mdr1基因調(diào)控腫瘤多藥耐藥機(jī)制的研究進(jìn)展

mdr1基因調(diào)控腫瘤多藥耐藥機(jī)制的研究進(jìn)展

1943年，耶魯大學(xué)的格倫格爾康赫首次將氮儒用于腫瘤的治療，開啟了現(xiàn)代腫瘤化療的序幕。1948年Farber成功地應(yīng)用葉酸類似物甲氨蝶呤治療小兒急性淋巴瘤細(xì)胞性白血病獲得緩解,此后新的抗腫瘤藥物不斷出現(xiàn)。在人們看到希望的同時,新的問題隨之而出現(xiàn):即腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性的產(chǎn)生,已成為目前腫瘤化學(xué)治療失敗的一個主要原因。P-gp抑制劑作為逆轉(zhuǎn)MDR、提高化療療效的一種方法已經(jīng)研究多年。該文就MDR的形成機(jī)制及其逆轉(zhuǎn)劑的研究現(xiàn)狀作一綜述。1mdr的形成機(jī)制1970年Bidler等通過對中國倉鼠肺細(xì)胞P383腫瘤細(xì)胞的研究首次發(fā)現(xiàn)了MDR現(xiàn)象。多藥耐藥性(multidrugresistanceMDR)是指腫瘤細(xì)胞對一種抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐藥性的同時,對結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制完全不同的抗腫瘤藥物產(chǎn)生交叉耐藥性。MDR有兩種類型,第一種為原發(fā)耐藥或內(nèi)在耐藥,是指腫瘤細(xì)胞在治療的初始階段就對抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐藥性;第二類稱之為獲得耐藥,是指在化療過程中腫瘤細(xì)胞對抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐藥性。MDR形成機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜,而且是多因素的。與細(xì)胞膜有關(guān)的因素有:P170糖蛋白(P-gp)、多藥耐藥相關(guān)蛋白(multidrugresistance-associatedproteinMRP)、肺耐藥相關(guān)蛋白(lungresistance-relatedproteinLRP)、乳腺癌抗藥性蛋白(breastcancerresistanceproteinBCRP)的高表達(dá);與細(xì)胞質(zhì)/細(xì)胞核有關(guān)的因素有:谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GST)和谷胱甘肽(GSH)的升高、拓?fù)洚悩?gòu)酶(TOPO)活力降低、凋亡抑制以及腫瘤細(xì)胞某些生化特征的改變:如膜離子通道、蛋白激酶C(PKC)、磷酸化水平變化等。這些耐藥機(jī)制可能單獨(dú)或聯(lián)合在MDR的形成中起作用。但在MDR中起主要作用且研究得最為深入的為:mdr1/p-gp的高表達(dá)。2p-gp抑制劑的作用機(jī)制P-gp是由mdr1基因編碼的分子量為170ku的磷酸糖蛋白,該蛋白屬于ABC跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族中的一員。它具有多種功能,可能量依賴性地將藥物泵出細(xì)胞外,并減少藥物轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞內(nèi),使細(xì)胞內(nèi)蓄積藥物減少;還可促使藥物在細(xì)胞內(nèi)的再分布,積聚于與藥物作用無關(guān)的細(xì)胞器內(nèi),進(jìn)一步降低作用于靶點(diǎn)部位的藥物濃度,導(dǎo)致耐藥。