戢太陽,王燕秋,張仲林,楊 勝△
1.成都醫學院 基礎醫學院(成都 610500);2.成都醫學院 藥學院(成都 610083)
鼻咽癌是鼻咽部上皮組織發生的惡性腫瘤,在我國南方地區發病率較高。鼻咽癌發病隱匿,大多數患者就診時已屬中晚期,單純放療中晚期鼻咽癌腫瘤,局部控制率低,療效不盡滿意,目前臨床多采用放療加化療的綜合治療方式,但腫瘤細胞多藥耐藥性(multidrug resistance,MDR)的產生嚴重影響臨床化療效果。MDR是指腫瘤細胞在接觸某一種化療藥物后,不僅對該藥物產生耐藥性,同時對某些與之結構不同、作用機制不同的化療藥物產生交叉耐藥的現象。鼻咽癌MDR的發生機制復雜,本文通過總結近年來國內外文獻,從膜轉運蛋白介導的鼻咽癌MDR、酶介導的鼻咽癌MDR以及細胞凋亡基因介導的鼻咽癌MDR等方面綜述鼻咽癌MDR的發生機制[1],以期為臨床克服鼻咽癌 MDR、提高化療效果提供參考。
MDR的產生與腫瘤細胞內化療藥物達不到有效殺傷濃度有關,提示藥物轉運的改變尤其是藥物外排增多是耐藥產生的重要原因。細胞膜上的轉運蛋白直接參與腫瘤細胞對藥物的外排作用,目前研究較深入的幾種與鼻咽癌MDR形成密切相關的膜轉運蛋白,分別是屬于膜轉運蛋白 ABC(ATP-binding cassette)家族成員的P-糖蛋白(p-glycoprotein,P-gp)、多 藥 耐 藥 相 關 蛋 白(multidrug resistance-associated protein,MRP)及其他一些膜轉運蛋白,如肺耐藥蛋白(lung resistance protein,LRP)。
P-gp是由多藥耐藥基因(multidrug resistance-1 gene,mdr1)編碼的一種跨膜糖蛋白,其分子上有2個ATP結合位點和12個跨膜結構域。P-gp能利用ATP水解提供的能量,主動和天然的疏水性化療藥物(如長春堿類、紫杉醇類、鬼臼毒素類和蒽環類等)結合,將其泵出到細胞外,減少細胞內的藥物濃度;也可將藥物從其作用靶點分離到無關的亞細胞結構如溶酶體內,使靶點部位的藥物濃度降低,促使腫瘤細胞耐藥的產生[2-3]。
P-gp介導的MDR是目前研究中機制最為明確的MDR產生途徑。張政等[4]在71例已確診為中晚期鼻咽癌患者病理標本中發現P-gp陽性表達率為57.7%(41/71),而在12例同期門診活檢病理為鼻咽黏膜慢性炎癥患者中未見P-gp表達。Ji等[5]發現X-射線照射誘導鼻咽癌高分化鱗癌CNE1細胞株中mdr-1及其編碼的P-gp表達上調后,CNE1細胞對順鉑的敏感性降低、耐藥性增強。王蕓蕓[6]利用siRNA干擾技術下調鼻咽癌低分化鱗癌5-8F細胞株中P-gp的表達,可一定程度逆轉5-8F細胞對紫杉醇的耐藥。P-gp高表達通常會導致MDR的產生,其已作為臨床判定耐藥性產生與否及估計預后的一個重要因素,具有較強的臨床指導意義。
MRP結構和功能與P-gp相似,同樣以ATP供能轉運藥物至細胞外,但 MRP介導的轉運需要還原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)的參與,通過識別和轉運與GSH相耦合的底物(如順鉑、柔紅霉素和長春新堿等)以降低細胞內藥物濃度或引起藥物分布改變,產生腫瘤 MDR[7]。
楊寧等[8-9]采用免疫組化法檢測 MRP在鼻咽癌化療非耐藥患者中陽性表達率為40.0%(8/20),明顯低于化療耐藥患者的87.1%(27/31),二者比較,差異有統計學意義(P<0.05),提示 MRP高表達與鼻咽癌的耐藥性增加有關;其對鼻咽癌紫杉醇耐藥細胞株5-8F-PTX(+)的研究還發現,下調生存素可降低MRP的表達,可不同程度地增強耐藥株對5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil,5-FU)、長春新堿、紫杉醇和順鉑的敏感性。韓建庚[10]研究發現,異長春花堿可逆轉鼻咽癌CNE2/DDP細胞對順鉑的耐藥性,其逆轉機制與降低CNE2/DDP細胞中MRP、mdr1的表達有關。以上研究表明,MRP的表達與鼻咽癌MDR的產生、發展及逆轉密切相關,鎖定MRP靶點,可用于鼻咽癌臨床MDR發生機制、藥物逆轉機制的相關研究。
