槲皮素逆转肿瘤多药耐药作用进展
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槲皮素逆转肿瘤多药耐药作用研究进展
翟闪闪 杨成君 王 芳 傅 瑶 （ 吉林大学白求恩医学院生物化学与分子生物学实验中心，吉林 长春 130021）
〔关键词〕 槲皮素； 肿瘤细胞； 逆转； 多药耐药 〔中图分类号〕 R73 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1005-9202（ 2012） 13-2906-03； doi： 10. 3969 / j. issn. 1005-9202. 2012. 13. 126
1 槲皮素抗肿瘤的作用 临床肿瘤患者很大一部分发生多药耐药现象，即对某些结
构与作用机制不同的药物也产生耐药现象，严重阻碍了肿瘤患 者的临床治疗。因此探索肿瘤细胞多药耐药的机理并加以有 效的逆转，已成为肿瘤研究领域亟待解决的问题。目前针对肿 瘤多药耐药的治疗主要采用联合化疗，而一些多药耐药逆转剂 如维拉帕米、环孢素 A 等因其副作用大，尚 不 能 投 入 临 床 使 用〔1〕，因此从日常饮食中寻找潜在副作用小的多药耐药逆转剂 以成为目前亟待解决的问题。槲皮素，化学名为 3，3'，4'，5，7五羟基黄酮（ 结构式见图 1） ，是一种天然的小分子黄酮类化合 物。槲皮素及其衍生物作为一种常见的多酚类物质形成了普 通饮食的一个组成部分，在蔬菜、水果、谷物和多种中草药中含 量丰富〔2〕。近年来研究发现，槲皮素可抑制肿瘤细胞的增殖、 诱导肿瘤细胞的凋亡、干百度文库肿瘤细胞的周期、干扰肿瘤细胞的 信号转导通路、逆转肿瘤细胞多药耐药等作用〔3 ～ 5〕。
翟闪闪等 槲皮素逆转肿瘤多药耐药作用研究进展 第 13 期
·2907·
高表达的 BCRP 的肿瘤细胞株对米托蒽醌、阿霉素、柔红霉素、 足叶乙苷、伊立替康等产生交叉耐药，但对长春新碱、紫杉醇等 不表现交叉耐药。
3 槲皮素对肿瘤多药耐药逆转的研究
3. 1 抑制 P-gp 的活性 P-gp 在白血病，淋巴瘤，成人，儿童肉 瘤和成神经细胞瘤诊断期间被检测到〔17〕。P-gp 具有低的底物 专一性，能够结合各种各样的化合物将药物转运到细胞外。一 旦 P-gp 在癌细胞内表达，细胞将获得其他抗癌因子的抗药性。 事实上，很多结构不同的抗癌因子如 ADM，长春碱，长春新碱， 放线菌素 D，秋水仙碱变成底物由 P-gp 转运到细胞外。据报道 临床肿瘤治疗中 30% 肿瘤细胞的多药耐药性是由 P-gp 引起 的，因此，P-gp 的抑制作用将会克服多药抗药。考虑到黄酮类 衍生物具有促进抗癌的活性，他们有可能成为新的多药耐药逆 转剂。Ikegawa 等研究发现五甲基槲皮素、五丙烯基槲皮素显 著促进了 K562 / ADM 对长春新碱的吸收，吸收倍数是之前的 10. 6，10. 8 倍〔18〕。由此看出他们对 P-gp 的抑制作用比传统的 P-gp 抑制剂维拉帕米、环胞素 A 更有效。有研究发现槲皮素作 为应用广泛的 ATP 酶抑制剂，在实验中被证实可竟争性抑制 P-gp NBD ATP 酶活性，从而抑制 P-gp 的药物外排功能〔19〕。 3. 2 MRP1 的活性 有文献报道，槲皮素能明显的增强 KBMRP 细胞内 ADM 的荧光强度。其可能机制与 MRP 交互作用， 进一步的检测结果表明，槲皮素大幅度下调膜转运蛋白 MRP1 的表达，减少 药 物 的 外 排，恢 复 化 疗 药 物 在 耐 药 细 胞 中 的 分 布〔20〕。槲皮素大大降低了 MRP1 过度表达所导致的肿瘤多药 耐药，可能是通过结合到 MRP1 的第一和第二核苷酸结合区 上，降低 MRP1 作为 ATP 酶的活性〔21〕。此外槲皮素还能显著 降低 MRP2 的转录活性，减慢药物在人体内的代谢速率〔22〕。 3. 3 抑制 BCRP 的活性 三苯氨胺及其代谢产物 4-羟基他莫 昔芬是一种非类固醇类的抗激素药，能够治疗和预防乳腺癌， 他们都是 BCRP 的底物。三苯氨胺经过口服后会在肝和肠道 被广泛的代谢和排放。大鼠的体外实验研究发现，当槲皮素协 同三苯氨胺使用时可能改变三苯氨胺的生物利用度和药代动 力学。实验结果发现，同时服用 2. 5 mg / kg 和 7. 5 mg / kg 的槲 皮素显著增加了三苯氨胺的吸收速率常数，峰浓度； 同时三苯 氨胺的相对生物利用率比对照组高，绝对生物利用率从 18. 0% 升到 24. 1% ，比对照组有显著提高〔23〕。进一步体外实验研究 发现 BCRP 的含量随着槲皮素的浓度增加而减少〔24〕。
