張美峰
關(guān)鍵詞:多柔比星;腫瘤;治療;耐藥性
癌癥是人類死亡的主要原因。據(jù)統(tǒng)計,2020年全球約有1 000萬人死于癌癥。惡性腫瘤具有高侵襲性、易轉(zhuǎn)移、高復(fù)發(fā)率、治療預(yù)后差等特點,嚴(yán)重威脅著人類的生命健康。因此,腫瘤治療已成為人類亟待攻克的重大難題之一,也是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)面臨的巨大挑戰(zhàn)。目前,傳統(tǒng)的治療手段主要包括手術(shù)治療、放療和化療。然而,對于已經(jīng)廣泛轉(zhuǎn)移的腫瘤,以上治療方法難以達(dá)到理想的治療效果。近年來,化療藥物的耐藥性研究取得了重大進(jìn)展,科學(xué)家們逐漸意識到化療藥物耐藥的重要性。
1 多柔比星耐藥性在腫瘤治療中的研究現(xiàn)狀
癌癥作為致命的疾病之一,對人們的生命安全造成了極大的威脅。為了解決這一問題,人們開發(fā)了化療和放射治療等經(jīng)典治療方法。幾十年來,隨著科學(xué)研究的進(jìn)步,靶向治療、免疫治療以及不可或缺的化療豐富了癌癥治療的方法,改善了癌癥患者的預(yù)后,化療因其顯著的療效和低成本而被廣泛使用。但不幸的是,耐藥情況的頻繁出現(xiàn)限制了抗癌治療的療效,治療過程中的耐藥性已成為一個不穩(wěn)定因素,在治療失敗和預(yù)后不良情況下起到關(guān)鍵作用。臨床耐藥的發(fā)展取決于它是內(nèi)在的還是因暴露于化療藥物而獲得的,已成為治療效率的主要限制因素[1]。
多柔比星作為一種著名的化療藥物,能通過抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ活性和產(chǎn)生DNA斷裂來抑制癌癥細(xì)胞的增殖并觸發(fā)細(xì)胞凋亡,這種活性抑制了有絲分裂和細(xì)胞周期的進(jìn)展。目前,多柔比星已被廣泛應(yīng)用于臨床化療,可治療肺、肝、卵巢、乳腺和多發(fā)性骨髓瘤等惡性腫瘤。多柔比星的抗腫瘤機(jī)制主要包括3種途徑,即插入DNA并抑制其合成、破壞拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ介導(dǎo)的DNA修復(fù)活性、產(chǎn)生自由基破壞DNA和細(xì)胞膜。然而,其溶解度低、穩(wěn)定性差、體內(nèi)分布不特異以及嚴(yán)重的全身毒性(心臟毒性和腎毒性)極大地限制了其應(yīng)用。頻繁使用多柔比星還會導(dǎo)致癌癥細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性,但遺傳和表觀遺傳因子似乎可以提供癌癥細(xì)胞的多柔比星抗性。越來越多的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了腫瘤抑制基因功能喪失與多柔比星抗癌藥物耐藥性之間的密切聯(lián)系[2]。腫瘤抑制基因和多柔比星抗癌藥物耐藥性如表1所示。
2 多柔比星在腫瘤治療中的耐藥性調(diào)節(jié)機(jī)制
2.1 p53功能喪失對多柔比星耐藥性的影響
多柔比星是一種蒽環(huán)類藥物,通過DNA插層、抑制DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄發(fā)揮其抗腫瘤活性。除了其臭名昭著的心臟毒性外,耐藥性是其有效臨床應(yīng)用的另一個障礙。已有充分證據(jù)表明,p53功能喪失是引發(fā)多柔比星耐藥的主要機(jī)制之一。先前的一項研究表明,p53突變的肝癌細(xì)胞具有較高的P-糖蛋白水平,抑制了多柔比星在細(xì)胞內(nèi)的積累,降低了藥物療效。另一項研究觀察到,R273H突變造成的p53功能喪失可能導(dǎo)致前蛋白酶-3活性下降,從而在多柔比星治療后阻礙細(xì)胞凋亡。