肿瘤多药耐药基因p糖蛋白及其耐药逆转的研究进展

作者：穆宝忠,隋秀芳　　作者单位：平度县人民医院，山东 平度

【关键词】 肿瘤多药耐药基因p 糖蛋白 耐药逆转 研究进展

恶性肿瘤是危害人类的主要致死疾病之一，随着现代生活方式的改变和生活环境的污染，其发病率有增无减。由于多数患者初诊时已经是中、晚期，失去了手术的绝佳治疗机会，因此以化疗为主的综合治疗又成了主要治疗手段。不过人们在运用化疗治疗肿瘤一段时间后，发现有的患者效果较好，延长了生存周期，提高了生存质量，而有的效果则不佳，甚至没有作用，导致治疗失败。经过研究探索发现，肿瘤细胞产生内在耐药性是初次肿瘤化疗失败的主要原因之一。因此肿瘤的耐药已成为肿瘤治疗专家的拦路虎，给肿瘤患者的康复制造了难题，是现在恶性肿瘤治疗中亟待解决的问题。

目前研究表明，肿瘤细胞产生耐药性是多方面的，其中以多药耐药性(MDR)最为常见。MDR是指抗某种细胞毒药物的耐药细胞系对许多结构上无关的作用机制不同的其他抗癌药物产生交叉耐药性。研究发现，MDR基因有两种不同的表型，一种是对第1次化疗就产生耐药，即在化疗前就已经存在的耐药，称天然性耐药或称原发性耐药，另一种是在化疗过程中产生耐药，是指化疗药物诱导所产生的耐药—获得性耐药或者叫做继发性耐药。同时，肿瘤的多药耐药机制十分复杂，研究时同时发现，肿瘤产生MDR的分子机制主要有：跨膜药泵基因的扩增和过度表达，跨膜转运蛋白的高表达，从而促进药物外排及药物的亚细胞分布改变以降低药物浓度;代谢转化改变，如细胞内一些蛋白酶的改变引起细胞解毒功能增强;药物作用靶点改变，如核酶DNA拓扑异构酶Ⅱ(ToPoⅡ)含量减少或性质改变，导致对ToPoⅡ为靶点的抗肿瘤药物耐药;其他机制还包括凋亡相关通路改变、细胞增殖速率改变、损伤修复增强及体内药代动力学因素改变等。这些机制通常多种同时存在，但多以一种为主，同时不同机制相互影响。近年来随着对MDR产生机制中跨膜转运蛋白研究的不断深入，先后发现了多种耐药蛋白如P糖蛋白(Pgp)，MRP，LRP等等。

下面就对Pgp结构特性与生理功能、耐药机制及耐药逆转剂环孢素、PSC833的研究现状做一综述。

1 分子结构和生理功能

通过研究发现，人类基因组中包含MDR1和MDR2两个MDR基因，肿瘤细胞的多药耐药与MRD1基因的表达水平相关，而与MDR2无关。还发现，Pgp是一种ATP依赖性跨膜转运蛋白，是ABC转运蛋白超家族成员之一，具有ABC全转运蛋白结构，即共含12个跨膜区，分为左右相等的两部分，其分子每部分都有1个疏水区及1个亲水区，疏水区由6个跨膜区(MSDs)构成，它提供结合底物的特异性，而位于胞浆内的亲水区含1个亲水性核酸结合区(NBD)，该结构上有1个ATP结合位点。故完整的Pgp分子共有12个跨膜疏水区和2个ATP结合位点。这种Pgp跨膜结构具有能量依赖性“药泵”功能，Pgp有与抗癌药物结合的位点，也有与ATP结合的位点。Pgp定位于胞质膜，在人体正常组织中广泛表达。有研究表明在成人，高水平的Pgp的mRNA表达于肾上腺皮质和髓质，也高表达于肾脏及胎盘，而在肺、肝脏、小肠和结肠中呈中等程度的表达，在其他组织中低水平表达[1，2]。进行定位研究后发现，MDR1正常表达于肝脏、胆小管、胰腺小管、肾脏近端小管等部位，正常情况下，Pgp与防止毒素入侵细胞分泌类固醇激素有关，其底物可能是有细胞毒性的代谢物和化合物，并且可以将渗入细胞内的有害物质排出细胞外，减少毒素对细胞的破坏。如位于血脑屏障毛细血管腔表面的Pgp，可防止细胞毒素穿透内皮，在体外给药时，Pgp可减少脑中的药物浓度及药物的中枢神经系统效应[3]。ATP主要作用是为细胞提供能量，能使细胞内药物转出细胞外，从而使细胞内药物浓度下降，细胞毒作用降低或完全丧失，导致细胞产生耐药。因此Pgp是细胞产生MDR表型的分子基础，具有MDR的肿瘤细胞，其MDR基因表达水平与耐药程度成正相关。

