宫颈癌紫杉醇化疗耐药机制的研究进展

徐建清 王 明 许水清 张晶晶 何 玥 吴玉梅

首都医科大学附属北京妇产医院 北京妇幼保健院妇瘤科，北京 100006

宫颈癌是女性第四大常见恶性肿瘤，也是女性癌症死亡的主要原因之一。数据显示，我国宫颈癌新发病例近11 万，死亡病例近6 万，大多数患者就诊时已是中晚期[1]。目前，宫颈癌主要的治疗手段是放疗、手术、化疗及三者联合治疗。化疗作为继放疗及手术治疗后的第三大治疗手段，被应用于宫颈癌各个期别的治疗。紫杉醇与其他药物联合使用是治疗宫颈癌的一线化疗方案，然而，由于获得性耐药限制了该药物的临床应用，患者的5 年生存率降低20%～30%[2-4]。因此，需要彻底了解紫杉醇化疗耐药的分子机制，寻找调节紫杉醇化疗敏感性的关键作用靶点，对于改善宫颈癌患者的预后具有重要意义。紫杉醇耐药是一个多因素参与的复杂过程，包括ABC 转运体上调、微管系统的改变、非编码RNA 失调、多种信号通路参与、上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymeal thansition，EMT）、细胞的自噬及凋亡等。现就宫颈癌紫杉醇化疗耐药机制研究进展展开综述。

1 紫杉醇的作用机制

紫杉醇是一种微管稳定剂，通过与β-微管蛋白结合形成稳定的微管结构，从而阻滞细胞的有丝分裂，使细胞停留在G2/M 期，进而导致快速增殖的肿瘤细胞死亡[5]。但是，有丝分裂抑制并不是其唯一抗癌机制，紫杉醇还可以直接通过刺激巨噬细胞杀伤癌细胞来促进抗癌免疫反应，或间接通过分泌促炎症细胞因子来激活树突状细胞、自然杀伤细胞和肿瘤特异性T淋巴细胞[6]。研究表明，紫杉醇可能通过在癌细胞的多极纺锤体上引起染色体错聚，增加染色体不稳定性从而发挥其抗癌作用[7]。

2 紫杉醇耐药机制

2.1 ABC 转运体上调

ABC 转运体是一类跨膜蛋白，在肿瘤细胞中参与抗癌药物的转运，其上调可导致化疗耐药。目前研究最多是P-糖蛋白，也被称为ABCB1，它是由MDR1基因编码，对紫杉醇等化疗药物有很高的亲和力，可将其泵出癌细胞外，从而降低细胞内的药物浓度导致肿瘤细胞耐药[8]。研究表明，P-糖蛋白的上调可导致宫颈癌多药耐药性的产生[9-10]。此外，其他ABC 转运体，包括乳腺癌耐药蛋白和多药耐药蛋白1 也被证实在宫颈癌细胞化疗耐药中发挥关键作用[11-12]。因此，阻断ABC 转运体是治疗宫颈癌化疗耐药的一个潜在靶点。Chen 等[13]研究首次揭示rucaparib 显著增强了常规化疗药物对耐药宫颈癌细胞株的细胞毒性作用，可以与ABC 转运体的活性部位结合，通过阻断ABC 转运体的功能来拮抗宫颈癌细胞的耐药性。

2.2 微管系统的改变

2.2.1 微管蛋白改变 微管蛋白是由一个高度保守的多基因家族所编码的一组蛋白，参与多种细胞功能，在维持细胞形态、细胞分裂、信号转导及物质输送等过程中起着重要作用。βⅢ-微管蛋白同种型通常在中枢和周围神经系统的神经元中表达，而在非肿瘤组织中很少被检测到，其能够通过抑制紫杉烷的微管稳定能力而对紫杉烷产生耐药性。研究表明，许多对紫杉醇耐药的肿瘤细胞过度表达βⅢ-微管蛋白，包括卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌等上皮肿瘤，并证实βⅢ-微管蛋白高表达与紫杉醇化疗耐药及预后显著相关[14-16]。相关确切的机制仍未完全阐明，可能受缺氧诱导因子1α，p53、NF-κB 及microRNA 等调控[17]。Ferrandina 等[18]研究表明，高βⅢ-微管蛋白表达的局部晚期宫颈癌患者与低表达者之间，并未在治疗反应及预后方面有明显统计学差异。Zwenger 等[19]在抗微管蛋白药物新辅助化疗的局部晚期宫颈癌患者中也报道了类似的结果。βⅢ-微管蛋白高表达在多种实体肿瘤中赋予紫杉醇化疗耐药性，目前仍需大量临床研究来进一步揭示其在宫颈癌紫杉醇化疗耐药中的临床意义，这对优化患者治疗至关重要。

