β-欖香烯逆轉腫瘤細胞多藥耐藥的作用研究進展

曹 林 韓 麗 韓 彬 劉 福 朱建平 李 丹

(1 川北醫學院附屬醫院,南充,637000; 2 湖南中醫藥大學,長沙,410208; 3 北京大興區人民醫院,北京,100026)

腫瘤嚴重威脅人類身體健康。最新流行病學數據顯示,我國惡性腫瘤每年新發病例380.4萬例,死亡病例229.6萬例,相當于平均每天超過1萬人確診為癌癥[1]。藥物治療在腫瘤治療過程中占有重要地位,但是由于長期用藥,腫瘤細胞對多種化療藥物產生多藥耐藥性(Multidrug Resistance,MDR),靶向藥物幾乎都會產生耐藥性[2]。因此,逆轉耐藥是控制疾病進展,改善患者預后的有效手段[3]。欖香烯是從天然藥用植物溫莪術中提取的有效活性成分,為國家Ⅱ類抗腫瘤非細胞毒性藥物,臨床上廣泛用于肺癌、肝癌、食管癌、腦瘤等的治療[4]。國內外學者研究證實,欖香烯可通過多種機制逆轉MDR。比如抑制胞外信號調節激酶1/2-B細胞淋巴瘤-2蛋白信號通路,阻滯細胞周期,激活線粒體依賴的凋亡通路等[5-6]。目前對于欖香烯逆轉腫瘤耐藥已發表了大量的研究[7]。現對其相關文獻進行梳理,為欖香烯更好地應用于臨床提供依據。

1 逆轉肺癌細胞多藥耐藥

全球范圍內肺癌的發病率和死亡率逐年上升,化療仍是治療肺癌的主要方式之一。腫瘤細胞對化療藥物產生耐藥會導致化療失敗,研究顯示欖香烯能逆轉肺癌化療藥物耐藥。李全志等[8]研究發現,欖香烯能增強人肺腺癌耐順鉑株A549/DDP細胞對順鉑敏感性,增加-B細胞淋巴瘤-2蛋白相關X蛋白 mRNA表達,減少B細胞淋巴瘤-2 mRNA表達,抑制磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號通路。Yao等[9]研究證實,欖香烯逆轉A549/DDP耐藥與降低線粒體膜電位,增加細胞內活性氧濃度和增加羅達明-123濃度相關。欖香烯能以時間和劑量依賴性方式降低了細胞谷胱甘肽硫轉移酶π水平和P-糖蛋白。周坤等[10]研究發現,欖香烯逆轉肺腺癌細胞株SPC-A-1/順鉑耐藥性與促進細胞自噬,升高自噬蛋白Beclin-1水平,降低多耐藥相關蛋白-1表達有關。紫杉醇是肺癌治療常用的化療藥物,其能誘導B細胞淋巴瘤-2蛋白磷酸化,增強抗凋亡作用。王崢嶸等[11]應用人肺癌細胞紫杉醇耐藥株A549/Taxol,給予欖香烯藥物干預48 h,對A549/Taxol肺癌活性細胞有顯著抑制作用,且呈現劑量依賴性。欖香烯逆轉紫杉醇耐藥性與抑制JAK2/STAT3信號通路有關。

