肿瘤多药耐药相关的跨膜转运蛋白的研究现状.
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论文题目:膀胱癌的药物耐药机制与逆转1. 引言膀胱癌是一种常见的泌尿系统恶性肿瘤,药物治疗在其管理中起着重要作用。
然而,药物耐药性的出现严重限制了治疗效果,因此研究膀胱癌药物耐药的机制及逆转策略具有重要意义。
2. 药物耐药机制2.1 多药耐药蛋白(MDR)●MDR 是细胞膜上的跨膜蛋白,可以通过主动运输药物从而降低细胞内药物浓度,使肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。
2.2 肿瘤干细胞●肿瘤干细胞具有自我更新和多向分化的能力,对化疗药物具有较高的耐药性,是膀胱癌药物耐药的重要机制之一。
2.3 肿瘤微环境●肿瘤微环境中的细胞因子、生长因子等因素可以促进药物耐药的发生,如炎性反应和肿瘤相关纤维化等。
2.4 基因突变●一些基因的突变或过度表达可以影响细胞对化疗药物的敏感性,如 P53、MDR1 等基因。
3. 药物耐药的逆转策略3.1 靶向耐药机制●了解药物耐药机制后,可以通过针对性的靶向治疗来逆转耐药性,如使用 MDR 抑制剂、靶向肿瘤干细胞等。
3.2 联合治疗●联合使用多种药物可以通过不同途径作用于肿瘤细胞,减少单一耐药性的发生。
3.3 免疫治疗●免疫治疗可以激活患者自身的免疫系统,提高对肿瘤的识别和清除能力,对药物耐药具有一定的逆转作用。
3.4 肿瘤微环境调节●调节肿瘤微环境中的细胞因子、生长因子等因素,可以影响药物耐药性的发生,如使用炎症因子拮抗剂等。
4. 临床研究和展望●未来的研究将更加注重药物耐药机制的深入理解和逆转策略的研发,为提高膀胱癌治疗效果和预后带来新的希望。
5. 结论药物耐药性是膀胱癌治疗中面临的重要挑战,其机制复杂多样,包括多药耐药蛋白、肿瘤干细胞、肿瘤微环境等因素。
通过深入研究耐药机制并采取逆转策略,可以提高膀胱癌的治疗效果和预后。
肿瘤多药耐药机制与逆转策略一、引言肿瘤是一种严重威胁人类健康的疾病,其发生和发展是由多种复杂的因素影响而成。
药物治疗是目前肿瘤治疗的主要方法之一,然而,肿瘤细胞对药物的多药耐药现象往往会导致治疗效果不佳,甚至治疗失败。
因此,了解肿瘤多药耐药机制,并探索逆转策略,对于提高肿瘤治疗效果具有重要意义。
二、肿瘤多药耐药机制1. ABC转运蛋白ABC转运蛋白是一类跨膜蛋白,在多药耐药中扮演重要角色。
这些蛋白负责细胞内外的物质转运,包括化疗药物。
当肿瘤细胞中ABC转运蛋白表达增加时,会导致药物从肿瘤细胞内外的迅速流动,减少药物在细胞内的蓄积,从而影响药物的疗效。
2. DNA修复机制DNA修复机制是维持细胞基因组稳定性的重要机制。
肿瘤细胞中DNA修复机制异常活跃,导致化疗药物对DNA的损害被高效修复,从而减少了药物的疗效。
3. 肿瘤干细胞肿瘤干细胞是一种具有自我更新和分化潜能的细胞群,它们对化疗药物具有较高的耐药性。
肿瘤干细胞具有较高的自我更新能力,能够快速恢复并再次形成肿瘤,是肿瘤多药耐药的重要机制之一。
4. 其他机制除了以上几种机制外,肿瘤多药耐药还涉及细胞凋亡逃逸、代谢异常、微环境因素等多种细胞和分子水平的因素。
三、肿瘤多药耐药的逆转策略1. 靶向ABC转运蛋白针对ABC转运蛋白过度表达的现象,可以通过设计靶向这些蛋白的药物来抑制其功能,从而增加化疗药物在肿瘤细胞内的蓄积。
目前,已有多种靶向ABC转运蛋白的药物被应用于临床,取得了一定的疗效。
2. 抑制DNA修复机制通过干扰DNA修复机制的正常功能,可以增加化疗药物对DNA的作用,提高药物对肿瘤细胞的杀伤力。
一些靶向DNA修复机制的药物已经在临床中得到应用,展现出一定的逆转多药耐药效果。
3. 消灭肿瘤干细胞针对肿瘤干细胞的耐药性,可以设计特定的药物或治疗方案来快速清除肿瘤干细胞,遏制肿瘤的再生。
