TRAIL逆转P糖蛋白介导的多药耐药研究进展

王 晗(综述)，余宗阳，欧阳学农(审校)

(福建医科大学福总临床医学院 南京军区福州总医院肿瘤科，福州 350025)

多药耐药(multi-drug resistance，MDR)指肿瘤对某种抗肿瘤药物产生的耐药性不仅能抵抗该药物，而且对多种未接触过的结构、作用机制均有明显差异的抗肿瘤药物也具有耐药性。MDR是引起化疗失败的重要原因之一，其产生的机制很多：通过药物流出泵蛋白质降低细胞内药物浓度；抑制肿瘤细胞凋亡相关基因的表达；加强细胞内DNA修复；提高谷胱甘肽-S-转移酶等解毒酶；降低拓扑异构酶Ⅰ、Ⅱ的表达或其活性等。如何逆转MDR是目前肿瘤治疗领域的一大研究热点。目前逆转MDR的研究方向包括：各种逆转剂、中药和各种天然药物、基因及免疫治疗等。在肿瘤细胞的MDR机制和逆转研究中，P糖蛋白是研究最深入的一种药物流出泵蛋白质。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)是肿瘤坏死因子超家族成员(TNFSF10)[1]。TRAIL除了能选择性诱导多种肿瘤细胞凋亡外，也通过各种机制参与逆转肿瘤细胞的MDR。

1 P糖蛋白和TRAIL的特点和功能

P糖蛋白属于ATP结合盒(ATP-binding cassette，ABC)转运蛋白超家族。由ATP结合盒亚科B运载体1(ABCB1)基因,亦称MDR基因1(MDR1)编码，能识别细胞质内的多种作用底物并利用ATP供能将其转运出细胞外[2]。多种正常上皮组织细胞中都能找到P糖蛋白的表达，因此认为P糖蛋白具有泵出毒性物质保护细胞的生理功能，而并非一种异常蛋白[3]。部分恶性肿瘤一开始就存在P糖蛋白高表达，出现原发性MDR现象。

TRAIL通过和其受体结合发挥功能，激活胱天蛋白酶系统级联反应，诱导细胞的凋亡。目前发现TRAIL的膜受体有四种，其中两种与其凋亡功能密切相关，即TRAILR1，也称死亡受体4(death receptor 4，DR4)和TRAILR2(DR5)。另外两种膜受体TRAILR3和TRAILR4，亦称诱捕受体1(decoy receptor 1，DcR1)和DcR2，能与DR4/DR5竞争并与TRAIL结合，但不传递凋亡信号，反而抑制TRAIL介导的细胞凋亡。TRAIL还能通过调节核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的表达水平而调控细胞凋亡。

Seo等[4]发现，在白血病CEM细胞株中TRAIL能抑制DNA-PKcs(DNA依赖蛋白激酶催化亚基)/Akt/糖原合酶激酶-3β通路，并通过激活胱天蛋白酶3促使P糖蛋白、DNA-PKcs降解。同时还发现在诱导MDR时，随着细胞表达P糖蛋白升高，DR5表达也随之升高。同时，DNA-PKcs、Akt、糖原合酶激酶-3β、c-myc的表达与P糖蛋白呈正相关，细胞FLICE(FADD样白细胞介素1β转化酶样蛋白酶)抑制蛋白的表达则随P糖蛋白升高而降低。

2 TRAIL和P糖蛋白通路的分子生物学关联

目前深入到分子生物学层面对两者关系进行的研究相对较少，但仍提示TRAIL和P糖蛋白存在关联。

王雅茹等[5]在用重组变构人TRAIL处理慢性粒细胞白血病细胞株K562的阿霉素耐药细胞株K562/A02中则发现，耐药株K562/A02的DR4、DR5 mRNA表达高于K562，而DcR1 mRNA表达低于K562。同时两者的NF-κB(RelA/p65)mRNA表达差异无统计学意义。Park等[6]发现,白血病MDR细胞株CEM/VBL1000在发生MDR变异时也随之出现DR5的表达上调。同时DR5的表达上调与C/EBP同源转录因子的表达无关。Park等[6]还进一步确认了TRAIL处理能下调P糖蛋白的表达,提示TRAIL在耐药的白血病患者中可能有良好的应用前景。

Notarbartolo等[7]在研究另一个白血病细胞株HL-60高表达P糖蛋白的MDR株HL-60R时发现，相比其亲代变异株更高地表达凋亡抑制蛋白的各种成员；而且除NF-κB的p50亚基激活外，还激活了p65亚基。在TRAIL的抵抗中，NF-κB发挥着重要作用，而p65是NF-κB多聚化增强转录的亚基，其升高提示与其靶基因产物(凋亡抑制蛋白、P糖蛋白等)的提高有关[7]。Kim等[8]在用TRAIL处理乳腺癌和卵巢癌MDR细胞株(Hey A8-MDR和MCF7-MDR)时发现，P糖蛋白介导的罗丹明123外排明显下降，TRAIL显著增强了多种P糖蛋白底物药物的效果。并发现在较高水平c-myc调控下，会出现DR5表达上调，细胞FLICE抑制蛋白表达下调，进而促进胱天蛋白酶依赖的细胞凋亡[8]。上述研究提示，在分子生物学层面P糖蛋白介导的MDR和TRAIL通路间存在联系。但目前对这些联系的深入研究不多，更多的实验研究了TRAIL对耐药细胞在细胞生物学行为上的影响。