另外,P-gp還具有抑制腫瘤細(xì)胞凋亡的功能,研究表明P-gp能夠抑制caspase-3和caspase-8的裂解激活,從而抑制了caspase依賴的細(xì)胞凋亡。P-gp不僅在腫瘤組織中高表達(dá),在正常組織中也有區(qū)域特異性表達(dá),主要位于一些具有分泌、排泄功能的組織和器官,例如腎上腺皮質(zhì)、胰腺、肝、腎、胎盤滋養(yǎng)層以及血腦屏障等。所以它除了可將化療藥物泵出腫瘤細(xì)胞外,還可能具有一些生理功能:減少組織對有害物質(zhì)的吸收,從而保護(hù)一些重要器官。由此可見,P-gp并非一種異常蛋白,這也可能是源于某些器官的腫瘤具有原發(fā)耐藥性的原因。3r-mrP-gp抑制劑作為逆轉(zhuǎn)MDR的一種方法,已經(jīng)被廣泛深入的研究了二十多年,根據(jù)它們的特點(diǎn),將其分為三代。3.1第二代mdr抑制劑主要特點(diǎn)是在體外試驗中,可以逆轉(zhuǎn)甚至完全逆轉(zhuǎn)MDR。但在體內(nèi)試驗中,由于自身的劑量限制性毒性,不能達(dá)到體外有效逆轉(zhuǎn)MDR所需要的濃度。第一代MDR逆轉(zhuǎn)劑主要包括:鈣離子通道阻滯劑、鈣調(diào)蛋白抑制劑、親脂性化合物、蛋白激酶C抑制劑、免疫抑制藥物、抗生物素類化合物及表面活化劑等。在上個世紀(jì)80年代,相繼報道了許多化合物在體外試驗中能夠逆轉(zhuǎn)P-gp介導(dǎo)的多藥耐藥,例如:鈣離子通道阻滯劑:維拉帕米、diltiazem;鈣調(diào)蛋白阻滯劑:氯丙嗪等;免疫抑制劑:環(huán)孢素A(CsA)及抗激素類藥物:他莫昔芬等。在體外試驗中,Tsuruo等發(fā)現(xiàn)維拉帕米在2.2～6.6μmol·L-1濃度下就可以逆轉(zhuǎn)P388/VCR細(xì)胞對VCR的耐藥性;另外,維拉帕米在3.3μmol·L-1時就可以顯著提高CML細(xì)胞對米托蒽醌的反應(yīng)性。他莫昔芬(tamoxifenTAM)是一種抗雌激素藥,臨床上主要用于治療乳腺癌,同時它又是膜流動性調(diào)節(jié)劑,具有逆轉(zhuǎn)MDR的功能。研究發(fā)現(xiàn)TAM在10μmol·L-1時就可以逆轉(zhuǎn)耐藥細(xì)胞對阿霉素的耐藥性。但在隨后進(jìn)行的動物實驗和臨床Ⅰ/Ⅱ期試驗中,結(jié)果卻是非常令人失望。主要是由于這類化合物與P-gp的結(jié)合是非特異性的,結(jié)合力很低,在體內(nèi)要達(dá)到體外有效逆轉(zhuǎn)MDR的濃度,必須使用較大的劑量。同時,由于第一代MDR逆轉(zhuǎn)劑無作用特異性靶點(diǎn),而且主要是通過競爭性作用來抑制細(xì)胞毒藥物的泵出。這樣,要使細(xì)胞毒藥物達(dá)到足夠的細(xì)胞內(nèi)濃度以求殺滅腫瘤細(xì)胞,則就必然要增加這些逆轉(zhuǎn)劑的藥物濃度,而這些劑量往往是已經(jīng)超出了其在體內(nèi)產(chǎn)生毒性作用的最小劑量。另外,有些逆轉(zhuǎn)劑它們本身就是體內(nèi)其他一些轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和酶系統(tǒng)的底物,這樣就會干擾體內(nèi)的一些正常代謝,特別是與化療藥物之間可產(chǎn)生藥代動力學(xué)方面的影響。盡管諸多因素限制了第一代逆轉(zhuǎn)劑的進(jìn)一步發(fā)展,但是,這畢竟為化療療效的提高帶來了希望,研究者們通過對第一代逆轉(zhuǎn)劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,發(fā)展了第二代逆轉(zhuǎn)劑。