小檗堿逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥的作用機(jī)制研究

楊 政，劉東梅，郭 惠*，王育偉，馬晶晶，王馨怡，郭東艷，靳如意，李 治，周彩華

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué) 陜西省中藥基礎(chǔ)與新藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 咸陽 712046；2.聯(lián)勤保障部隊(duì)第九八八醫(yī)院，河南 鄭州 450000；3.咸陽師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

惡性腫瘤是目前人類面臨的難題之一，是繼心臟病之后的第二大死因[1-2]。目前臨床治療惡性腫瘤的方式有手術(shù)治療、放療、化療，其中化療是主要的治療方式，其目的是優(yōu)先殺死快速生長的腫瘤細(xì)胞[3-4]。腫瘤細(xì)胞對化學(xué)藥物的耐藥性是影響化療效果的主要障礙之一，影響腫瘤耐藥性的因素有很多，可分為內(nèi)在性耐藥和外在性耐藥(獲得性耐藥)[5]。此外，腫瘤細(xì)胞的某些“特異能力”也會(huì)導(dǎo)致耐藥的產(chǎn)生，如高適應(yīng)性、生存信號(hào)的激活、死亡信號(hào)的失活、逃避生長抑制因子等[6]。多藥耐藥(multi-drug resistance，MDR)是指腫瘤細(xì)胞對不同結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制的多種化療藥物產(chǎn)生耐藥性[7]，是腫瘤化療失敗的主要原因，因此針對腫瘤細(xì)胞多藥耐藥的作用機(jī)制研究迫在眉睫。

小檗堿(berberine，BBR)是一種從中藥黃連和其它小檗植物中分離出來的異喹啉生物堿，具有廣泛的藥理特性，如抗炎[8]、抗感染、抗腫瘤[9]、抗心律失常、調(diào)節(jié)血脂和血糖[10]，可作用于身體多個(gè)系統(tǒng)，如消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等[11]。大量實(shí)驗(yàn)表明，BBR對多種腫瘤具有顯著的治療作用，如肝癌、乳腺癌、胃癌、非小細(xì)胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤等[12-13]。針對長期化療或放療后腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的耐藥性，BBR可以通過促進(jìn)耐藥腫瘤細(xì)胞周期停滯來抑制其增殖、遷移和侵襲，通過提高耐藥腫瘤細(xì)胞對化療或放療的敏感性促進(jìn)其自噬、凋亡[14-17]。對不同的耐藥腫瘤細(xì)胞，BBR表現(xiàn)出了不同的抗腫瘤機(jī)制。基于此，作者對近年來BBR在肝癌、乳腺癌、肺癌、胃癌、白血病、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、卵巢癌、結(jié)直腸癌等腫瘤細(xì)胞多藥耐藥方面的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述，對BBR逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥的作用機(jī)制進(jìn)行闡述，以期為BBR在腫瘤治療中的更廣泛應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 BBR在逆轉(zhuǎn)肝癌細(xì)胞多藥耐藥中的應(yīng)用

肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是臨床上發(fā)病率和致死率都較高的惡性腫瘤之一，雖然肝癌的治療方法有多種選擇，但在確診時(shí)，大多數(shù)肝癌患者已處于晚期，這使得肝臟移植或切除等治療方法難以施行，而靶向藥物治療也有其缺點(diǎn)，如普遍毒性、不精確的選擇性、一些不良反應(yīng)和耐藥性的產(chǎn)生[18]。

cyclin D1的過度表達(dá)被認(rèn)為是腫瘤血管生成、擴(kuò)張和轉(zhuǎn)移的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制并增強(qiáng)了對化療藥物的抗性[19]。Wang等[20]研究發(fā)現(xiàn)，BBR可以募集Skp-Cullin-F-box復(fù)合物(SCF)的β-轉(zhuǎn)導(dǎo)重復(fù)蛋白(β-TrCP)來誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞中cyclin D1的降解，從而提高對BBR的敏感性。

