小檗碱逆转肿瘤细胞多药耐药的作用机制研究

杨 政，刘东梅，郭 惠*，王育伟，马晶晶，王馨怡，郭东艳，靳如意，李 治，周彩华

(1.陕西中医药大学 陕西省中药基础与新药研究重点实验室，陕西 咸阳 712046；2.联勤保障部队第九八八医院，河南 郑州 450000；3.咸阳师范学院化学与化工学院，陕西 咸阳 712000)

恶性肿瘤是目前人类面临的难题之一，是继心脏病之后的第二大死因[1-2]。目前临床治疗恶性肿瘤的方式有手术治疗、放疗、化疗，其中化疗是主要的治疗方式，其目的是优先杀死快速生长的肿瘤细胞[3-4]。肿瘤细胞对化学药物的耐药性是影响化疗效果的主要障碍之一，影响肿瘤耐药性的因素有很多，可分为内在性耐药和外在性耐药(获得性耐药)[5]。此外，肿瘤细胞的某些“特异能力”也会导致耐药的产生，如高适应性、生存信号的激活、死亡信号的失活、逃避生长抑制因子等[6]。多药耐药(multi-drug resistance，MDR)是指肿瘤细胞对不同结构和作用机制的多种化疗药物产生耐药性[7]，是肿瘤化疗失败的主要原因，因此针对肿瘤细胞多药耐药的作用机制研究迫在眉睫。

小檗碱(berberine，BBR)是一种从中药黄连和其它小檗植物中分离出来的异喹啉生物碱，具有广泛的药理特性，如抗炎[8]、抗感染、抗肿瘤[9]、抗心律失常、调节血脂和血糖[10]，可作用于身体多个系统，如消化系统、神经系统、心血管系统等[11]。大量实验表明，BBR对多种肿瘤具有显著的治疗作用，如肝癌、乳腺癌、胃癌、非小细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤等[12-13]。针对长期化疗或放疗后肿瘤细胞产生的耐药性，BBR可以通过促进耐药肿瘤细胞周期停滞来抑制其增殖、迁移和侵袭，通过提高耐药肿瘤细胞对化疗或放疗的敏感性促进其自噬、凋亡[14-17]。对不同的耐药肿瘤细胞，BBR表现出了不同的抗肿瘤机制。基于此，作者对近年来BBR在肝癌、乳腺癌、肺癌、胃癌、白血病、胶质母细胞瘤、卵巢癌、结直肠癌等肿瘤细胞多药耐药方面的应用进展进行综述，对BBR逆转肿瘤细胞多药耐药的作用机制进行阐述，以期为BBR在肿瘤治疗中的更广泛应用提供技术支撑。

1 BBR在逆转肝癌细胞多药耐药中的应用

肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是临床上发病率和致死率都较高的恶性肿瘤之一，虽然肝癌的治疗方法有多种选择，但在确诊时，大多数肝癌患者已处于晚期，这使得肝脏移植或切除等治疗方法难以施行，而靶向药物治疗也有其缺点，如普遍毒性、不精确的选择性、一些不良反应和耐药性的产生[18]。

cyclin D1的过度表达被认为是肿瘤血管生成、扩张和转移的一个关键机制并增强了对化疗药物的抗性[19]。Wang等[20]研究发现，BBR可以募集Skp-Cullin-F-box复合物(SCF)的β-转导重复蛋白(β-TrCP)来诱导肝癌细胞中cyclin D1的降解，从而提高对BBR的敏感性。

多柔比星(Doxorubicin,DOX)是治疗肝癌的常用化疗药物，与其它化疗药物一样，DOX会导致免疫微环境受到抑制[21]，从而利于肝癌细胞的生长，并且抑制甚至消除肝癌细胞的免疫排斥。Zhang等[22]研究发现，BBR和DOX联用时，BBR可以通过保持中性粒细胞N1的表型来维持免疫监视和肝癌细胞HL-60对DOX的敏感性，同时通过阻断JAK/STAT3来调控中性粒细胞N2功能，进而促进肝癌细胞凋亡。

