多柔比星在肿瘤治疗中的耐药性研究

张美峰

关键词：多柔比星；肿瘤；治疗；耐药性

癌症是人类死亡的主要原因。据统计，2020年全球约有1 000万人死于癌症。恶性肿瘤具有高侵袭性、易转移、高复发率、治疗预后差等特点，严重威胁着人类的生命健康。因此，肿瘤治疗已成为人类亟待攻克的重大难题之一，也是现代医学面临的巨大挑战。目前，传统的治疗手段主要包括手术治疗、放疗和化疗。然而，对于已经广泛转移的肿瘤，以上治疗方法难以达到理想的治疗效果。近年来，化疗药物的耐药性研究取得了重大进展，科学家们逐渐意识到化疗药物耐药的重要性。

1 多柔比星耐药性在肿瘤治疗中的研究现状

癌症作为致命的疾病之一，对人们的生命安全造成了极大的威胁。为了解决这一问题，人们开发了化疗和放射治疗等经典治疗方法。几十年来，随着科学研究的进步，靶向治疗、免疫治疗以及不可或缺的化疗丰富了癌症治疗的方法，改善了癌症患者的预后，化疗因其显著的疗效和低成本而被广泛使用。但不幸的是，耐药情况的频繁出现限制了抗癌治疗的疗效，治疗过程中的耐药性已成为一个不稳定因素，在治疗失败和预后不良情况下起到关键作用。临床耐药的发展取决于它是内在的还是因暴露于化疗药物而获得的，已成为治疗效率的主要限制因素[1]。

多柔比星作为一种著名的化疗药物，能通过抑制拓扑异构酶Ⅱ活性和产生DNA断裂来抑制癌症细胞的增殖并触发细胞凋亡，这种活性抑制了有丝分裂和细胞周期的进展。目前，多柔比星已被广泛应用于临床化疗，可治疗肺、肝、卵巢、乳腺和多发性骨髓瘤等恶性肿瘤。多柔比星的抗肿瘤机制主要包括3种途径，即插入DNA并抑制其合成、破坏拓扑异构酶Ⅱ介导的DNA修复活性、产生自由基破坏DNA和细胞膜。然而，其溶解度低、稳定性差、体内分布不特异以及严重的全身毒性（心脏毒性和肾毒性）极大地限制了其应用。频繁使用多柔比星还会导致癌症细胞产生耐药性，但遗传和表观遗传因子似乎可以提供癌症细胞的多柔比星抗性。越来越多的研究结果强调了肿瘤抑制基因功能丧失与多柔比星抗癌药物耐药性之间的密切联系[2]。肿瘤抑制基因和多柔比星抗癌药物耐药性如表1所示。

2 多柔比星在肿瘤治疗中的耐药性调节机制

2.1 p53功能丧失对多柔比星耐药性的影响

多柔比星是一种蒽环类药物，通过DNA插层、抑制DNA复制和转录发挥其抗肿瘤活性。除了其臭名昭著的心脏毒性外，耐药性是其有效临床应用的另一个障碍。已有充分证据表明，p53功能丧失是引发多柔比星耐药的主要机制之一。先前的一项研究表明，p53突变的肝癌细胞具有较高的P-糖蛋白水平，抑制了多柔比星在细胞内的积累，降低了药物疗效。另一项研究观察到，R273H突变造成的p53功能丧失可能导致前蛋白酶-3活性下降，从而在多柔比星治疗后阻碍细胞凋亡。在急性淋巴细胞白血病中也观察到了类似的现象。已有研究表明，在癌细胞系和临床样本中均检测到p53的错义突变。同样，p53突变的急性淋巴细胞白血病对多柔比星不敏感。多柔比星耐药也与E2F转录因子7（E2F7）的细胞错定位有关。E2F7是一种转录抑制因子和候选肿瘤抑制因子，研究发现，细胞质中E2F7错定位的癌细胞Sphk1下调，而Sphk1是一种磷酸化鞘氨氮的激酶，可调节细胞增殖和存活，导致对多柔比星的化学敏感性降低。

