多种耐药蛋白的表达与大肠癌多药耐药的相关性研究进展

孔 易，胡占锋，胡瑞云，郑纪宁

(承德医学院，河北承德 067000)

综述讲座

多种耐药蛋白的表达与大肠癌多药耐药的相关性研究进展

孔 易，胡占锋，胡瑞云，郑纪宁△

(承德医学院，河北承德 067000)

GST-π;LRP;P-gp;MRP;TopoⅡ;大肠癌;多药耐药

很多研究显示，导致大肠癌化疗失败的原因之一可能是肿瘤细胞对化疗药物产生了多药耐药性(Multidrug resistance,MDR)。因此，对耐药基因的表达产物进行研究,有助于针对不同的患者选择合适的个体治疗方案和实施有效的逆转措施。MDR的产生机制十分复杂，由多种基因参与，涉及多种基因产物，如谷胱甘肽-巯基-转移酶-π(glutathione-s-transferase-π,GST-π)、多药耐药相关蛋 白(Multidrug resistance-associated protein, MRP)、P-糖 蛋 白(P-glycoprotein,P-gp)、肺耐药蛋白(Lung resistance protein,LRP)、拓扑异构酶Ⅱ(TopoisomeraseⅡ,TopoⅡ)等表达水平、活性的变化。本文综述这些蛋白在大肠癌中的表达与患者化疗敏感性的相关性研究进展。

1 大肠癌的多药耐药及其机制研究

在临床化疗过程中，大肠癌细胞可能对某一种化疗药物产生抗性，同时也可能对与该种化疗药物的结构特性、作用靶点及机制等均不相同的其它化疗药物产生交叉性耐药，这种现象就是大肠癌的多药耐药，它是影响大肠癌临床化疗疗效的重要因素之一[1]。根据其发生原因和时间不同大肠癌的多药耐药可分为原发性和获得性两类。原发性耐药在化疗一开始时就出现，由患者自身基因遗传等先天因素造成，获得性耐药是多次使用某种药物后诱导产生。

大肠癌的多药耐药形成的分子生化机制是一个复杂的过程，它是多基因、多途径共同参与的结果，多药耐药的产生取决于肿瘤细胞内药物浓度、药物作用靶点，以及靶点和药物间相互作用等。其机制可能包括:药物外排增加及亚细胞分布改变、药物作用靶点分子改变、药物代谢障碍、药物灭活酶表达改变、凋亡相关通路障碍、DNA损伤修复机制障碍等。这些因素可以同时存在, 相互间影响，涉及多种耐药基因表达产物的表达水平的变化。

2 多种蛋白表达与大肠癌耐药性的关系

2.1 谷 胱 甘 肽-S-转 移 酶-π GST-π基 因 定 位 于11q13，其编码产物GST-π是一种二聚体蛋白质，是由两个分子质量为22.5kDa的多肽以非共价键结合而成[2]。GST-π属于谷胱甘肽转移酶一种亚型，与肿瘤耐药的关系十分密切，有文献[3]表明，GST-π的表达可能影响肿瘤的发生发展、浸润及转移等。GST-π广泛分布在生物的酶中，主要催化亲电性物质与还原型谷胱甘肽间的反应，对生物细胞产生保护作用。其耐药机制可有以下几种:①GST-π可以使化疗药物产生的过氧化物被还原为无毒物质，使药物失去作用，从而导致耐药;②GST-π可以催化谷胱甘肽与化疗药物结合，增加药物的水溶性，使化疗药物易被排出而导致耐药，而GST-π本身也可以与亲脂性化疗药物结合，促进药物的代谢，从而降低药物的细胞毒作用而使肿瘤细胞产生耐药;③GST-π可以通过抑制亲电性药物引起的肿瘤细胞间的DNA交联, 降低此类药物对细胞的杀伤而使肿瘤细胞对药物产生耐药性[4,5]。Ranganathan等[6]研究发现，大肠癌中GST-π阳性表达率高，差异有显著性，提示GST-π的高表达是使大肠癌产生原发性耐药的因素之一。Niitsu等[7]将抗敏感基因转染到GST-π呈高表达的大肠癌细胞中，结果发现这些细胞对阿霉素、顺铂、马法兰的敏感性均有提高，表明GST-π直接影响一些抗肿瘤药物的敏感性。

2.2 P-糖蛋白 P-gp是多药耐药基因MDR-1编码的跨膜糖蛋白的产物，相对分子质量为170kDa，由1280个氨基酸组成，属于ATP结合盒式跨膜转运蛋白超家族。P-gp是一种依赖ATP的药物输出泵，它可在细胞膜疏水区形成单一通道。当化疗药物进入肿瘤细胞后，P-gp先结合药物分子，再结合ATP，并水解ATP产生能量，将细胞内药物主动转运至胞外，降低胞内药物浓度而导致肿瘤细胞耐药性的产生[8]。也有研究表明[9]，P-gp还可能通过抑制caspase-3、激活caspase-8而抑制细胞的凋亡，从而导致细胞耐药。近年的研究显示，P-gp在大肠癌细胞中的表达水平与细胞的耐药程度有明显的相关性，P-gp的过度表达可导致大肠癌产生原发性耐药，是造成化疗失败的重要因素[10]。De Iudicibus等[11]的研究也证实，P-gp在癌细胞中的高表达与大肠癌具有转移潜能、复发率高、化疗疗效差、生存时间短等密切相关。