2 肿瘤多药耐药的机制 ATP 结合盒（ ABC） 跨膜转运蛋白的过度表达是肿瘤细胞
多药耐药最常见的一种机制。ABC 家族是一个庞大的膜结合 蛋白家族，与肿瘤多药耐药关系密切的主要有 P 糖蛋白（ P-glycoprotein，P-gp） 、多药耐药相关蛋白（ multidrug resistance-associated protein，MRP1） 、乳 腺 癌 耐 药 蛋 白 （ breast cancer resistance protein，BCRP）〔6 ～ 8〕。ABC 转运蛋白的底物众多，常用的抗肿瘤 药物有蒽环类、长春碱类等。ABC 转运蛋白的功能组成分为两 个部分： 12 个跨膜区（ trans-membrane domain，TMD） ，形成底物 转运通道，具底物识别功能； 2 个核苷酸结合区（ nucleotide binding domain，NBD） 水解 ATP 为转运提供能量〔8〕。BCRP 仅具有 6 个跨膜转运区和 1 个核苷酸结合区，需要形成二聚体发挥生
槲皮素是一种具有多种生理活性和药理活性的天然小分 子黄酮类化合物。近年来研究发现，槲皮素可抑制肿瘤细胞增 殖、诱导肿瘤细胞凋亡、干扰肿瘤细胞周期、干扰肿瘤细胞信号 转导通路、逆转肿瘤细胞多药耐药等作用。本文结合国内外文 献，就槲皮素影响肿瘤细胞多药耐药相关蛋白的表达，逆转肿 瘤多药耐药方面进行综述分析。
通讯作者： 杨成君（ 1964-） ，男，副教授，硕士生导师，主要从事生物化学 与分子生物学实验教学与研究。
第一作者： 翟闪闪（ 1986-） ，女，在读硕士，主要从事肿瘤多药耐药研究。
图 1 槲皮素的基本结构
理功能〔9〕。 2. 1 P-gp P-gp 由多药耐药基因 1（ MDR1） 基因编码，是目前 研究的最多的 ABC 转运体。P-gp 可以转运多种化疗试剂像长 春碱类，蒽环类，紫 杉 烷 类 等〔10〕。 其 在 节 肠 癌 细 胞，白 血 病 细 胞，畸胎癌细胞中均被检测到，在肿瘤细胞膜上过度表达，与化 疗物结合 ，将其泵出胞外，使的细胞对化疗药物的敏感性降 低，产生了多药耐药。曾有文献报道利用 RNA 干扰技术特异 性地抑制直肠癌细胞 MDR1 及 P-gp 的表达，导致阿霉素及长 春新碱在胞内浓度上升，从而使长春新碱及阿霉素的细胞毒性 增强〔11〕。 2. 2 MRP1 MRP1 是由 ABC C1 基因编码。的带负电的药物 能被 MRP1 排出细胞外，从而造成 MRP1 高表达肿瘤细胞的多 药耐药。MRP1 的药泵作用与 P-gp 并无协同，其特异性的转运 底物是在胞内与还原型谷胱甘肽共轭结合的化疗药物。曾有 文献报道通过建立 K562 / ADM 发现此细胞 MRP1 的表达较亲 代明显升高，并表现出对长春新碱、阿霉素（ adriamycin，ADM） 、 顺铂（ cisplatin，DDP） 、依托泊苷（ etoposide，VP-16） 不同程度的 耐药〔12 ～ 14〕。 2. 3 BCRP 1998 年 Doyle 等从人乳腺癌耐药细胞系（ MCF-7 / Ad-rVP） 中发现了 BCRP，其是由 BCRP 基因编码的，其与 P-gp、 MRP1 同属于 ATP 依赖性膜转运蛋白超家族，其同样是以药泵 的形式减少胞内药物浓度来实现耐药的〔15〕。BCRP 在乳腺癌 细胞，白血病细胞，肺癌细胞等多种肿瘤细胞中均被检测，在对 应的耐药株中表达量较高〔16〕。BCRP 虽与 P-gp 和多药耐药蛋 白同属于 ABC 跨膜转运蛋白超家族，但他们在空间结构上存 在很大的差异，这种差异导致了他们之间的耐药机制的不同。
