肺癌多药耐药性机制研究进展

肺癌多药耐药性作用机制研究进展概述肺癌流行病学：“治疗的瓶颈”（therapeuticglassceiling），这一状况与肺癌的多药耐药性密切相关，肺癌的多药耐药性是肺癌术后复发及转移的主要原因概述肿瘤耐药性：肿瘤细胞对化疗药物的不敏感性多药耐药性（multidrugresistance，MDR）肿瘤细胞对一种化疗药产生耐药现象后对非同类结构、细胞靶点和作用机制迥然不同的其他化疗药物产生交叉耐药。耐药性：先天性耐药（naturalresistance）获得性耐药（acquiredresistance）耐药谱：原药耐药（primarydrugresistance，PDR）：只对诱导的原药产生耐药，而对其它药物不产生产交叉耐药多药耐药（multidrugresistance，MDR）：是由一种药物诱发，但同时又对其它多种结构和作用机制迥异的抗癌药物产生交叉耐药肿瘤细胞多药耐药性作用机制主要有以下几个方面①发生在细胞膜水平的药物摄取减少和外排增多，引起细胞内药物的绝对浓度降低，（如：MDR1基因编码的pglycoprotein，P-gp引起的耐药性）②发生在细胞质和细胞器水平的药物亚细胞分布的改变，使药物无法接近其作用靶点，引起药物有效浓度降低，如由多药耐药性相关蛋白（multidrugresistanceassociatedprotein，MRP）引起的耐药性③肺耐药性相关蛋白（Lungresistancerelatedprotein，LRP）和乳腺癌耐药性蛋白（breastcancerresistanceprotein，BRCP）对化疗药物的胞吐作用肿瘤细胞多药耐药性作用机制④细胞解毒系统和修复系统功能加强,使药物迅速灭活，药物引起的肿瘤细胞DNA损伤得以及时修复,如与GST有关的耐药性⑤药物靶点在质和量上的改变，主要指拓扑异构酶Ⅱ（TOPⅡ）表达降低，并发生点突变，活性降低，减弱了以TOPⅡ为靶点的药物的细胞毒性⑥PKC活性升高，促进P-gp及拓扑异构酶Ⅱ的磷酸化⑦抗凋亡基因Bcl-2表达增高及凋亡基因Fas、Bax的降低等一mdr1基因和Pgp介导的MDR（一）mdr1基因及其表达产物的结构mdr1基因属于mdr1基因组成员人类为mdr1和mdr2小鼠为mdr3、mdr1和mdr2(或mdr1a、mdr1b、mdr2)。人类mdr1和mdr2在位点上相邻近，位于7ｑ21.1。Mdr1基因全长330kb，共28个外显子mdr1基因表达的蛋白产物属于ABC(ATPbindingcassette)，超家族成员，是一种跨膜蛋白，称为Pgp，由1280个氨基酸残基组成，氨基端与羧基端两段氨基酸序列对称，同源性达65%，每个部分各有6个跨膜螺旋结构和2个胞内ATP结合点（二）Pgp的功能Pgp具有较复杂的膜转运功能，与其结合位点结合并水解供能，从而引起构象的改变或其他机制将胞质内的化疗药物泵出到细胞间隙，使胞质内的药物浓度降低，从而避免了化疗药物对细胞的毒性作用，表现出耐药性。Pgp被称为能量依赖性药物外排泵。它对天然的疏水性抗肿瘤药物（长春花碱、蒽环类、泊苷[如依托泊苷]类、放线菌素Ｄ及紫杉醇等）有较强的外泵作用。对合成药物米托蒽醌也有较强的外泵作用(三)mdr1基因在肿瘤组织中的表达几乎在所有肿瘤类型中都有表达，包括癌、肉瘤、白血病和淋巴瘤等。mdr1基因表达：NSCLC中所占比例较大，腺癌鳞癌SCLC中表达水平接近正常组织肺腺癌中mdr1基因的表达与组织分化程度有相关性，腺癌中mdr1基因的高表达主要在高分化类，部分在中分化类，低分化腺癌无mdr1基因的高表达。产生机制：可能是在化疗药物的作用下，能够高度表达mdr1基因的肺癌细胞得以优势生长或化疗药物可以直接激活肿瘤细胞中的启动子，通过调控的转录及翻译，实现的mdr1基因过表达，出现MDR表型不同观点：mdr1基因过表达与肺癌的临床耐药特性无直接关系，这种耐药机制不是导致肺癌耐药性的主要机制，还有非Pgp介导的多药耐药性机制存在二多药耐药相关蛋白（MRP）MRP被称为非Pgp介导的MDR，在不表达Ｐgp的多药耐药细胞（H69AR对阿霉素高度耐药）中可以检测出MRP（一）MRP的基因结构全长为8.8ｋｂ，其开放阅读框为4.5KBMRP基因编码蛋白为由1531氨基酸组成的糖蛋白，MRP与Pgp在一级结构上有15%的同源性，也属于联结ATP盒（ABC）超家族成员。人类MRP基因家族至少含有6个成员(MRP1-6)，MRP3和MRP1同源性最高，MRP1、MRP2和MRP3均为有机阴离子盒多种药物转运蛋白。（一）ＭＲＰ的基因结构MRP由3个疏水的跨膜区(memberancespanningdomain，MSD)和2个核苷酸结合功能区(nucleotidebindingdomain，NBD)组成，第1个MSD包含有5个穿膜结构，末端位于细胞膜内侧，第2个MSD包含6个穿膜结构，末端位于细胞膜外侧，第3个MSD包含6个穿膜结构。