4.5 肿瘤耐药性

肿瘤耐药性

1 肿瘤耐药性机理

化学疗法是治疗癌症的首选方法，由于肿瘤出现的耐药性限制了最终治疗效果。肿瘤对化疗药物的耐药性可以分为两大类：内在的或获得性的耐药性。内在的耐药性是肿瘤在接受化学药物治疗之前已预先存在抗药性中介因子，导致肿瘤细胞的化学治疗失效。获得性的耐药性是最初治疗敏感的肿瘤在治疗期间出现突变现象和各种适应性反应，化疗药物再次治疗时难以发挥作用，从而导致治疗失效和肿瘤难以被治愈。研究耐药性的机理发现，肿瘤细胞主要通过降低药物在细胞内的富集量、降低药物的生物活性、破损DNA的自修复机制和抑制凋亡过程来实现对化疗药物的耐药性和抑制自身凋亡(Figure1-5)。

Figure 1-5．This cartoon summarizes many ofthe ways in which cultured cancer cells have been shown to become resistant to cytotoxic anticancer drugs．The effiux pumps shown schematically at the plasma membrane include MDR 1，MRP family members，and MXR(ABC G2)，which is presumed to function as a dimer．

1.1降低药物在细胞内的富集量

肿瘤细胞通过降低对化疗药物的摄取和提高对胞内药物的排出，来减少药物在细胞内的富集量和作用量，从而产生耐药性。水溶性药物以扩散、受体或转运蛋白介导的主动运输或内吞作用方式进入细胞，而耐药性癌细胞常表现出药物受体或转运蛋白变性，抑制了药物被肿瘤细胞摄取。例如，化疗药物顺铂通过细胞膜表达的铜转运蛋白介导的方式进入细胞，而对顺铂显示耐药性的肿瘤细胞内铜转运蛋白的表达量远低于非耐药性的肿瘤细胞，从而导致

顺铂药物难被耐药性肿瘤细胞摄取。只有少量的抗癌药物通过内吞作用进入细胞，例如抗毒素以受体介导的内吞方式被细胞摄取，癌细胞的变性则会导致内吞作用的缺失，从而产生耐药性。

多种细胞膜转运蛋白具有促进细胞外排化疗药物的能力，常与化学治疗的耐药性有关。作为跨膜蛋白质的一种，具有ATP能量依赖性的转运蛋白质家族主要调节多种结构和作用机理不相关化疗药物的血浆膜通量。转运蛋白质家族有49个成员，目前研究发现只有MDRl(P-糖蛋白和ABCBl)、MRP1和BCRP三种蛋白与耐药性有关系。它们均具有广泛、重叠的底物特异性，促进细胞排出各种疏水性化合物，其中包括大部分癌症化疗药物如紫杉烷、拓扑异构酶抑制剂和抗代谢物。

1.2降低药物的活性

耐药性机理的另一重要部分是耐药性肿瘤细胞对药物的解毒作用，降低药物的生物活性。抗癌药物体内失活机理是相对复杂的，细胞可以改变药物、降解药物，或者通过药物和细胞内的分子或者蛋白质发生作用，降低药物的生物活性。

不同药物的胞内解毒机理不同，例如铂类药物被细胞内含巯基的物质(还原型谷胱甘肽GSH、金属硫蛋白MT)解毒，这主要是因为GSH和MT能与活性的顺铂发生配位作用，生成非活性的铂类物质，进一步被泵出胞外。卡培他滨是抗代谢药物氟尿嘧啶的前药，能在细胞内胸苷磷酸化酶的作用下转化成活性药物，若编码胸苷磷酸化酶的基因被甲基化，将会导致酶失活和引起细胞对卡培他滨的抗药性。然而，这种表观遗传基因沉默具有肿瘤特异性，可以通过DNA甲基转移酶抑制剂来逆转。

