宮頸癌紫杉醇化療耐藥機(jī)制的研究進(jìn)展

徐建清 王 明 許水清 張晶晶 何 玥 吳玉梅

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院 北京婦幼保健院婦瘤科，北京 100006

宮頸癌是女性第四大常見惡性腫瘤，也是女性癌癥死亡的主要原因之一。數(shù)據(jù)顯示，我國宮頸癌新發(fā)病例近11 萬，死亡病例近6 萬，大多數(shù)患者就診時(shí)已是中晚期[1]。目前，宮頸癌主要的治療手段是放療、手術(shù)、化療及三者聯(lián)合治療。化療作為繼放療及手術(shù)治療后的第三大治療手段，被應(yīng)用于宮頸癌各個(gè)期別的治療。紫杉醇與其他藥物聯(lián)合使用是治療宮頸癌的一線化療方案，然而，由于獲得性耐藥限制了該藥物的臨床應(yīng)用，患者的5 年生存率降低20%～30%[2-4]。因此，需要徹底了解紫杉醇化療耐藥的分子機(jī)制，尋找調(diào)節(jié)紫杉醇化療敏感性的關(guān)鍵作用靶點(diǎn)，對于改善宮頸癌患者的預(yù)后具有重要意義。紫杉醇耐藥是一個(gè)多因素參與的復(fù)雜過程，包括ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體上調(diào)、微管系統(tǒng)的改變、非編碼RNA 失調(diào)、多種信號通路參與、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymeal thansition，EMT）、細(xì)胞的自噬及凋亡等。現(xiàn)就宮頸癌紫杉醇化療耐藥機(jī)制研究進(jìn)展展開綜述。

1 紫杉醇的作用機(jī)制

紫杉醇是一種微管穩(wěn)定劑，通過與β-微管蛋白結(jié)合形成穩(wěn)定的微管結(jié)構(gòu)，從而阻滯細(xì)胞的有絲分裂，使細(xì)胞停留在G2/M 期，進(jìn)而導(dǎo)致快速增殖的腫瘤細(xì)胞死亡[5]。但是，有絲分裂抑制并不是其唯一抗癌機(jī)制，紫杉醇還可以直接通過刺激巨噬細(xì)胞殺傷癌細(xì)胞來促進(jìn)抗癌免疫反應(yīng)，或間接通過分泌促炎癥細(xì)胞因子來激活樹突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和腫瘤特異性T淋巴細(xì)胞[6]。研究表明，紫杉醇可能通過在癌細(xì)胞的多極紡錘體上引起染色體錯(cuò)聚，增加染色體不穩(wěn)定性從而發(fā)揮其抗癌作用[7]。

2 紫杉醇耐藥機(jī)制

2.1 ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體上調(diào)

ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體是一類跨膜蛋白，在腫瘤細(xì)胞中參與抗癌藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)，其上調(diào)可導(dǎo)致化療耐藥。目前研究最多是P-糖蛋白，也被稱為ABCB1，它是由MDR1基因編碼，對紫杉醇等化療藥物有很高的親和力，可將其泵出癌細(xì)胞外，從而降低細(xì)胞內(nèi)的藥物濃度導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞耐藥[8]。研究表明，P-糖蛋白的上調(diào)可導(dǎo)致宮頸癌多藥耐藥性的產(chǎn)生[9-10]。此外，其他ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體，包括乳腺癌耐藥蛋白和多藥耐藥蛋白1 也被證實(shí)在宮頸癌細(xì)胞化療耐藥中發(fā)揮關(guān)鍵作用[11-12]。因此，阻斷ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體是治療宮頸癌化療耐藥的一個(gè)潛在靶點(diǎn)。Chen 等[13]研究首次揭示rucaparib 顯著增強(qiáng)了常規(guī)化療藥物對耐藥宮頸癌細(xì)胞株的細(xì)胞毒性作用，可以與ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體的活性部位結(jié)合，通過阻斷ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體的功能來拮抗宮頸癌細(xì)胞的耐藥性。