3.2與p-400、vx-713的聯(lián)合應(yīng)用主要特點(diǎn)是通過對第一代逆轉(zhuǎn)劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造而合成,較第一代具有較低的細(xì)胞毒性副作用,而逆轉(zhuǎn)MDR的活性卻明顯增強(qiáng),盡管在體內(nèi)能夠達(dá)到體外有效逆轉(zhuǎn)MDR所需要的濃度,但限制其臨床應(yīng)用的主要障礙是當(dāng)與抗腫瘤藥物合用時,干擾后者的藥代動力學(xué)。第二代逆轉(zhuǎn)劑主要包括:dexverapamil、dexniguldipine、PSC833和VX-710等。Dexverapamil為維拉帕米R型同分異構(gòu)體,其心臟毒性比維拉帕米低三倍,體外有效逆轉(zhuǎn)MDR的濃度比維拉帕米低5倍,并且dexverapamil及其代謝產(chǎn)物在血中可以達(dá)到體外逆轉(zhuǎn)MDR的濃度。目前,在美國、歐洲和澳大利亞開展了Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗。PSC833是環(huán)孢素A的同系物,是迄今為止化療增敏作用最強(qiáng)的MDR逆轉(zhuǎn)劑,由瑞士Sandoz公司研制開發(fā),其逆轉(zhuǎn)惡性腫瘤細(xì)胞耐藥性的作用比CsA強(qiáng)10～20倍,比R-VER強(qiáng)10倍。既無CsA的免疫抑制作用和腎毒性,又無維拉帕米的心肌毒性。在臨床上已與多種化療藥物聯(lián)合進(jìn)行了臨床試驗。PSC833與米托蒽醌、依托泊苷、阿糖胞苷聯(lián)合應(yīng)用,可以使AML復(fù)發(fā)患者或?qū)ι鲜?種藥物已產(chǎn)生耐藥性的病人的療效得以提高,現(xiàn)正在進(jìn)行Ⅲ期臨床試驗。Bates等在用PSC833與長春堿聯(lián)合治療腎癌患者中,在取得有效逆轉(zhuǎn)MDR的情況下,患者對長春堿的最大耐受劑量要減少為單獨(dú)應(yīng)用時的74%。Kankesan等在♀Sprague-Dauley小鼠進(jìn)行的實驗顯示PSC833通過抑制P-gp可以較對照組明顯的延遲乳腺癌的發(fā)生,這也為在臨床上治療該病提供了一種值得探索的治療方法。VX-710是哌啶類衍生物,它不但與P-gp有較高的親和力以抑制其泵功能,而且還能夠抑制多藥耐藥相關(guān)蛋白(MRP)。從1998年11月開始,VX-710與其他化療藥物聯(lián)合用于治療乳腺癌、卵巢癌、軟組織肉瘤、小細(xì)胞肺癌和前列腺癌。與用米托蒽醌和強(qiáng)的松治療前列腺癌相比,前列腺癌特異性抗原(PSA)沒有明顯降低,但研究結(jié)果顯示:VX-710與米托蒽醌以及強(qiáng)的松聯(lián)合應(yīng)用,可能對一部分激素抵抗性的前列腺癌(hormone-refractoryprostatecancerHRPC)患者是有益的。VX-710不增加紫杉醇的劑量限制性毒性:骨髓抑制,但可延長它的清除時間。在對紫杉醇已產(chǎn)生耐藥的乳腺癌的治療中,有11.4%(4/35)的病人恢復(fù)了對紫杉醇的敏感性;而對紫杉醇耐藥的卵巢癌的治療反應(yīng),卻不是十分明顯,這可能與病人的選擇有關(guān)。German等發(fā)現(xiàn)在高表達(dá)MRP的早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞中,VX-710在0.5～5μmol·L-1就可完全逆轉(zhuǎn)HL60/ADR細(xì)胞對阿霉素、依托泊苷和長春新堿的耐藥。VX-710與其它口服藥物合用治療小細(xì)胞肺癌的II期臨床試驗正在進(jìn)行。