孕烷X受體在藥物代謝、腫瘤多藥耐藥性形成中的作用及機制

史祖宣

(河南省人民醫(yī)院，鄭州450000)

摘要：孕烷X受體(PXR)是核受體(NR)超家族重要成員之一，在藥物的氧化、代謝和排泄及腫瘤多藥耐藥性的形成中起重要作用。PXR能夠調(diào)控多種藥物代謝酶和藥物轉(zhuǎn)運體的表達，進而參與藥物代謝及腫瘤多藥耐藥性的形成。主要的調(diào)控靶點包括CYP3A4、尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UGTs)、谷光苷肽S-轉(zhuǎn)移酶(GSTs)、P-糖蛋白(P-gp)及其編碼基因MDR1、多藥耐藥相關(guān)蛋白1(MRP1)、MRP2、MRP3、乳腺耐藥蛋白(BCRP)和有機陽離子轉(zhuǎn)運體1(OCT1)等。同時，PXR也是逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥性的靶點，為干預(yù)腫瘤多藥耐藥性提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：孕烷X受體；藥物代謝；腫瘤耐藥；多藥耐藥

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.39.038

中圖分類號：R730.5文獻標志碼：A

收稿日期：(2015-05-22)

孕烷X受體(PXR)是核受體(NR)超家族中的重要成員。PXR不僅在肝、結(jié)腸、腎、前列腺、乳腺、胃、心臟、外周血單核細胞、免疫細胞等正常組織、細胞中表達，在結(jié)腸癌、乳腺癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌、骨肉瘤等腫瘤組織中也有表達[1~3]。它能調(diào)控藥物代謝酶和藥物轉(zhuǎn)運體表達，在藥物代謝和腫瘤多藥耐藥性的發(fā)生中起重要作用?，F(xiàn)就PXR的結(jié)構(gòu)、功能及其在藥物代謝、腫瘤多藥耐藥性形成中的作用及機制作一綜述。

1PXR的結(jié)構(gòu)與功能

NR超家族有共同的結(jié)構(gòu)，典型結(jié)構(gòu)分為A、B、C、D、E、F區(qū)。PXR結(jié)構(gòu)與其他核受體類似，但又有不同之處。A、B區(qū)為N端氨基酸激活區(qū)(TAD)，PXR的N端高度可變，含有一個配體非依賴性的轉(zhuǎn)錄激活域即激活功能元件1(AF-1)；C區(qū)為PXR的DNA結(jié)合區(qū)，含兩個鋅指結(jié)構(gòu)，可與靶基因啟動子或增強子區(qū)域的PXR反應(yīng)元件結(jié)合；C區(qū)與E區(qū)之間為鉸鏈區(qū)D區(qū)，含有核定位信號肽；E區(qū)是PXR的配體結(jié)合區(qū)，結(jié)構(gòu)與其他NR受體不同，三層α螺旋和五股β折疊圍繞形成特殊的球形配體結(jié)合腔。與配體結(jié)合后，PXR被激活，構(gòu)象發(fā)生改變并與RXR-α結(jié)合形成異源二聚體[4]，同時配體結(jié)合區(qū)的激活功能元件2(AF-2)構(gòu)象改變，招募共調(diào)節(jié)因子。

PXR通常與熱休克蛋白90(HSP90)及胞質(zhì)組成型雄烷受體記憶蛋白(CCRP)等形成無活性的復(fù)合物存在于胞質(zhì)內(nèi)。許多內(nèi)源性和外源性化合物如固醇類激素(地塞米松)、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素(利福平)、孕烯醇酮16α-腈(PCN)、鈣離子通道阻滯劑(硝苯地平、尼卡地平)、抗腫瘤藥物(紫杉醇、順鉑)、HIV蛋白酶抑制劑(利托那韋)、他汀類降脂藥物(洛伐他汀)、類胡蘿卜素、維生素、過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)拮抗劑等均為PXR激動性配體；也有一些化合物可抑制PXR的轉(zhuǎn)錄激活，如抗真菌藥物(酮康唑、氟康唑)、抗腫瘤藥ET-743、喜樹堿、萊菔戊烷等。

PXR通過調(diào)控多種基因的表達與活性來調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝平衡。PXR可參與藥物代謝，參與膽固醇及膽汁酸代謝，通過多途徑、多靶點抑制糖異生作用，調(diào)節(jié)腎上腺類固醇激素的動態(tài)平衡。因此，PXR在代謝、物質(zhì)轉(zhuǎn)運及維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起重要作用。PXR還有抗纖維化、抗動脈粥樣硬化作用，可能在惡性腫瘤、炎癥性腸病、脂肪變性、纖維化等的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

2PXR在藥物代謝中的作用及機制

藥物代謝主要有二步反應(yīng)，第一步稱為Ⅰ相生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)，通常是氧化、還原和水解反應(yīng)，使藥物的活性和極性改變，其中細胞色素P450(CYP450)是Ⅰ相反應(yīng)中最重要的酶類；第二步稱為Ⅱ相生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)，通常為結(jié)合反應(yīng)，使藥物的水溶性、極性增加，參與藥物代謝Ⅱ相生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)的酶主要為GSTs、GST等。