一代、二代、三代的表皮生長因子受體-酪氨酸激酶抑制劑在肺癌治療中發揮重要作用。但有超過50%腫瘤患者在治療過程中出現腫瘤細胞耐藥,一般在用藥8～14個月會出現不同程度耐藥,耐藥致使疾病進展。張浩等[12]研究顯示,欖香烯聯合吉非替尼能顯著抑制A549細胞活性,降低S期細胞比例。抑制肺癌細胞上皮-間充質轉化,逆轉吉非替尼耐藥與下調神經鈣黏素、鋅指E盒結合同源框1及波形蛋白水平有關。Guo等[13]研究發現,欖香烯在過表達多藥耐藥性蛋白三磷酸腺苷結合盒轉運體1的細胞系中,增強了各種抗腫瘤藥物的細胞毒性作用,與欖香烯調節三磷酸腺苷結合盒轉運體1基因表達相關。郜飛宇等[14]研究欖香烯對肺腺癌PC9/ZD細胞吉非替尼耐藥逆轉作用,結果發現其作用機制可能與下調耐藥磷酸化胞外信號調節激酶及磷酸化蛋白激酶B表達水平相關。細胞的自噬與癌細胞耐藥密切相關。Liu等[15]研究發現,吉非替尼耐藥性與甲基化酶甲基轉移酶樣3在肺腺癌組織中的表達量相關。欖香烯可通過抑制細胞自噬過程,逆轉非小細胞肺癌對吉非替尼耐藥性,通過防止自噬溶酶體酸化來抑制自噬通量,導致SQSTM1和輕鏈3B-Ⅱ的表達增加。

2 逆轉乳腺癌細胞多藥耐藥

乳腺癌為女性患病率首位惡性腫瘤,發病病因可能與遺傳因素,物理因素及飲食因素等相關。欖香烯能抑制腫瘤細胞惡性程度,抑制腫瘤細胞增殖,對多種淺表腫瘤有一定效果。人乳腺癌阿霉素耐藥性細胞MCF-7/ADM是乳腺癌干細胞相對富集耐藥細胞株。欖香烯能逆轉人乳腺癌MCF-7/ADM細胞對阿霉素耐藥性,當其含量為(13.6±1.17)μg/mL,逆轉倍數值增加到2.2[16]。李孌等[17]進一步研究發現,欖香烯逆轉耐藥與其抑制MCF-7/ADM細胞的成球率,抑制乳腺耐藥蛋白比例和降低P-糖蛋白基因表達相關。郭婷婷等[18]研究表明,欖香烯對人乳腺癌細胞MCF-7和MDA-MB-231有抗轉移和復發作用。10 μg/mL能明顯抑制細胞活力和增殖。蔡東焱等[19]研究發現,欖香烯聯合紫杉醇作用MB-468耐藥細胞株后,明顯提高了P27kip1表達水平,降低細胞周期蛋白B1水平。逆轉耐藥機制可能與上調P27kip1表達相關。Tang等[20]研究顯示,欖香烯降低人乳腺癌耐多柔比星(MCF-7/DOX)細胞中D-熒光素鉀鹽或化療藥物外排,欖香烯具有抑制三磷酸腺苷結合盒轉運體的功能,逆轉MDR與調控三磷酸腺苷結合盒轉運體基因表達密切相關。欖香烯聯合化療藥物協同增效也是其逆轉藥物耐藥表現。晉亞楠等[21]研究表明,欖香烯聯合阿帕替尼對乳腺癌細胞MB-468生長有明顯的抑制作用,與下調KI67、增殖細胞核抗原、P62多種基因表達。Zhang等[22]研究發現,對于復發轉移乳腺癌,欖香烯逆轉他莫昔芬耐藥性是通過雌激素受體α mRNA和通過促分裂原活化的蛋白激酶通路重新表達雌激素受體α來實現。Zhang[23]研究發現,有2種化療耐藥(多西他賽/阿霉素)BCA細胞中有104個差異表達miRNA,其中有31個miRNA與MDR持續變化相關。加入欖香烯可以逆轉耐藥性,并能誘導巨噬細胞趨化因子-7/多西他賽和巨噬細胞趨化因子-7/阿霉素細胞的凋亡率,改變一些MDR相關的miRNA表達。

