肿瘤防治研究  2014, Vol.41 Issue (04): 301-304.   PDF    
乳腺癌多西他赛耐药的分子机制
吴新刚,黄 谦,向安萍    
414000 湖南岳阳,岳阳职业技术学院医学基础部
摘要:多西他赛(DTX)已广泛应用于乳腺癌的辅助化疗、新辅助化疗和转移性乳腺癌的治疗。然 而, 由于天然耐药的存在和获得性耐药的产生,严重制约了DTX的临床应用。已知的乳腺癌多西他赛 的耐药机制主要包括:药物作用靶点的改变、解毒酶的激活、细胞凋亡相关基因的异常表达、DNA甲 基化状态、ATP结合盒(ABC)转运蛋白的过表达、微小RNA的表达异常等。
关键词: 多西他赛     乳腺肿瘤     多药耐药    
Molecular Mechanisms of Docetaxel Resistance in Breast Cancer
WU Xingang, HUANG Qian, XIANG Anping     
Department of Basic Medical Sciences,Yueyang Vocational Technical College,Yueyang 414000,China
Abstract:Docetaxel has been used widely for the treatment of breast cancer in neoadjuvant, adjuvant and metastatic settings. However, its therapeutic usefulness is limited by innate or acquired resistance. The known mechanisms of docetaxel resistance in breast cancer include the alteration of drug target, the activation of detoxifying enzymes, the aberrant expression of apoptosis-related genes, the DNA methylation status, the overexpression of the ATP-binding cassette transporters, and the abnormal microRNA expression.
Key words: Docetaxel     Breast cancer     Multidrugresistance    

0 引言

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,每年新 发病例约140万。化疗是乳腺癌综合治疗的重要 手段,常用药物包括蒽环类、紫杉类、抗代谢 类、环磷酰胺和顺铂等,其中紫杉类被认为是 最有效的化疗药物之一。多西他赛(docetaxel, DTX),又名多烯紫杉醇,为紫杉醇的半合成衍 生物,属第二代紫杉类抗癌药。DTX虽已广泛 应用于乳腺癌的辅助化疗、新辅助化疗和转移性 乳腺癌的治疗,但其并非对所有乳腺癌都有效, 如在转移性乳腺癌中,DTX单药一线治疗有效率 在40%~60%之间,而二、三线治疗有效率降至 20%~30%。因此,深入探讨DTX的耐药机制,对 于临床合理用药具有重要意义。本文就近年来的 研究进展进行了简要概述。

1 药物作用靶点的改变

DTX的作用靶点为微管,后者是由两种类型 的微管蛋白亚基即α微管蛋白和β微管蛋白组成的 管状聚合物。低浓度(2~4 nM)时,DTX抑制微 管解聚,增强其动力学稳定性,进而诱导多极纺 锤体的形成,引起畸形有丝分裂和非整倍体,最 终导致细胞坏死;而高浓度(100 nM)时,DTX 增加微管二聚体的数量和聚合速度,促进原纤维 的形成,引起G2/M期阻滞,最终导致细胞凋亡[1]

β微管蛋白至少包括8种同型(即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳa、Ⅳb、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ),其中Ⅰ型和(或)Ⅲ 型β 微管蛋白同型表达水平可作为DTX疗效预测指标。 研究发现,Ⅲ型表达阳性组乳腺癌DTX治疗有效 率(28%)明显低于阴性组(59%)。在乳腺癌耐 药细胞中,β微管蛋白同型表达水平较亲代细胞有 明显改变,尤其是Ⅰ型和Ⅲ型;同样,在DTX耐药 乳腺癌组织中,Ⅰ型和Ⅲ型mRNA表达水平明显高 于DTX敏感者。如根据Ⅰ型和Ⅲ型表达情况将乳 腺癌患者分为四组,即高Ⅰ/高Ⅲ、低Ⅰ/高Ⅲ、高 Ⅰ/低Ⅲ和低Ⅰ/低Ⅲ组,则高Ⅰ/高Ⅲ组治疗有效率 (15%)明显低于低Ⅰ/低Ⅲ组(75%)[2]

Kenesin(又名KIF)是真核细胞中沿微管运输 细胞内物质的分子马达。细胞实验证实,KIFC3、 KIFC1、KIF1A和KIF5A与乳腺癌细胞对DTX的敏 感度相关。体内试验表明,DTX新辅助化疗有效 的原发性乳腺癌组织中,上述驱动蛋白mRNA表 达水平明显低于无效组[3]

Aurora-A是Aurora激酶家族成员之一,主要参 与中心体和微管功能调节。研究发现,94%乳腺癌 中存在Aurora-A过表达,其中ER阴性乳腺癌组织中 Aurora-A mRNA表达水平与DTX疗效呈负相关[2]