PXR調(diào)節(jié)的Ⅰ相反應(yīng)相關(guān)酶如CYP3A4、CYP3A5、CYP3A11、CYP3A23、CYP2B6、CYP2B9、CYP1A2、CYP2C1、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2C55等[5,6]。CYP3A4是最常見的分布廣泛的CYP 450亞型，參與50%以上的常用藥物代謝和多種典型致癌物的活化。PXR與CYP3A4的組織分布基本相同，一些配體可同時激活二者。PXR被配體激活后，與RXR結(jié)合形成PXR/RXR異源二聚體，可與CYP3A4基因啟動子或增強子區(qū)域的PXR反應(yīng)元件結(jié)合，調(diào)控CYP3A4轉(zhuǎn)錄。有學(xué)者[5]在CYP3A4啟動子區(qū)發(fā)現(xiàn)并鑒定了PXR的反應(yīng)元件，主要包括位于近側(cè)啟動子區(qū)域的ER-6、位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游7.2~7.5 kb處的遠端外源物反應(yīng)增強子模體及位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游8.5 kb處的DR-3等。

PXR在Ⅱ相反應(yīng)相關(guān)酶UGT的組織特異性方面起著重要作用，UGT1A3、UGT1A4、UGT1A6、UGT1A9亞型已被確認是PXR新的作用靶點[6,7]。研究表明，Ⅱ相反應(yīng)相關(guān)酶GST-α、π、μ可能受PXR的調(diào)節(jié)[8]。在結(jié)腸癌細胞LS174T中，PXR可調(diào)節(jié)藥物轉(zhuǎn)運體p-gp的表達[9]。Geick等[10]發(fā)現(xiàn)p-gp的編碼基因MDR1轉(zhuǎn)錄起始位點上游約8 kb處有PXR結(jié)合模塊的增強子，PXR通過激活增強子，使MDR1表達增強。Maeda等[11]發(fā)現(xiàn)PXR配體可增加小鼠藥物轉(zhuǎn)運體OCT1的表達。

3PXR在腫瘤耐藥性形成中的作用及機制

化療是腫瘤治療的重要手段，腫瘤的多藥耐藥性是導(dǎo)致化療失敗的原因。多數(shù)化療藥物可激活PXR，增強其下游藥物代謝酶和轉(zhuǎn)運體的表達，從而加速化療藥物自身的代謝清除，使其抗腫瘤效果減弱，產(chǎn)生多藥耐藥性。Gupta等[12]研究發(fā)現(xiàn)，利福平活化PXR后，可促進卵巢癌細胞增殖并提高其對化療藥物的耐藥性。PXR蛋白表達增高與骨肉瘤細胞對足葉乙甙的耐藥直接相關(guān)[13]。PCN、利福平、氟他米特、長春新堿、紫杉醇、多稀紫杉醇、絲裂霉素、伊馬替尼、拉帕替尼、舒尼替尼、厄洛替尼均可通過激活PXR上調(diào)CYP3A的表達[14,15]。

GSTs通過酶催化反應(yīng)或與親脂性細胞毒性藥物結(jié)合，增加其水溶性，促進藥物外排，從而降低抗腫瘤藥物對腫瘤細胞的細胞毒作用，使抗腫瘤藥物藥效減弱，產(chǎn)生多藥耐藥性。動物實驗[8]表明，高表達人PXR的轉(zhuǎn)基因小鼠GST活性高于對照組。

P-gp是一種能量依賴型藥泵，可形成轉(zhuǎn)運蛋白-通道-受體復(fù)合物，利用ATP水解能量將疏水親脂的藥物泵出細胞外，降低細胞內(nèi)藥物濃度，影響藥效，產(chǎn)生腫瘤多藥耐藥性。PXR的配體如長春新堿、多稀紫杉醇、環(huán)磷酰胺、紫杉醇等均可激活PXR，進而調(diào)節(jié)p-gp表達[16]。此外，部分PXR配體如抗腫瘤藥紫杉醇、順鉑等可通過PXR誘導(dǎo)p-gp的編碼基因MDR1表達，并可被酮康唑抑制[17]。

多藥耐藥相關(guān)蛋白(MRP)家族是由P-gp陰性表達的耐藥細胞株HL60/ADR 16p13.1區(qū)的MRP基因編碼產(chǎn)生。表達MRP的腫瘤細胞也有膜外排藥作用，降低細胞內(nèi)藥物濃度，產(chǎn)生多藥耐藥性。研究[17，18]發(fā)現(xiàn)，PXR能增強MRP2、MRP3的表達。Kauffmann等[19]發(fā)現(xiàn)還原性化合物可能通過PXR誘導(dǎo)MRP1表達。利福平可上調(diào)PXR、MRP3表達，且二者的表達趨勢一致[20]。

使用PXR的抑制性配體(如萊菔戊烷)敲低其在腫瘤細胞中的表達水平或采用RNA干擾技術(shù)沉默PXR表達，可逆轉(zhuǎn)腫瘤的多藥耐藥性。Chen等[21]發(fā)現(xiàn)PXR在前列腺癌組織與癌旁正常組織中表達有顯著差異，使用配體SR12813活化PXR后，可提高前列腺癌細胞PC3對紫杉醇和長春新堿的耐藥性，而下調(diào)PXR表達后可增強癌細胞對化療藥物的敏感性。在高表達PXR的結(jié)腸癌細胞LS174T中，通過萊菔硫烷下調(diào)PXR表達可提高結(jié)腸癌細胞對伊立替康(CTP-11)的敏感性[22]，通過白藜蘆醇拮抗hPXR還可增強腫瘤細胞對紫杉醇的敏感性[23]。

綜上所述，PXR通過調(diào)控編碼藥物代謝酶及藥物轉(zhuǎn)運體基因的表達，參與藥物代謝及腫瘤多藥耐藥性的形成，同時，其也是逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥性的靶點，為解決腫瘤多藥耐藥性提供了新的思路。

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