2.2.2 微管相关蛋白（microtubule-associated proteins，MAPs）改变MAPs 附着于微管多聚体上，通过调节微管的稳定性、组装等行为，参与各种微管介导的细胞活动[20]。MAPs 的表达变化或翻译后修饰可导致微管动力学的改变，从而导致肿瘤对靶向微管的化疗药物产生耐药性。许多表达异常的MAPs 已被证明与紫杉醇易感性相关，如Tau 蛋白的高表达与对紫杉醇反应较弱的乳腺肿瘤相关，Tau 表达的降低使卵巢癌对紫杉醇治疗增敏[21-23]。此外，乳腺癌细胞系中MAP2 表达增加也可导致紫杉醇敏感性增加[24]。但目前鲜见研究报道Tau、MAP2 与宫颈癌紫杉醇耐药之间的关系。

2.3 miRNA 失调

miRNA 是一种长度为18～24 个核苷酸的非编码RNA，能够通过靶向DNA 和mRNA 的互补序列在转录和转录后水平调控基因表达。miRNAs 影响大多数细胞功能，包括细胞周期、增殖、分化和凋亡[25]。其中一些miRNA 在特定条件下异常表达，可作为肿瘤抑制因子或癌基因，并可导致化疗耐药。不同的肿瘤表达不同的耐药相关miRNA 模式，这表明miRNA 调节功能的复杂性和肿瘤组织的特异性[26]。在宫颈癌中，miR-509-3p 上调不仅明显抑制宫颈癌细胞的活力，促进其凋亡并显著提高细胞对紫杉醇的敏感性[27]。miR-375 也在紫杉醇治疗的宫颈细胞和组织中上调，过度表达miR-375 降低了宫颈癌对紫杉醇的敏感性，其机制是通过直接靶向E-钙黏蛋白抑制细胞增殖，促进上皮细胞向间充质细胞的转化，从而导致宫颈癌细胞产生化疗耐药[28]。另外，研究发现，miR-125a过表达也能够增加宫颈癌耐药细胞对紫杉醇的敏感性，与紫杉醇联合顺铂治疗的良好反应和预后相关，其可能是预测宫颈癌对紫杉醇和顺铂疗效的有效生物标志物[29]。

2.4 参与紫杉醇耐药的相关信号通路

2.4.1 PI3K/Akt信号通路PI3K-Akt是一个重要的信号通路，在人类肿瘤谱中普遍失调，该通路中某些因素的改变可调节肿瘤细胞的增殖和凋亡，并与肿瘤的侵袭转移、化疗耐药密切相关[30]。研究表明，该通路参与宫颈癌紫杉醇耐药的机制为：①PI3K 酶是PI3K-Akt信号通路中的关键酶，其催化亚基p110α 蛋白由原癌基因PIK3CA 编码。PIK3CA 突变会引起PI3K 酶处于持续激活状态，增强细胞内信号的传导，导致整个通路的紊乱[31]。PIK3CA 基因突变、扩增是晚期宫颈癌的常见事件，参与宫颈癌细胞紫杉醇耐药。②紫杉醇也可以直接激活该信号通路中的Akt，一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，也是PI3K 的下游靶点，从而发挥协同效应[32]。Liu 等[33]研究发现，紫杉醇耐药的宫颈癌细胞中PI3K-Akt通路被显著激活，进一步使用紫杉醇和PI3K抑制剂联合治疗紫杉醇耐药的宫颈癌细胞株，发现二者可协同阻断细胞周期和增加细胞凋亡，与紫杉醇单独治疗比较，联合治疗显著提高宫颈癌对紫杉醇的敏感性。此外，PIK3CA 突变的细胞对PI3K 抑制剂的敏感性明显增加。尽管目前紫杉醇耐药和PI3K-Akt 通路的详细机制仍在研究中，有望成为宫颈癌紫杉醇耐药问题解决的新靶点。

