MDR机制影响大肠癌治疗的研究进展

徐瑞云，廉 蕊，严晓丽，郑纪宁△

（1.承德医学院，河北　承德　067000；2.承德市中心医院放化疗科）

MDR机制影响大肠癌治疗的研究进展

徐瑞云1，廉 蕊2，严晓丽1，郑纪宁1△

（1.承德医学院，河北承德067000；2.承德市中心医院放化疗科）

MDR；ERCC1；大肠癌；多药耐药相关蛋白

大肠癌的发病率和病死率在我国和西方发达国家均很高， 严重威胁着人类的健康和生命。我国大肠癌的发病率呈上升趋势，目前已成为最常见恶性肿瘤之一，在大城市有更快的增幅，并且发病年龄有年轻化趋势。化疗有着不可替代的重要作用，尤其对于失去手术机会的晚期大肠癌患者，化疗可能是其唯一治疗手段。自20世纪60年代Rosenberg首次观察到铂类化合物能抑制肿瘤细胞生长以来［1-2］，铂类药物的研究和应用得到了迅速发展，已成为肿瘤化疗中不可缺少的一类药物。目前，奥沙利铂已被确认为治疗晚期大肠癌的有效一线药。由于肿瘤细胞对化疗药物产生了耐药，虽然不断研制出新的化疗药物，但效果却不尽如人意，给患者带来了巨大的经济负担和痛苦。本文对大肠癌铂类药物治疗时多药耐药机制的研究进展进行综述。

1　大肠癌多药耐药概述

多药耐药（multidrug resistance，MDR）是指肿瘤细胞对一种抗癌药物产生耐药的同时，对结构和作用机制不同的另外一种抗肿瘤药物产生交叉耐药性。由此可见，为提高治疗效果，多药耐药是需要解决的最大难点。研究表明，多药耐药涉及代谢解毒、药物靶分子改变、细胞内药物浓度的改变、DNA损伤修复功能改变等多种因素。

2　铂类药物在大肠癌化疗中的作用机制

铂类药物进入肿瘤细胞后，水解形成水合物，进一步去质子化，生成羟基化的配位离子。这些离子在体内与DNA的两个鸟嘌呤碱基N-7位结合成一个封闭的五元螯合环，从而破坏了两条核苷酸链上嘌呤和嘧啶之间的氢键，打乱了DNA的正常双螺旋结构，使其变性失活，丧失复制能力［3］，肿瘤生长受到抑制，从而发挥了铂类药物的作用，达到治疗目的。

3　与产生耐药相关的机制

3.1P-gp过度表达p-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）与MDR密切相关，其最重要的作用是将细胞内的物质在能量的支持下排出细胞外，类似于一个外排泵的作用。它是一种跨膜糖蛋白，由1280个氨基酸组成，由前体P-gp经糖基化后生成。P-gp与经代谢进入细胞内的化疗药物结合，在ATP水解产生的能量支持下，将为治疗而进入肿瘤细胞的化疗药物泵出细胞［4］。P-gp的表达，使得肿瘤细胞内铂类药物的浓度下降，最后产生耐药。

3.2DNA损伤修复机制核苷酸切除修复（NER）相关因子DNA是放射损伤重要的靶分子，射线通过直接作用或间接作用均能引起DNA损伤，而DNA损伤修复能力与细胞的放射敏感性具有重要的相关性。奥沙利铂进入细胞后，与细胞内DNA结合，生成铂-DNA复合物，使得DNA受到不同程度的损伤，甚至导致细胞的死亡［5］。这使得DNA损伤修复系统发挥作用，其中，NER是一条重要途径，NER修复DNA损伤时，首先细胞内多种蛋白复合物识别受损的DNA，然后切割酶插入损伤部位的两端，将损伤的核苷酸片段切下，在互补链的协同下，合成一个小片段的核苷酸，最后封闭损伤部位两端的切口，损伤的DNA即得以修复。各种基因参与NER的修复过程，如XRCC1、ERCC5、ERCC1和ERCC2，其中以ERCC1研究最多。NER是一个多种酶广泛参与的复杂系统，能切断DNA损伤片段，是修复DNA损伤时的重要机制，尤其在铂-DNA复合物损伤时尤为重要。因此，不同个体的DNA修复能力是NER途径的重要影响因素。

人编码ERCC1基因定位于染色体19q13.2，大小为15kD。Westerveld等［6］在1986年最早发现ERCC1基因，用人类细胞株和小鼠细胞进行细胞融合和互补试验克隆出一种修复酶，它与紫外线敏感的突变型鼠细胞互补，是核苷酸切除修复系统的关键分子。ERCCl基因存在多态性，但这种多态性与ERCCl基因表达有关。其188位密码子的C→T核酸编码的蛋白均相同，皆编码天门冬酰胺酸。为了解ERCCl基因多态性与临床疗效的关系，研究者以铂类药物为基础化疗，观察106例难治性大肠癌患者的疗效。Park等［7］发现，ERCCl基因118位密码子的多态性导致临床疗效不同。Pare等［8］为研究其耐药的原因，将126例晚期大肠癌患者进行奥沙利铂联合5-氟尿嘧啶治疗，发现大肠癌对奥沙利铂耐药与ERCC1的过度表达有关。A1taha等［9］研究认为，ERCCl高水平表达，其中无论是mRNA，还是其基因编码出的蛋白的高表达，皆与细胞耐药有关。所以，抑制ERCCl基因或者其蛋白的表达，都有望逆转顺铂的耐药。