3 TRAIL和P糖蛋白通路互相作用对肿瘤细胞增殖和凋亡的影响

3.1肿瘤细胞表达P糖蛋白增强TRAIL凋亡效应的功能 一些研究提示肿瘤细胞表达P糖蛋白可增强TRAIL的凋亡效应，Snell等[9]研究发现，相当比例的血液病肿瘤细胞株可以被TRAIL作用而凋亡，而且TRAIL的活性未被过表达MDR基因降低，提示抵抗TRAIL的效应不是MDR蛋白介导的。在白血病CEM细胞株中，TRAIL能下调P糖蛋白的表达，使MDR细胞对MDR相关底物药物恢复敏感性。而且在诱导MDR时，随着P糖蛋白升高，对TRAIL越来越敏感[7]。Park等[10]在对CEM细胞株的研究中发现，与非MDR的亲代细胞相比，表达P糖蛋白的白血病MDR细胞株CEM/VBL1000更容易受TRAIL作用而凋亡。Park等[10]进一步通过转染而使该细胞株高表达MDR1基因发现，在P糖蛋白表达越高的细胞中TRAIL的促凋亡就越明显。王雅茹等[5]在K562及其耐药株K562/A02对rmhTRAIL的敏感性研究中发现，rmhTRAIL可以诱导K562和K562/A02细胞凋亡，而且对K562/A02促凋亡和抑制增殖作用优于K562。Kim等[8]发现，具有较高水平的c-myc、表达P糖蛋白的乳腺癌和卵巢癌MDR细胞株(Hey A8-MDR 和MCF7-MDR)比其亲代的细胞株(MCF-7 和Hey A8)更容易受TRAIL诱导凋亡。

3.2肿瘤细胞表达P糖蛋白削弱TRAIL凋亡效应的功能 也有少量研究提示,表达P糖蛋白可能会削弱TRAIL的凋亡效应，Cenni等[11]发现骨肉瘤细胞株U20S和其MDR亚株对TRAIL敏感性不同，MDR亚株更不敏感。Notarbartolo等[7]发现，白血病细胞株HL-60高表达MDR1基因的耐药亚株HL-60R不但对一些P糖蛋白的底物药物抵抗，还抵抗一些其他的凋亡刺激物，包括TNF、TRAIL等。

3.2联合治疗可以提高TRAIL效果 TRAIL与其他手段联合可以进一步增强TRAIL的促凋亡作用，克服肿瘤MDR问题。

各种逆转剂是常见的逆转MDR的手段，当联合TRAIL使用时可以起到协同抗肿瘤作用，如A3腺苷受体在腺苷促进或抑制肿瘤细中起作用。高表达P糖蛋白的白血病K562/Dox细胞株对A3腺苷受体激动剂2-Chloro-N(6)-(3-iodobenzyl)-adenosine-5′-n-methyluronamide(Cl-IB-MECA)抵抗。但Cl-IB-MECA能引起TRAIL的死亡受体表达增强，与TRAIL联合使用时能协同增强细胞毒效应[12]。用吲哚-3-甲醇预处理前列腺癌细胞株LNCaP能通过增加DR表达增强TRAIL的凋亡作用[13]。而用吲哚-3-甲醇处理对长春花碱等多重药物耐药的白血病株K562/R10则能下调其P糖蛋白表达至接近正常的水平，强化化疗药物的作用[14]。

国内的学者在传统中药上开展研究，用黄连解毒汤70%醇提物处理MDR模型小鼠S180肉瘤细胞，发现能增加耐药细胞凋亡因子Fas、Trail表达率，促进耐药细胞的凋亡[15]。赵雪强等[16]在传统中药砒石(主要成分三氧化二砷)和TRAIL作用于A549细胞的研究发现，三氧化二砷和TRAIL联用对A549细胞具有协同抗肿瘤作用。国内在基因治疗方面也做了尝试，用pshRNA-MDRla和pBUD-TRAIL转染胃癌SGC7901/VCR细胞，沉默P糖蛋白表达，提高胞内TRAIL的表达，发现可以显著抑制其增殖、促进凋亡，两者具有协同作用[17]。在给药剂型方面也做了探索，认为基于脂质体剂型的TRAIL和多柔比星联合治疗，对多形性胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌细胞株A549能更为有效的克服MDR问题[18-19]。

4 小 结

肿瘤的MDR问题始终是肿瘤内科治疗的一大困难。上述研究对克服MDR提供了新的思路和科学依据。TRAIL通路是重要的细胞凋亡通路，通过各种机制广泛参与机体的免疫调节、免疫自稳等[20]。但在分子生物学层面对于P糖蛋白介导的MDR和TRAIL通路间的关系了解仍较少。随着对两者认识的加深，TRAIL以及TRAIL联合其他药物在MDR的肿瘤中应用可能有良好的前景。

[1] Wiley SR,Schooley K,Smolak PJ,etal.Identification and characterization of a new member of the TNF family that induces apoptosis[J].Immunity,1995,3(6)：673-682.