目前,针对肿瘤干细胞的研究正在逐步深入,相关药物也在不断涌现。
P-gp多药耐药性蛋白转运体摘要:P-糖蛋白(P-gp)是一种能量依赖性的转运蛋白,能将许多结构不同的化合物逆向转运出细胞。
P-糖蛋白的表达与肿瘤细胞的多药耐药密切相关,是导致肿瘤失败的主要原因。
P糖蛋白的作用分子比较多,有不同的作用机制及作用效果。
调节P-糖蛋白,在临床上有重要的作用,逆转P-gp的耐药作用展现了解决肿瘤治疗耐药的临床应用前景。
关键字:P-gp;多药耐药;肿瘤;药物;转运体正文P-糖蛋白(P-gp)是一种分子量170KD的跨膜糖蛋白(P170),它具有能量依赖性“药泵”功能,是能量依赖性转运蛋白,能将许多不同的化合物转出细胞外。
P-糖蛋白是一个比较常见的保护细胞免受外来有害分子入侵的分子泵,它位于细胞膜上,不停的“搜查”着外来的疏水分子,就如同一个守护细胞的“保安”。
P-gp既能与药物结合,又能与ATP结合,ATP供能,使细胞内药物泵出细胞外,减低了细胞内的药物浓度使细胞产生耐药性。
P-gp在正常人体血液,脑脊液中有少量表达,在心脏、睾丸、胎盘、肾上腺皮质、部分免疫细胞、脉络丛上皮细胞、膀胱上皮细胞均发现有P-gp的分布。
P-gp以能量依赖性的方式将药物泵出细胞外,减少药物转运进入细胞内从而使细胞内蓄积药物减少。
此外,还可使细胞内药物再分布而进一步减少作用靶点部位的药物浓度。
有研究指出,P-gp可能通过一些信号通路参与了肿瘤多药耐药的发生,如阻断P13K/AKT信号通路可增强人结肠癌耐药细胞的药物敏感性,抑制p-Akt和p-13k的磷酸化表达水平,可以逆转P-gp介导的结肠癌多药耐药。
也有研究发现,P糖蛋白广泛存在于正常的组织和器官,参与药物和内外毒素的吸收、分布和排泄,行使解读和防御保护的功能,因此可以通过移植P糖蛋白基因有效的降低经济鱼类、虾类等水产品和经济作物中有毒污染的积累,对保护人类健康有着重要的意义。
肿瘤的多药耐药性(multidrug resistance gene MDR)是肿瘤耐药的主要机制之一,是导致机体多种恶性肿瘤化疗失败的主要原因,P-gp是肿瘤多药耐药的标志物。
综述与讲座肿瘤的多药耐药及耐药逆转剂研究李秀荣1 吕翠霞2 宋茂美1综述 焦中华1审校【关键词】 恶性肿瘤;化学药物治疗;多药耐药;机制;耐药逆转剂中图分类号:R73-36;R730.53 文献标识码:A 文章编号:1009-4571(2000)01-0073-04 目前,尽管不断有新的化疗药物和化疗方案推出,但肿瘤细胞对多种化疗药物产生的多药耐药性(multidrug resistance,MDR)仍是化疗失败的主要原因。
所谓MDR系指肿瘤对一种抗肿瘤药物出现耐药的同时,对其他许多结构各异、作用机制不同的抗肿瘤药物亦产生交叉耐药现象。
MDR现象可以原发性和继发性两种形式出现。
原发性(primary resis-tance)是肿瘤细胞固有的对化疗药物不敏感,故首次使用化疗药物就产生耐药;继发性(secondary re-sistance)则是初始对化疗药物敏感,但经过几个疗程化疗后,对化疗药物产生耐药。
肿瘤细胞的MDR 现象是肿瘤治疗中最常见和最棘手的问题,要提高恶性肿瘤化疗的有效性,就必须深入研究MDR的机制及寻求有效的逆转MDR的对策。
1 MDR的机理研究肿瘤的MDR现象产生的途径较多,有其复杂的分子学基础,目前,MDR的机理研究主要包括以下几个方面。
1.1 多药耐药基因及其编码的P-糖蛋白过度表达化疗药物问世不久,临床上就发现了多药耐药现象,如对阿霉素耐药的肿瘤细胞能对多种从未使用过的化疗药物如长春碱类和表鬼臼毒素类产生耐药。
1976年Juliano等[1]在耐药的中国仓鼠卵巢细胞中发现了一种分子量为170kD的糖蛋白,被命名为P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)。
P-gp在敏感细胞中通常检测不出,而在MDR细胞株中却有高水平表达。