1.3 破损DNA自修复机制

多数抗癌药物通过直接或间接的方式损伤DNA，促使细胞凋亡。例如铂类药物直接络合DNA，抑制DNA的转录和翻译；DNA拓扑异构酶抑制剂作为抗癌药物，抑制DNA拓扑异构酶的活性，间接影响遗传过程中DNA的断开和再连接。细胞对DNA损伤会做出修复或细胞凋亡的反应，癌细胞的DNA自修复能力影响损伤DNA类抗癌药物的治疗效果。一些化疗药物诱导DNA双链上的鸟嘌呤烷基化，6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶(MGMT)激活的DNA修复机制能修复烷基化的核苷酸，将烷基化鸟嘌呤转换回鸟嘌呤，抑制癌细胞凋亡。MGMT的过度表达已经被证明可以保护造血干细胞免受烷基化剂的影响；同时，许多肿瘤细胞也有较高水平的MGMT，促使肿瘤对烷基化抗癌药物产生耐药性。基于铂类药物的肿瘤化学治疗，顺铂引起的DNA双链损伤经核苷酸剪切修复和同源重组机制作用，能重新复制成完整的DNA双链，抑制细胞凋亡。

DNA损伤导致细胞周期阻滞，但细胞仍有时间来修复DNA损伤。对于某些癌症，肿瘤基因功能的改变会干扰细胞周期阻滞的调节，从而产生耐药性。例如，p53蛋白的突变影响细胞周期阻滞检查点，破坏DNA损伤诱导的细胞周期阻滞。p53蛋白也参与诱导细胞凋亡，它的突变经常与化疗药物的耐药性有关。

1.4抑制凋亡过程

细胞凋亡有两种既定的途径：一种由线粒体介导的内在途径，包括B细胞淋巴瘤-2(BCL-2)家族的蛋白质、caspase-9和Akt，以及一种与细胞表面的死亡受体有关的外在途径。内在和外在的途径都是通过激活下游的caspase-3蛋白，启动促凋亡过程，最终导致细胞凋亡。与细胞凋亡相关的蛋白变性或者过度表达将会导致细胞凋亡过程受阻，从而产生肿瘤化学治疗的耐药性。研究表明，BCL-2蛋白具有阻止线粒体释放细胞色素C和中断细胞凋亡信号的能力，过度表达抗凋亡BCL-2蛋白将导致白血病细胞和老鼠的胸腺细胞对化疗药物产生耐药眭。

2纳米药物载体用于克服肿瘤耐药性

为了克服肿瘤细胞出现的耐药性缺陷和有效治疗肿瘤，大量关于新药开发和以更有效的方式向肿瘤部位输送化疗药物的策略被提出。从药物输送的角度来看，将纳米粒子与药物结合可以改善肿瘤部位的药物输送和减少药物被泵出肿瘤细胞，最终提高抗癌药物在肿瘤细胞的作用量；将多种药物装载入纳米药物载体可以实现联合治疗，提高治疗效果；利用纳米药物输送体系靶向干细胞和阻止肿瘤细胞与周围环境的联系，可以有效抑制肿瘤的生长和克服耐药性缺陷。

2.1提高细胞内药物聚集

体外实验表明高浓度的抗癌药物能抑制耐药性癌细胞的增长，可以猜测任何耐药性的癌细胞都能被高浓度的药物杀死，实现肿瘤耐药性的逆转。由于抗癌药物对健康组织也会有损伤，限制了治疗时的药物剂量，因此药物在肿瘤部位的高浓度富集对克Nile瘤耐药性至关重要。肿瘤血管特有的多孔结构促使小分子和纳米粒子在血液循环过程中通过EPR效应可以泄露到肿瘤组织；而肿瘤组织缺少淋巴细胞，小分子和纳米粒子在到达肿瘤组织后又能在肿瘤组织富集。小分子药物在体内很快被代谢掉，循环时间较短，EPR效应对肿瘤的治疗效果帮助不大。为了延长药物在机体的血液循环时间，纳米药物载体是合适的选择。

“隐形”纳米药物载体不受肾脏过滤、血浆降解和网状内皮系统清除的影响，能延长装载药物的血液循环时间，实现肿瘤组织的被动靶向，同时减少被非作用位点细胞的摄取。将纳米粒子外层修饰亲水性的聚乙二醇形成“隐形”纳米药物载体，可以避免纳米药物载体与