翟闪闪 杨成君 王 芳 傅 瑶 （ 吉林大学白求恩医学院生物化学与分子生物学实验中心，吉林 长春 130021）
〔关键词〕 槲皮素； 肿瘤细胞； 逆转； 多药耐药 〔中图分类号〕 R73 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1005-9202（ 2012） 13-2906-03； doi： 10. 3969 / j. issn. 1005-9202. 2012. 13. 126
1 槲皮素抗肿瘤的作用 临床肿瘤患者很大一部分发生多药耐药现象，即对某些结
构与作用机制不同的药物也产生耐药现象，严重阻碍了肿瘤患 者的临床治疗。因此探索肿瘤细胞多药耐药的机理并加以有 效的逆转，已成为肿瘤研究领域亟待解决的问题。目前针对肿 瘤多药耐药的治疗主要采用联合化疗，而一些多药耐药逆转剂 如维拉帕米、环孢素 A 等因其副作用大，尚 不 能 投 入 临 床 使 用〔1〕，因此从日常饮食中寻找潜在副作用小的多药耐药逆转剂 以成为目前亟待解决的问题。槲皮素，化学名为 3，3'，4'，5，7五羟基黄酮（ 结构式见图 1） ，是一种天然的小分子黄酮类化合 物。槲皮素及其衍生物作为一种常见的多酚类物质形成了普 通饮食的一个组成部分，在蔬菜、水果、谷物和多种中草药中含 量丰富〔2〕。近年来研究发现，槲皮素可抑制肿瘤细胞的增殖、 诱导肿瘤细胞的凋亡、干百度文库肿瘤细胞的周期、干扰肿瘤细胞的 信号转导通路、逆转肿瘤细胞多药耐药等作用〔3 ～ 5〕。
翟闪闪等 槲皮素逆转肿瘤多药耐药作用研究进展 第 13 期
·2907·
高表达的 BCRP 的肿瘤细胞株对米托蒽醌、阿霉素、柔红霉素、 足叶乙苷、伊立替康等产生交叉耐药，但对长春新碱、紫杉醇等 不表现交叉耐药。
3 槲皮素对肿瘤多药耐药逆转的研究
3. 1 抑制 P-gp 的活性 P-gp 在白血病，淋巴瘤，成人，儿童肉 瘤和成神经细胞瘤诊断期间被检测到〔17〕。P-gp 具有低的底物 专一性，能够结合各种各样的化合物将药物转运到细胞外。一 旦 P-gp 在癌细胞内表达，细胞将获得其他抗癌因子的抗药性。 事实上，很多结构不同的抗癌因子如 ADM，长春碱，长春新碱， 放线菌素 D，秋水仙碱变成底物由 P-gp 转运到细胞外。据报道 临床肿瘤治疗中 30% 肿瘤细胞的多药耐药性是由 P-gp 引起 的，因此，P-gp 的抑制作用将会克服多药抗药。考虑到黄酮类 衍生物具有促进抗癌的活性，他们有可能成为新的多药耐药逆 转剂。Ikegawa 等研究发现五甲基槲皮素、五丙烯基槲皮素显 著促进了 K562 / ADM 对长春新碱的吸收，吸收倍数是之前的 10. 6，10. 8 倍〔18〕。由此看出他们对 P-gp 的抑制作用比传统的 P-gp 抑制剂维拉帕米、环胞素 A 更有效。有研究发现槲皮素作 为应用广泛的 ATP 酶抑制剂，在实验中被证实可竟争性抑制 P-gp NBD ATP 酶活性，从而抑制 P-gp 的药物外排功能〔19〕。 3. 2 MRP1 的活性 有文献报道，槲皮素能明显的增强 KBMRP 细胞内 ADM 的荧光强度。其可能机制与 MRP 交互作用， 进一步的检测结果表明，槲皮素大幅度下调膜转运蛋白 MRP1 的表达，减少 药 物 的 外 排，恢 复 化 疗 药 物 在 耐 药 细 胞 中 的 分 布〔20〕。槲皮素大大降低了 MRP1 过度表达所导致的肿瘤多药 耐药，可能是通过结合到 MRP1 的第一和第二核苷酸结合区 上，降低 MRP1 作为 ATP 酶的活性〔21〕。此外槲皮素还能显著 降低 MRP2 的转录活性，减慢药物在人体内的代谢速率〔22〕。 3. 3 抑制 BCRP 的活性 三苯氨胺及其代谢产物 4-羟基他莫 昔芬是一种非类固醇类的抗激素药，能够治疗和预防乳腺癌， 他们都是 BCRP 的底物。三苯氨胺经过口服后会在肝和肠道 被广泛的代谢和排放。大鼠的体外实验研究发现，当槲皮素协 同三苯氨胺使用时可能改变三苯氨胺的生物利用度和药代动 力学。实验结果发现，同时服用 2. 5 mg / kg 和 7. 5 mg / kg 的槲 皮素显著增加了三苯氨胺的吸收速率常数，峰浓度； 同时三苯 氨胺的相对生物利用率比对照组高，绝对生物利用率从 18. 0% 升到 24. 1% ，比对照组有显著提高〔23〕。进一步体外实验研究 发现 BCRP 的含量随着槲皮素的浓度增加而减少〔24〕。