一項新的研究結(jié)果表明在8226/Dox6細(xì)胞和HL60/ADR細(xì)胞中,VX-710可以使米托蒽醌和柔紅霉素的攝入量、在體內(nèi)的滯留時間及細(xì)胞毒性都得到不同程度的顯著提高;但在8226/MR20細(xì)胞中,VX-710可使米托蒽醌的吸收、在體內(nèi)的滯留以及細(xì)胞毒性分別增加60%、40%和2.4倍,而對柔紅霉素的吸收、滯留的影響甚微,這主要是因為它不是BCRP底物的緣故。但VX-710使柔紅霉素的細(xì)胞毒性增加3.6倍。Minderman等研究發(fā)現(xiàn)在MCF7AdVP3000[BCRP(R482)]細(xì)胞中,VX-710對米托蒽醌、柔紅霉素、阿霉素、拓?fù)涮乜霞癝N38的攝取、滯留及細(xì)胞毒作用的影響非常小。因此,VX-710作為P-gp、MRP和BCRP(R482)的一種調(diào)節(jié)劑在臨床上具有廣泛的應(yīng)用前景。雖然第二代MDR逆轉(zhuǎn)劑與第一代相比,自身的毒副作用減少了,但是由于P-gp不但存在于腫瘤細(xì)胞,在正常組織細(xì)胞中也有表達(dá)。這樣,他們在抑制腫瘤細(xì)胞膜上P-gp外排功能時,也抑制了某些正常P-gp的功能,也就影響了正常器官如腎、膽管的功能,使與其合用的化療藥物或其他藥物在體內(nèi)的分布、轉(zhuǎn)化、排泄受到影響,于是化療藥物的血藥濃度和穩(wěn)定作用時間發(fā)生改變,使它們在體內(nèi)的清除減慢,從而就可能使患者過分暴露于細(xì)胞毒藥物的境地。對化療藥物藥代動力學(xué)的影響成為應(yīng)用第二代MDR逆轉(zhuǎn)劑的一個主要障礙。為了減少化療藥物的毒副作用,必要時要減少化療藥物的劑量;同時,由于這種藥代動力學(xué)之間相互影響是無法預(yù)測的,又不能預(yù)先測定,這樣,對部分病人來說化療藥物的量可能是不足的,但對另外一部分病人來說,就可能已超過了最大耐受量。因此,設(shè)計一個安全有效的化療藥物劑量與MDR逆轉(zhuǎn)劑聯(lián)合應(yīng)用十分困難。到目前為止,有關(guān)第二代逆轉(zhuǎn)劑的臨床試驗還沒有令人滿意的結(jié)果,也就限制了它們在臨床上的進(jìn)一步應(yīng)用。3.3聯(lián)合藥物的作用主要特點(diǎn)是克服了第二代的缺陷,在與抗腫瘤藥物合用時,不影響它們的藥代動力學(xué)。第三代MDR逆轉(zhuǎn)劑包括:S9788、GF120918、Zosuquidar(LY335979)、Lanquidar(R101933)、粉防己堿、ONT-093(OC144-093)、XR9576以及FG020326等。研究者們運(yùn)用結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系和組合化學(xué)的方法,針對特異性MDR機(jī)制,開發(fā)出了在低于抑制P-gp的濃度下,就具有逆轉(zhuǎn)MDR活性的第三代逆轉(zhuǎn)劑?，F(xiàn)有的試驗結(jié)果表明:第三代MDR逆轉(zhuǎn)劑具有非常好的開發(fā)前景。S9788是近年來發(fā)現(xiàn)的新型氨基哌啶類逆轉(zhuǎn)劑。在人類T淋巴CCRF-CEM/VLB細(xì)胞的逆轉(zhuǎn)活性為維拉帕米的44倍,在2μmol·L-1就可以完全逆轉(zhuǎn)對阿霉素或長春堿的耐藥性。S9788的主要毒副作用為劑量限制性的心動過緩。已進(jìn)行的臨床Ⅰ期試驗結(jié)果顯示:S9788在發(fā)揮抑制P-gp泵功能劑量下,與阿霉素之間無藥代動力學(xué)方面的相互影響,不增加后者的毒性。GF120918為吖叮酮酸酰胺衍生物,不但抑制P-gp泵功能,而且還能逆轉(zhuǎn)乳腺癌抗藥性蛋白(BCRP)介導(dǎo)的多藥耐藥。