索拉菲尼是一种多激酶抑制剂，能够抑制多细胞表面的酪氨酸激酶和细胞内的丝氨酸/苏氨酸激酶，对肝癌具有一定疗效，能够提高肝癌晚期患者的生存率[23]，但是大多数患者长期服用后会对索拉菲尼产生耐药性。Huang等[24]研究发现，BBR与索拉菲尼联用时，BBR通过上调Caspase-3的表达、下调抗凋亡蛋白Bcl-2和血管内皮增长因子(VEGF)的表达来抑制肝癌细胞增殖、诱导肝癌细胞凋亡，提高了肝癌细胞对索拉菲尼的敏感性。

肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL/Apo2L)因其对正常组织的低毒性，被广泛用于肿瘤化疗途径的研究[25]，但是肿瘤细胞通过各种机制对TRAIL产生的抗性成为了它的局限性[26]。Ke等[27]研究发现，BBR与TRAIL联用时，BBR激活AMPK拮抗了mTOR信号，导致DR5增加，抑制肝癌细胞活力，诱导肝癌细胞凋亡，进而改善肝癌晚期患者涉及DR5的TRAIL抵抗。

10-HCPT是一种有效治疗肝癌的拓扑异构酶Ⅰ抑制剂，肝癌细胞中缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的表达上调是导致耐药性产生的直接原因[28-29]，BBR可以促进活性氧(ROS)的产生，被报道是一种HIF-1α抑制剂[30]。Qi等[31]将10-HCPT和BBR联用时，对肝癌细胞的抗增殖能力更强，表现出了更长的半衰期，并且对免疫缺陷的裸鼠的Hep-3B肿瘤细胞同样也表现出了抑制作用，表明BBR在10-HCPT耐药的肿瘤细胞中表现出了很好的活性。

2 BBR在逆转乳腺癌细胞多药耐药中的应用

乳腺癌是女性常见癌症，也是世界上第二大常见癌症[32]。化疗是治疗乳腺癌的主要方法，但是由于副作用和耐药性，导致化疗疗效较低。

据报道，BBR能直接与DNA结合，从而提高肺癌和食道癌细胞的放射敏感度、提高卵巢癌细胞对化疗药物顺铂和PARP抑制剂的敏感性[33-34]，但是对细胞DNA修复和化疗的影响仍不清楚。Gao等[35]发现，BBR使乳腺癌细胞周期停滞在S期并诱导DNA断裂，BBR通过干扰XRCC1介导的碱基切除修复来影响乳腺癌细胞DNA修复，从而使乳腺癌细胞对顺铂、喜树碱敏感。

他莫昔芬被广泛用于预防和治疗乳腺癌，然而耐药细胞的出现导致他莫昔芬疗效下降[36]。Wen等[37]发现，BBR和他莫昔芬联用时，BBR通过上调p21表达来诱导G1期停滞、提高耐药MCF-7细胞对他莫昔芬的敏感性，通过下调Bcl-2/Bax比例来促进乳腺癌细胞凋亡，从而增强他莫昔芬的抗癌作用。

拉帕替尼作为一种HER2/EGFR的酪氨酸激酶抑制剂，被用来治疗HER2阳性乳腺癌[38]，然而获得性耐药限制了拉帕替尼的疗效。有报道称，BBR可以诱导人类乳腺癌细胞的氧化应激和线粒体相关的凋亡途径[39]。Zhang等[40]研究发现，BBR与拉帕替尼联用时，通过下调c-Myc、降低Nrf2来提高ROS水平，逆转了肿瘤细胞BT-474LapR对拉帕替尼的耐药性。Kaboli等[41]研究发现，与拉帕替尼相比，BBR可以通过大幅减少EGFR和AKT的磷酸化、抑制P38MARK和ERK1/2的活性来抑制乳腺癌细胞增殖，同时还可以避免获得性耐药，这使得BBR可能成为拉帕替尼的替代品。