2 肿瘤多药耐药的机制 ATP 结合盒（ ABC） 跨膜转运蛋白的过度表达是肿瘤细胞
多药耐药最常见的一种机制。ABC 家族是一个庞大的膜结合 蛋白家族，与肿瘤多药耐药关系密切的主要有 P 糖蛋白（ P-glycoprotein，P-gp） 、多药耐药相关蛋白（ multidrug resistance-associated protein，MRP1） 、乳 腺 癌 耐 药 蛋 白 （ breast cancer resistance protein，BCRP）〔6 ～ 8〕。ABC 转运蛋白的底物众多，常用的抗肿瘤 药物有蒽环类、长春碱类等。ABC 转运蛋白的功能组成分为两 个部分： 12 个跨膜区（ trans-membrane domain，TMD） ，形成底物 转运通道，具底物识别功能； 2 个核苷酸结合区（ nucleotide binding domain，NBD） 水解 ATP 为转运提供能量〔8〕。BCRP 仅具有 6 个跨膜转运区和 1 个核苷酸结合区，需要形成二聚体发挥生
槲皮素是一种具有多种生理活性和药理活性的天然小分 子黄酮类化合物。近年来研究发现，槲皮素可抑制肿瘤细胞增 殖、诱导肿瘤细胞凋亡、干扰肿瘤细胞周期、干扰肿瘤细胞信号 转导通路、逆转肿瘤细胞多药耐药等作用。本文结合国内外文 献，就槲皮素影响肿瘤细胞多药耐药相关蛋白的表达，逆转肿 瘤多药耐药方面进行综述分析。
通讯作者： 杨成君（ 1964-） ，男，副教授，硕士生导师，主要从事生物化学 与分子生物学实验教学与研究。
第一作者： 翟闪闪（ 1986-） ，女，在读硕士，主要从事肿瘤多药耐药研究。
图 1 槲皮素的基本结构
理功能〔9〕。 2. 1 P-gp P-gp 由多药耐药基因 1（ MDR1） 基因编码，是目前 研究的最多的 ABC 转运体。P-gp 可以转运多种化疗试剂像长 春碱类，蒽环类，紫 杉 烷 类 等〔10〕。 其 在 节 肠 癌 细 胞，白 血 病 细 胞，畸胎癌细胞中均被检测到，在肿瘤细胞膜上过度表达，与化 疗物结合 ，将其泵出胞外，使的细胞对化疗药物的敏感性降 低，产生了多药耐药。曾有文献报道利用 RNA 干扰技术特异 性地抑制直肠癌细胞 MDR1 及 P-gp 的表达，导致阿霉素及长 春新碱在胞内浓度上升，从而使长春新碱及阿霉素的细胞毒性 增强〔11〕。 2. 2 MRP1 MRP1 是由 ABC C1 基因编码。的带负电的药物 能被 MRP1 排出细胞外，从而造成 MRP1 高表达肿瘤细胞的多 药耐药。MRP1 的药泵作用与 P-gp 并无协同，其特异性的转运 底物是在胞内与还原型谷胱甘肽共轭结合的化疗药物。曾有 文献报道通过建立 K562 / ADM 发现此细胞 MRP1 的表达较亲 代明显升高，并表现出对长春新碱、阿霉素（ adriamycin，ADM） 、 顺铂（ cisplatin，DDP） 、依托泊苷（ etoposide，VP-16） 不同程度的 耐药〔12 ～ 14〕。 2. 3 BCRP 1998 年 Doyle 等从人乳腺癌耐药细胞系（ MCF-7 / Ad-rVP） 中发现了 BCRP，其是由 BCRP 基因编码的，其与 P-gp、 MRP1 同属于 ATP 依赖性膜转运蛋白超家族，其同样是以药泵 的形式减少胞内药物浓度来实现耐药的〔15〕。BCRP 在乳腺癌 细胞，白血病细胞，肺癌细胞等多种肿瘤细胞中均被检测，在对 应的耐药株中表达量较高〔16〕。BCRP 虽与 P-gp 和多药耐药蛋 白同属于 ABC 跨膜转运蛋白超家族，但他们在空间结构上存 在很大的差异，这种差异导致了他们之间的耐药机制的不同。