在急性淋巴細(xì)胞白血病中也觀察到了類似的現(xiàn)象。已有研究表明,在癌細(xì)胞系和臨床樣本中均檢測到p53的錯義突變。同樣,p53突變的急性淋巴細(xì)胞白血病對多柔比星不敏感。多柔比星耐藥也與E2F轉(zhuǎn)錄因子7(E2F7)的細(xì)胞錯定位有關(guān)。E2F7是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子和候選腫瘤抑制因子,研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞質(zhì)中E2F7錯定位的癌細(xì)胞Sphk1下調(diào),而Sphk1是一種磷酸化鞘氨氮的激酶,可調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和存活,導(dǎo)致對多柔比星的化學(xué)敏感性降低。
然而,長時間暴露于多柔比星似乎會導(dǎo)致p53突變和多藥耐藥的發(fā)展。值得注意的是,兩種不同化療藥物之間也可能存在交叉耐藥性。例如多柔比星和紫杉醇的聯(lián)合給藥導(dǎo)致肝細(xì)胞癌細(xì)胞中p53突變和耐藥性的出現(xiàn)。p53突變后的多柔比星抗性歸因于P-糖蛋白表達(dá)和活性的上調(diào)。這種藥物外排轉(zhuǎn)運體參與從癌癥細(xì)胞中泵出多柔比星,減少其細(xì)胞積聚并誘導(dǎo)多柔比星抵抗。然而,據(jù)報道,其他分子途徑也會影響藥物轉(zhuǎn)運蛋白和多柔比星抗性的誘導(dǎo)。例如核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2(Nrf2)可以增強(qiáng)ABCB1(ATP結(jié)合盒B1)的表達(dá)和活性,以防止多柔比星的細(xì)胞積累,減少Nrf2的表達(dá),顯著提高了癌癥細(xì)胞對多柔比星化療的敏感性。
2.2 通過分子途徑轉(zhuǎn)運ncRNA調(diào)節(jié)多柔比星耐藥
多柔比星之所以受到關(guān)注,是因為其在癌癥患者的治療中得到了廣泛應(yīng)用。迄今為止,臨床上已經(jīng)有多種實驗評估了多柔比星的抗腫瘤活性。Bramwell等[3]將多柔比星與VX-710一起用作多藥耐藥抑制劑。研究表明,多柔比星和VX-710的聯(lián)合使用有助于加強(qiáng)治療反應(yīng)、穩(wěn)定疾病,提高癌癥患者的總體生存率。Minami等[4]應(yīng)用多柔比星(40 mg/m2)和PSC-833(2、10 mg/kg)來抑制耐藥性并增加多柔比星在癌癥治療中的潛力。事實上,研究發(fā)現(xiàn)單靠多柔比星并不能有效地根除癌癥,應(yīng)與其他抗腫瘤藥物組成多化學(xué)療法,以取得最佳效果。值得注意的是,一項臨床研究將脂質(zhì)體形式的多柔比星應(yīng)用于纈沙坦。這種組合可以促進(jìn)半衰期的發(fā)展并降低多柔比星清除率,以提高其癌癥治療效果,但不會影響多柔比星對癌癥細(xì)胞的毒性。
在耐藥研究方面,相關(guān)人員應(yīng)重視ncRNA在多柔比星抗性中的重要作用。miRNAs可以通過抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和提高多柔比星敏感性來抑制癌癥細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。SMYD2下調(diào)miRNA-125b導(dǎo)致腎癌細(xì)胞對多柔比星產(chǎn)生耐藥性。由于ncRNAs可以調(diào)節(jié)許多細(xì)胞過程,如凋亡、自噬、分化和遷移,ncRNAs在控制多柔比星敏感性和耐藥性發(fā)展中的作用重點關(guān)注分子途徑。ncRNAs通過調(diào)節(jié)各種病理生理過程,包括mRNA的穩(wěn)定性、RNA剪接、染色質(zhì)重塑和miRNA海綿作用,在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮了重要作用。