MRP的NBD的与Pgp不同，Pgp的2个NBD结构相似，功能相近，而MRP的2个NBD结构有很大的差异，这种差异可能对ATP的结合、水解和底物转运有重要的意义MRP在正常细胞中大多数位于内质网、高尔基体和胞质运输囊泡等内膜系统上，少数位于细胞膜，但在肿瘤细胞中则相反，主要定位于细胞膜上（二）MRP的功能作用与Pgp相似依赖于ＡＴＰ的药物外排泵，主要通过转运有机阴离子如GSX复合物及参与胞质囊泡运输介导多柔比星（阿霉素，ＡＤＭ）、长春新碱等的耐药性，虽然MRP与Pgp的作用底物有一些重叠，但与Pgp不同的是，MDR引起的药物外排需谷胱甘肽参与，细胞内谷胱甘肽的水平和谷胱甘肽转硫酶的活化与MRP介导的MDR有关。MRP引起的MDR不仅由MRP基因扩增和表达引起，而且也与MRP在细胞内的分布有关通过改变细胞内的药物分布产生耐药性（可能）。在MRP过度表达的细胞中发现蒽环类化疗药物主要集聚于细胞核周围区域和胞质囊泡中，胞核内很少。而在药物敏感细胞中，药物分布有很高的核浆比。MRP的生理功能与细胞内解毒、氧化应激反应和炎症等有关，在化学致癌物质侵袭时对机体有保护作用（三）MRP在肿瘤组织中的表达多种正常组织和肿瘤细胞表达MRP慢性淋巴细胞白血病中呈高表达食管癌、非小细胞肺癌和急性髓性白血病中偶尔呈高水平表达软组织肉瘤、黑色素瘤、前列腺癌、乳腺癌、肾癌、膀胱癌、睾丸癌、卵巢癌和结肠癌等肿瘤中MRP的表达水平与正常组织相似Wright等检测了未经治疗的SCLC和NSCLC患者中MRP的表达水平，NSCLC（87%）、SCLC（56%）（大部分非小细胞肺癌患者存在固有性耐药）Oshika等对107例非小细胞肺癌患者的表达情况进行了检测，43.9%（47/107）MRP阳性，26例MRP阳性患者的化疗效果较MRP阴性差，认为MRP的高表达引起的耐药性影响非小细胞肺癌患者的预后。三肺癌耐药性相关蛋白（LRP）LRP是Scheper于1993年在人NSCLC阴性的多药耐药细胞系SW1573/2Ｒ120中发现的（一）LRP的结构LRP基因cDNA全长2.8kb，含896个氨基酸，95%的LRP位于细胞质中，5%位于核膜的胞质面和核膜孔附近。LRP与MVP(MajorVaultprotein，MVP)高度同源，而MVP是构成穹隆小体（Vault）的主要成分从大鼠肝脏中纯化的穹隆小体包括4个部分，分别为3个蛋白、1个RNA（二）LRP的分布及功能主要分布于机体与外界相通的体腔上皮、血脑屏障、巨噬细胞和分泌性器官中(如血管上皮、消化道上皮、近端肾小管、巨噬细胞、肾上腺皮质和角化细胞)功能：可能与Pgp和MRP相似，主要是清除外源性生物活性物质，使机体免受这些物质的损害（二）LRP的功能作用机制：LRP在肿瘤MDR中的作用也是依赖ATP能量，使药物外排，使胞内药物浓度降低，减少细胞毒作用阻止某些以细胞核为效应点的药物通过核膜孔进入细胞核，并将进入细胞核的药物转运到细胞质中进入细胞质中的药物可被转运到运输囊泡中，从而隔绝药物作用，并以胞吐的方式排到细胞外（三）LRP在肿瘤组织中的表达在肿瘤组织中的表达率与表达水平明显高于正常组织不同的肿瘤其表达水平也不尽相同LRP阳性肿瘤耐药细胞耐药谱广泛，介导以DNA为靶点的化疗药物，如卡铂、顺铂等Dingemans对SCLC和中的表达情况进行了研究，发现NSCLC中的表达明显高于SCLC，但LRP的表达与耐药和预后无明显相关性Berger检测了16株NSCLC细胞、永生化肺支气管上皮细胞和胚胎肺成纤维细胞中LRP的表达水平，发现所有细胞均表达LRPmRNA，而LRP蛋白的表达水平从无到高表达不尽相同，柔红霉素和博来霉素增强LRP在细胞中的表达，顺铂的增强作用较小，而长春花碱无增强作用，认为LRP的表达与顺铂耐药性有明显关系p53基因与肺癌耐药是迄今为止发现与人类肿瘤密切相关的基因之一参与细胞周期的调控与肺癌等恶性肿瘤的耐药性相关依立替康和CDDP与野生型p53基因转染联合治疗对NSCLC逆转有效拓扑异构酶（Topo）与肺癌耐药DNATopo是一种能催化DNA超螺旋结构局部构型改变的核酶，有TopoⅠ和TopoⅡTopoⅡ介导的MDR是以细胞内药物聚积障碍和对所有抗TopoⅡ药物交叉耐药为特征以TopoⅡ为作用靶点的药物：蒽环类药物、喜树碱、鬼臼毒类药物等拓扑异构酶（Topo）与肺癌耐药作用机制：TopoⅡ基因的点突变或缺失TopoⅡ的磷酸化水平提高TopoⅡ酶水平降低TopoⅡαβ同工酶比值发生改变特点：对天然来源的药物有耐药性膜活性药物不能逆转耐药性与靶细胞内的药物浓度无关肺癌耐药性的形成可能存在另外的机制（如存在新的多药耐药相关基因等）随着分子生物学和相关学科的飞速发展，基因克隆策略和技术的不断更新，利用有效的基因克隆技术，发现新的肺癌多药耐药相关基因已成为可能。另外，对目前已经发现并得到公认的肺癌多药耐药基因之间相互关系的研究，也是一个值得关注的领域展望