然而，长时间暴露于多柔比星似乎会导致p53突变和多药耐药的发展。值得注意的是，两种不同化疗药物之间也可能存在交叉耐药性。例如多柔比星和紫杉醇的联合给药导致肝细胞癌细胞中p53突变和耐药性的出现。p53突变后的多柔比星抗性归因于P-糖蛋白表达和活性的上调。这种药物外排转运体参与从癌症细胞中泵出多柔比星，减少其细胞积聚并诱导多柔比星抵抗。然而，据报道，其他分子途径也会影响药物转运蛋白和多柔比星抗性的诱导。例如核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）可以增强ABCB1（ATP结合盒B1）的表达和活性，以防止多柔比星的细胞积累，减少Nrf2的表达，显著提高了癌症细胞对多柔比星化疗的敏感性。

2.2 通过分子途径转运ncRNA调节多柔比星耐药

多柔比星之所以受到关注，是因为其在癌症患者的治疗中得到了广泛应用。迄今为止，临床上已经有多种实验评估了多柔比星的抗肿瘤活性。Bramwell等[3]将多柔比星与VX-710一起用作多药耐药抑制剂。研究表明，多柔比星和VX-710的联合使用有助于加強治疗反应、稳定疾病，提高癌症患者的总体生存率。Minami等[4]应用多柔比星（40 mg/m2）和PSC-833（2、10 mg/kg）来抑制耐药性并增加多柔比星在癌症治疗中的潜力。事实上，研究发现单靠多柔比星并不能有效地根除癌症，应与其他抗肿瘤药物组成多化学疗法，以取得最佳效果。值得注意的是，一项临床研究将脂质体形式的多柔比星应用于缬沙坦。这种组合可以促进半衰期的发展并降低多柔比星清除率，以提高其癌症治疗效果，但不会影响多柔比星对癌症细胞的毒性。

在耐药研究方面，相关人员应重视ncRNA在多柔比星抗性中的重要作用。miRNAs可以通过抑制上皮-间充质转化和提高多柔比星敏感性来抑制癌症细胞的转移。SMYD2下调miRNA-125b导致肾癌细胞对多柔比星产生耐药性。由于ncRNAs可以调节许多细胞过程，如凋亡、自噬、分化和迁移，ncRNAs在控制多柔比星敏感性和耐药性发展中的作用重点关注分子途径。ncRNAs通过调节各种病理生理过程，包括mRNA的稳定性、RNA剪接、染色质重塑和miRNA海绵作用，在肿瘤发生中发挥了重要作用。

2.3 利用细胞器提升多柔比星敏感性

除了分子途径外，细胞器也可以参与提升多柔比星的敏感性。细胞凋亡可以通过破坏线粒体稳态来介导。线粒体是癌症细胞生长的关键细胞器，负责呼吸和能量生产。线粒体转录因子A下调导致线粒体膜电位降低，从而触发细胞凋亡并限制癌症增殖所需的能量供应，导致线粒体功能障碍。在耐多柔比星乳腺癌细胞中，miRNA-125b的表达水平降低。MCF-7细胞的miRNA-125b转染诱导线粒体膜电位的丧失，从而激活胱天蛋白酶级联，导致细胞凋亡。此外，在缺氧条件下，sirtuin 1（SIRT1）和AMP活化蛋白激酶的活性受到抑制。然后，细胞色素C在线粒体中发生定位，并且在触发凋亡时未诱导胱天蛋白酶级联，从而产生多柔比星抗性。事实上，将细胞暴露于多柔比星会影响结构和功能线粒体基因的表达。

