多药耐药相关蛋白2及其在肿瘤耐药中的研究进展

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多药耐药相关蛋白2及其在肿瘤耐药中的研究进展
杜方兵,梅小冬
The p r ogress of multidrug resistance-ass ociated p r otein2(MRP2)and its r ole in cancer drug resistance
DU Fang-bing,ME I Xiao-dong
D epart m ent of Respiratory M edicine,A ffiliated P rovincial Hospital of A nhui M edical U niversity,Hefei230001,China.
【Abstract】　Multidrug resistance(MDR)p lay a critical r ole in the resistance of tu mors t o multi p le anticancer a2
gents.MDR mainly results fr om overexp ressi on of P-glycop r otein(Pgp),multidrug resistance-ass ociated p r otein
(MRP),lung resistance p r otein(LRP)and breast cancer resistance p r otein.MRPs include MRP1-MRP9.The mul2
tidrug resistance p r otein2(MRP2)is an ATP binding cassette trans porter.Gene characteristic ofMRP2and its r ole
in cancer and che motherapy is revie wed.
【Key words】cancer drug resistance;multidrug resistance-ass ociated p r otein2;p r ogress
Modern Oncol ogy2008,16(3):0478-0480
【指示性摘要】　肿瘤对化疗药物多药耐药是肿瘤治疗失败的重要原因之一。

多药耐药的主要原因是由Pgp、
多药耐药相关蛋白(MRP)、肺耐药相关蛋白(LRP)、乳腺癌耐药相关蛋白(BCRP)等转运蛋白表达异常增高
所致。

MRP包含9个成员:MRP1-MRP9。

多药耐药相关蛋白2(MRP2)是三磷酸腺苷(ATP)结合盒运载体
蛋白家族成员之一,本文就MRP2基因的特性及其在肿瘤耐药中的作用作一综述
【关键词】肿瘤耐药;多药耐药蛋白2;研究进展
【中图分类号】R730.5 【文献标识码】A 【文章编号】1672-4992-(2008)03-0478-03
肿瘤细胞的多药耐药性(multidrug resistance MDR)及其相关蛋白的表达严重影响肿瘤的化疗效果,是导致肿瘤化疗失败的主要原因。

产生MDR的原因很多,目前已知的有MDR、MRP和LRP基因及其编码的蛋白过度表达,GST-π解毒系统活性的增高,DNA损伤修复功能的改变,细胞凋亡抑制等。

其中ABC转运蛋白超家族(ATP-binding cassette
【收稿日期】　2007-04-28
【作者单位】　安徽医科大学附属省立医院呼吸科,安徽　合肥　230001
【作者简介】　杜方兵(1983-),男,安徽六安人,硕士研究生,主要从事肿瘤耐药逆转研究。

trans porter superfa m ily)成员介导的药物外排在MDR中起了重要作用,也是目前国内外研究的热点之一。

MRP基因家族至少含有7个成员:MRPl编码的多药耐药蛋白,MRP2或c MOAT(the canal-icular multis peeific organic ani on trans port2 er)编码的管状多特异性有机阴离子转运蛋白及其它五个同系物,MRP3、MRP4(c MOAT B)、MRP5(c MOAT-C)、MRP6和MRP7。

MRP1、MRP2和MRP3都是有机阴离子和多种药物转运蛋白,都是介导恶性肿瘤耐药的重要蛋白[1]。

本文就现在研究的热点MRP2基因的特性及其在肿瘤耐药中的作用作一综述。

1　M RP2的生物学特性
1.1　M RP2的结构及其功能
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早在MRP1发现之前,生物和基因学[2]就证明了一种存在于肝细胞管腔膜面上的有机离子转运蛋白。

这种蛋白早期被称之为管状多特异性有机离子装运蛋白(c MOAT),既MRP2。

早期对MRP2生物特性的了解都是通过传统的生物学技术。

1996年Paulus ma等[3]以杜宾-约翰逊综合征(Du2 bin-Johns on syndr ome,DJS)的TR-鼠作为动物模型,阐述了MRP2基因的特点以及底物的特性。

他们对该基因的cD2 NA进行研究后发现,其序列与人类MRP1基因的序列相似。

这两种基因的同源性占49%,编码功能相似的两种蛋白,同属于ATP结合盒运载体基因家族。

Toh等[4]通过荧光原位杂交(F I SH)技术发现人类MRP2基因定位于染色体l0q24,确定了人类MRP2基因的外显子和内含子结构。

MRP2基因共有32个外显子,在基因组DNA中的长度约为200kb; MRP2蛋白质含有1545个氨基酸。

MRP2在细胞膜上的结构与MRP1相同,共有17个跨膜螺旋(T M),由3个疏水跨膜结构域(me mbrane s panning domains,MS D s)和位于C OOH 端的2个核苷酸结合功能区(Nucleotide binding domains, NBD s)组成,构成M S D1-M S D2-NBD l-M S D3-NBD2结构。

