ATP结合盒转运蛋白与MDR逆转剂.docx

ATP结合盒转运蛋白与MDR逆转剂发表者：姜超248人已访问目前恶性肿瘤严重威胁人类的健康和生命，是人类死亡的主要病因之一，其发病率逐年上升 肿瘤的治疗临床上是以手术或者放化疗为主，结合生物免疫以及中医药治疗为辅的综合治疗 其中化疗是绝大多数肿瘤病人都需要使用的重要治疗措施少数肿瘤可以通过化疗达到临床治 愈，然而对于大多数肿瘤化疗药物无法根本上铲除肿瘤化疗失败的主要原因之一就是肿瘤耐 药肿瘤耐药可以分为原发耐药和获得性耐药，分别指肿瘤细胞在未接触化疗药时就已经具有 的耐药性和在化疗过程中逐步产生的耐药性肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物产生耐药性的同时， 对结构和作用机制完全不同的抗肿瘤药物往往也产生交叉耐药，这种现象被成为肿瘤的多药耐 药(multidrug resistance，MDR)，是放化疗失败和肿瘤复发的关键原因ATP结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白家族介导的药物外排泵机制是肿瘤耐药的 重要发生机制⑴根据序列同源性与结构域组成，ABC家族基因可分为ABC~ABCG等个7亚家 族⑵，分别编码不同跨膜蛋白它们的共同特点是在跨膜区组成通道，胞浆内面存在ATP结合 区，在Mg2+的参与下水解ATP，完成磷酸化，调节跨膜蛋白离子通道活性⑶，因而能够转运 多种疏水性分子。

当这些结构不同的底物进入细胞的浆膜后，ATP转运蛋白可以识别并与之结 合，引起ATP结合区的活化，从而水解ATP，跨膜通道的构象发生改变，将底物泵出到细胞外 随后，再次发生ATP分子水解，使转运蛋白恢复到原来的构象这样转运蛋白则以ATP能量依 赖的方式主动地将疏水性的底物从细胞内泵出到细胞外如果将进入细胞的抗肿瘤药再重新泵 出到细胞外，就会降低细胞内药物蓄积，从而起到降低抗肿瘤药疗效产生耐药作用研究表明， ABC转运蛋白不仅在肿瘤细胞中高表达，在许多正常组织细胞中也高表达，具有一定的生理 功能脑、肝脏、小肠、大肠、、胰腺、肾脏、睾丸及肾上腺等的上皮细胞及某些内皮细胞均 被发现有ABC转运蛋白的表达［&ABC转运蛋白具有以下生理功能:将外源性毒素分泌到胆管、 肠管、泌尿系统内，促进排泄，减少吸收；跨膜转运甾体类激素有利于发挥其正常作用；维持 血脑、血胎盘及血睾屏障功能，防止大脑、睾丸、胎儿受到不良影响；保护和调节干细胞的功 能；维持某些口服类药物如地高辛等的生物利用度(这些药物往往是ABC药泵的底物)⑸ ATP转运蛋白家族中P-糖蛋白(P-glycoprotein, P-gp,)、多药耐药相关蛋白(multidrug resistance-associated protein, MRP) 以及乳腺癌耐药蛋白(breast cancerresistance protein, BCRP)与MDR的关系最为密切，也是MDR逆转研究的热点。

1 P-gp人类P-gp是1个磷酸化和糖基化的跨膜外向转运蛋白，由ABCB1(MDRI)基因编码，位于人类 染色体7q21.1,由1280个氨基酸组成，分子量为170000,包含2个同源单体,每个单体又含 有6个疏水跨膜部分和1个胞内ATP结合部位组成和高度保守的“Walker A”和“Walker B” 结构多种化疗药物包括蒽环类、长春碱类、紫杉烷类、鬼臼乙叉甙类及米托蒽醍、丝裂霉素 等都是它的底物肿瘤细胞上高表达的P-gp可以降低抗肿瘤药物在细胞内的累积，从而导致 临床耐药的发生研究证实几乎所有类型的肿瘤，包括肉瘤、白血病、淋巴瘤等在内，均有MDR1基因的表达 根据MDR1基因在人体肿瘤中表达的水平，Nooter⑹将肿瘤分为三类：（1）MDR1基因高度表 达的肿瘤，如肾癌、胰腺癌、肝细胞癌等这类肿瘤的来源组织本身就有中等或高度的MDR1 基因的表达，多表现为原发性耐药，化疗效果差；（2）MDR 1基因中度表达的肿瘤，如乳腺癌、 神经母细胞瘤、白血病等这类肿瘤较敏感，但是大部分病人在化疗结束后都有复发，复发后 MDR1基因表达的水平更高，对原来敏感的化疗药物耐药；（3）MDR1基因低度表达的肿瘤，如 卵巢癌、小细胞肺癌等。

