chǎn)物進行研究,有助于針對不同的患者選擇合適的個體治療方案和實施有效的逆轉(zhuǎn)措施。MDR的產(chǎn)生機制十分復(fù)雜，由多種基因參與，涉及多種基因產(chǎn)物，如谷胱甘肽-巰基-轉(zhuǎn)移酶-π(glutathione-s-transferase-π,GST-π)、多藥耐藥相關(guān)蛋 白(Multidrug resistance-associated protein, MRP)、P-糖 蛋 白(P-glycoprotein,P-gp)、肺耐藥蛋白(Lung resistance protein,LRP)、拓撲異構(gòu)酶Ⅱ(TopoisomeraseⅡ,TopoⅡ)等表達水平、活性的變化。本文綜述這些蛋白在大腸癌中的表達與患者化療敏感性的相關(guān)性研究進展。

1 大腸癌的多藥耐藥及其機制研究

在臨床化療過程中，大腸癌細胞可能對某一種化療藥物產(chǎn)生抗性，同時也可能對與該種化療藥物的結(jié)構(gòu)特性、作用靶點及機制等均不相同的其它化療藥物產(chǎn)生交叉性耐藥，這種現(xiàn)象就是大腸癌的多藥耐藥，它是影響大腸癌臨床化療療效的重要因素之一[1]。根據(jù)其發(fā)生原因和時間不同大腸癌的多藥耐藥可分為原發(fā)性和獲得性兩類。原發(fā)性耐藥在化療一開始時就出現(xiàn)，由患者自身基因遺傳等先天因素造成，獲得性耐藥是多次使用某種藥物后誘導(dǎo)產(chǎn)生。

大腸癌的多藥耐藥形成的分子生化機制是一個復(fù)雜的過程，它是多基因、多途徑共同參與的結(jié)果，多藥耐藥的產(chǎn)生取決于腫瘤細胞內(nèi)藥物濃度、藥物作用靶點，以及靶點和藥物間相互作用等。其機制可能包括:藥物外排增加及亞細胞分布改變、藥物作用靶點分子改變、藥物代謝障礙、藥物滅活酶表達改變、凋亡相關(guān)通路障礙、DNA損傷修復(fù)機制障礙等。這些因素可以同時存在, 相互間影響，涉及多種耐藥基因表達產(chǎn)物的表達水平的變化。

2 多種蛋白表達與大腸癌耐藥性的關(guān)系

2.1 谷 胱 甘 肽-S-轉(zhuǎn) 移 酶-π GST-π基 因 定 位 于11q13，其編碼產(chǎn)物GST-π是一種二聚體蛋白質(zhì)，是由兩個分子質(zhì)量為22.5kDa的多肽以非共價鍵結(jié)合而成[2]。GST-π屬于谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶一種亞型，與腫瘤耐藥的關(guān)系十分密切，有文獻[3]表明，GST-π的表達可能影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展、浸潤及轉(zhuǎn)移等。GST-π廣泛分布在生物的酶中，主要催化親電性物質(zhì)與還原型谷胱甘肽間的反應(yīng)，對生物細胞產(chǎn)生保護作用。其耐藥機制可有以下幾種:①GST-π可以使化療藥物產(chǎn)生的過氧化物被還原為無毒物質(zhì)，使藥物失去作用，從而導(dǎo)致耐藥;②GST-π可以催化谷胱甘肽與化療藥物結(jié)合，增加藥物的水溶性，使化療藥物易被排出而導(dǎo)致耐藥，而GST-π本身也可以與親脂性化療藥物結(jié)合，促進藥物的代謝，從而降低藥物的細胞毒作用而使腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥;③GST-π可以通過抑制親電性藥物引起的腫瘤細胞間的DNA交聯(lián), 降低此類藥物對細胞的殺傷而使腫瘤細胞對藥物產(chǎn)生耐藥性[4,5]。Ranganathan等[6]研究發(fā)現(xiàn)，大腸癌中GST-π陽性表達率高，差異有顯著性，提示GST-π的高表達是使大腸癌產(chǎn)生原發(fā)性耐藥的因素之一。Niitsu等[7]將抗敏感基因轉(zhuǎn)染到GST-π呈高表達的大腸癌細胞中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些細胞對阿霉素、順鉑、馬法蘭的敏感性均有提高，表明GST-π直接影響一些抗腫瘤藥物的敏感性。

2.2 P-糖蛋白 P-gp是多藥耐藥基因MDR-1編碼的跨膜糖蛋白的產(chǎn)物，相對分子質(zhì)量為170kDa，由1280個氨基酸組成，屬于ATP結(jié)合盒式跨膜轉(zhuǎn)運蛋白超家族。P-gp是一種依賴ATP的藥物輸出泵，它可在細胞膜疏水區(qū)形成單一通道。當(dāng)化療藥物進入腫瘤細胞后，P-gp先結(jié)合藥物分子，再結(jié)合ATP，并水解ATP產(chǎn)生能量，將細胞內(nèi)藥物主動轉(zhuǎn)運至胞外，降低胞內(nèi)藥物濃度而導(dǎo)致腫瘤細胞耐藥性的產(chǎn)生[8]。也有研究表明[9]，P-gp還可能通過抑制caspase-3、激活caspase-8而抑制細胞的凋亡，從而導(dǎo)致細胞耐藥。近年的研究顯示，P-gp在大腸癌細胞中的表達水平與細胞的耐藥程度有明顯的相關(guān)性，P-gp的過度表達可導(dǎo)致大腸癌產(chǎn)生原發(fā)性耐藥，是造成化療失敗的重要因素[10]。De Iudicibus等[11]的研究也證實，P-gp在癌細胞中的高表達與大腸癌具有轉(zhuǎn)移潛能、復(fù)發(fā)率高、化療療效差、生存時間短等密切相關(guān)。