2.2 微管系統(tǒng)的改變

2.2.1 微管蛋白改變 微管蛋白是由一個(gè)高度保守的多基因家族所編碼的一組蛋白，參與多種細(xì)胞功能，在維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞分裂、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及物質(zhì)輸送等過程中起著重要作用。βⅢ-微管蛋白同種型通常在中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元中表達(dá)，而在非腫瘤組織中很少被檢測到，其能夠通過抑制紫杉烷的微管穩(wěn)定能力而對紫杉烷產(chǎn)生耐藥性。研究表明，許多對紫杉醇耐藥的腫瘤細(xì)胞過度表達(dá)βⅢ-微管蛋白，包括卵巢癌、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌等上皮腫瘤，并證實(shí)βⅢ-微管蛋白高表達(dá)與紫杉醇化療耐藥及預(yù)后顯著相關(guān)[14-16]。相關(guān)確切的機(jī)制仍未完全闡明，可能受缺氧誘導(dǎo)因子1α，p53、NF-κB 及microRNA 等調(diào)控[17]。Ferrandina 等[18]研究表明，高βⅢ-微管蛋白表達(dá)的局部晚期宮頸癌患者與低表達(dá)者之間，并未在治療反應(yīng)及預(yù)后方面有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Zwenger 等[19]在抗微管蛋白藥物新輔助化療的局部晚期宮頸癌患者中也報(bào)道了類似的結(jié)果。βⅢ-微管蛋白高表達(dá)在多種實(shí)體腫瘤中賦予紫杉醇化療耐藥性，目前仍需大量臨床研究來進(jìn)一步揭示其在宮頸癌紫杉醇化療耐藥中的臨床意義，這對優(yōu)化患者治療至關(guān)重要。

2.2.2 微管相關(guān)蛋白（microtubule-associated proteins，MAPs）改變MAPs 附著于微管多聚體上，通過調(diào)節(jié)微管的穩(wěn)定性、組裝等行為，參與各種微管介導(dǎo)的細(xì)胞活動(dòng)[20]。MAPs 的表達(dá)變化或翻譯后修飾可導(dǎo)致微管動(dòng)力學(xué)的改變，從而導(dǎo)致腫瘤對靶向微管的化療藥物產(chǎn)生耐藥性。許多表達(dá)異常的MAPs 已被證明與紫杉醇易感性相關(guān)，如Tau 蛋白的高表達(dá)與對紫杉醇反應(yīng)較弱的乳腺腫瘤相關(guān)，Tau 表達(dá)的降低使卵巢癌對紫杉醇治療增敏[21-23]。此外，乳腺癌細(xì)胞系中MAP2 表達(dá)增加也可導(dǎo)致紫杉醇敏感性增加[24]。但目前鮮見研究報(bào)道Tau、MAP2 與宮頸癌紫杉醇耐藥之間的關(guān)系。

2.3 miRNA 失調(diào)

miRNA 是一種長度為18～24 個(gè)核苷酸的非編碼RNA，能夠通過靶向DNA 和mRNA 的互補(bǔ)序列在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)。miRNAs 影響大多數(shù)細(xì)胞功能，包括細(xì)胞周期、增殖、分化和凋亡[25]。其中一些miRNA 在特定條件下異常表達(dá)，可作為腫瘤抑制因子或癌基因，并可導(dǎo)致化療耐藥。不同的腫瘤表達(dá)不同的耐藥相關(guān)miRNA 模式，這表明miRNA 調(diào)節(jié)功能的復(fù)雜性和腫瘤組織的特異性[26]。在宮頸癌中，miR-509-3p 上調(diào)不僅明顯抑制宮頸癌細(xì)胞的活力，促進(jìn)其凋亡并顯著提高細(xì)胞對紫杉醇的敏感性[27]。miR-375 也在紫杉醇治療的宮頸細(xì)胞和組織中上調(diào)，過度表達(dá)miR-375 降低了宮頸癌對紫杉醇的敏感性，其機(jī)制是通過直接靶向E-鈣黏蛋白抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致宮頸癌細(xì)胞產(chǎn)生化療耐藥[28]。另外，研究發(fā)現(xiàn)，miR-125a過表達(dá)也能夠增加宮頸癌耐藥細(xì)胞對紫杉醇的敏感性，與紫杉醇聯(lián)合順鉑治療的良好反應(yīng)和預(yù)后相關(guān)，其可能是預(yù)測宮頸癌對紫杉醇和順鉑療效的有效生物標(biāo)志物[29]。