3 逆轉胃癌細胞多藥耐藥

早期胃癌通過手術,5年生存率能達到90%以上,而晚期胃癌5年生存率卻不足30%。藥物治療是延長患者生命的重要手段。欖香烯對胃癌細胞SGC7901有明顯抑制增殖、遷移及促進凋亡作用,抑制賴氨酰氧化酶活性和蛋白表達是其發揮作用機制之一[24]。張曄等[25]研究發現,欖香烯逆轉人胃癌阿霉素耐藥株SGC7901/Adr對阿霉素的耐藥性,能明顯提升細胞內阿霉素的蓄積濃度。欖香烯能誘導多腺苷二磷酸核糖聚合酶裂解及降低P-糖蛋白表達。進一步研究發現,50 mg/mL欖香烯處理SGC7901/Adr 24 h后,明顯下調了胞外信號調節激酶的磷酸化水平和谷胱甘肽硫轉移酶-π蛋白表達[26]。楊義等[27]研究發現,欖香烯能顯著抑制SGC7901/Adr裸鼠移植瘤的生長,縮小腫瘤體積,提高移植瘤組織中胱天蛋白酶-3表達。傅庭煥等[28]研究發現,正常人胃癌多藥耐藥細胞株SGC7901/ADM中可檢測到核因子κB的活化,最高達到60%～65%,經欖香烯處理核因子κB核內移位明顯減少。且欖香烯能增強ADM對SGC7901/ADM細胞的殺傷作用,并與腎上腺髓質素有協同作用。Deng等[29]研究發現,欖香烯在體內外均顯著逆轉胃癌多藥耐藥細胞株能力,欖香烯能調節miR-1323/Casitas B淋巴瘤-b/表皮生長因子受體信號軸,調控基質金屬蛋白酶-2/9的表達,并逆轉上皮-間充質轉化。

4 逆轉肝癌細胞多藥耐藥

肝癌是常見惡性腫瘤,發病隱匿,起病迅速,前期癥狀不明顯,絕大部分患者就診已為晚期。在肝癌細胞中,腫瘤細胞MDR自然表達率約為50%。腫瘤細胞中MDR基因高度表達后,會使這些癌細胞對化療藥物的抗性增強[30]。研究顯示,欖香烯能靶向作用于肝癌細胞,藥物在肝臟部位濃度分布高。與化療藥物聯合應用,能提高化療藥物效能,降低全身不良反應,也降低了MDR1表達。鄒大偉等[31]用逆轉錄聚合酶式反應測肝癌多藥耐藥基因表達,小鼠瘤株Hca-A2/p的MDR1自然表達率100%。經欖香烯處理后MDR1表達率明顯降低。靶向藥物索拉非尼為多靶點激酶抑制劑,是晚期原發性肝癌(HCC)一線治療藥物,其臨床療效和安全性均得到證實。索拉非尼的耐藥性限制了其對HCC療效和臨床預期。翁文采等[32]研究發現,欖香烯能逆轉索拉非尼耐藥,聯合應用有協同增效作用。作用機制與逆轉肝癌HepG2細胞,提高P21蛋白表達,降低Raf激酶水平。陳琦等[33]研究發現,欖香烯可以逆轉肝細胞生長因子(HGF)誘導的肺癌PC-9細胞對吉非替尼耐藥,下調p-Met和p-AKT蛋白水平,機制與抑制HGF活化的c-Met及其下游信號通路有關。