2.3 多藥耐藥相關(guān)蛋白 MRP基因定位于人染色體16p13.1，該基因編碼的MRP包含1531個氨基酸，是一種分子量為190kDa的跨膜型糖蛋白泵分子。MRP屬于三磷酸腺苷結(jié)合盒式轉(zhuǎn)運蛋白家族成員，與P-gp同屬于膜轉(zhuǎn)運蛋白多基因家族，且有15%的氨基酸序列同源，但其多藥耐藥機制與P-gp的表達無關(guān)。MRP具有ATP依賴性藥物外排功能，其可能是通過調(diào)控細胞漿及細胞器內(nèi)的pH值而降低化療藥物到達其作用部位的濃度，并通過結(jié)合細胞內(nèi)化療藥物，由ATP提供能量逆濃度梯度將藥物轉(zhuǎn)運至細胞外，使細胞內(nèi)化療藥物減少、細胞毒作用減弱而導(dǎo)致腫瘤細胞耐藥性的產(chǎn)生[12]。目前研究已經(jīng)證實[13,14]，MRP在大腸癌中的高表達提示其為大腸癌原發(fā)性耐藥產(chǎn)生的重要因素之一。Morrow等[15]研究表明，MRP特異的轉(zhuǎn)運底物是胞內(nèi)還原型谷胱甘肽結(jié)合藥物，如柔紅霉素、依托泊苷、米托蒽醌等，MRP通過介導(dǎo)這些藥物的外排，從而導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生。

2.4 肺耐藥蛋白 LRP基因位于在人類染色體16p11.2，其編碼產(chǎn)物L(fēng)RP包含869個氨基酸，相對分子質(zhì)量為110kDa，它是核糖核蛋白顆粒的主要組成成分。LRP是人類主穹窿蛋白，具有調(diào)節(jié)細胞核與穹窿內(nèi)外物質(zhì)分布的作用。LRP在多種腫瘤中均有表達，在不同腫瘤中表達水平的差異可反映其化療敏感性的高低，因此，LRP可以做為一種體外預(yù)測化療療效的指標(biāo)[16]。與P-gp不同，LRP的跨膜轉(zhuǎn)運區(qū)域沒有ATP結(jié)合位點，它主要誘導(dǎo)P-gp和MRP不能誘導(dǎo)的鉑類及烷化劑等藥物，使腫瘤細胞對此類藥物產(chǎn)生耐藥。目前認(rèn)為LRP使腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥的機制為:①LRP可以使以細胞核為靶點的化療藥物(如順鉑、烷化劑等)不能通過核孔進入細胞核，某些進入胞核的藥物也會很快被“泵”出，降低了細胞核內(nèi)藥物濃度而使細胞產(chǎn)生了耐藥性;②LRP還可以使細胞漿中的化療藥物進入囊泡，并呈房室性分布，從而隔離藥物，最終通過胞吐將藥物排出細胞，導(dǎo)致細胞耐藥[17]。Kitazono等[18]發(fā)現(xiàn), 在結(jié)腸癌腫瘤細胞系SW620中，LRP的過度表達導(dǎo)致其對多柔比星、依托泊苷、長春新堿和紫杉醇的敏感性降低，提示LRP是導(dǎo)致結(jié)腸癌細胞原發(fā)性耐藥的因素之一。羅文軍等[19]的研究也表明，LRP在大腸癌中的過表達與大腸癌的多藥耐藥間存在緊密聯(lián)系，它可能是造成大腸癌化療療效差的原因之一。

2.5 拓撲異構(gòu)酶Ⅱ TopoⅡ是一種細胞增殖過程中的重要核酶，它能夠改變DNA二維及三維結(jié)構(gòu)，分離復(fù)制過程中的鏈接產(chǎn)物，在DNA轉(zhuǎn)錄、復(fù)制、染色體分離及修復(fù)中發(fā)揮重要作用。TopoⅡ是多種化療藥物的靶酶，當(dāng)腫瘤細胞內(nèi)TopoII表達水平下降或者活性降低時，使得化療藥物的作用靶點減少，可導(dǎo)致腫瘤細胞耐藥性的產(chǎn)生[20]。Acuto等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，細胞內(nèi)TopoII的表達量及活性改變可能和腫瘤多藥耐藥的形成有關(guān)。Perry等[22]通對對TopoⅡ拮抗劑的敏感株與耐藥株細胞進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)后者胞內(nèi)TopoⅡ活性減弱, 提示TopoⅡ的活性與其抑制劑類化療藥物的敏感性呈正比。大量研究發(fā)現(xiàn)，大腸癌中TopoⅡ的陽性表達率較高,可通過對其測定來進行細胞耐藥的研究。

3 結(jié)語

多藥耐藥是目前大腸癌臨床化學(xué)治療中所面臨的主要問題，對其復(fù)雜的機制進行更深入的研究，將有助于更好地篩選合適的抗腫瘤藥物。目前，已知GST-π、LRP、P-gp、MRP及TopoⅡ均參與了大腸癌原發(fā)性耐藥的產(chǎn)生，由于它們各自誘導(dǎo)多藥耐藥產(chǎn)生的機制及介導(dǎo)的敏感譜不同，針對它們逆轉(zhuǎn)耐藥的方式亦不相同。因此，臨床上聯(lián)合檢測GST-π、LRP、P-gp、MRP及TopoⅡ在大腸癌中的表達水平，可以判斷患者的耐藥情況，為不同的大腸癌患者選擇適合個體的化療藥物，減少盲目性，進一步增強化療療效，提高患者的生存期與存活率，從而使患者受益，也為大腸癌的化療開創(chuàng)了新的前景。

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2013-12-10)

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