虽然这类肿瘤对化疗药物敏感，但是也会产生多药耐药°Burger等苗 用实时定量RT-PCR方法分析了 59例原发乳腺癌标本，结果表明P-gp的表达水平与化疗药物 的初次治疗效果呈负相关，而且P-gp高表达的肿瘤往往预后较差P-gp已经成为一个重要的肿瘤靶点，通过抑制P-gp功能或表达从而逆转肿瘤细胞的多药耐药 性，使肿瘤细胞恢复对化疗药物的敏感性具有非常重要的临床研究和应用价值P-gp抑制剂（MDR逆转剂、肿瘤化疗增敏剂）⑻近来成为研究的热点，根据P-gp抑制剂出现的先后顺序和 作用特点将其分为三代：第一代抑制剂的研究开始于1981年有学者发现钙离子通道阻滞剂维拉帕米能够通过直接与 部分抗肿瘤药物竞争P-gp药泵的外排作用，而提高肿瘤细胞内化疗药物的浓度，从而达到逆 转MDR的作用后来发现其他的钙通道阻滞剂也有类似作用第一代P-gp抑制剂还包括：钙 调蛋白拮抗剂，环孢菌素，哇琳及甾体激素类等，其中环抱素的作用最强它们的主要特点是 在体外试验中可以逆转甚至完全逆转MDR但在体内试验中，由于自身的剂量限制性毒性，体 内不能达到有效逆转MDR所需要的浓度，例如体内运用维拉帕米出现的严重心血管副作用和环 孢菌素强烈的免疫抑制毒性等。

第1代逆转剂在未达到抑制转运蛋白的低浓度就会出现严重的 人体副作用，从而失去临床应用价值第二代抑制剂是通过改造第一代抑制剂的结构，筛选出逆转活性高而自身毒副作用低的化合物， 代表化合物有PSC833和VX-710 （环抱素D的类似物）还有dexverapamil、dexniguldipine 等由于很多化疗药物既是P - gp的底物，也是细胞色素P450的同工酶3A4的底物，增敏 剂对P450 3A4的竞争结合影响化疗药物的代谢，导致化疗药物血药浓度升高，产生毒副作用 例如PSC833比环抱素逆转的作用强10〜20倍，且在动物模型中与抗肿瘤药物联合应用时，可 使肿瘤体积明显缩小，并有效延长荷瘤动物的寿命⑼但在临床试验中发现，PSC833能够通过 抑制细胞色素氧化酶P450-3A4介导的紫杉醇和长春新碱代谢，使患者血浆内细胞毒药物水平 明显升高而产生毒副作用［10］VX-710是一种能够同时抑制P-gp和MRP活性的逆转剂［11］，逆转 活性很高，约为第一代抑制剂的100倍以上然而，VX-710在与紫杉醇联合用药时能显著降 低肿瘤患者的紫杉醇清除率导致毒副反应出现第三代P-gp抑制剂药物的特点是克服了第二代的缺陷，在与抗肿瘤药物合用时，不影响它们 的药代动力学。

主要包括：GF120918、LY335979、Lanquidar（R101933）、ONT2093（OC1442093） 以及XR9576等目前已进人临床试验的代表性化合物有LY335979和XR9576等属于一种二 苯基幽烷类衍生物，是一种P-gp高度特异性的抑制剂，但其并非P-gp的底物，对MRP及BCRP 无影响，也是迄今发现的最强的P-gp逆转剂之一，XR9576是邻氨苯甲酸的新型衍生物，是一 种逆转作用极强、P-gp高度选择性的抑制剂体内实验表明，XR9576能够显著增强阿霉素、 长春新碱及紫杉醇等对人体MDR肿瘤模型的治疗作用，而且不影响这些药物的药物代谢II期 临床试验也证实其对部分多药耐药肿瘤有良好的逆转作用M试验表明LY335979能够明显减 小荷瘤小鼠的肿瘤体积，并提高实验动物的生存率，更为重要的是LY335979不影响细胞毒药 物的代谢动力学，具有一定开发应用前景［13］2 MRPMRP亚家族主要有9个成员：MRP1〜MRP7、ABCC11和ABCC12，基本结构与P-gp类似，其中一 个由5个a螺旋组成的N末端区域，而MRP4、MRP5则没有此结构所有的MRP糖基化位点在 第2部分的第1个跨膜域外部及末端的延长结构上。

