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胃癌多药耐药相关机制的研究

2022-07-28
来源:求医网

【关键词】 胃癌

胃癌在许多国家是癌症死亡的主要原因。早期胃癌以手术治疗为主,辅以化疗药物,晚期以化疗为主要手段,但是由于胃癌对大多数化疗药物产生相当的耐受性,化疗有效率仅达20%~30%,两年内复发和转移率达60%,预后差 [1] 。肿瘤细胞对化疗药物产生多药耐药性(MDR)是影响化疗效果的主要原因之一。MDR的特点是肿瘤细胞一旦对一种化疗药产生耐药现象后,对非同一类型的多种结构、作用方式不同的抗肿瘤药物产生交叉耐药性。MDR型药物主要包括:蒽环类、长春新碱类、鬼臼毒素类及某些抗生素类疏水化合物。为了解决这一问题,人们对胃癌多药耐药的内在机制进行了广泛的研究;本文就耐药的相关机制进行综述。

近年来的研究发现,胃癌对化疗药物的敏感性与肿瘤细胞的生物学特性、某些ATP结合盒式超家族转运蛋白的表达,GSH/GST,PKC、P38等信号传导通路变化,多种凋亡相关基因的异常,热休克蛋白的表达以及肿瘤细胞生活的内外环境(如温度、PH值、缺氧)有关。

1 胃癌的生物学特性与化疗药物的敏感性

Ichiyoshi等 [2] 研究了胃癌的几种生物学特性与化疗敏感性的关系。发现低分化腺癌、非整倍体细胞以及具高增殖活性的胃癌对化疗药物较敏感;淋巴结转移灶比原发灶对化疗药物更为敏感,但肝转移灶对化疗药物不敏感。表明胃癌本身的生物学特性决定着化疗的疗效。

2 某些ATP结合盒式超家族转运蛋白在胃癌中的表达及化疗的敏感性

由mdr1基因编码的P-gp表达增加产生的耐药机制被认为是经典耐药机制 [3] 。P-gp为一种广谱的多药外流泵,它有12个外跨膜区域和2个ATP结合位点 [4] 。跨膜区域结合中性或正电荷的疏水药物底物,并可能直接从脂质双分子层呈递给转运载体。需要水解两个ATP才能转运一个药物分子 [5] 。底物结合到跨膜区域刺激P-gp的ATP酶活性,引起构象改变释放底物到膜的外层或细胞外 [6] 。在第二ATP位点的水解似乎是需要用来复原转运载体以便能重新结合底物,完成一个催化周期 [7] 。Choi [8] 等对103例局部进展期胃癌进行免疫组化染色检查,有41%的患者有P-gp高表达。P-gp高表达与高分化和中分化胃癌及肠型胃癌相关,与年龄、性别、手术类型、原发灶大小、肿瘤部位、Borrman分型、Lauren’s分类、淋巴结浸润、肿瘤浸润深度、肿瘤分期、化疗方式、化疗周期无关。另一方面,有研究表明在胃癌手术后进行化疗的患者中P-gp高表达是预后差的一个因素。天然抗癌药物培养筛选出的肿瘤细胞,如紫杉醇、阿霉素或长春新碱常常造成由于ABC转运载体P-gp表达引起的多药耐药。P-gp所介导的抗癌药物主要为长春花碱、阿霉素和长春新碱,尤其对长春花碱的耐药起决定性作用,有些药物,如米托蒽琨,是MDR1的弱底物。 多药耐药相关蛋白(MRP)基因定位于染色体16p13.1,是长约7.8~8.2kb、编码1351个氨基酸、相对分子量为190000的蛋白(MRP)。MRP属ATP结合的盒式超家族转运系统(ABC蛋白)的成分,在原核、真核生物中一系列的分子跨膜转运中起重要作用,由疏水的跨膜部分及与核苷酸连接的区域组成。MRP与P-gp的NH 2 -及OOHI-末端极少相同,其氨基酸的同源性<15%,MRP可通过改变胞浆及细胞器的PH值,使药物达到其作用的部位浓度减少,并逆浓度减少细胞内药物浓度而导致耐药的发生,目前认为其介导阿霉素(ADM)、长春新碱、长春花碱酰胺(VDS)和鬼臼乙叉甙(VP-16)等药物[10] 。(1)免疫组化发现,MRP在许多耐药的肿瘤组织呈高表达。将该蛋白的编码基因转入药物敏感的肿瘤细胞系,可诱发对多种化疗药物的耐受性。(2)在临床未经化疗的胃癌组织以及胃癌细胞系SGC7901中,MRP分子亦有较高水平的表达,提示在胃癌的原发性耐药中起着重要作用。不仅如此,其介导的耐药途径与其它分子介导的耐药途径有交叉 [11] 。MRP表达与患者的性别、年龄、肿瘤的部位、大小、TNM分期、浸润深度、组织学类型以及淋巴结转移无关(P>005),而与胃癌的病理分期和分化程度显著相关(P<005)。Lautieer D等在体外实验报道,在介导MDR的过程中,MRP属于早期事件 [12] 。喻召才等用已构建的mrp反义RNA真核载体转染胃癌的细胞系SGC7901发现:(1)抑制MRP表达并不影响胃癌细胞SGC7901的生长速度,但显著增强其对化疗药物VCR的敏感性。(2)抑制MRP表达对GST活性无明显影响 [11] 。