2.3 多药耐药相关蛋白 MRP基因定位于人染色体16p13.1，该基因编码的MRP包含1531个氨基酸，是一种分子量为190kDa的跨膜型糖蛋白泵分子。MRP属于三磷酸腺苷结合盒式转运蛋白家族成员，与P-gp同属于膜转运蛋白多基因家族，且有15%的氨基酸序列同源，但其多药耐药机制与P-gp的表达无关。MRP具有ATP依赖性药物外排功能，其可能是通过调控细胞浆及细胞器内的pH值而降低化疗药物到达其作用部位的浓度，并通过结合细胞内化疗药物，由ATP提供能量逆浓度梯度将药物转运至细胞外，使细胞内化疗药物减少、细胞毒作用减弱而导致肿瘤细胞耐药性的产生[12]。目前研究已经证实[13,14]，MRP在大肠癌中的高表达提示其为大肠癌原发性耐药产生的重要因素之一。Morrow等[15]研究表明，MRP特异的转运底物是胞内还原型谷胱甘肽结合药物，如柔红霉素、依托泊苷、米托蒽醌等，MRP通过介导这些药物的外排，从而导致耐药性的产生。

2.4 肺耐药蛋白 LRP基因位于在人类染色体16p11.2，其编码产物LRP包含869个氨基酸，相对分子质量为110kDa，它是核糖核蛋白颗粒的主要组成成分。LRP是人类主穹窿蛋白，具有调节细胞核与穹窿内外物质分布的作用。LRP在多种肿瘤中均有表达，在不同肿瘤中表达水平的差异可反映其化疗敏感性的高低，因此，LRP可以做为一种体外预测化疗疗效的指标[16]。与P-gp不同，LRP的跨膜转运区域没有ATP结合位点，它主要诱导P-gp和MRP不能诱导的铂类及烷化剂等药物，使肿瘤细胞对此类药物产生耐药。目前认为LRP使肿瘤细胞产生耐药的机制为:①LRP可以使以细胞核为靶点的化疗药物(如顺铂、烷化剂等)不能通过核孔进入细胞核，某些进入胞核的药物也会很快被“泵”出，降低了细胞核内药物浓度而使细胞产生了耐药性;②LRP还可以使细胞浆中的化疗药物进入囊泡，并呈房室性分布，从而隔离药物，最终通过胞吐将药物排出细胞，导致细胞耐药[17]。Kitazono等[18]发现, 在结肠癌肿瘤细胞系SW620中，LRP的过度表达导致其对多柔比星、依托泊苷、长春新碱和紫杉醇的敏感性降低，提示LRP是导致结肠癌细胞原发性耐药的因素之一。罗文军等[19]的研究也表明，LRP在大肠癌中的过表达与大肠癌的多药耐药间存在紧密联系，它可能是造成大肠癌化疗疗效差的原因之一。

2.5 拓扑异构酶Ⅱ TopoⅡ是一种细胞增殖过程中的重要核酶，它能够改变DNA二维及三维结构，分离复制过程中的链接产物，在DNA转录、复制、染色体分离及修复中发挥重要作用。TopoⅡ是多种化疗药物的靶酶，当肿瘤细胞内TopoII表达水平下降或者活性降低时，使得化疗药物的作用靶点减少，可导致肿瘤细胞耐药性的产生[20]。Acuto等[21]的研究发现，细胞内TopoII的表达量及活性改变可能和肿瘤多药耐药的形成有关。Perry等[22]通对对TopoⅡ拮抗剂的敏感株与耐药株细胞进行研究，结果发现后者胞内TopoⅡ活性减弱, 提示TopoⅡ的活性与其抑制剂类化疗药物的敏感性呈正比。大量研究发现，大肠癌中TopoⅡ的阳性表达率较高,可通过对其测定来进行细胞耐药的研究。

3 结语

多药耐药是目前大肠癌临床化学治疗中所面临的主要问题，对其复杂的机制进行更深入的研究，将有助于更好地筛选合适的抗肿瘤药物。目前，已知GST-π、LRP、P-gp、MRP及TopoⅡ均参与了大肠癌原发性耐药的产生，由于它们各自诱导多药耐药产生的机制及介导的敏感谱不同，针对它们逆转耐药的方式亦不相同。因此，临床上联合检测GST-π、LRP、P-gp、MRP及TopoⅡ在大肠癌中的表达水平，可以判断患者的耐药情况，为不同的大肠癌患者选择适合个体的化疗药物，减少盲目性，进一步增强化疗疗效，提高患者的生存期与存活率，从而使患者受益，也为大肠癌的化疗开创了新的前景。

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