2 MDR基因的检测方法

检测MDR基因的方法有两种：mRNA的检测和蛋白的表达情况的检测。mRNA包括原位杂交、Northern印迹分析、RTPCR、RNA保护测定法等，蛋白的测定包括Western印迹分析和免疫组织化学检测。所有这些方法其特异性、敏感性、实验重复性各不相同。现在常用检测mRNA的方法是RTPCR，蛋白检测的方法是免疫组织化学。免疫组织化学的检测是蛋白水平的检测，即检测MDR的蛋白产物(Pgp)。平时运用的是免疫组织化学技术，因此着重从免疫组织化学的角度阐述Pgp在正常组织和肿瘤组织中表达的意义。

2.1 正常组织中Pgp的表达

通过免疫组织化学染色对人体的各种组织的Pgp检测后发现，Pgp阳性表达于胰导管上皮，肝细胞的胆管面、小肠和大肠的腔膜面、肾脏的近曲小管、汗腺、肾上腺细胞等。研究后发现，这些正常组织阳性表达的主要作用是与拮抗外源性毒素、代谢产物的排泄以及增强细胞吞噬有关。因此MDR基因及其产物是人体的一种天然的防御系统，同时研究后还发现，正常组织发生肿瘤后其Pgp的表达也很强烈，阳性率较高，这就是天然耐药，给肿瘤的化疗造成很大的难题，不敏感，甚至无效，导致治疗失败。

2.2 在肿瘤组织中Pgp的表达

基于研究Pgp在正常组织中的表达后，人们发现在恶性肿瘤的表达可以分为化疗前高表达、化疗前低表达、化疗后高表达三种类型。

化疗前高表达的恶性肿瘤有：肝癌、肾癌、胰腺癌、神经内分泌癌、结肠癌、嗜铬细胞瘤、骨髓瘤等，研究发现，这些高表达的肿瘤所起源的正常组织Pgp也高表达，如肾细胞癌。肾细胞癌的源组织就是肾近曲小管，而近曲小管本身正常时就是Pgp高表达，形成的肿瘤肾细胞癌通常Pgp高表达。因此，这些肿瘤对化疗不敏感。

化疗前低表达的肿瘤有：胃癌、头颈部癌、非小细胞肺癌、乳腺癌、恶黑、卵巢癌、前列腺癌、胸腺瘤、膀胱癌等，这些肿瘤化疗敏感，效果显著。

3 针对多药耐药的研究方向

以Pgp及其他耐药相关蛋白为作用靶点，筛选、合成耐药相关蛋白逆转剂，找寻对耐药肿瘤细胞有效的凋亡诱导剂。主要途径是通过在多药耐药细胞系中进行筛选选取部分化学物质，通过干扰Pgp来逆转药物外排。我们称这些物质为耐药调整剂(RMA)，环孢素就具有RMA活性，且活性较强。其作用机制：环孢素含有11个氨基酸，属疏水环状多肽，具有很强的RMA活性。虽然它竞争性地抑制抗肿瘤药物与Pgp结合，但是Pgp只将环孢素排出细胞，未及时将抗肿瘤药物溢出，因此抗肿瘤药物就在细胞内积聚并发挥作用。因此Pgp不仅与抗肿瘤药物的外排有关，还与细胞内的废物和细胞毒性产物的外排有关，增加抗肿瘤药物在细胞内积聚的同时也增加细胞毒性产物在细胞内的积聚，从而导致肿瘤细胞的细胞膜破裂，肿瘤细胞死亡。

通过临床试验发现，PSC833对MDR的逆转作用比环孢素更强，不仅本身不被Pgp转运，毒性小，而且亲脂性更高。通过对比试验，PSC833显著延长实验动物的存活时间(80%)，环孢素却不到50%。可见PSC833又是一个很好的耐药逆转剂。

相信随着人们对恶性肿瘤多药耐药机制及MDR逆转剂的研究，总会找到更多的办法来克服肿瘤的耐药性，更好地指导临床化疗，减少盲目性，提高预见性，为肿瘤的综合治疗找到更多的办法。根除肿瘤、提高肿瘤患者的生存周期和生活质量是我们下大气力研究探索肿瘤的多药耐药基因和寻找多药耐药逆转剂的任务和目标。

【参考文献】

[1]Fojo A T，Uede K，Slamon D J，et al.Expression of a multidrugresistance gene in human tumors and tissues[J].Proc Natl Acad Sci USA，1987，84(1)：265269.

[2]Sugawara Isamu，Kataoka Iyo.Tissue distribution of Pglycoprotein encoded by a multidrugresistant gene as revealed by a monoclonal antibody，MRK16[J].Cancer Res，1988，48(7)：1 9261 929.

[3]Rao V V，Dahlheimer J L，Bardgett M E，et al.Choroids plexus epithelial expression of MDR1Pglycoprotein and multidrug resistancerelated protein contributed to the bloodcelebrospinalfluid drugpermeability barrier[J].Proc Natl Acad Sci USA，1999，96(7)：3 9003 905.