2.4 參與紫杉醇耐藥的相關(guān)信號通路

2.4.1 PI3K/Akt信號通路PI3K-Akt是一個(gè)重要的信號通路，在人類腫瘤譜中普遍失調(diào)，該通路中某些因素的改變可調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖和凋亡，并與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移、化療耐藥密切相關(guān)[30]。研究表明，該通路參與宮頸癌紫杉醇耐藥的機(jī)制為：①PI3K 酶是PI3K-Akt信號通路中的關(guān)鍵酶，其催化亞基p110α 蛋白由原癌基因PIK3CA 編碼。PIK3CA 突變會引起PI3K 酶處于持續(xù)激活狀態(tài)，增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)信號的傳導(dǎo)，導(dǎo)致整個(gè)通路的紊亂[31]。PIK3CA 基因突變、擴(kuò)增是晚期宮頸癌的常見事件，參與宮頸癌細(xì)胞紫杉醇耐藥。②紫杉醇也可以直接激活該信號通路中的Akt，一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，也是PI3K 的下游靶點(diǎn)，從而發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)[32]。Liu 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，紫杉醇耐藥的宮頸癌細(xì)胞中PI3K-Akt通路被顯著激活，進(jìn)一步使用紫杉醇和PI3K抑制劑聯(lián)合治療紫杉醇耐藥的宮頸癌細(xì)胞株，發(fā)現(xiàn)二者可協(xié)同阻斷細(xì)胞周期和增加細(xì)胞凋亡，與紫杉醇單獨(dú)治療比較，聯(lián)合治療顯著提高宮頸癌對紫杉醇的敏感性。此外，PIK3CA 突變的細(xì)胞對PI3K 抑制劑的敏感性明顯增加。盡管目前紫杉醇耐藥和PI3K-Akt 通路的詳細(xì)機(jī)制仍在研究中，有望成為宮頸癌紫杉醇耐藥問題解決的新靶點(diǎn)。

2.4.2 Notch 信號通路Notch 信號通路是一種獨(dú)特的依賴蛋白酶切的信號傳導(dǎo)模式。Notch 受體為單一跨膜蛋白，由功能性胞外、跨膜和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成，γ-分泌酶是該通路激活的重要切割酶，將功能性胞內(nèi)從跨膜上釋放出來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)核轉(zhuǎn)位，與CSL 轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體結(jié)合，從而激活Myc、p21 等靶基因[34]。Notch 信號通路與宮頸癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和耐藥性密切相關(guān)[35]。Wang 等[36]研究發(fā)現(xiàn)，使用γ-分泌酶抑制劑處理宮頸癌細(xì)胞系后，Notch 信號通路被抑制，并且降低了宮頸癌細(xì)胞的化學(xué)抗性。Sun 等[37]發(fā)現(xiàn)Notch1 在紫杉醇耐藥細(xì)胞中的表達(dá)上調(diào)，沉默Notch1 基因及經(jīng)γ-分泌酶抑制劑處理后，可部分逆轉(zhuǎn)EMT 表型，并顯著提高了耐藥細(xì)胞對紫杉醇的敏感性，表明抑制Notch 信號可以部分通過逆轉(zhuǎn)EMT 來恢復(fù)紫杉醇耐藥宮頸癌細(xì)胞對紫杉醇的敏感性。