NBD1及NBD2即为ATP结合位点,NBD s负责ATP结合/水解偶联能量释放以转运底物。

这些结构域之间由低度保守的连接区和高度保守的核苷酸结合功能区(NBD)相连。

肝脏正常生理条件下表达MRP2,被认为是介导多种药物及其代谢产物分泌人胆汁的转运体。

MRP2是结合谷胱甘肽(GSH)转运的胆汁盐非依赖的胆汁运输过程中的主要运载体。

在肝胆系统中,MRP2对胆汁内所含的一些具有生物活性的重要有机阴离子共扼结合物的分泌起关键作用,主要是以GSH、葡萄糖醛酸和硫酸盐有机阴离子共扼结合物的形式将外源以及内源性毒性物质通过管膜分泌到胆汁中[6]。

肾近曲小管上的MRP2也是一种管状共扼结合物外运泵,并被认为在胆汁淤积时发挥作用,促进胆盐共扼结合物从肾脏中排泄。

除了转运有机阴离子共扼结合物外,最近有报道[7]表明,在还原型GSH存在的情况下,MRP2可介导转运不带电或带正电的底物。

1.2　M RP2在组织及细胞中的分布
通过对MRP2的mRNA在组织中分布特性分析来看,与MRP1分布于上皮细胞基底外侧表面不同,MRP2在肝脏以及肾脏近曲小管上皮细胞的管腔膜、十二指肠和空肠的管腔膜上均有表达。

在产后的乳汁分泌期特别是后期,肠道内MRP2的数量会大幅度的增加,MRP2的增加可能是由于大量的食物增加食物毒素刺激机体的一种反映。

有研究显示[8]在鼠的小肠中其MRP2的表达主要集中在绒毛的顶端,在越接近空肠的位置其浓度越高,在回肠处其浓度较低。

有学者发现[9]MRP2能够调节大量食物所衍生致癌物Ph I P的转运,TR-鼠对Ph I P的吸收是正常鼠的两到三倍。

除了在肝脏以及肾脏近曲小管上皮细胞的管腔膜、十二指肠和空肠的管腔膜上均有MRP2表达,在大脑上皮细胞中也发现了MRP2的表达,这可能是是组成血脑屏障的一部分[10]。

在其他的组织中如胎盘中也发现了MRP2的存在,这可能是保护胎儿不受外源性毒物的侵犯,并将胎儿产生的内源性结合物排出。

在小鼠肺和胃组织中也有低水平的MRP2基因mRNA转录,但对这些组织中MRP2基因转录的影响因素目前还不了解。

1.3　M RP2的表达调控
MRP2的表达与一些药物对肝脏的影响以及肝脏疾病有关,特别是胆汁淤积所引起的肝脏疾病,研究表明,MRP2的功能调控至少包括小管膜的胞吞回收、转录以及翻译水平的调控。

在肝细胞内质网中合成MRP2,经高尔基体加工,再运输到肝细胞浆膜管腔面。

MRP2只有嵌入浆膜后才能介导转运底物穿越管腔膜而进入胆汁。

这些转运体在管腔膜和细胞内囊泡池之间的内吞回收和外吐嵌入的动力学平衡,可调节它们的功能。

经过乙酞双磷腺苷(c AMP)处理的小鼠MRP2内吞撤回受到抑制,其MRP2外吐嵌入至管腔膜明显加快了。

有实验发现[11]在接受乙酞双磷腺苷(c AMP)处理的小鼠,管膜蛋白中MRP2的转运活性增加。

在给予秋水仙碱后能够破坏微管,引起乙酞双磷腺苷(c AMP)的作用功能的下降。

经脂多糖处理后的小鼠可引起胆汁淤积以及MRP2的胞吞回收。

乙炔雌二醇处理过的大鼠,显著的降低了MRP2蛋白的表达,但是对M r p2mRNA的表达并没有影响,而且对总MRP2mRNA和包含了不同的3’端非翻译区的三种MRP2 mRNA的相对丰度均无影响。

与此相似的,肝脏MRP2mR2 NA的表达也没有改变,然而与对照鼠相比妊娠大鼠的MRP2蛋白表达下降了50%[12],这表示了MRP2转录后调控的存在。

相反的,孕烯醇酮-16a-腈(PCN)处理过的大鼠显著的增加了MRP2蛋白表达而且并没有影响MRP2mRNA的表达[13]。

通过对照鼠、妊娠鼠和经PCN处理过的大鼠的肝脏中MRP2mRNA的多聚核糖体的分布检测来看。

多聚核糖体的分布分析需通过不同的蔗糖密度梯度使多核糖体从单核糖体和它们的亚单位分离开。

如果一段特殊的DNA序列编码的蛋白正在活跃合成,那么它的mRNA将与很多核糖体(多核糖体)联系着,则将沉淀在密度梯度底部。

与对照鼠相比妊娠鼠在近密度梯度的底部附近多核糖体碎片上的MRP2mRNA显著减少,而与对照鼠相比PCN处理过的大鼠在多核糖体碎片上的MRP2mRNA显著增加[14]。