P-gp是一种分子量为170kD的跨膜糖蛋作者单位:1济南市(250011) 山东中医药大学附属医院内科肿瘤血液病组2济南市(250014) 山东中医药大学基础学院白,由人类MDR基因家族中与耐药有关的MDR1基因编码[2]。
跨膜运输蛋白在药物研发中的作用与应用随着科技进步和医学发展,药物研发越来越受到重视。
对于很多疾病的治疗和控制,药物是必不可少的工具。
在药物研发的过程中,跨膜运输蛋白在发挥着不可替代的作用。
一、什么是跨膜运输蛋白跨膜运输蛋白是一类生物大分子,存在于人体细胞膜上,主要作用是将大分子物质或离子从细胞外传输到细胞内,或者将细胞内产生的物质传输到细胞外。
跨膜运输蛋白是有选择性的,只有符合规定的物质才能通过。
在这个过程中,跨膜运输蛋白会发生构象的变化。
二、跨膜运输蛋白在药物研发中的应用1. 通过跨膜运输蛋白途径治疗疾病某些药物需要通过跨膜运输蛋白才能被细胞吸收和利用。
如果跨膜运输蛋白发生功能变化,就会影响药物的吸收和利用,从而影响其疗效。
例如,对于癫痫患者而言,药物治疗常常是必须的。
一些抗癫痫药物,如苯妥英酸、卡马西平,需要通过P-糖蛋白(P-gp)这个跨膜运输蛋白来实现药物的清除,如果P-gp表达量或活性发生改变,则会影响药物效果,这就需要应用跨膜运输蛋白相关的技术。
2. 利用跨膜运输蛋白进行药物输运某些药物需要通过跨膜运输蛋白才能被纳入细胞内。
正是由于这一点,对一些病因分子难以穿过细胞膜的药物研究提供了切入点,使研究者能够利用跨膜运输蛋白的通道把药物输送到细胞内。
例如,随着基因工程技术的进步,已经可以制造出大量的重组蛋白和抗体,这些具有良好的可靠性和选择性,但是它们都是大分子,难以通过细胞膜进入细胞内,而通过细胞膜内靶向跨膜运输蛋白将药物纳入细胞内,可以进一步提高这些药物的作用效果。
3. 逆转跨膜运输蛋白引起的多药耐药跨膜运输蛋白是细胞逆转多药耐药的关键因素。
由于跨膜运输蛋白的活性把来自体外和体内的药物清除,所以当一个细胞内部表达越多的跨膜运输蛋白时,它就越能逆转细胞膜内药物的累积,从而导致多药耐药。
针对这种情况,科学家们已经研发出一些逆转跨膜运输蛋白的抗癌药物,这些药物可以清除逆转多药耐药的细胞,并对生长转化的细胞具有杀伤力。
肿瘤多药耐药相关的跨膜转运蛋白的研究现状
【关键词】肿瘤
肿瘤细胞表现多药耐药性往往是导致临床化疗失败及生存预后差的主要原因之一。
多药耐药是肿瘤细胞耐药的主要形式,肿瘤多药耐药
(multidrug resistance,MDR)是指一种药物作用于肿瘤细胞使之产生耐药性后,该肿瘤细胞逐渐对未接触过的、结构无关、作用靶点和机制不同的多种抗肿瘤药物也具有交叉耐药性。
目前研究认为,肿瘤产生MDR的分子机制主要有以下几方面:(1)跨膜药泵基因的扩增或过度表达,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。
(2)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。
(3)药物作用靶点改变,如核酶DNA拓扑异构酶Ⅱ(topoisomeraseⅡ,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。
(4)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。
这些机制常多种同时存在,但多以一种为主,同时不同机制常相互影响。
近年来对MDR产生机制中跨膜转运蛋白的研究不断深入,先后发现了P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)、多药耐药蛋白(multidrug resistance pro-tein,MRP)、肺耐药相关蛋白(the lung resistance-related protein,LRP)、乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistance protein,BCRP)它们均具有药物排出泵功能。