3 LRP在胃癌MDR中作用

LRP为人的穹隆体主蛋白(MVP),分子量为110000,其基因定位于人染色体16p11.2~13.1。该蛋白通过调节囊泡和核质的药物转运,将化疗药物储存于囊泡,并减少化疗药物在核与胞质间的比例而导致耐药 [13]。Izquierd等 [14] 在61种癌细胞系中发现,LRP在78%的细胞系为阳性,且LRP阳性细胞除对传统MDR药物如阿霉素、长春新碱、丝裂霉素等耐药外,还对顺铂、烷化剂等耐药。张毅等研究显示,LRP仅在胃癌细胞浆中表达,推测其主要是通过改变药物在细胞内的分布而发挥作用,与文献报道一致。其表达与患者的性别、年龄、肿瘤的部位、病理分期、TNM分期、浸润深度、组织学类型以及分化程度无关(P>0.05),而与淋巴结转移显著相关(P<0.05),淋巴结无转移组(79.15%)显著高于转移组(50%),(P<0.05) [11] 。刘忠民等 [16]报道了在胃肠道肿瘤中,LRP的阳性表达率明显高于正常胃肠道组织,认为在胃肠道肿瘤中存在较高的“原发性MDR”。

4 Topo和GST-π在胃癌多药耐药中的作用

拓扑异构酶是催化DNA拓扑结构改变的酶系,分为Ⅰ型和Ⅱ型,在DNA的合成、转录、核分裂过程及染色体分离中起重要作用,是S晚期、G 2 和M期的敏感而又特异的指标,并且TopoⅡ是多种抗肿瘤药物的靶分子,其表达降低将严重影响肿瘤化疗敏感性,这与P-gp引起的MDR有明显区别,称为非典型多药耐药性 [17] 。Topo分子量为150KD,多存于核仁,主要对核蛋白体基因转录的空间构型组成及调整起重要的作用,是化疗药物的重要靶点,主要介导DNA断裂反应并形成DNA酶复合物(该反应可逆),EˉtoposideTemiposide、5-FU、MTX主要增加上述复合物的稳定性而影响细胞增殖,化疗敏感与否取决于Topo的水平。陈晓耕等 [18] 研究发现TopoⅡ表达与组织分型有关(P<0.05),低分化腺癌表达率为63.3%,中分化腺癌的阳性表达率仅为48.1%,未分化为16.6%,粘液细胞为33%, 印戒细胞癌20%。提示分化差者表达较高,这点与Yabukˉi [19] 报道的Topo表达与肿瘤分级呈正相关,恶性度高,表达也高,具有增殖依赖性,但与浸润深度无关的看法是一致的,瘤细胞分裂增殖快,恶性度高,所需要的核酶之一Topo也多,表达就高,呈正相关。所以Topo高表达,其恶性度高,分化差,预后不好。

GST S 是一组与机体解毒作用有关的酶类,能促使细胞毒性药物代谢成无毒性物质而排出细胞外,从而降低抗肿瘤药物对肿瘤细胞的杀伤作用,增加细胞的耐药性,根据其在细胞内定位的不同,一般可分为4种亚型,即GSTα,μ,π,θ [20] 。消化道肿瘤主要表达GST-π,GST-π主要通过加强亲电物质与谷胱甘肽结合及和亲脂性细胞毒药物结合增加其水溶性,促进代谢,降低化疗药的细胞毒作用。目前认为Gst-π主要介导顺铂和阿霉素相关的耐药性,尤其在顺铂中起主要作用。陈林莺等 [21] 对142例原发性胃癌标本中的GST-π进行免疫组化检测,GST-π阳性率89.4%,GST-π表达变化与胃癌患者的性别、年龄、肿瘤发生部位及浸润程度无关。随着肿瘤恶性程度的增加,GST-π的表达逐渐从核内表达向胞浆和胞膜表达。发现随着GST-π的表达方式逐渐从核内表达向胞浆、胞膜表达转移,肿瘤的恶性程度、淋巴结转移率、细胞增殖指数和P-gp的表达率逐渐增加,并存在显著的相关性。

5 信号转导系统蛋白激酶C(PKC)和p38分裂原激活蛋白激酶在胃癌多药耐药中的作用

蛋白激酶C(PKC)是一类分布广泛的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,目前已发现有12个亚型。PKC具有异质性,不同的PKC同工酶亚型位于不同类型的细胞以及同一细胞内的不同部位 [22] 。PKC通常以无活性的形式存在于细胞质,被激活后由胞质转向胞膜。也有一部分具有固有活性的PKC存在于细胞膜上,即内在性PKC。近年来认为PKC参与了MDR形成过程的调节。目前PKC在多药耐药中的确切机制仍然还不清楚,可能与以下两个机制有关:(1)耐药基因编码的膜糖蛋白是PKC作用的底物,蛋白激酶将其磷酸化进而调节其转运功能;(2)可能参与了核内某些基因转录的调节。目前对于第一种研究的较多,认为P-gp是PKC的磷酸化底物,在体内外均可被PKC磷酸化,且PKC磷酸化P-gp具有同工酶特异性。有研究表明只有PKCα,PKCβ,PKCγ及PKCε同工酶亚型可与P-gp发生免疫共沉淀反应 [23] 。而PKCα被认为是磷酸化P-gp最主要的同工酶 [24] 。韩英等 [25] 研究比较SGC7901/VCR细胞系和SGC7901细胞系P-gp与PKCα的相关表达,发现P-gp与PKCα在膜上有共同表达,以SGC7901/VCR耐药细胞系为明显。提示:对于SGC7901/VCR细胞系耐药有两种可能的解释,PKCα表达增加,一方面细胞膜上具有固有活性的PKCα表达也增加,加速了P-gp的磷酸化,增强了P-gp转运底物的功能;另一方面PKCα表达增加调节了MDR1基因转录,使P-gp表达增加。这两方面的共同作用使SGC7901/VCR耐药细胞系P-gp表达及功能增强,使R123几乎完全被转运至细胞外,细胞内平均荧光强度较药敏细胞明显减低。在SGC7901/VCR耐药细胞系,PKCα是否通过磷酸化P-gp