海洋天然产物中P糖蛋白介导的多药耐药抑制剂研究进展

张晓瑜，江 涛，万升标

（中国海洋大学 医药学院／海洋药物教育部重点实验室，山东 青岛 266003）

肿瘤与心脑血管疾病、呼吸道疾病为死亡率最高的三大疾病，而化学治疗是治疗肿瘤主要手段之一。但是因化疗而相继产生的肿瘤细胞多药耐药对化疗的有效率造成巨大威胁。肿瘤细胞多药耐药（MDR）是指肿瘤细胞对某一化疗药物产生耐药后，对其他化学结构及机理不同的化疗药物也产生交叉耐药的一种现象。很多化疗药物都易引起MDR。

肿瘤细胞MDR形成机制较多，与MDR相关的蛋白有：P糖蛋白、多药耐药蛋白、肺耐药蛋白、拓扑异构酶、谷胱甘肽－S－转移酶、蛋白激酶C、抗药蛋白、粘着斑激酶和乳腺癌耐药蛋白等［1］。由此可见，MDR形成机制非常复杂。

2009年小鼠P－gp分子的X射线衍射晶体结构解析出来［2］，这为同源模建提供了良好的模板。随着P糖蛋白与配体相互作用的分子机制和对药物摄取方式等方面研究的逐步深入，P糖蛋白介导MDR逆转剂的设计开发越来越合理。

经过近20年的研究，P糖蛋白介导的肿瘤MDR逆转剂已经有三代药物问世。第一代药物通过与其他药物竞争结合并外排发挥作用，如维拉帕米、喹诺啉等老药新用，但由于一般使用剂量较大并且伴有明显的毒副作用导致临床试验失败，最终被淘汰［3］；第二代逆转剂虽然毒性有所降低且高效广谱，但大多影响药代动力学参数［4］。目前以非P－gp底物、高效低毒、无明显药代动力学改变为主要特征的第三代逆转剂正在研发中。

1 P糖蛋白介导MDR抑制活性的海洋天然产物进展

海洋环境因其多样性、复杂性和特殊性的特点，源于其中的海洋天然产物在生长和代谢过程中生产各种具有特殊生理功能的活性物质。从海绵、海鞘及少量刺细胞动物和软体动物等中提取的化合物已被试验证实具备MDR蛋白逆转活性。下文将概括总结近年发现的P糖蛋白介导MDR抑制活性的海洋天然产物进展。

1.1 Sipholane三萜类化合物

美丽属海绵属于寻常海绵纲间骨海绵目蜂海绵科动物。红海海绵Callyspongia Siphonella中含有丰富的三萜资源，迄今为止已有21个三萜化合物被分离出来［5］。

1983年Shmuel等首次发现八个Sipholane三萜化合物［6］。2007年Zhi研究小组研究中发现Sipholenol A具有逆转P－糖蛋白的活性。试验中发现Sipholenol A1仅针对表达P糖蛋白的细胞有效。其不会改变细胞中P－糖蛋白表达浓度，其可能是直接与P糖蛋白结合发挥作用，进而逆转MDR；另一方面，不会增加抗癌药物的细胞毒活性。2007年Jain等从红海海绵中分离得到了两个三萜Siphonellinol C2和Sipholenol I3［7］。新发现的两个三萜和之前发现的Sipholenol A，Sipholenone A4和Sipholenol D5具有良好的活性。

2010年Abraham研究小组［8］继续筛选了从红海海绵中分离的三萜类化合物，发现其中的Sipholenone E6，Sipholenol L7和Siphonellinol D8对MDR性人体表皮癌细胞对秋水仙碱、长春花碱、紫杉醇逆转活性有显著效果。同时，它们对表达P－糖蛋白的细胞有效，不会影响P糖蛋白的表达量。这些化合物在有效浓度下，均无毒性表现。

Sipholane系列化合物能够通过与P糖蛋白直接作用，高效抑制P糖蛋白的活性，同时由于该系列化合物结构相似，有助于对其化合物的改造和药理作用的发掘。

1.2 Lamellarins类吡咯系列化合物

1985年Faulkner小组从前腮亚纲软体动物（Prosobranch Mollusc Lamellaria sp.）中提取了四种结构的系列多芳香吡咯生物碱［9］，此类化合物被命名为Lamellarin A～D。迄今为止，又分离得到含多酚芳环取代的海洋吡咯生物碱 Lamellarin I9、Lamellarin K10、Lamellarin O11、Lukianol A12等具有很高抗肿瘤MDR活性物质。

图1 Sipholane三萜系列化合物结构式

研究结果表明，Lamellarin通过两种方式来治疗MDR肿瘤，一种是Lamellarin直接对肿瘤细胞的细胞毒性，例如Lamellarin D对多种肿瘤细胞具有很高的细胞毒活性［10］，同时对P－糖蛋白并不敏感；另一种是像Lamellarin I9，不仅会抑制P－糖蛋白介导的泵出过程，而且能够在转录层次上抑制MDR1基因的表达从而抑制P－糖蛋白的活性。

图2 Lamellarins类吡咯系列化合物

1.3 其他有P糖蛋白介导MDR抑制活性的海洋天然产物

1.3.1 吲哚派生物

1994年Stratmann等［11］从蓝绿藻中分离到的welwistatin 14，可用于因P－糖蛋白过表达而产生MDR肿瘤的治疗。这种吲哚派生物对顺铂没有作用，但可比维拉帕米更有效地提高长春花碱对人类卵巢癌细胞有效浓度，被认为通过和P－糖蛋白特定位置结合而产生抑制活性。

1.3.2 多肽类

2003年Shunji小组［12］从蜂海绵属Haliclona海绵中分离得到Kendarimide A15。其能抑制P－糖蛋白活性，能够逆转人体表皮癌细胞对秋水仙碱的抵抗作用，其对人体表皮癌细胞细胞的抑制率为87%。而同样属于线状多肽类化合物的Hemiasterlins 16及其类似物Talbotulin 17也在体外试验中表现出良好的P糖蛋白抑制活性。

1990年，Schwartz小组［13］从蓝绿藻念珠属（Nostoc sp.ATCC 53789）中提取出一种具有16元大环结构的缩酚酸肽化合物，命名为Cryptophycin－118。截止到目前，共有28个类似结构的化合物被发现。该族化合物在体外细胞试验中，对MDR肿瘤细胞显示出非常高的活性。后续研究发现这类化合物对肿瘤MDR活性作用靶点即为P－糖蛋白。

图3 其他有P糖蛋白介导MDR抑制活性的海洋天然产物

2 结语

MDR肿瘤治疗已经成为近年来的研究热点。本文报道中的一部分化合物已经进入临床研究，如Talbotulin进入二期临床试验治疗非小细胞肺癌；另一部分化合物，如Cryptophycin类化合物因其化学稳定性、水溶性和良好的活性已经被作为临床的候选药物。本文报道的其他化合物因其特异的活性、新颖的结构已经成为研究的热点。三萜类化合物有着专一的P糖蛋白逆转活性，高效低毒，不影响P糖蛋白表达水平等优异的活性。吡咯类化合物多样的药理活性，极高的抑制能力表现特殊。吲哚、多肽类化合物为P糖蛋白逆转剂的研发提供了新思路。

P－糖蛋白抑制活性海洋天然产物的开发对研究P－蛋白构效关系、研发临床药物都起着十分积极的推动作用。

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