多柔比星(Doxorubicin,DOX)是治療肝癌的常用化療藥物，與其它化療藥物一樣，DOX會(huì)導(dǎo)致免疫微環(huán)境受到抑制[21]，從而利于肝癌細(xì)胞的生長，并且抑制甚至消除肝癌細(xì)胞的免疫排斥。Zhang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，BBR和DOX聯(lián)用時(shí)，BBR可以通過保持中性粒細(xì)胞N1的表型來維持免疫監(jiān)視和肝癌細(xì)胞HL-60對DOX的敏感性，同時(shí)通過阻斷JAK/STAT3來調(diào)控中性粒細(xì)胞N2功能，進(jìn)而促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡。

索拉菲尼是一種多激酶抑制劑，能夠抑制多細(xì)胞表面的酪氨酸激酶和細(xì)胞內(nèi)的絲氨酸/蘇氨酸激酶，對肝癌具有一定療效，能夠提高肝癌晚期患者的生存率[23]，但是大多數(shù)患者長期服用后會(huì)對索拉菲尼產(chǎn)生耐藥性。Huang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，BBR與索拉菲尼聯(lián)用時(shí)，BBR通過上調(diào)Caspase-3的表達(dá)、下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2和血管內(nèi)皮增長因子(VEGF)的表達(dá)來抑制肝癌細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，提高了肝癌細(xì)胞對索拉菲尼的敏感性。

腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL/Apo2L)因其對正常組織的低毒性，被廣泛用于腫瘤化療途徑的研究[25]，但是腫瘤細(xì)胞通過各種機(jī)制對TRAIL產(chǎn)生的抗性成為了它的局限性[26]。Ke等[27]研究發(fā)現(xiàn)，BBR與TRAIL聯(lián)用時(shí)，BBR激活A(yù)MPK拮抗了mTOR信號(hào)，導(dǎo)致DR5增加，抑制肝癌細(xì)胞活力，誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，進(jìn)而改善肝癌晚期患者涉及DR5的TRAIL抵抗。

10-HCPT是一種有效治療肝癌的拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ抑制劑，肝癌細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)的表達(dá)上調(diào)是導(dǎo)致耐藥性產(chǎn)生的直接原因[28-29]，BBR可以促進(jìn)活性氧(ROS)的產(chǎn)生，被報(bào)道是一種HIF-1α抑制劑[30]。Qi等[31]將10-HCPT和BBR聯(lián)用時(shí)，對肝癌細(xì)胞的抗增殖能力更強(qiáng)，表現(xiàn)出了更長的半衰期，并且對免疫缺陷的裸鼠的Hep-3B腫瘤細(xì)胞同樣也表現(xiàn)出了抑制作用，表明BBR在10-HCPT耐藥的腫瘤細(xì)胞中表現(xiàn)出了很好的活性。

2 BBR在逆轉(zhuǎn)乳腺癌細(xì)胞多藥耐藥中的應(yīng)用

乳腺癌是女性常見癌癥，也是世界上第二大常見癌癥[32]。化療是治療乳腺癌的主要方法，但是由于副作用和耐藥性，導(dǎo)致化療療效較低。

據(jù)報(bào)道，BBR能直接與DNA結(jié)合，從而提高肺癌和食道癌細(xì)胞的放射敏感度、提高卵巢癌細(xì)胞對化療藥物順鉑和PARP抑制劑的敏感性[33-34]，但是對細(xì)胞DNA修復(fù)和化療的影響仍不清楚。Gao等[35]發(fā)現(xiàn)，BBR使乳腺癌細(xì)胞周期停滯在S期并誘導(dǎo)DNA斷裂，BBR通過干擾XRCC1介導(dǎo)的堿基切除修復(fù)來影響乳腺癌細(xì)胞DNA修復(fù)，從而使乳腺癌細(xì)胞對順鉑、喜樹堿敏感。

