肿瘤多药耐药相关的跨膜转运蛋白的研究现状.

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