孕烷X受体在药物代谢、肿瘤多药耐药性形成中的作用及机制

孕烷X受体在药物代谢、肿瘤多药耐药性形成中的作用及机制

史祖宣

(河南省人民医院，郑州450000)

摘要：孕烷X受体(PXR)是核受体(NR)超家族重要成员之一，在药物的氧化、代谢和排泄及肿瘤多药耐药性的形成中起重要作用。PXR能够调控多种药物代谢酶和药物转运体的表达，进而参与药物代谢及肿瘤多药耐药性的形成。主要的调控靶点包括CYP3A4、尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸转移酶(UGTs)、谷光苷肽S-转移酶(GSTs)、P-糖蛋白(P-gp)及其编码基因MDR1、多药耐药相关蛋白1(MRP1)、MRP2、MRP3、乳腺耐药蛋白(BCRP)和有机阳离子转运体1(OCT1)等。同时，PXR也是逆转肿瘤多药耐药性的靶点，为干预肿瘤多药耐药性提供了新的思路。

关键词：孕烷X受体；药物代谢；肿瘤耐药；多药耐药

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.39.038

中图分类号：R730.5文献标志码：A

收稿日期：(2015-05-22)

孕烷X受体(PXR)是核受体(NR)超家族中的重要成员。PXR不仅在肝、结肠、肾、前列腺、乳腺、胃、心脏、外周血单核细胞、免疫细胞等正常组织、细胞中表达，在结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、骨肉瘤等肿瘤组织中也有表达[1~3]。它能调控药物代谢酶和药物转运体表达，在药物代谢和肿瘤多药耐药性的发生中起重要作用。现就PXR的结构、功能及其在药物代谢、肿瘤多药耐药性形成中的作用及机制作一综述。

1PXR的结构与功能

NR超家族有共同的结构，典型结构分为A、B、C、D、E、F区。PXR结构与其他核受体类似，但又有不同之处。A、B区为N端氨基酸激活区(TAD)，PXR的N端高度可变，含有一个配体非依赖性的转录激活域即激活功能元件1(AF-1)；C区为PXR的DNA结合区，含两个锌指结构，可与靶基因启动子或增强子区域的PXR反应元件结合；C区与E区之间为铰链区D区，含有核定位信号肽；E区是PXR的配体结合区，结构与其他NR受体不同，三层α螺旋和五股β折叠围绕形成特殊的球形配体结合腔。与配体结合后，PXR被激活，构象发生改变并与RXR-α结合形成异源二聚体[4]，同时配体结合区的激活功能元件2(AF-2)构象改变，招募共调节因子。

PXR通常与热休克蛋白90(HSP90)及胞质组成型雄烷受体记忆蛋白(CCRP)等形成无活性的复合物存在于胞质内。许多内源性和外源性化合物如固醇类激素(地塞米松)、大环内酯类抗生素(利福平)、孕烯醇酮16α-腈(PCN)、钙离子通道阻滞剂(硝苯地平、尼卡地平)、抗肿瘤药物(紫杉醇、顺铂)、HIV蛋白酶抑制剂(利托那韦)、他汀类降脂药物(洛伐他汀)、类胡萝卜素、维生素、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR-γ)拮抗剂等均为PXR激动性配体；也有一些化合物可抑制PXR的转录激活，如抗真菌药物(酮康唑、氟康唑)、抗肿瘤药ET-743、喜树碱、莱菔戊烷等。

PXR通过调控多种基因的表达与活性来调节物质代谢平衡。PXR可参与药物代谢，参与胆固醇及胆汁酸代谢，通过多途径、多靶点抑制糖异生作用，调节肾上腺类固醇激素的动态平衡。因此，PXR在代谢、物质转运及维持机体内环境稳定中起重要作用。PXR还有抗纤维化、抗动脉粥样硬化作用，可能在恶性肿瘤、炎症性肠病、脂肪变性、纤维化等的发生发展中起重要作用。

2PXR在药物代谢中的作用及机制

药物代谢主要有二步反应，第一步称为Ⅰ相生物转化反应，通常是氧化、还原和水解反应，使药物的活性和极性改变，其中细胞色素P450(CYP450)是Ⅰ相反应中最重要的酶类；第二步称为Ⅱ相生物转化反应，通常为结合反应，使药物的水溶性、极性增加，参与药物代谢Ⅱ相生物转化反应的酶主要为GSTs、GST等。