2.4.2 Notch 信号通路Notch 信号通路是一种独特的依赖蛋白酶切的信号传导模式。Notch 受体为单一跨膜蛋白，由功能性胞外、跨膜和胞内结构域组成，γ-分泌酶是该通路激活的重要切割酶，将功能性胞内从跨膜上释放出来，进而实现核转位，与CSL 转录因子复合体结合，从而激活Myc、p21 等靶基因[34]。Notch 信号通路与宫颈癌细胞的增殖、迁移、侵袭和耐药性密切相关[35]。Wang 等[36]研究发现，使用γ-分泌酶抑制剂处理宫颈癌细胞系后，Notch 信号通路被抑制，并且降低了宫颈癌细胞的化学抗性。Sun 等[37]发现Notch1 在紫杉醇耐药细胞中的表达上调，沉默Notch1 基因及经γ-分泌酶抑制剂处理后，可部分逆转EMT 表型，并显著提高了耐药细胞对紫杉醇的敏感性，表明抑制Notch 信号可以部分通过逆转EMT 来恢复紫杉醇耐药宫颈癌细胞对紫杉醇的敏感性。

2.5 EMT

EMT 是包括宫颈癌在内的多种癌症发生化疗耐药的原因之一。上皮细胞通过EMT 失去其极性和细胞之间的黏附性，获得迁移和侵袭性，成为间充质干细胞，促进细胞的恶性进展和化疗耐药。宫颈癌治疗过程中紫杉醇耐药的发生与EMT 过程呈正相关。如上文所提到的，miR-375 过度表达通过直接靶向抑制E-钙黏蛋白，从而导致紫杉醇耐药；相反，E-钙黏蛋白的重新表达可部分逆转EMT 和miR-375 诱导的紫杉醇耐药性[28]。抑制Notch 信号通路能够部分逆转EMT 表型，从而显著提高了宫颈癌细胞对紫杉醇的敏感性[37]。PVT1 和miR-195 均可抑制紫杉醇诱导的EMT，并提高宫颈癌细胞对紫杉醇敏感性[38]。Li 等[39]研究发现，低剂量紫杉醇诱导某些宫颈癌细胞的增殖和紫杉醇耐药，通过敲除角蛋白基因KRT17 后，肿瘤细胞中E-钙黏蛋白表达显著升高，从而增强紫杉醇抑制宫颈癌细胞迁移和诱导细胞毒性作用。因此，识别调控EMT 过程的关键调节因素可能是一种新的治疗策略。

2.6 细胞自噬与凋亡

自噬是指细胞利用溶酶体降解胞浆中受损、变性或衰老的大分子物质及细胞器的自我消化过程；自噬的功能是一把双刃剑，既可以作为细胞的保护者，为细胞生存提供所需要的营养和能量；也可以作为细胞的杀手。在肿瘤细胞中亦如此，这取决于疾病的发展阶段或肿瘤微环境。ARHI 是与自噬相关的重要基因，Wang 等[40]研究发现ARHI 可通过抑制Akt/mTOR 信号通路的方式促进紫杉醇耐药宫颈癌细胞的凋亡和自噬，从而增加其对紫杉醇的敏感性。然而，Peng 等[41]发现紫杉醇耐药的宫颈癌细胞中自噬水平增加，自噬抑制剂能够恢复其对紫杉醇的敏感性，其机制可能是通过Warburg 效应激活缺氧诱导因子1α 进一步诱导自噬。可以看出自噬与肿瘤化疗耐药关系的复杂性，不同环境下所诱导的机制不同，可能所导致的肿瘤细胞对紫杉醇的敏感性不同。

宫颈癌是女性常见的恶性肿瘤之一，发病及死亡人数仍高居女性生殖系统恶性肿瘤首位。紫杉醇作为宫颈癌临床治疗的一线化疗药物，贯穿了宫颈癌各个期别的治疗：宫颈癌术后合并高危因素患者的序贯放化疗，局部晚期宫颈癌术前的新辅助化疗，晚期、远处转移及复发宫颈癌患者的姑息治疗。大部分早期宫颈癌经治疗后可获得痊愈；然而在中晚期及复发转移性宫颈癌治疗过程中，化疗耐药的产生是目前宫颈癌治疗面临的巨大障碍，也是导致治疗失败的主要原因之一。到目前为止，关于宫颈癌紫杉醇耐药的机制尚未完全阐明，几乎所有研究都基于细胞水平，需要更多动物实验及临床试验来验证其中的耐药机制。本文归纳总结了宫颈癌对紫杉醇耐药机制的进展，以期为进一步研究及临床用药提供新的思路，从而提高紫杉醇在临床上的应用及效果，改善患者的预后。