他莫昔芬被廣泛用于預(yù)防和治療乳腺癌，然而耐藥細(xì)胞的出現(xiàn)導(dǎo)致他莫昔芬療效下降[36]。Wen等[37]發(fā)現(xiàn)，BBR和他莫昔芬聯(lián)用時(shí)，BBR通過上調(diào)p21表達(dá)來誘導(dǎo)G1期停滯、提高耐藥MCF-7細(xì)胞對他莫昔芬的敏感性，通過下調(diào)Bcl-2/Bax比例來促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞凋亡，從而增強(qiáng)他莫昔芬的抗癌作用。

拉帕替尼作為一種HER2/EGFR的酪氨酸激酶抑制劑，被用來治療HER2陽性乳腺癌[38]，然而獲得性耐藥限制了拉帕替尼的療效。有報(bào)道稱，BBR可以誘導(dǎo)人類乳腺癌細(xì)胞的氧化應(yīng)激和線粒體相關(guān)的凋亡途徑[39]。Zhang等[40]研究發(fā)現(xiàn)，BBR與拉帕替尼聯(lián)用時(shí)，通過下調(diào)c-Myc、降低Nrf2來提高ROS水平，逆轉(zhuǎn)了腫瘤細(xì)胞BT-474LapR對拉帕替尼的耐藥性。Kaboli等[41]研究發(fā)現(xiàn)，與拉帕替尼相比，BBR可以通過大幅減少EGFR和AKT的磷酸化、抑制P38MARK和ERK1/2的活性來抑制乳腺癌細(xì)胞增殖，同時(shí)還可以避免獲得性耐藥，這使得BBR可能成為拉帕替尼的替代品。

低氧微環(huán)境是造成腫瘤細(xì)胞多藥耐藥的原因之一，HIF-1α激活P-gp蛋白的表達(dá)上調(diào)是低氧耐藥性產(chǎn)生的原因[42]，同時(shí)缺氧促進(jìn)HIF-1α的表達(dá)來抑制p53，從而逃避腫瘤細(xì)胞凋亡機(jī)制[43]。Pan等[44-45]發(fā)現(xiàn)，在AMPK激活的情況下，缺氧會(huì)增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞對DOX的抗性，使用BBR處理后，一方面，低劑量BBR可以通過抑制AMPK-HIF-1α-P-gp途徑提高乳腺癌細(xì)胞對DOX的敏感性；另一方面，高劑量BBR通過下調(diào)AMPK-HIF-1α，誘導(dǎo)p53激活直接誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡，這讓BBR成為了一種增敏劑和化療藥物。

BBR在逆轉(zhuǎn)乳腺癌細(xì)胞多藥耐藥方面也具有重要作用。Qian等[46]研究發(fā)現(xiàn)，BBR可以通過下調(diào)P-gp和多藥耐藥蛋白(MDR1)來逆轉(zhuǎn)MCF-7/DOX的耐藥性，同時(shí)BBR可以通過抑制ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體的外流功能來抑制K+外流，從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。

3 BBR在逆轉(zhuǎn)肺癌細(xì)胞多藥耐藥中的應(yīng)用

線粒體在大多數(shù)細(xì)胞代謝過程中發(fā)揮著作用[47]，線粒體的藥物輸送是一種有前途的、有效的癌癥治療策略。紫杉醇(paclitaxel，PTX)是一種廣譜抗癌藥，由于腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性的產(chǎn)生，其療效有所降低。Cheng等[48]通過二硫鍵將PTX和BBR連接(PTX-ss-BBR)，發(fā)現(xiàn)PTX-ss-BBR對肺癌細(xì)胞A549具有很好的抑制作用，線粒體膜電位消散，ROS水平上升，細(xì)胞周期停滯在G2/M期，肺癌細(xì)胞生長被抑制，最終導(dǎo)致肺癌細(xì)胞凋亡。PTX和BBR的聯(lián)用增強(qiáng)了PTX對肺癌的療效。