5 逆轉卵巢癌多藥耐藥

卵巢癌發病率位居婦科惡性腫瘤第3位,占全部女性生殖道腫瘤23%,在我國女性中其發病率和死亡率呈逐年上升趨勢。人卵巢癌腺癌細胞系SKOV3是從女性卵巢腺癌患者腹腔積液中分離而來,是卵巢癌發生、發展標志性細胞。卵巢癌患者經過化療藥物治療,SKOV3細胞常出現耐藥。欖香烯能抑制SKOV3細胞增殖,欖香烯處理后G0/G1期細胞增多,S期細胞減少,細胞凋亡率升高[34]。Fu等[35]證實,欖香烯聯合紫杉醇將SKOV3細胞周期阻滯在S期,下調了SKOV3中周期蛋白依賴性激酶1(CDK1)、Cyclin-B1和P27基因的表達,逆轉耐藥機制與欖香烯降低SKOV3細胞中MDR1、LRP和TS耐藥基因的表達水平相關。欖香烯對鉑耐藥卵巢癌細胞(ES-2、MCAS、OVCAR-3和SKOV-3)均具有抗腫瘤活性,半抑制濃度值范圍為54～78 μg/mL。Lee等[36]進一步研究表明,欖香烯能增強耐藥卵巢癌細胞中順鉑敏感性,通過下調ERCC-1和XIAP表達實現的。陳心蕊等[37]研究發現,欖香烯10 μmol/L時即可以逆轉SKOV3/DDP細胞對DDP的耐藥,其逆轉耐藥指數為2.58倍;濃度為20～80 μmol/L能減少耐藥相關蛋白ABCB1、LRP和P-gp表達。Li[38]研究發現,欖香烯與在化療藥物耐藥人卵巢癌A2780/CP和MCAS細胞中以劑量和時間依賴性的方式誘導細胞凋亡。欖香烯逆轉化療耐藥作用是通過介導線粒體和半胱天冬酶依賴的細胞死亡。王煥[39]研究發現,欖香烯聯合人參皂苷對卵巢癌細胞耐藥株A2780/PTX有顯著抑制作用,聯合應用可以提高臨床有效率,降低不良反應。

6 逆轉白血病多藥耐藥

白血病細胞的多藥耐藥是化療失敗和疾病復發主要原因。張曄等[40]研究發現,欖香烯能逆轉人白血病耐藥K562/DNR細胞對柔紅霉素的耐藥性,與誘導PARP裂解和降低P-gp表達相關。郝立宏等[41]研究表明,欖香烯對人紅白血病細胞株K562/ADM有顯著抑制作用,且呈現劑量、時間依賴性。進一步研究證實,欖香烯(4.0 mg/L)能顯著降低人白血病耐藥K562/DNR細胞P-gp表達,為其逆轉K562/ADM細胞對ADM耐藥性作用機制[42]。Amerigos Daddy[43]將欖香烯和米托蒽醌(MTO/βE-SLNs)制備成固體脂質體納米顆粒用于克服白血病多藥耐藥性。欖香烯增加了人白血病耐藥K562/DOX細胞的敏感性,阻斷了細胞內ATP產生和抑制P-gp的表達。MTO/βE-SLNs制劑延長單用藥物抗腫瘤活性時間。

7 逆轉腦瘤多藥耐藥

腦瘤的發病率占全部惡性腫瘤的1.5%,腦瘤的中位生存期僅為14～78個月。由于血腦屏障因素,可用于腦瘤治療藥物相較于其他惡性腫瘤較少。欖香烯分子量為204.35。屬于小分子抗腫瘤植物化學藥。研究顯示,欖香烯脂溶性強,能夠透過血腦屏障。經靜脈給藥后,欖香烯在腦中殘留量多。陳春美等[44]研究顯示,欖香烯能逆轉腦膠質瘤U251/ADM細胞耐藥,作用機制與降低耐藥基因MDR1、多藥耐藥蛋白MRP及谷胱甘肽硫轉移酶-π表達。替莫唑胺化療是腦瘤治療常用藥,逆轉腫瘤對替莫唑胺耐藥可以明顯提高療效。趙海林等[45]研究發現,欖香烯能逆轉腦膠質瘤U251、H4、MO59J、SW1188耐藥細胞株,作用機制是通過誘導G2/M期阻滯,而逆轉膠質瘤耐藥細胞株對替莫唑胺耐藥性。Zhu[46]研究發現,欖香烯可作為替莫唑胺治療膠質母細胞瘤的化學增敏劑,逆轉耐藥,機制與抑制膠質細胞成熟因子β通路胞外信號調節激酶1/2磷酸化和B細胞淋巴瘤-2蛋白表達。