这些数据显示MRP2蛋白并不像在妊娠鼠的肝脏中那样活跃的合成,然而在PC N处理过的大鼠肝脏中却是非常活跃的合成。

对人MRP2c DNA5’端非翻译区的分辨发现了3个可能转录起始位点,分别在-246,-204,和-99碱基对,相对于ATG翻译起始密码子,通常是246碱基对;而大鼠MRP2的三个位点分别在-213,-163和-71碱基对[15]。

当这三个鼠和人5’端非翻译区都被克隆进pG L3碱基荧光(素)酶表达载体,再转染HepG2细胞,鼠和人MRP2的中间和长5’端非翻译区显著降低了荧光(素)酶表达。

尽管这些数据很强的支持了5’端非翻译区含有降低MRP2翻译速度的位点,仍还需要更深的研究以分析翻译调控的机制。

2　M RP2与肿瘤耐药的相关性
多药耐药蛋白在肿瘤中的表达是肿瘤对化疗药物耐药形成多药耐药重要的原因之一。

MRP2通常在组织中起着排泄与保护的功能,除了介导内外源毒素的外排,MRP2还能介导多种化疗药物的转运。

MRP2使肿瘤细胞对不同的抗肿瘤药产生耐药,如铂类、长春花碱类。

这种嵌入细胞膜的运载体分子是一种能量依赖的外向流出泵,能将化疗药物泵到细胞外,使细胞内药物浓度的降低,肿瘤对化疗药物敏感性降低。

研究发现MRP2在肾细胞癌、胃癌、乳腺癌、肺癌、结肠
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现代肿瘤医学　2008年3月　第16卷第3期
癌和卵巢癌等组织中均有表达,在中度到低分化肿瘤组织如结肠癌、肺癌、胃癌、卵巢癌以及乳腺癌和肾癌中高表达[16]。

MRP2在人的实体肿瘤中的表达表明固有的药物耐药对判断化疗疗效起重要作用。

在高表达MRP2的结肠癌和卵巢癌组织,在化疗过程中对顺铂耐药性明显增强。

Lee等[17]研究发现来源于人的肺腺癌细胞的砷耐药细胞,10倍抵抗亚砷酸钠,R15细胞比亲代C L3细胞蓄积的砷少,通过比较MRP1、2、3耐药蛋白在这两个细胞系中的表达发现,MRP2在R15细胞系中的表达比C L3细胞系高5倍,而MRP1和MRP3表达水平相似。

M aterna等[18]对61例卵巢标本(其中50例为卵巢癌标本)进行了MDR I/P糖蛋白(gp),MRP2和拓扑异构酶(T OP)-ImRNA表达水平的检测,对它们与患者肿瘤的临床分期、总生存率和缓解期进行相关性分析后发现,且MDR1/P糖蛋白和MRP2可作为晚期卵巢癌患者临床预后判断的又一可靠预测指标。

在卵巢癌细胞株中转染MRP2,再用甲氨蝶呤短期处理该细胞株,也发现细胞株对甲氨蝶呤耐药。

在体实验中也发现MRP2的表达可使细胞对长春碱、阿霉素和表阿霉素的耐药性增加。

通过对转染MRP2的人肾小管上皮细胞的研究发现MRP2能够增加细胞株恢复对顺铂、长春碱、阿霉素和CPT-11的耐药性,用反义MRP2 c DNA可增加其对这些化疗药物的敏感性。

Koike等[19]转染肝癌细胞株HepG
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反义c MOAT c DNA使MRP2基因的转录被抑制,发现转染人细胞的c MOAT c DNA的浓度高低与MRP2活性成反比,而相应的一些化疗药物,如长春新碱、羟基喜树碱和阿霉素的半数抑制浓度在c MOAT c DNA组也下降。

这些结果证明对MRP2基因的转录抑制后,可增强HCC 细胞的化疗敏感性,并逆转其多药耐药。

3　结语
MRP2的表达或功能的改变对临床上具有重要影响。

首先,MRP2功能下降可影响肝脏的功能,包括降低其分泌内源性复合物的能力。

其次,MRP2功能的改变可影响很多临床上重要药物的清除,包括化疗药物、抗生素类、抗高血脂药物和血管紧张素转化酶抑制剂等;同时也影响了许多毒素及其复合物的清除。

MRP2在脑、小肠和胎盘中起保护性屏障作用,所以MRP2的改变可影响这些复合物的吸收和分布,从而影响这些复合物的治疗或毒性作用。

其次,由于还原型和氧化型GS H为MRP2底物,所以MRP2表达和活性的促进或抑制对细胞的氧化还原状态、氧化应激反应过程都起重要作用。

最后,MRP2与多种类型肿瘤的多种化疗药物耐药相关。

目前尚不能明确MRP2在肿瘤中表达的一般规律,我们应将MRP的检测工作与肿瘤临床化疗耐药相结合,尤其是MRP 表达与临床耐药的关系问题,在这些方面需要人们做许多更深入细致的工作。

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