在BCRP高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞可對米托蒽醌、阿霉素、柔紅霉素、依托泊苷、拓?fù)涮乜虾鸵懒种Z特肯產(chǎn)生耐藥,但對紫杉醇和長春新堿的耐藥性不太明顯。與拓?fù)涮乜下?lián)合應(yīng)用,可使口服拓?fù)涮乜系谋碛^生物利用度從40%升高到97.1%;可使口服紫杉醇的生物利用度至少增加7倍以上,具有與CsA相同的逆轉(zhuǎn)效果,但因其不具有免疫抑制作用,可以作為CsA的替代品用于臨床以提高紫杉醇的生物利用度。Sparreboom等發(fā)現(xiàn)在達(dá)到有效抑制P-gp功能的血藥濃度下,不但可以逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞對柔紅霉素的耐藥性而且與柔紅霉素之間無藥代動力學(xué)方面的相互影響。Zosuquidar(LY335979)是一高效、高選擇性的P-gp抑制劑,它對P-gp有很高的親和力,在體外試驗中它在50～100nmol·L-1濃度時就能夠逆轉(zhuǎn)由P-gp介導(dǎo)的多藥耐藥,但不是P-gp底物,且與CYP3A4的親和力較低;在抑制P-gp的濃度下不抑制MRP。研究表明:LY335979一個顯著的特征就是不改變阿霉素、依托泊苷和紫杉醇等化療藥物的藥代動力學(xué)。部分臨床Ⅰ期試驗結(jié)果表明:在增強(qiáng)阿霉素的殺腫瘤細(xì)胞活性的同時,LY335979不改變它的毒性(骨髓抑制)和藥代動力學(xué)。Alan等在臨床I期試驗中發(fā)現(xiàn)盡管可使阿霉素的清除率減少17%～22%,血藥濃度增加15%～25%,但是并沒有觀察到臨床癥狀,這一結(jié)果證明通過設(shè)計合理的用藥方案,LY335979可以與阿霉素在臨床上聯(lián)合應(yīng)用?，F(xiàn)在,LY335979用于治療AML的Ⅲ期臨床試驗正在進(jìn)行當(dāng)中。P-gp抑制劑與化療藥物可以產(chǎn)生不可預(yù)測的藥代動力學(xué)間的相互作用,盡管通過提高P-gp抑制劑的特異性可以不同程度地減少這種作用,但是抑制劑在體內(nèi)的存留時間也許起著一定的作用。在一項研究LY335979與Daunorubicin和Daunorubicinol之間的藥代動力學(xué)關(guān)系時,與連續(xù)48h靜脈滴注LY335979相比,連續(xù)滴注3h或6h不但是可行的,而且起到了最大程度的抑制P-gp泵的作用,并且減少了藥代動力學(xué)間的相互作用。Sophie等正在開展有關(guān)LY335979對DAUN-DAUNOL的真正影響及其在臨床上應(yīng)用價值的隨機(jī)研究。Laniquidar(R101933)是一種口服有效的P-gp抑制劑,在各種實驗?zāi)Ｐ椭?能夠逆轉(zhuǎn)P-gp介導(dǎo)的MDR。體外研究表明:R101933的主要代謝途徑不是通過CYP3A4;臨床Ⅰ期試驗顯示:它不改變Docetaxel的藥代動力學(xué)和毒副作用。有關(guān)Docetaxel與R101933的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗正在進(jìn)行中。粉防己堿(TetrandrineTET)是千金藤屬防己科植物粉防己的根中的主要活性成分,在中國作為解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎藥已有幾百年的歷史,臨床用于治療高血壓、心率失常、矽肺等。符立梧等發(fā)現(xiàn)TET還具有極強(qiáng)的體外逆轉(zhuǎn)MDR的作用,其體外逆轉(zhuǎn)MDR的活性是VRP的10倍,能完全逆轉(zhuǎn)MCF-7/ADR和KBV200細(xì)胞株的耐藥性。