低氧微环境是造成肿瘤细胞多药耐药的原因之一，HIF-1α激活P-gp蛋白的表达上调是低氧耐药性产生的原因[42]，同时缺氧促进HIF-1α的表达来抑制p53，从而逃避肿瘤细胞凋亡机制[43]。Pan等[44-45]发现，在AMPK激活的情况下，缺氧会增强乳腺癌细胞对DOX的抗性，使用BBR处理后，一方面，低剂量BBR可以通过抑制AMPK-HIF-1α-P-gp途径提高乳腺癌细胞对DOX的敏感性；另一方面，高剂量BBR通过下调AMPK-HIF-1α，诱导p53激活直接诱导乳腺癌细胞凋亡，这让BBR成为了一种增敏剂和化疗药物。

BBR在逆转乳腺癌细胞多药耐药方面也具有重要作用。Qian等[46]研究发现，BBR可以通过下调P-gp和多药耐药蛋白(MDR1)来逆转MCF-7/DOX的耐药性，同时BBR可以通过抑制ATP结合盒转运体的外流功能来抑制K+外流，从而抑制乳腺癌细胞的增殖。

3 BBR在逆转肺癌细胞多药耐药中的应用

线粒体在大多数细胞代谢过程中发挥着作用[47]，线粒体的药物输送是一种有前途的、有效的癌症治疗策略。紫杉醇(paclitaxel，PTX)是一种广谱抗癌药，由于肿瘤细胞多药耐药性的产生，其疗效有所降低。Cheng等[48]通过二硫键将PTX和BBR连接(PTX-ss-BBR)，发现PTX-ss-BBR对肺癌细胞A549具有很好的抑制作用，线粒体膜电位消散，ROS水平上升，细胞周期停滞在G2/M期，肺癌细胞生长被抑制，最终导致肺癌细胞凋亡。PTX和BBR的联用增强了PTX对肺癌的疗效。

4 BBR在逆转胃癌细胞多药耐药中的应用

顺铂作为一种化疗药物已被广泛用于胃癌的治疗并且能提高胃癌患者的生存率[49]，但是由于获得性耐药和内在性耐药的产生，使得胃癌的转移和复发在患者中普遍存在。microRNAs是一种重要的转录后调控因子，能够阻止蛋白质的翻译过程，或者直接降解mRNA，但是在胃癌细胞中常被异常调控[50]。

You等[51]研究发现，BBR能够通过诱导调节miR-203的表达，进而靶向Bcl-w的3′UTR来逆转耐顺铂的胃癌细胞(SGC-7901/DDP和BGC-823/DDP)的敏感性，并且诱导耐药细胞Caspase依赖性凋亡，这让BBR成为了一种新的治疗耐顺铂胃癌方法。Kou等[52]将BBR和顺铂联合作用于耐顺铂胃癌细胞，发现与耐药相关的MDR1的表达减少，细胞中PI3K/Akt/mTOR信号受到抑制，并且促进了胃癌细胞的凋亡，提高了耐药胃癌细胞对顺铂的敏感性。

5 BBR在逆转白血病细胞多药耐药中的应用

慢性髓系白血病(CML)是断点聚集区蛋白(BCR)和Abelson鼠白血病病毒致癌基因同源物(ABL)致癌基因(BCR-ABL)转化原始造血细胞的结果。伊马替尼是与ABL的ATP结合位点结合的酪氨酸激酶抑制剂[53]，慢性髓系白血病患者在长期服用后会出现耐药性。Yin等[54]研究发现，BBR能够与BCR-ABL的蛋白酪氨酸激酶(PTK)结构域结合,通过T315I突变抑制BCR-ABL的活性，并招募E3泛素蛋白连接酶LRSAM1，通过自噬溶酶体途径来降解这些蛋白，从而抑制慢性髓系白血病细胞的活力和集落的形成，从而提高了耐药细胞对伊马替尼的敏感性。

6 BBR在逆转胶质母细胞瘤细胞多药耐药中的应用

在所有感染成人的原发性脑瘤中，胶质母细胞瘤(glioblastoma，GMB)是最致命的脑瘤[55]，常用治疗方法有手术切除和替莫唑胺(TMZ)化疗。但是由于胶质母细胞瘤细胞周期中DNA胍酶的DNA烷基化和线粒体功能紊乱导致对TMZ产生耐药性[56]。Qu等[57]将BBR和TMZ联合作用于耐药的胶质母细胞瘤细胞，发现BBR通过ERK1/2信号传导途径提高耐药胶质母细胞瘤细胞对TMZ的敏感性，促进了耐药胶质母细胞瘤细胞的自噬和凋亡。这一发现让BBR成为了潜在的胶质母细胞瘤治疗辅助药物。