PXR调节的Ⅰ相反应相关酶如CYP3A4、CYP3A5、CYP3A11、CYP3A23、CYP2B6、CYP2B9、CYP1A2、CYP2C1、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2C55等[5,6]。CYP3A4是最常见的分布广泛的CYP 450亚型，参与50%以上的常用药物代谢和多种典型致癌物的活化。PXR与CYP3A4的组织分布基本相同，一些配体可同时激活二者。PXR被配体激活后，与RXR结合形成PXR/RXR异源二聚体，可与CYP3A4基因启动子或增强子区域的PXR反应元件结合，调控CYP3A4转录。有学者[5]在CYP3A4启动子区发现并鉴定了PXR的反应元件，主要包括位于近侧启动子区域的ER-6、位于转录起始位点上游7.2~7.5 kb处的远端外源物反应增强子模体及位于转录起始位点上游8.5 kb处的DR-3等。

PXR在Ⅱ相反应相关酶UGT的组织特异性方面起着重要作用，UGT1A3、UGT1A4、UGT1A6、UGT1A9亚型已被确认是PXR新的作用靶点[6,7]。研究表明，Ⅱ相反应相关酶GST-α、π、μ可能受PXR的调节[8]。在结肠癌细胞LS174T中，PXR可调节药物转运体p-gp的表达[9]。Geick等[10]发现p-gp的编码基因MDR1转录起始位点上游约8 kb处有PXR结合模块的增强子，PXR通过激活增强子，使MDR1表达增强。Maeda等[11]发现PXR配体可增加小鼠药物转运体OCT1的表达。

3PXR在肿瘤耐药性形成中的作用及机制

化疗是肿瘤治疗的重要手段，肿瘤的多药耐药性是导致化疗失败的原因。多数化疗药物可激活PXR，增强其下游药物代谢酶和转运体的表达，从而加速化疗药物自身的代谢清除，使其抗肿瘤效果减弱，产生多药耐药性。Gupta等[12]研究发现，利福平活化PXR后，可促进卵巢癌细胞增殖并提高其对化疗药物的耐药性。PXR蛋白表达增高与骨肉瘤细胞对足叶乙甙的耐药直接相关[13]。PCN、利福平、氟他米特、长春新碱、紫杉醇、多稀紫杉醇、丝裂霉素、伊马替尼、拉帕替尼、舒尼替尼、厄洛替尼均可通过激活PXR上调CYP3A的表达[14,15]。

GSTs通过酶催化反应或与亲脂性细胞毒性药物结合，增加其水溶性，促进药物外排，从而降低抗肿瘤药物对肿瘤细胞的细胞毒作用，使抗肿瘤药物药效减弱，产生多药耐药性。动物实验[8]表明，高表达人PXR的转基因小鼠GST活性高于对照组。

P-gp是一种能量依赖型药泵，可形成转运蛋白-通道-受体复合物，利用ATP水解能量将疏水亲脂的药物泵出细胞外，降低细胞内药物浓度，影响药效，产生肿瘤多药耐药性。PXR的配体如长春新碱、多稀紫杉醇、环磷酰胺、紫杉醇等均可激活PXR，进而调节p-gp表达[16]。此外，部分PXR配体如抗肿瘤药紫杉醇、顺铂等可通过PXR诱导p-gp的编码基因MDR1表达，并可被酮康唑抑制[17]。

多药耐药相关蛋白(MRP)家族是由P-gp阴性表达的耐药细胞株HL60/ADR 16p13.1区的MRP基因编码产生。表达MRP的肿瘤细胞也有膜外排药作用，降低细胞内药物浓度，产生多药耐药性。研究[17，18]发现，PXR能增强MRP2、MRP3的表达。Kauffmann等[19]发现还原性化合物可能通过PXR诱导MRP1表达。利福平可上调PXR、MRP3表达，且二者的表达趋势一致[20]。

使用PXR的抑制性配体(如莱菔戊烷)敲低其在肿瘤细胞中的表达水平或采用RNA干扰技术沉默PXR表达，可逆转肿瘤的多药耐药性。Chen等[21]发现PXR在前列腺癌组织与癌旁正常组织中表达有显著差异，使用配体SR12813活化PXR后，可提高前列腺癌细胞PC3对紫杉醇和长春新碱的耐药性，而下调PXR表达后可增强癌细胞对化疗药物的敏感性。在高表达PXR的结肠癌细胞LS174T中，通过莱菔硫烷下调PXR表达可提高结肠癌细胞对伊立替康(CTP-11)的敏感性[22]，通过白藜芦醇拮抗hPXR还可增强肿瘤细胞对紫杉醇的敏感性[23]。

综上所述，PXR通过调控编码药物代谢酶及药物转运体基因的表达，参与药物代谢及肿瘤多药耐药性的形成，同时，其也是逆转肿瘤多药耐药性的靶点，为解决肿瘤多药耐药性提供了新的思路。

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