LRP是由Scheper等從無P-gp過度表達的肺癌細胞中發現并命名,其產生MDR的機制與P-gp、MRP等經典的ABC超家族成員不同。化療藥物進入細胞后,直接被分布在胞質與核膜的LRP吸收進其所構成的穹窿體蛋白中間的空洞里,LRP不僅可阻止以胞核為靶點的藥物由核孔進入胞核,還可通過囊泡轉運和胞吐機制將藥物從胞質內排出到胞外,使胞內藥物的絕對濃度降低產生耐藥[11]。烷化劑、卡鉑等一些非P-gp和MRP介導耐藥的化療藥物與此耐藥機制有關。
官樹雄等[12]運用免疫組化SP法檢測發現,LRP在鼻咽癌組織中的表達明顯高于正常鼻咽黏膜組織,提示鼻咽癌具有較高的原發耐藥性。劉津等[13]通過誘導人鼻咽癌細胞TW03建立多藥耐藥細胞株TW03/DDP并研究其與LRP的關系,發現耐藥細胞的mRNA及蛋白質表達水平均顯著高于親本細胞,鼻咽癌細胞內LRP的表達水平越高則對抗腫瘤藥物敏感性越弱,耐藥性越強。可見,LRP的表達可從一個側面反映鼻咽癌細胞的耐藥性及耐藥程度。
腫瘤細胞內與耐藥相關的酶的變化包括藥物解毒酶高表達引起的胞內藥物有效聚集減少或滅活,藥物靶酶的表達下降或活性減弱等均是誘導MDR產生的重要因素。目前已明確與鼻咽癌MDR相關的酶有谷胱甘肽S-轉移酶(glutathione S-transferase,GSTs)、DNA 拓 撲 異 構 酶 Ⅱ(topoisomeraseⅡ,TopoⅡ)等。
GSTs是由GSTs超基因家族的相應基因編碼,與細胞解毒功能有關的一組酶,有α、μ和π等多種同工酶,以GSTs-π與腫瘤 MDR的關系最為密切。GSTs-π誘導MDR產生機制包括:1)清除過氧化物及自由基,減少對細胞的損傷;2)直接與藥物結合降低藥物活性;3)催化GSH與藥物結合,增加藥物水溶性,加速藥物轉化與排泄,以減輕其對腫瘤細胞的毒性作用。GSTs-π水平升高是腫瘤MDR產生的重要機制之一[14]。
Chen等[15]報道,GSTs-π在鼻咽癌原發灶、復發灶和轉移灶組織中的陽性表達率分別為58.0%(83/143)、69.8%(30/43)和 65.0%(13/20),72.2%原發性鼻咽癌存在GSTs-π和mdr1的共表達,提示二者表達之間具有相關性,GSTs-π和mdr1在表達調控上可能存在一定的協調性。劉津等[16]通過比較GSTs-π在鼻咽癌細胞TW03及誘導前者構建的多藥耐藥株TW03/DDP中的表達差異,發現GSTs-π在耐藥細胞中的表達明顯高于親本細胞(P<0.01),提示GSTs-π高表達與順鉑耐藥密切相關,GSTs-π的上升可能導致了 TW03/DDP細胞MDR的產生。當前有多項腫瘤臨床研究報道證實,GSTs-π高表達的腫瘤對以順鉑為主的化療方案不敏感,為合理制定鼻咽癌化療方案提供了參考。
TopoⅡ又稱回旋酶,是存在于細胞核內的一種與DNA復制、轉錄、損傷、修復及染色體分離密切相關的重要核酶。依托泊甙(VP-16)、多柔比星和米托蒽醌等多種抗腫瘤藥物以TopoⅡ為靶酶,TopoⅡ介導這些藥物與DNA結合,形成DNA穩定斷裂復合物,發揮細胞毒作用。當腫瘤細胞內TopoⅡ的表達水平下降、磷酸化水平提高及基因位點發生突變或缺失時,TopoⅡ酶水平降低或酶活性減弱,化療藥物的作用靶點隨之減少,其殺傷腫瘤細胞的作用減弱,直接導致耐藥的發生[17]。
李冰等[18]免疫組化檢測發現TopoⅡ的陽性表達在中、低分化鼻咽癌鱗癌中為96%(49/51),這與臨床上中、低分化鱗癌對化療藥物敏感,療效較好相符。陶仲強等[19]檢測56例鼻咽癌患者的腫瘤組織,TopoⅡ陽性率為75%(42/56),呈高表達,分別對(順鉑+5-FU)和(卡鉑+5-FU)兩組化療方案療效進行比較,TopoⅡ陽性組化療療效均優于陰性組,差異有統計學意義(P<0.05)。據此提示:TopoⅡ表達水平與化療耐藥程度呈負相關,表達越高,對化療越敏感,這同P-gp、GSTs-π引起的 MDR有明顯區別,被稱為非典型MDR機制。