同時,以MCF-7/ADR和KBV200兩個細(xì)胞株在裸鼠體內(nèi)的移植瘤模型中的研究表明,TET亦具有顯著的體內(nèi)逆轉(zhuǎn)活性。熊慧瑜、符立梧等在體外逆轉(zhuǎn)活性研究中發(fā)現(xiàn)TET在高于0.125μmol·L-1的濃度時,能夠完全逆轉(zhuǎn)MCF-7/ADR和KBV200細(xì)胞對阿霉素、長春新堿和泰素的耐藥性,甚至在0.0625μmol·L-1的濃度下仍可逆轉(zhuǎn)KBV200細(xì)胞對長春新堿和泰素的耐藥性;在藥代動力學(xué)研究中,NIH小鼠腹腔單次注射TET30mg·kg-1的藥時曲線顯示,在18h之內(nèi),TET的血藥濃度均在1μmol·L-1以上,即使在96h,TET濃度仍高達(dá)0.33μmol·L-1,仍高于體外有效逆轉(zhuǎn)兩種耐藥細(xì)胞所需要的血藥濃度;并且TET不干擾阿霉素在小鼠體內(nèi)的藥時曲線?，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明TET是非常具有開發(fā)前景的第三代MDR逆轉(zhuǎn)劑。ONT-093(OC144-093),是近年來發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)獨(dú)特且口服有效的P-gp抑制劑。對P-gp具有高選擇性、無毒和逆轉(zhuǎn)P-gp介導(dǎo)的多藥耐藥持續(xù)時間長等優(yōu)點(diǎn)。Michael等的研究表明:OC144-093不干擾紫杉醇和依托泊苷的藥代動力學(xué),在達(dá)到逆轉(zhuǎn)P-gp介導(dǎo)的MDR的血藥濃度下,不抑制MRP-1和人的細(xì)胞色素P4503A4(CYP3A4),它本身不是P-gp的底物,在體內(nèi)不是通過CYP3A4進(jìn)行代謝。Guns等研究表明:OC144-093在很高的濃度下,可以抑制CYP3A4的功能,從而干擾紫杉醇的代謝,但這個濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了OC144-093達(dá)到逆轉(zhuǎn)MDR所需要的濃度。正是因為具有這些優(yōu)點(diǎn),有關(guān)OC144-093的臨床試驗正在進(jìn)行中。Tariquidar(XR9576)是最有發(fā)展前景的第三代P-gp抑制劑之一,它本身不是P-gp的底物,因而不是通過與化療藥物競爭性地與P-gp結(jié)合,以達(dá)到逆轉(zhuǎn)MDR細(xì)胞對化療藥物的敏感性,而是通過高效且專一性地與P-gp結(jié)合而實現(xiàn)其逆轉(zhuǎn)功能。XR9576與P-gp的親和力非常高(Kd=5.1nmol·L-1)。XR9576抑制P-gp的能力和時間明顯超過第一代和第二代MDR逆轉(zhuǎn)劑。Stewart等研究表明可以持續(xù)22h之久,而環(huán)孢素A僅可持續(xù)60min。在健康人體中的藥代動力學(xué)研究表明:單劑量的XR95762mg·kg-1靜脈滴注或者口服750mg能夠被很好的耐受,而且完全逆轉(zhuǎn)P-gp介導(dǎo)的MDR可持續(xù)24h之久;并且XR9576不影響紫杉醇,vinorelbine和阿霉素的藥代動力學(xué)。這樣,在與XR9576合用時,它們的劑量就不必像與第一代、第二代MDR逆轉(zhuǎn)劑合用時那樣,為了減少毒副作用而必須減少劑量從而影響它們的療效。XR9576現(xiàn)在正在做有關(guān)非小細(xì)胞肺癌的Ⅲ期臨床試驗。在由對藥物敏感的乳腺癌細(xì)胞MCF7wt和抑制P-gp表達(dá)NCI/ADRRes細(xì)胞所構(gòu)建的實體瘤模型中,XR9576可以恢復(fù)長春堿和阿霉素的藥效。同時在該實驗中顯示在實體瘤中P-gp的表達(dá)同樣減弱了藥物的療