下面就对与MDR相关的这四种跨膜转运蛋白的生物学特性、结构特性、生理功能、耐药性质及耐药机制目前的研究现状作一综述。
1 P-糖蛋白(P-gp)
1.1 P-gp的生物学特性1976年Juliano等[1]首先观察到具有MDR表型的中国仓鼠卵巢(CHO)细胞中有一种与耐药程度呈正相关的高分子糖蛋白,命名为P-糖蛋白。
P-gp由mdr1基因编码,人类的mdr1基因位于7,
q21.1,P-gp的cDNA长度为4.3kb,编码的蛋白质由1280个氨基酸残基组成,分子量为170kD,故又名为P-gp170或P170。
1.2 P-gp的结构特点及生理功能P-gp是一种ATP依耐性跨膜转运蛋白,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,可分为左右几乎相等的两部分,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(membrane spanning domains,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(nucleotide-bind domain,NBD),该结构上有1个ATP结合位点。
NBDs含有特征性基团WalkerA和B,间隔90~120个氨基酸,存在于所有ATP结合蛋白中,起传递能量以转运底物穿出细胞膜的作用[2]。
P-gp定位于胞质膜,在人体正常组织中广泛表达,一些研究表明在成人,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表达,在其它组织中它低水平表达[3,4]。
定位研究表明mdr1正常表达于肝脏、胆小管、胰腺小管、肾脏近端小管。
在生理状态下,
P-gp与防止毒素入侵及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。
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[5]。
有研究发现,P-gp的抑制剂如奎尼丁、环孢霉素等可增强P-gp 底物的中枢神经系统效应,在实验中奎尼丁显著降低了血清中的丁哌卡因的浓度,而未影响脑中的浓度,由此可表明P-gp可抑制丁哌卡因通过血脑屏障。
位于睾丸和胎盘部位的P-gp也起到抵抗细胞毒素侵害的功能。
有研究表明P-gp 能调节口服药物的生物利用度。
1.3 P-gp的耐药机制P-gp能够通过脂质双分子层有效的消除细胞毒性药物和许多常用药物,P-gp的跨膜区域结合带有中性正电荷的疏水性药物底物,可能直接从脂质双分子层递呈给转运蛋白。
P-gp的表达与蒽类化合物、长春碱类、紫杉醇类和鬼臼毒素类的耐药相关。
P-gp作为一种ATP依耐性跨膜蛋白,可能量依耐性地将药物泵出细胞外,并减少药物转运入细胞内,是细胞内地药物蓄积减少;还可使细胞内药物再分布,致药物集聚于药物作用无关的细胞器如溶酶体内,进一步减少作用靶点部位的药物浓度,从而导致耐药。
研究认为P-gp在转运一个药物分子时发生两次ATP水解事件,第一次是在跨膜区域结合底物后激活P-gp的ATP酶活性时发生,引起蛋白质构象变化,以释放底物到膜外侧部分或者是细胞外空间,ATP位点的第二次水解则是重置转运蛋白,以利于再次转运[6,7]。
另外P-gp还可延迟凋亡级联反应,提高肿瘤细胞存活率[8],并能保护耐药细胞免于细胞毒性药物及Fas配体诱导的多种形式的caspase依赖性凋亡[9]。
2 多药耐药蛋白MRP
2.1 MRP的生物特性1992年Cole等[10]在耐阿霉素小细胞肺癌细胞系H69AR中发现了一种与多药耐药性表型获得与缺失相关的蛋白,后证明它也属于ABC超家族转运蛋白,命名为多药耐药蛋白MRP。