2.3 利用細(xì)胞器提升多柔比星敏感性
除了分子途徑外,細(xì)胞器也可以參與提升多柔比星的敏感性。細(xì)胞凋亡可以通過破壞線粒體穩(wěn)態(tài)來介導(dǎo)。線粒體是癌癥細(xì)胞生長的關(guān)鍵細(xì)胞器,負(fù)責(zé)呼吸和能量生產(chǎn)。線粒體轉(zhuǎn)錄因子A下調(diào)導(dǎo)致線粒體膜電位降低,從而觸發(fā)細(xì)胞凋亡并限制癌癥增殖所需的能量供應(yīng),導(dǎo)致線粒體功能障礙。在耐多柔比星乳腺癌細(xì)胞中,miRNA-125b的表達(dá)水平降低。MCF-7細(xì)胞的miRNA-125b轉(zhuǎn)染誘導(dǎo)線粒體膜電位的喪失,從而激活胱天蛋白酶級聯(lián),導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。此外,在缺氧條件下,sirtuin 1(SIRT1)和AMP活化蛋白激酶的活性受到抑制。然后,細(xì)胞色素C在線粒體中發(fā)生定位,并且在觸發(fā)凋亡時未誘導(dǎo)胱天蛋白酶級聯(lián),從而產(chǎn)生多柔比星抗性。事實上,將細(xì)胞暴露于多柔比星會影響結(jié)構(gòu)和功能線粒體基因的表達(dá)。
3 多柔比星在腫瘤治療中的耐藥性研究
3.1 多柔比星在乳腺癌治療中的耐藥性研究
多柔比星是治療早期和晚期乳腺癌最活躍、應(yīng)用最廣泛的抗癌藥物之一。多柔比星通過插入DNA/RNA鏈的堿基對抑制DNA和RNA的合成,產(chǎn)生鐵介導(dǎo)的游離氧自由基,破壞DNA和細(xì)胞膜并抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ。公認(rèn)的耐藥機(jī)制是P-糖蛋白的過表達(dá),P-糖蛋白作為一種ATP結(jié)合盒(ABC)轉(zhuǎn)運蛋白,可以在腫瘤細(xì)胞質(zhì)膜中進(jìn)行跨膜運輸。P-糖蛋白外排許多化療藥物,如多柔比星、紫杉醇、多西他賽、長春新堿和依托泊苷,限制了它們在細(xì)胞內(nèi)的積累和隨之產(chǎn)生的細(xì)胞毒性。雙硫侖是P-糖蛋白的抑制劑,是限制多柔比星發(fā)揮作用的主要障礙,但其溶解度和穩(wěn)定性較差。為了克服這些限制,Rolle等[5]制備了雙硫侖和多柔比星共包封脂質(zhì)體,評估了脂質(zhì)體穩(wěn)定性、藥物釋放譜、對多柔比星細(xì)胞毒性、P-糖蛋白活性和乳腺癌細(xì)胞表達(dá)的影響。在質(zhì)量比為1∶3的脂質(zhì)雙硫侖-多柔比星中,雙硫侖分布在脂質(zhì)雙分子層,多柔比星分布在水核中,雙硫侖的釋放速度比多柔比星快。脂質(zhì)雙硫侖-多柔比星在表達(dá)P-糖蛋白的乳腺癌細(xì)胞中增強(qiáng)了多柔比星的細(xì)胞內(nèi)積累和細(xì)胞毒性,其療效優(yōu)于游離雙硫侖和多柔比星的混合物,這是由于攜帶脂質(zhì)體時雙硫侖和多柔比星的釋放動力學(xué)差異。增加多柔比星保留的機(jī)制依賴于雙硫侖誘導(dǎo)的P-糖蛋白巰基氫化,然后是泛素化。這些事件降低了脂質(zhì)雙硫侖-多柔比星處理的細(xì)胞中P-糖蛋白的表達(dá)和催化活性。研究表明,脂質(zhì)雙硫侖-多柔比星有效逆轉(zhuǎn)了表達(dá)P-糖蛋白的乳腺癌細(xì)胞中的多柔比星耐藥,利用雙硫侖和多柔比星釋放的時間差異動力學(xué)抑制P-糖蛋白的表達(dá)和活性。
3.2 多柔比星在骨肉瘤治療中的耐藥性研究