2 解毒酶的激活

DTX主要在肝脏经细胞色素P450 3A4(CYP3A4) 代谢。研究发现,CYP3A4阴性组DTX治疗有效率 (63.2%)明显高于CYP3A4阳性组(26.1%)[4], 而且CYP3A4 表达水平与DTX疗效呈负相关。

谷胱甘肽转硫酶P1(GSTP1)是体内生物转 化最重要的Ⅱ相代谢酶之一,其参与DTX的代 谢。研究发现,DTX治疗无效者乳腺癌组织中 GSTP1表达水平明显升高;DTX单药一线治疗 原发性乳腺癌,GSTP1阴性组瘤体缩小率明显高 于阳性组。体外实验表明,转染GSTP1基因的 MCF-7细胞对DTX的敏感度明显降低[5]。上述结果 提示,GSTP1与DTX耐药有关。

3 凋亡相关基因表达异常

人表皮生长因子受体2(HER2)是由c-erbB2 基因编码的具有受体酪氨酸激酶活性的跨膜糖蛋 白,在细胞增殖、黏附、凋亡以及血管生成中起 重要作用。约20%~30%的原发性乳腺癌中HER2 过表达,且提示预后不良。体外实验证实,靶向 HER2的单克隆抗体曲妥珠单抗可使MCF-7细胞对 DTX的敏感度增强;体内实验表明,转移性乳腺癌 患者HER2阴性组DTX单药治疗有效率(67%)明 显高于HER2阳性组(31%),联合曲妥珠单抗组 的有效率明显高于DTX单药治疗组[2]。Tiezzi等[6]分 析了Ⅱ和Ⅲ期乳腺癌患者DTX联合表柔比星新辅助 化疗有效率与ER、PR、p53、p21和HER2表达水 平之间的关系,结果发现,唯有HER2过表达与化 疗疗效相关。然而,HER2的检测方法对DTX疗效 的预测有很大影响。Camerini等[7]通过免疫组织化 学和荧光原位杂交(FISH)技术检测了转移性乳 腺癌组织中HER2的表达情况,结果发现,唯有通 过FISH检测HER-2的表达情况才能预测DTX疗效。

乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2在细胞增殖、 凋亡和DNA损伤修复中发挥重要作用。研究发现, BRCA1胚系突变乳腺癌患者,DTX联合多柔比星的 新辅助化疗疗效较差;DTX治疗无效的转移性乳腺 癌中BRCA1的突变率(26.3%)明显高于治疗有效 者(1%~3%);三阴性乳腺癌中BRCA1突变率更高 (71%)[8]。上述结果提示,BRCA1突变与DTX疗效 呈负相关。Egawa等[9]研究表明,BRCA2 mRNA表 达水平与DTX疗效相关;而BRCA1 mRNA表达水平 与DTX疗效无关。此外,有研究分析了凋亡相关基 因Bcl-xL、Bax、Bcl-2、TRAF-1、c-FLIP、cIAP-2、 Mn-SOD和p27等在DTX耐药中的作用,结果发现, 仅Bcl-xL和p27表达水平与DTX耐药相关[10]

4 DNA甲基化状态

DNA甲基化是调节基因转录的一种重要表观遗 传修饰方式。研究表明,DNA 甲基化状态可作为肿 瘤预后、化疗敏感度以及化疗后早期复发和转移的 评估指标。Kastl等[11]建立了DTX诱导耐药乳腺癌细 胞,结果发现,耐药乳腺癌细胞中DNA甲基转移酶 (DNMT)活性,DNMT1和DNMT3b表达水平较亲 本细胞明显降低,但DNMT抑制剂5-氮脱氧胞苷对 不同类型耐药乳腺癌细胞中DNMT活性、DNMT1和 DNMT3b表达水平以及细胞对DTX敏感度的影响不 同。提示,DNA甲基化的改变与乳腺癌DTX耐药有 关,但表遗传学治疗难以克服DTX耐药。

RAS相关区域家族1A基因(RASSF1A)是 一种抑癌基因,其通过抑制Ras/RASSF1/ERK信 号通路调控细胞的增殖、凋亡和维持微管稳定 性。研究发现,DTX治疗无效乳腺癌患者组织中 RASSF1A甲基化平均水平(30.6%)明显高于部分 或完全缓解患者(20.1%)[12]