通过以上研究表明，具有较强损伤识别与修复能力的核苷酸切除修复交叉互补基因-1（ERCCl）是NER途径中的关键因素。刘志刚等［10］在研究4种胶质瘤细胞株（SF767、T98G、MGR2和MGRl）时发现，ERCCl启动子区存在的CpG，在其甲基化修饰状态，同时在放射线的条件下，这4种胶质瘤细胞株皆呈现为敏感，推测可能是因为ERCCl基因启动子的甲基化修饰状态使ERCCl基因表达沉默，导致了DNA修复功能的下降，最终使其对放射线敏感，或者是启动子甲基化的ERCCl基因使染色体发生重构，改变了信号转导通路，导致细胞对放射线敏感。

3.3与耐药有关的蛋白的表达

3.3.1多药耐药相关蛋白（MRP）：MRP基因定位于人染色体16p13.1，其编码的蛋白质含1531个氨基酸，相对分子质量为190×103，是一种具有ATP结合域的跨模型转运糖蛋白，与P-gp及该家族其它成员相似。Cole等［11］对MRP氨基酸序列进行分析发现，MRP与P-gp有15%的同源性，并且表达P-gp或MRP的细胞具有交叉耐药性。Lespine等［12］研究发现，耐药的HL-60细胞中，MRP为高表达，而P-gp是低表达。MDR发生过程中，MRP可以独立完成，此介导机制与P-gp介导的MDR完全不同，主要通过改变药物的代谢分布，让药物离开作用靶点。MRP的耐药发生过程中常合并谷胱甘肽s转移酶（Gst-π）活性的升高，并且也与P-gp的耐药谱存在很大程度上的差异。MRP主要表达在肿瘤细胞的细胞膜上，当然，也有少数分布于胞浆中［13］。MRP要识别和转运与谷胱甘肽（GSH）偶合的底物（如阿霉素、长春新碱、鬼臼乙叉甙），必须要在GSH的帮助下，依赖水解产生的ATP的能量提供，属于能量依量性的转运泵蛋白。

3.3.2肺耐药蛋白（LRP）：LRP的编码基因均定位于16号染色体长臂上，LRP是1993年由Seheper等［14-15］发现的一种新的MDR相关蛋白，是在对P-gp表达阴性的人非小细胞肺癌MDR细胞株SW-1573/R120的研究中发现的，因是在肺癌耐药细胞系中首次发现，所以称之为LRP。检测LRP的氨基酸序列，结果证实LRP与人主穹隆蛋白（human major vault protein，MVP）的一样，表明LRP即MVP，这是由Scheffer等在1995年时首次提出。近年来，对LRP的研究不断深入，并且将其与MRP联系，发现它是一种重要的耐药基因。其诱导恶性肿瘤细胞产生多药耐药的过程大致是：LRP把通过化疗而存在于胞内的药物转运至胞质囊泡，然后在胞吐方式下将抗癌药物排出，导致细胞内药物浓度下降而使得细胞产生耐药；LRP还可以阻止铂类药物或其它生物活性的外源性物质进入细胞核内，从而封闭核孔，作为核孔复合物的组成部分发挥作用。较为经典的耐药蛋白P-gp出现在恶性肿瘤中发挥作用，甚至还晚于LRP，而且LRP比P-gp更广泛。桂贤等［16］证实，MRP、LRP在大肠癌组织中均高表达，与大肠癌的耐药性密切相关，且两者具有相关性。

3.4其它相关耐药机制在复杂的耐药机制中，存在许多与之相关的蛋白。除上面阐述的研究比较广泛的蛋白外，拓扑异构酶II（Topo-Ⅱ）和GST-π等都参与了复杂的耐药机制。在分别对与丝裂霉素（抗Topo-Ⅱ）有关的两个细胞株（敏感株和耐药株）的研究实验中，观察到耐药株的Topo-Ⅱ表达下降，证明Topo-Ⅱ的表达很大可能与细胞的敏感性呈正相关性。GST-是GST家族中的一个亚型，其可能的耐药机制有两个：①GST-π与亲脂类化疗药物结合，加速药物代谢，使得药物的细胞毒作用大大减弱［17］；②GST-π可作为机体中谷胱甘肽与化疗药物结合过程当中的催化剂，使药物更易溶解于水中，从而更易于排出体外。

4　结语

目前，临床对大肠癌的治疗，MDR是其面临最严峻的问题，研究其耐药产生的机制对于临床治疗有指导意义。对ERCC1与P-gp、MRP、LRP等的深入研究，将有助于更好地了解大肠癌对铂类药物的耐药性，指导临床医务工作者选择最合适的个体化化疗方案。但由于其产生耐药机制的不同，针对它们选择的逆转耐药的方式也不同。因此，探讨ERCC1各基因型及P-gp、MRP、LRP的表达及其之间的关系，可为判断患者的耐药情况、提高患者的治疗疗效、延长患者的生存期、指导临床治疗提供更大的帮助。

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