細胞凋亡是一種程序性死亡的過程,多數化療藥物通過誘導腫瘤細胞凋亡發揮抗腫瘤作用。腫瘤細胞MDR的產生多與相應的凋亡調控基因表達失控所引發的凋亡通路抑制有關。研究已證實,細胞凋亡途徑上的相關基因,如突變p53基因、Bcl-2基因等均參與了鼻咽癌MDR的形成。
p53基因有野生型和突變型兩種形式。野生型p53為重要的抑癌基因,對凋亡有促進作用。當p53基因發生突變時(突變型p53),其對細胞凋亡的調控出現異常,此時化療藥物誘發的細胞凋亡受到抑制,致使腫瘤細胞對化療藥物的耐受明顯增強。同時突變型p53可以特異性激活mdr1轉錄啟動子上調mdr1的表達誘導耐藥產生[20]。
張政等[4]運用免疫組化法研究重組人p53腺病毒(rAd-p53)注射治療前后鼻咽癌原發灶中 P-gp、LRP和MRP的表達情況,發現rAd-p53瘤內注射治療后,P-gp、LRP和MRP蛋白表達水平均明顯下降,并且rAd-p53基因治療加放化療組病例腫瘤消除率較單純放化療組提高了4.7倍,提示患者內源性p53水平與耐藥蛋白呈負相關。劉海等[21]利用納米脂質體將野生型p53基因轉導入人鼻咽癌HNE1細胞內并表達p53蛋白,發現其具有明顯誘導HNE1細胞凋亡的作用。Ren等[22]用攜帶wtp53的腺病毒感染鼻咽癌細胞CNE1,結果同樣證實野生型p53基因的導入,可加快CNE1細胞的凋亡,對鼻咽癌細胞的MDR有逆轉作用。臨床上以患者體內的p53基因為靶點,通過藥物干預其在體內的表達從而發揮治療作用,p53基因表達水平變化同時也是相關基因藥物在臨床上使用療效評價的一個重要指標。
Bcl-2基因是最重要的細胞凋亡抑制基因,Bcl-2基因過度表達可抑制化療藥物等誘導的細胞凋亡,使腫瘤細胞產生耐藥。Yin等[23]利用RNA干擾技術下調CNE1細胞中Bcl-2基因的表達后,發現CNE1細胞的增殖不受影響,但其對順鉑的藥物敏感性顯著增強。Lacy等[24]運用Bcl-2寡義反核苷酸G3139可抑制鼻咽癌C666-1細胞的體外增殖及提高順鉑在轉導的鼻咽癌模型中的抗腫瘤效應。由此可見,下調或者阻斷Bcl-2基因表達,可增強鼻咽癌細胞對化療藥物的敏感性,促進其凋亡從而逆轉耐藥。可見,凋亡抑制基因Bcl-2在鼻咽癌多藥耐藥細胞中的高表達,是導致其細胞凋亡受抑制的重要原因,對于鼻咽癌多藥耐藥的產生具有重要意義,也可作為判定化療逆轉多藥耐藥效果的一個重要指標。
左強等[25]誘導建立鼻咽癌西妥昔單抗耐藥細胞5-8F/Erbitux,并檢測發現 H-ras基因擴增與過表達是導致5-8F/Erbitux細胞對西妥昔單抗耐藥的主要機制之一。郜儒[26]通過特異性siRNA分子轉染CNE1/Taxol細胞株抑制紫杉醇耐藥基因(TXR1)的表達,其耐藥性明顯降低,提示TXR1基因可能參與了紫杉醇耐藥的產生。其他研究[27]表明,端粒酶活性的上升,缺氧誘導因子-1(hypoxia indueible factor-l,HIF-1)表達上調[28],器官微環境改變等眾多因素均可能參與了鼻咽癌MDR的產生。
鼻咽癌MDR的形成是多基因、多環節綜合作用的結果,細胞內藥物有效濃度的降低、解毒酶的過度表達、抗癌藥物靶點的低表達和細胞凋亡通路的抑制等多種因素的變化均參與了鼻咽癌MDR的產生。鼻咽癌MDR已涉及臨床多種常用的抗腫瘤藥物,是困擾鼻咽癌臨床治療的一大難題。現有研究多是以耐藥細胞株為研究對象的體外實驗,缺乏人體實驗和臨床觀察的相關證據;提出的MDR逆轉劑也是基于某一經典耐藥機制在體外部分逆轉MDR,往往忽略了其他機制的共同影響,無法全面深入地闡明其分子機制;逆轉劑本身的毒副作用,也限制了其真正走向臨床。筆者相信隨著對鼻咽癌MDR研究的不斷深入以及更多高效、低毒和高選擇性逆轉劑的發現并逐步應用于臨床,上述問題均將得到逐步解決,鼻咽癌的臨床防治將取得更大的突破。
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