因它是人多药耐药蛋白家族MRPs成员之一,也就是该家族中的MRP1。
原位杂交显示人MRP的基因位于16P1
3.1,其mRNA为7.8~8.2kb,编码一个由1522个氨基酸残基组成的蛋白质,其分子量为190kDa。
2.2 MRP的结构特点及生理功能MRP与P-gp一样属于ABC转运蛋白,但它在结构上具有以下独特的特点[2]:1、MRP具有3个MSDs,其构像为MSD1-MSD2-NBD1-MSD3-NDS2。
2、在P-gp及其他一些真核生物ABC转运蛋白中位于NH2端NBD即NBD1的walkerA和walkerB之间的13个氨基酸,在MRP却位于COOH端的NBD(NBD2)中。
3、MRP其分子量较其他ABC转运蛋白大,在其NH2端较其他蛋白多了一约250个氨基酸残基组成的序列。
MRP在体内广泛分布于多种上皮细胞、肌细胞及肺泡巨噬细胞中,与此推测MRP具有保护机体抵御外来活性物质(异生质)的排出泵的作用[11]。
此外在许多具有内分泌功能的细胞如肾上腺皮质细胞、胰岛细胞、胎盘滋养层细胞、睾丸及卵巢中分泌睾丸素的细胞,都有MRP的高表达,提示MRP可能参与激素的转
运[11]。
还有研究[12]发现塞尔托利氏(sertoli)细胞基膜内高表达的MRP,可通过睾丸小管将有害物质排出从而保护生殖细胞。
还发
现[5]脉络丛上皮细胞中的MRP可起防止药物进入的作用。
2.3 MRP的耐药机制MRP在小细胞肺癌、结肠癌、乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、甲状腺肿瘤、神经胶质瘤、神经母细胞瘤、纤维肉瘤及各型白血病的肿瘤细胞中都有过度表达[2]。
MRP介导的MDR分子机制与P-gp基本一致,也是通过降低胞内化疗药物的浓度,且在一些特定细胞株中也发现MRP 可改变药物在细胞内的分布,使药物集中分布于胞质囊或核周高尔基样区域中,有效降低药物的核质分布比例。
但区别于P-gp,MRP并不能独立完成未经修饰地化疗药物的天然产物,但却能转运生物转化后与谷胱苷肽GSH结合的产物,随着GSH的耗尽,MRP介导的对长春碱类和蒽环类药物耐药将消失。
由此可肯定MRP与GSH共同介导耐药性的产生,目前认为药物首先通过谷胱苷肽S 转移酶和GSH结合,然后由MRP转运出细胞,故称MRP为一种药物排出泵不准确,确切讲MRP是一种GSH-X泵[14]。
3 乳腺癌耐药蛋白BCRP
3.1 BCRP的生物学特征1990年Chen等用阿霉素(adri-amycin,Adr)加维拉帕米(verapamil,Vp)从人乳腺癌细胞株MCF-7诱导得到一株MDR细胞MCF-7/AdrVp该细胞株对抗肿瘤药物均能产生交叉耐药,后证实MCF-7/AdrVp细胞株无P-gp、MRP、LRP的过度表达。
到1998年Dovle
等[14]用RNA指纹分布技术研究比较乳腺癌耐药细胞MCF-7/AdrVp和亲代细胞MCF-7的mRNA表达差异,结果在乳腺癌耐药细胞MCF-7/AdrVp中发现了一2.4kbmRNA的过度表达能翻译一由655个氨基酸残基组成的跨膜转运蛋白。
因该蛋白首先在乳腺癌细胞中发现,故命名为乳腺癌耐药蛋白。
后Allikmets 等[15]和Miyake等有分别从人胎盘组织和耐米托蒽醌的人结肠癌细胞
S1-M1-80中克隆得到BCRP基因,因而BCRP又称为胎盘特异性ATP结合盒转运分子(placenta-specific ATP-binding cassette transporter,ABCP)和耐米托蒽醌转运分子(mitoxantrone resis-tance transporter,MXR)。
人的BCRP基因位于4q22,BCRP的cDNA长度为2.4kb,其编码的蛋白质由655个氨基酸组成。
BCRP的分子量约为72.6kD。