5 ATP结合盒(ABC)转运蛋白表达增加

ABC转运蛋白是一类ATP依赖性跨膜糖蛋白, 其表达增加被认为是肿瘤多药耐药的主要机制。 目前已知的ABC转运蛋白包括P-糖蛋白(P-gp)、 多药耐药蛋白1(MRP1)和乳腺癌耐药蛋白 (BCRP)等51个成员,其中P-gp可能与DTX耐药 有关。研究发现,乳腺癌P-gp阳性检出率约29%, 但复发性乳腺癌检出率上升到71%[13]。体外实验证 实,120 nM DTX诱导的耐药MCF-7细胞中,P-gp表 达水平较亲本细胞明显升高;长春新碱诱导多药耐 药乳腺癌细胞系MCF-7/VCR中,P-gp过表达,细胞 对DTX耐药,这一效应可被P-gp抑制剂维拉帕米所 消除[2, 14]。然而,体内实验表明,乳腺癌组织中P-gp 表达水平与DTX疗效无关[2, 15]。因此,P-gp表达增 加可能不是乳腺癌DTX耐药的主要机制之一。

6 微小RNA表达异常

微小RNA(microRNA)是一种内源性、非编码的 单链小分子RNA,它通过与靶mRNA的3'-UTR互补结 合,诱导其降解或抑制其翻译。研究表明,miR-34a过 表达可能与DTX耐药有关,其机制是miR-34a通过抑 制Bcl-2和Cyclin D1进而抑制DTX诱导的细胞凋亡[16]

7 其他机制

核糖体结合蛋白Ⅱ(RPN2)可能与乳腺癌 DTX耐药有关。研究表明,RPN2基因沉默可下调 Bcl-xL和Bcl-w等凋亡抑制基因的表达水平,并可 抑制P-gp糖基化和膜定位,进而使MCF7-ADR细 胞对DTX的敏感度增强。体内实验证实,RPN2 siRNA联合DTX可显著降低多药耐药乳腺癌细胞裸鼠移植瘤的生长[17]

最近,有研究发现,肿瘤坏死因子(TNF)信号 通路可能与DTX耐药有关。一定浓度的DTX(3~45 nM)可诱导乳腺癌细胞产生TNF-α并分泌到细胞外 (sTNF-α)。sTNF-α与细胞膜上相应受体(TNFR1或 TNFR2)结合可发挥不同的生物学效应。一般情况 下,sTNF-α与TNFR1结合,促进Caspase 8的激活,进 而诱导细胞凋亡;而在DTX诱导耐药乳腺癌细胞中, TNFR1水平下降,sTNF-α与TNFR2结合,后者激活 NF-κB进而抑制细胞凋亡,导致DTX耐药[18]

此外,纤维连接蛋白(FN)可能与DTX耐 药有关。研究发现,DTX可激活p38,后者抑制 Survivin,进而导致细胞凋亡。当FN与乳腺癌细胞 表面整合素受体结合后,可激活PI3K/AKT信号通 路,活化的AKT促进ASK1与p38的联结,抑制p38 的活化进而导致DTX耐药[19]

8 展望

DTX自1995年上市以来,已广泛应用于乳腺癌 的临床治疗。然而,天然耐药的存在、获得性耐药 和交叉耐药的产生,严重制约了DTX的临床应用。 虽然学者们对DTX的耐药机制进行了广泛的研究并 探索了相关分子与DTX疗效的关系,但迄今为止, 仅找到了少量的分子标志物,且其临床价值不大。 I?eri等[14]通过cDNA微阵列技术分析了30 nM和120 nM DTX诱导耐药乳腺癌细胞中基因表达情况后发 现,与亲代细胞相比,849个基因包括ABC转运蛋 白超家族成员、药物代谢酶类、微管相关蛋白、凋 亡相关蛋白、ECM相关蛋白、生长因子和细胞因子 等的表达水平在两种耐药细胞中均发生了显著性变 化,提示DTX耐药是一个多因素、多通路相互作用 的结果,通过多种分子标志物进行综合分析可能有 助于DTX疗效的预测。Chang等[20]采用基因芯片对 24名原发性乳腺癌患者活检标本中基因的表达情况 与DTX疗效进行了分析,发现92个基因与DTX治 疗有效率相关。以上述92个基因组成DTX疗效预 测系统,其阳性预测值和阴性预测值分别为92%和 83%。Iwao-Koizumi等[21]应用ATAC-PCR对乳腺癌 活检标本中2 453个基因的表达情况进行了检测, 结果发现,85个基因与DTX疗效相关。以上述85个 基因组成DTX疗效预测系统,其阳性预测值和阴 性预测值分别为73.3%和90.9%。上述研究为实现 DTX个体化治疗奠定了基础。与此同时,随着对乳 腺癌DTX耐药机制的深入研究和了解,人们将找到 更多逆转DTX耐药的途径,更好地提高晚期乳腺癌 患者的治疗效果。

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吴新刚,黄 谦,向安萍