[2] Ling V,Thompson LH.Reduced permeability in CHO cells as a mechanism of resistance to colchicine[J].J Cell Physiol,1974,83(1)：103-116.

[3] Schinkel AH,Mol CA,Wagenaar E,etal.Multidrug resistance and the role of P-glycoprotein knockout mice[J].Eur J Cancer,1995,31A(7/8)：1295-1298.

[4] Seo SB,Hur JG,Kim MJ,etal.TRAIL sensitize MDR cells to MDR-related drugs by down-regulation of P-glycoprotein through inhibition of DNA-PKcs/Akt/GSK-3beta pathway and activation of caspases[J].Mol Cancer,2010,9：199.

[5] 王雅茹，张学军，田艳,等.K562及其耐药细胞株K562/A02对rmhTRAIL的敏感性及NF-κB表达[J].肿瘤学杂志，2008(6):473-476.

[6] Park SJ,Bijangi-Vishehsaraei K,Safa AR.Selective TRAIL-triggered apoptosis due to overexpression of TRAIL death receptor 5(DR5) in P-glycoprotein-bearing multidrug resistant CEM/VBL1000 human leukemia cells[J].Int J Biochem Mol Biol,2010,1(1)：90-100.

[7] Notarbartolo M,Cervello M,Poma P,etal.Expression of the IAPs in multidrug resistant tumor cells[J].Oncol Rep,2004,11(1)：133-136.

[8] Kim DY,Kim MJ,Kim HB,etal.Suppression of multidrug resistance by treatment with TRAIL in human ovarian and breast cancer cells with high level of c-Myc[J].Biochim Biophys Acta,2011,1812(7)：796-805.

[9] Snell V,Clodi K,Zhao S,etal.Activity of TNF-related apoptosis-inducing ligand(TRAIL) in haematological malignancies[J].Br J Haematol,1997,99(3)：618-624.

[10] Park SJ,Wu CH,Choi MR,etal.P-glycoprotein enhances TRAIL-triggered apoptosis in multidrug resistant cancer cells by interacting with the death receptor DR5[J].Biochem Pharmacol,2006,72(3)：293-307.

[11] Cenni V,Maraldi N M,Ruggeri A,etal.Sensitization of multidrug resistant human ostesarcoma cells to Apo2 Ligand/TRAIL-induced apoptosis by inhibition of the Akt/PKB kinase[J].Int J Oncol,2004,25(6)：1599-1608.

[12] Mlejnek P,Dolezel P,Kosztyu P.P-glycoprotein mediates resistance to A3 adenosine receptor agonist 2-chloro-N(6)-(3-iodobenzyl)-adenosine-5′-n-methyluronamide in human leukemia cells[J].J Cell Physiol,2012,227(2)：676-685.

[13] Jeon KI,Rih JK,Kim HJ,etal.Pretreatment of indole-3-carbinol augments TRAIL-induced apoptosis in a prostate cancer cell line,LNCaP[J].FEBS Lett,2003,544(1/3)：246-251.

[14] Arora A,Seth K,Kalra N,etal.Modulation of P-glycoprotein-mediated multidrug resistance in K562 leukemic cells by indole-3-carbinol[J].Toxicol Appl Pharmacol,2005,202(3)：237-243.

[15] 孙付军，宋卫国，李贵海,等.黄连解毒汤70%醇提物对MDR模型小鼠S180肿瘤细胞凋亡因子表达的影响[J].中华中医药杂志，2010,25(4):610-612.

[16] 赵雪强，王绩英，王昌明,等.三氧化二砷增强TRAIL杀伤人A549细胞的作用及机制研究[J].中国药理学通报，2011,51(3):415-418.

[17] 袁媛，周洲，周静,等.pshRNA-MDRla联合TRAIL基因对胃癌细胞株SGC7901/VCR作用及其作用机制的实验研究[J].重庆医科大学学报，2010,23(11):1646-1649.

[18] Guo L,Fan L,Pang Z,etal.TRAIL and doxorubicin combination enhances anti-glioblastoma effect based on passive tumor targeting of liposomes[J].J Control Release,2011,154(1)：93-102.

[19] Guo L,Fan L,Ren J,etal.A novel combination of TRAIL and doxorubicin enhances antitumor effect based on passive tumor-targeting of liposomes[J].Nanotechnology,2011,22(26)：265105.

[20] 赵永忠，漆志平，肖绪华,等.胆管阻塞性肝纤维化大鼠肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体的表达及其意义[J].医学综述，2010,16(16)：2517-2519.