2.5 EMT

EMT 是包括宮頸癌在內(nèi)的多種癌癥發(fā)生化療耐藥的原因之一。上皮細(xì)胞通過EMT 失去其極性和細(xì)胞之間的黏附性，獲得遷移和侵襲性，成為間充質(zhì)干細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞的惡性進(jìn)展和化療耐藥。宮頸癌治療過程中紫杉醇耐藥的發(fā)生與EMT 過程呈正相關(guān)。如上文所提到的，miR-375 過度表達(dá)通過直接靶向抑制E-鈣黏蛋白，從而導(dǎo)致紫杉醇耐藥；相反，E-鈣黏蛋白的重新表達(dá)可部分逆轉(zhuǎn)EMT 和miR-375 誘導(dǎo)的紫杉醇耐藥性[28]。抑制Notch 信號通路能夠部分逆轉(zhuǎn)EMT 表型，從而顯著提高了宮頸癌細(xì)胞對紫杉醇的敏感性[37]。PVT1 和miR-195 均可抑制紫杉醇誘導(dǎo)的EMT，并提高宮頸癌細(xì)胞對紫杉醇敏感性[38]。Li 等[39]研究發(fā)現(xiàn)，低劑量紫杉醇誘導(dǎo)某些宮頸癌細(xì)胞的增殖和紫杉醇耐藥，通過敲除角蛋白基因KRT17 后，腫瘤細(xì)胞中E-鈣黏蛋白表達(dá)顯著升高，從而增強(qiáng)紫杉醇抑制宮頸癌細(xì)胞遷移和誘導(dǎo)細(xì)胞毒性作用。因此，識別調(diào)控EMT 過程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因素可能是一種新的治療策略。

2.6 細(xì)胞自噬與凋亡

自噬是指細(xì)胞利用溶酶體降解胞漿中受損、變性或衰老的大分子物質(zhì)及細(xì)胞器的自我消化過程；自噬的功能是一把雙刃劍，既可以作為細(xì)胞的保護(hù)者，為細(xì)胞生存提供所需要的營養(yǎng)和能量；也可以作為細(xì)胞的殺手。在腫瘤細(xì)胞中亦如此，這取決于疾病的發(fā)展階段或腫瘤微環(huán)境。ARHI 是與自噬相關(guān)的重要基因，Wang 等[40]研究發(fā)現(xiàn)ARHI 可通過抑制Akt/mTOR 信號通路的方式促進(jìn)紫杉醇耐藥宮頸癌細(xì)胞的凋亡和自噬，從而增加其對紫杉醇的敏感性。然而，Peng 等[41]發(fā)現(xiàn)紫杉醇耐藥的宮頸癌細(xì)胞中自噬水平增加，自噬抑制劑能夠恢復(fù)其對紫杉醇的敏感性，其機(jī)制可能是通過Warburg 效應(yīng)激活缺氧誘導(dǎo)因子1α 進(jìn)一步誘導(dǎo)自噬。可以看出自噬與腫瘤化療耐藥關(guān)系的復(fù)雜性，不同環(huán)境下所誘導(dǎo)的機(jī)制不同，可能所導(dǎo)致的腫瘤細(xì)胞對紫杉醇的敏感性不同。

宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病及死亡人數(shù)仍高居女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤首位。紫杉醇作為宮頸癌臨床治療的一線化療藥物，貫穿了宮頸癌各個(gè)期別的治療：宮頸癌術(shù)后合并高危因素患者的序貫放化療，局部晚期宮頸癌術(shù)前的新輔助化療，晚期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)宮頸癌患者的姑息治療。大部分早期宮頸癌經(jīng)治療后可獲得痊愈；然而在中晚期及復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移性宮頸癌治療過程中，化療耐藥的產(chǎn)生是目前宮頸癌治療面臨的巨大障礙，也是導(dǎo)致治療失敗的主要原因之一。到目前為止，關(guān)于宮頸癌紫杉醇耐藥的機(jī)制尚未完全闡明，幾乎所有研究都基于細(xì)胞水平，需要更多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證其中的耐藥機(jī)制。本文歸納總結(jié)了宮頸癌對紫杉醇耐藥機(jī)制的進(jìn)展，以期為進(jìn)一步研究及臨床用藥提供新的思路，從而提高紫杉醇在臨床上的應(yīng)用及效果，改善患者的預(yù)后。