8 逆轉骨肉瘤多藥耐藥

欖香烯脂溶性強,能滲透骨膜,治療骨肉瘤療效好,且不良反應少。欖香烯可通過抑制Wnt信號通路促進人骨肉瘤細胞MG-63凋亡,拮抗腫瘤生長[47]。黃生祥[48]研究顯示,欖香烯能抑制人骨肉瘤細胞系MG-63的MDR,下調谷胱甘肽硫轉移酶-π表達。趙茗等[49]研究表明,欖香烯能誘導人骨肉瘤143B細胞增殖和凋亡,欖香烯逆轉耐藥機制抑制骨肉瘤細胞中磷酸化蛋白激酶B和磷酸化哺乳動物雷帕霉素靶蛋白表達。Zhang等[50]研究表明,欖香烯能增強阿霉素對耐藥骨肉瘤細胞的活力和增殖的抑制作用,欖香烯誘導阿霉素耐藥骨肉瘤細胞凋亡和氧化應激。

9 逆轉腸癌多藥耐藥

5-氟尿嘧啶(5-FU)是腸癌常用化療常方案,5-FU產生的耐藥性會導致預后不良。Guo等[51]研究發現,欖香烯能增強5-FU的敏感性,降低結直腸癌細胞HCT116和HT29細胞的活力,誘導細胞凋亡。這與下調miR-191(關鍵激酶Wnt3a和β-聯蛋白表達水平)有關。P53蛋白缺失或突變是結直腸癌細胞對5-FU耐藥的重要原因。Zhang等[52]研究發現,對于P53野生型結直腸癌細胞,欖香烯可以增強5-FU對P53缺陷結直腸癌細胞的敏感性,通過誘導促死亡自噬逆轉了HCT116P53-/-對5-FU的耐藥性。吳敏等[53]研究發現,欖香烯能通過抑制WEE1表達,增強長春新堿抗結腸癌細胞SW-480能力,誘導結腸癌細胞凋亡。

10 逆轉其他腫瘤多藥耐藥

馮愛梅等[54]研究發現,欖香烯可通過降低環氧合酶-2和核因子κB表達量調控惡性淋巴細胞多藥耐藥性。Hu[55]研究發現,欖香烯逆轉彌漫性大B細胞淋巴瘤耐藥性與其顯著抑制彌漫性大B細胞淋巴瘤活力,下調lncRNA HULC的表達相關。Cai等[56]研究發現,欖香烯逆轉膀胱癌耐藥機制與下調磷酸化蛋白激酶B表達相關。欖香烯能顯著抑制膀胱癌細胞的活力,而不影響正常的膀胱細胞。經過欖香烯處理后,膀胱癌細胞凋亡數量增加,人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因表達增加。

11 結語

β-欖香烯(化學名稱:1-甲基-1-乙烯基-2,4-二異丙基環己烷),分子式為C15H24,分子量為204.35,為小分子抗腫瘤植物化學藥。由β-欖香烯為主要成分的欖香烯乳狀注射液已被廣泛應用于臨床,對于肺癌、肝癌、食管癌、鼻咽癌、癌性胸腹水等均顯示了很好的臨床療效。欖香烯具有抑制多種惡性腫瘤細胞生長,誘導凋亡,以及直接殺傷腫瘤細胞的作用,且毒性反應小。逆轉耐藥也是欖香烯抗腫瘤主要途徑,欖香烯對多種耐藥細胞株均顯示出很好的抑制作用。與傳統化療藥物(阿霉素、順鉑、5-FU等)聯合能協同增強抗腫瘤效果,延緩化療藥物耐藥性出現時間。對于目前臨床應用比較廣泛的靶向藥物,與欖香烯聯合也逆轉靶向藥物耐藥。欖香烯在協同靶向藥物抗腫瘤的同時,能有效控制疾病進展,延長患者生存期。作為從植物中提取綠色抗腫瘤藥物欖香烯,今后應進一步開展多中心、隨機對照臨床研究,完善循證證據。充分發揮民族藥的優勢,使民族藥走出國門。