3 多柔比星在肿瘤治疗中的耐药性研究

3.1 多柔比星在乳腺癌治疗中的耐药性研究

多柔比星是治疗早期和晚期乳腺癌最活跃、应用最广泛的抗癌药物之一。多柔比星通过插入DNA/RNA链的碱基对抑制DNA和RNA的合成，产生铁介导的游离氧自由基，破坏DNA和细胞膜并抑制拓扑异构酶Ⅱ。公认的耐药机制是P-糖蛋白的过表达，P-糖蛋白作为一种ATP结合盒（ABC）转运蛋白，可以在肿瘤细胞质膜中进行跨膜运输。P-糖蛋白外排许多化疗药物，如多柔比星、紫杉醇、多西他赛、长春新碱和依托泊苷，限制了它们在细胞内的积累和随之产生的细胞毒性。双硫仑是P-糖蛋白的抑制剂，是限制多柔比星发挥作用的主要障碍，但其溶解度和稳定性较差。为了克服这些限制，Rolle等[5]制备了双硫仑和多柔比星共包封脂质体，评估了脂质体稳定性、药物释放谱、对多柔比星细胞毒性、P-糖蛋白活性和乳腺癌细胞表达的影响。在质量比为1∶3的脂质双硫仑-多柔比星中，双硫仑分布在脂质双分子层，多柔比星分布在水核中，双硫仑的释放速度比多柔比星快。脂质双硫仑-多柔比星在表达P-糖蛋白的乳腺癌细胞中增强了多柔比星的细胞内积累和细胞毒性，其疗效优于游离双硫仑和多柔比星的混合物，这是由于携带脂质体时双硫仑和多柔比星的释放动力学差异。增加多柔比星保留的机制依赖于双硫仑诱导的P-糖蛋白巯基氢化，然后是泛素化。这些事件降低了脂质双硫仑-多柔比星处理的细胞中P-糖蛋白的表达和催化活性。研究表明，脂质双硫仑-多柔比星有效逆转了表达P-糖蛋白的乳腺癌细胞中的多柔比星耐药，利用双硫仑和多柔比星释放的时间差异动力学抑制P-糖蛋白的表达和活性。

3.2 多柔比星在骨肉瘤治疗中的耐药性研究

骨肉瘤是青少年和儿童中最常见的骨肿瘤，占骨恶性肿瘤的20%。顺铂、多柔比星或甲氨蝶呤被认为是晚期骨肉瘤的标准治疗方法。其中，多柔比星是骨肉瘤的一线治疗方法，其治愈率取决于临床反应、肺转移的发展和30%～40%病例的化疗耐药性。然而，40%～45%的骨肉瘤患者对多柔比星治疗有耐药性。牛磺酸上调基因1（TUG1）是一种致癌的lncRNA，与多种癌症的化疗耐药有关。TUG1通过miRNA海绵作用和与PRC2复合物相互作用在转录后调节中发挥作用。TUG1还通过调控骨肉瘤细胞中的PI3K/AKT和WNT信号通路参与肿瘤细胞的增殖和迁移。已有报道称，多胞苷通过下调TUG1抑制骨肉瘤细胞增殖并降低多柔比星耐药性。由于在TUG1沉默的细胞中多苷处理会抑制AKT的磷酸化，要抑制TUG1/AKT轴来调节骨肉瘤细胞的多柔比星抗性。

激动剂也可以调节骨肉瘤中的多柔比星抗性。Natarajan等[6]已经确定了过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）途径中涉及的基因与多柔比星耐药性相关。随后，其使用PPARγ激动剂吡格列酮来调节多柔比星抗性。多柔比星抗性细胞系通过梯度暴露于多柔比星培养。体外检测吡格列酮和与多柔比星联合使用的细胞毒性，然后用高效液相色譜法评估存在微粒体时吡格列酮的代谢物。基因表达研究揭示了吡格列酮的细胞毒性机制。虽然吡格列酮本身没有表现出任何活性，但向培养细胞中添加微粒体后，24 h内细胞杀死率超过80%，这可能是由高效液相色谱法测定的吡格列酮代谢物所致。吡格列酮与多柔比星联合后表现出增效活性。此外，在微粒体存在条件下的细胞毒性实验显示，与其代谢产物羟基吡格列酮和酮吡格列酮相比，吡格列酮本身表现出良好的活性。体内研究表明，40 mg/kg/p.o PIO吡格列酮单独表现出显著的活性，其次是与多柔比星联合。基因表达研究表明，吡格列酮可以通过下调MDR1和IL8调节耐药。还有研究表明，吡格列酮可以调节骨肉瘤细胞的多柔比星耐药。

4 结语

化疗药物耐药是癌症有效治疗面临的严峻挑战。多柔比星是一种通常用于术后治疗恶性肿瘤的药物。miRNAs通过影响ABC转运蛋白的过表达、改变凋亡、自噬和细胞信号通路、细胞周期阻滞、上皮细胞向间充质转化和癌症干细胞等关键细胞通路，在恶性肿瘤对多柔比星的耐药过程中发挥重要作用。癌症的治疗方法正从常规治疗转向靶向治疗，如使用miRNAs。miRNAs可以作为调节分子，通过控制不同细胞通路中涉及的基因表达水平来克服多柔比星耐药。因此，准确阐明调节分子在不同细胞过程中的作用有助于多柔比星治疗癌症的发展和耐药性研究。