Colo等1992年从小细胞肺癌H69 /AR耐 药细胞系中克隆出耐药相关基因MRP属于MRPC家族与P- gp不同，MRP主要转运疏水性不 带电荷的分子或水溶性的阴离子化合物许多已经证实能够逆转P - gp介导的药物对由MRP 介导的MDR无效在肝癌细胞中研究发现［14］，MRP1表达水平和肿瘤的分化、类型以及微血管 侵入相关,MRP1显著上调则肝癌预后明显较差在对162名手术切除肝癌患者的研究后，有 学者发现MRP1-1666GG基因型高表达与肝癌患者低存活率相关u^VOREM等［16］转染肝癌细胞株 HepG2反义cMOAT cDNA使MRP2基因的转录被抑制，发现转染人细胞的NA的浓度高低与 MRP2活性成反比，而相应的一些化疗药物的半数抑制浓度在cMOAT cDNA组也降.证明对MRP2 基因的转录抑制后，可增强肝癌细胞的化疗敏感性，并逆转其多药耐药；目前，研究发现主要 有以下药物可能逆转由MRP介导的MDR，包括维拉帕米及其衍生物、环孢素A、黄酮类、抗激 素类、哇琳类GST酶抑制药、非甾体抗炎药如阿司匹林、吲噪美辛、异唑；唑琳衍生物、地 高辛等维拉帕米可以通过竞争性的与膜上的耐药蛋白(P-gp、MRP1)结合，达到逆转MRP 多药耐药，通过抑制耐药基因(P- gp、MRP1)的表达增加化疗药物的敏感性［17］； Connor等 在研究过度表达MRP1的NC IH460细胞时，又发现苏灵大(su-lindac)具有逆转MRP1介导的 对ADR的耐药* "以上药物能够进入细胞内抑制MRP，但是这些抑制剂与MRP亲和力低且缺 乏特异性，可能是因为MRP主要转运阴离子化合物，而阴离子化合物如PAK -104P、非甾体抗 炎药物和ONO1O78等很少进入细胞内，所以抑制剂在细胞内很难达到有效抑制浓度。

3 BCRPBCRP是最近发现的一个ABC药物外排转运蛋白，其为分子量为95000的磷酸化蛋白，与其他 的ABC转运蛋白相比较，在结构上属于半转运蛋白，仅有6个a螺旋和1个ATP结合位点， 多在细胞膜上以同源二聚体的形式发挥作用目前认为BCRP定位于细胞膜，这表明它可能主 要参与膜内、膜外药物转运，而不是改变药物在胞内的分布°BCRP在正常组织中的分布较广 泛，主要分布于具有分布、排泄功能的组织，尤其在胎盘组织中含量特别丰富Fumitremorgin C( FTC)和 GF120918 是最早发现的 BCRP 增敏剂，Rabindranw］等发现了 FTC 可降低肿瘤细胞耐药性，增加细胞内的药物聚集，可以有效逆转米托蒽醍，阿霉素，topotecan 耐药而且对P -gp或MRP 1介导的耐药性影响小，已经成为BCRP的药理学研究的有用工具， 但因为神经毒性不能用于动物和人体目前已经合成多种毒性低、活性强的FTC类似物如Ko143，有望成为临床运用［20］Yasuo Imai等认为，植物性雌激素（phytoestro2gens）可以 逆转BCBP介导的MDR，研究中发现，植物性雌激素/黄酮类化合物可增强SN - 38和米托蒽醍 对BCRP转导的K562细胞的细胞毒性。

糖基化的黄酮类化合物对P - gp介导的长春新碱抗药 性和MRP1介导的VP - 16的抗药性均无影响，然而二者可以增加拓扑替康在K562 /BCRP细 胞的积聚［21］研究者认为，黄酮类化合物和糖基化黄酮类化合物可能会成为克服由BCRP介导 的肿瘤细胞多药耐药的有效药物，如果将黄酮类化合物与BCRP底物的抗肿瘤药物联用，可能 会改变药物动力学，从而提高特异抗肿瘤药物对肿瘤细胞的细胞毒性Ahmed - Belkacem等⑵］ 在研究中发现，6 - Prenylchrysin和Tectochrysin是BCRP的特异抑制剂与GF120918相 比,这两种化合物对P- gp和MRP均无影响，表现出更低的细胞内毒性，且不改变ATP。