4 BBR在逆轉(zhuǎn)胃癌細(xì)胞多藥耐藥中的應(yīng)用

順鉑作為一種化療藥物已被廣泛用于胃癌的治療并且能提高胃癌患者的生存率[49]，但是由于獲得性耐藥和內(nèi)在性耐藥的產(chǎn)生，使得胃癌的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)在患者中普遍存在。microRNAs是一種重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子，能夠阻止蛋白質(zhì)的翻譯過程，或者直接降解mRNA，但是在胃癌細(xì)胞中常被異常調(diào)控[50]。

You等[51]研究發(fā)現(xiàn)，BBR能夠通過誘導(dǎo)調(diào)節(jié)miR-203的表達(dá)，進(jìn)而靶向Bcl-w的3′UTR來逆轉(zhuǎn)耐順鉑的胃癌細(xì)胞(SGC-7901/DDP和BGC-823/DDP)的敏感性，并且誘導(dǎo)耐藥細(xì)胞Caspase依賴性凋亡，這讓BBR成為了一種新的治療耐順鉑胃癌方法。Kou等[52]將BBR和順鉑聯(lián)合作用于耐順鉑胃癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)與耐藥相關(guān)的MDR1的表達(dá)減少，細(xì)胞中PI3K/Akt/mTOR信號(hào)受到抑制，并且促進(jìn)了胃癌細(xì)胞的凋亡，提高了耐藥胃癌細(xì)胞對順鉑的敏感性。

5 BBR在逆轉(zhuǎn)白血病細(xì)胞多藥耐藥中的應(yīng)用

慢性髓系白血病(CML)是斷點(diǎn)聚集區(qū)蛋白(BCR)和Abelson鼠白血病病毒致癌基因同源物(ABL)致癌基因(BCR-ABL)轉(zhuǎn)化原始造血細(xì)胞的結(jié)果。伊馬替尼是與ABL的ATP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合的酪氨酸激酶抑制劑[53]，慢性髓系白血病患者在長期服用后會(huì)出現(xiàn)耐藥性。Yin等[54]研究發(fā)現(xiàn)，BBR能夠與BCR-ABL的蛋白酪氨酸激酶(PTK)結(jié)構(gòu)域結(jié)合,通過T315I突變抑制BCR-ABL的活性，并招募E3泛素蛋白連接酶LRSAM1，通過自噬溶酶體途徑來降解這些蛋白，從而抑制慢性髓系白血病細(xì)胞的活力和集落的形成，從而提高了耐藥細(xì)胞對伊馬替尼的敏感性。

6 BBR在逆轉(zhuǎn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞多藥耐藥中的應(yīng)用

在所有感染成人的原發(fā)性腦瘤中，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma，GMB)是最致命的腦瘤[55]，常用治療方法有手術(shù)切除和替莫唑胺(TMZ)化療。但是由于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞周期中DNA胍酶的DNA烷基化和線粒體功能紊亂導(dǎo)致對TMZ產(chǎn)生耐藥性[56]。Qu等[57]將BBR和TMZ聯(lián)合作用于耐藥的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)BBR通過ERK1/2信號(hào)傳導(dǎo)途徑提高耐藥膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞對TMZ的敏感性，促進(jìn)了耐藥膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的自噬和凋亡。這一發(fā)現(xiàn)讓BBR成為了潛在的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤治療輔助藥物。

姜黃素(curcumin,Cur)是從中藥姜黃中提取的，Cur通過下調(diào)MMP-2和MMP-9的表達(dá)來抑制人膠質(zhì)瘤SHG44細(xì)胞遷移及侵襲，且呈時(shí)間及濃度依賴性[58]。Maiti等[59]將BBR和Cur聯(lián)合作用于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)BBR通過抑制PI3K/Akt/mTOR途徑、上調(diào)ROS水平、抑制c-Myc、上調(diào)p53來降低膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的耐藥性并促進(jìn)其凋亡。表明，BBR和Cur聯(lián)用可作為減少或防止膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞生長的一種有效策略。