骨肉瘤是青少年和兒童中最常見的骨腫瘤,占骨惡性腫瘤的20%。順鉑、多柔比星或甲氨蝶呤被認(rèn)為是晚期骨肉瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療方法。其中,多柔比星是骨肉瘤的一線治療方法,其治愈率取決于臨床反應(yīng)、肺轉(zhuǎn)移的發(fā)展和30%~40%病例的化療耐藥性。然而,40%~45%的骨肉瘤患者對多柔比星治療有耐藥性。?;撬嵘险{(diào)基因1(TUG1)是一種致癌的lncRNA,與多種癌癥的化療耐藥有關(guān)。TUG1通過miRNA海綿作用和與PRC2復(fù)合物相互作用在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。TUG1還通過調(diào)控骨肉瘤細(xì)胞中的PI3K/AKT和WNT信號通路參與腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。已有報道稱,多胞苷通過下調(diào)TUG1抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖并降低多柔比星耐藥性。由于在TUG1沉默的細(xì)胞中多苷處理會抑制AKT的磷酸化,要抑制TUG1/AKT軸來調(diào)節(jié)骨肉瘤細(xì)胞的多柔比星抗性。
激動劑也可以調(diào)節(jié)骨肉瘤中的多柔比星抗性。Natarajan等[6]已經(jīng)確定了過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)途徑中涉及的基因與多柔比星耐藥性相關(guān)。隨后,其使用PPARγ激動劑吡格列酮來調(diào)節(jié)多柔比星抗性。多柔比星抗性細(xì)胞系通過梯度暴露于多柔比星培養(yǎng)。體外檢測吡格列酮和與多柔比星聯(lián)合使用的細(xì)胞毒性,然后用高效液相色譜法評估存在微粒體時吡格列酮的代謝物?;虮磉_(dá)研究揭示了吡格列酮的細(xì)胞毒性機(jī)制。雖然吡格列酮本身沒有表現(xiàn)出任何活性,但向培養(yǎng)細(xì)胞中添加微粒體后,24 h內(nèi)細(xì)胞殺死率超過80%,這可能是由高效液相色譜法測定的吡格列酮代謝物所致。吡格列酮與多柔比星聯(lián)合后表現(xiàn)出增效活性。此外,在微粒體存在條件下的細(xì)胞毒性實驗顯示,與其代謝產(chǎn)物羥基吡格列酮和酮吡格列酮相比,吡格列酮本身表現(xiàn)出良好的活性。體內(nèi)研究表明,40 mg/kg/p.o PIO吡格列酮單獨表現(xiàn)出顯著的活性,其次是與多柔比星聯(lián)合?;虮磉_(dá)研究表明,吡格列酮可以通過下調(diào)MDR1和IL8調(diào)節(jié)耐藥。還有研究表明,吡格列酮可以調(diào)節(jié)骨肉瘤細(xì)胞的多柔比星耐藥。
4 結(jié)語
化療藥物耐藥是癌癥有效治療面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。多柔比星是一種通常用于術(shù)后治療惡性腫瘤的藥物。miRNAs通過影響ABC轉(zhuǎn)運蛋白的過表達(dá)、改變凋亡、自噬和細(xì)胞信號通路、細(xì)胞周期阻滯、上皮細(xì)胞向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和癌癥干細(xì)胞等關(guān)鍵細(xì)胞通路,在惡性腫瘤對多柔比星的耐藥過程中發(fā)揮重要作用。癌癥的治療方法正從常規(guī)治療轉(zhuǎn)向靶向治療,如使用miRNAs。miRNAs可以作為調(diào)節(jié)分子,通過控制不同細(xì)胞通路中涉及的基因表達(dá)水平來克服多柔比星耐藥。因此,準(zhǔn)確闡明調(diào)節(jié)分子在不同細(xì)胞過程中的作用有助于多柔比星治療癌癥的發(fā)展和耐藥性研究。