姜黄素(curcumin,Cur)是从中药姜黄中提取的，Cur通过下调MMP-2和MMP-9的表达来抑制人胶质瘤SHG44细胞迁移及侵袭，且呈时间及浓度依赖性[58]。Maiti等[59]将BBR和Cur联合作用于胶质母细胞瘤细胞，发现BBR通过抑制PI3K/Akt/mTOR途径、上调ROS水平、抑制c-Myc、上调p53来降低胶质母细胞瘤细胞的耐药性并促进其凋亡。表明，BBR和Cur联用可作为减少或防止胶质母细胞瘤细胞生长的一种有效策略。

7 BBR在逆转卵巢癌细胞多药耐药中的应用

卵巢癌是世界上最常见的妇科恶性肿瘤之一，卵巢癌早期诊断治疗使用铂类药物具有一定疗效，但复发和耐药性的产生会导致治疗失败和预后不佳[60-61]。

人类ether-a-go-go相关基因1(hERG1)常在各种癌症中异常表达。Zhi等[62]研究发现，BBR通过抑制hERG1通道来抑制耐药卵巢癌细胞SKOV3的增殖、迁移、侵袭能力，因此，BBR可以作为耐铂卵巢癌潜在治疗药物。miR-93在耐顺铂卵巢癌细胞系中过度表达。Chen等[63]研究发现，BBR可以通过下调miR-93和上调PTEN来提高卵巢癌细胞对顺铂的敏感性，此外，BBR对PTEN/Akt通路的调控在抑制耐药卵巢癌细胞中也具有重要作用。Liu等[64]将BBR和顺铂联合作用于卵巢癌细胞，通过诱导G0/G1细胞周期阻滞，同时下调cyclin D1、抑制PCNA和Ki67的表达、促进Caspase-3和Caspase-8的表达、上调RIPK3和MLKL的表达来促使卵巢癌细胞凋亡。

8 BBR在逆转结直肠癌细胞多药耐药中的应用

人类结直肠癌(carcinoma of the rectum,CRC)是一种高度恶性和转移性的癌症[65]，对目前的许多抗癌疗法都有抵抗力。研究者试图针对结直肠癌的其它分子靶点进行治疗，以控制结直肠癌细胞的耐药性，其中一些策略是通过抑制受体来抑制结直肠癌细胞的生存和生长[66]。BBR是一种AMPK激活剂，AMPK的激活可以抑制内质网应激标志物的表达，例如由内质网应激诱导剂诱导的葡萄糖调节蛋白78(GRP78)[67]。Gong等[68]研究发现，BBR可以通过下调GRP78的表达来抑制结直肠癌细胞SW480的增殖和迁移，从而逆转结直肠癌细胞耐药性，并诱导其凋亡，这让靶点蛋白GRP78成为结直肠癌治疗的一个潜在途径。

9 结语

BBR作为我国传统中药黄连中的主要生物碱成分，在恶性肿瘤治疗中具有重要作用。BBR主要通过抑制肿瘤细胞的增殖、促进肿瘤细胞的凋亡和自噬、抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭、诱导细胞周期停滞来抑制肿瘤细胞的生长。针对不同的耐药肿瘤细胞，BBR单独或联合化疗或放疗均可以促进耐药肿瘤细胞凋亡，抑制其迁移、侵袭能力，促进其自噬，提高其对化疗药物的敏感性。由此可见，BBR对肿瘤细胞和耐药肿瘤细胞均具有较强的抑制作用。而多药耐药性的出现使肿瘤治疗面临新的挑战，BBR在逆转肿瘤细胞多药耐药性方面具有一定作用。相信随着对BBR研究的深入，BBR可作为一种有效的抗肿瘤药物在临床上广泛使用。