7 BBR在逆轉(zhuǎn)卵巢癌細(xì)胞多藥耐藥中的應(yīng)用

卵巢癌是世界上最常見的婦科惡性腫瘤之一，卵巢癌早期診斷治療使用鉑類藥物具有一定療效，但復(fù)發(fā)和耐藥性的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致治療失敗和預(yù)后不佳[60-61]。

人類ether-a-go-go相關(guān)基因1(hERG1)常在各種癌癥中異常表達(dá)。Zhi等[62]研究發(fā)現(xiàn)，BBR通過抑制hERG1通道來抑制耐藥卵巢癌細(xì)胞SKOV3的增殖、遷移、侵襲能力，因此，BBR可以作為耐鉑卵巢癌潛在治療藥物。miR-93在耐順鉑卵巢癌細(xì)胞系中過度表達(dá)。Chen等[63]研究發(fā)現(xiàn)，BBR可以通過下調(diào)miR-93和上調(diào)PTEN來提高卵巢癌細(xì)胞對順鉑的敏感性，此外，BBR對PTEN/Akt通路的調(diào)控在抑制耐藥卵巢癌細(xì)胞中也具有重要作用。Liu等[64]將BBR和順鉑聯(lián)合作用于卵巢癌細(xì)胞，通過誘導(dǎo)G0/G1細(xì)胞周期阻滯，同時(shí)下調(diào)cyclin D1、抑制PCNA和Ki67的表達(dá)、促進(jìn)Caspase-3和Caspase-8的表達(dá)、上調(diào)RIPK3和MLKL的表達(dá)來促使卵巢癌細(xì)胞凋亡。

8 BBR在逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸癌細(xì)胞多藥耐藥中的應(yīng)用

人類結(jié)直腸癌(carcinoma of the rectum,CRC)是一種高度惡性和轉(zhuǎn)移性的癌癥[65]，對目前的許多抗癌療法都有抵抗力。研究者試圖針對結(jié)直腸癌的其它分子靶點(diǎn)進(jìn)行治療，以控制結(jié)直腸癌細(xì)胞的耐藥性，其中一些策略是通過抑制受體來抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的生存和生長[66]。BBR是一種AMPK激活劑，AMPK的激活可以抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)志物的表達(dá)，例如由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)的葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78)[67]。Gong等[68]研究發(fā)現(xiàn)，BBR可以通過下調(diào)GRP78的表達(dá)來抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞SW480的增殖和遷移，從而逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸癌細(xì)胞耐藥性，并誘導(dǎo)其凋亡，這讓靶點(diǎn)蛋白GRP78成為結(jié)直腸癌治療的一個(gè)潛在途徑。

9 結(jié)語

BBR作為我國傳統(tǒng)中藥黃連中的主要生物堿成分，在惡性腫瘤治療中具有重要作用。BBR主要通過抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡和自噬、抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲、誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯來抑制腫瘤細(xì)胞的生長。針對不同的耐藥腫瘤細(xì)胞，BBR單獨(dú)或聯(lián)合化療或放療均可以促進(jìn)耐藥腫瘤細(xì)胞凋亡，抑制其遷移、侵襲能力，促進(jìn)其自噬，提高其對化療藥物的敏感性。由此可見，BBR對腫瘤細(xì)胞和耐藥腫瘤細(xì)胞均具有較強(qiáng)的抑制作用。而多藥耐藥性的出現(xiàn)使腫瘤治療面臨新的挑戰(zhàn)，BBR在逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性方面具有一定作用。相信隨著對BBR研究的深入，BBR可作為一種有效的抗腫瘤藥物在臨床上廣泛使用。