多药耐药基因的临床意义与检测方法

多药耐药基因的临床意义与检测方法1MDR概念

肿瘤细胞耐药性可分为内在性耐药(intrinsic drug resistance)和获得性

耐药(acquired drug resistance)两类，既原发地存在于某些肿瘤中，称内在性耐药；继发于化疗后，称获得性耐药。

根据耐药谱可分为原药耐药(primary drug resistance,PDR)和多药耐药(multidrug resistance,MDR)。PDR只对诱导原药产生耐药，而对其它药物不产生交叉耐药。而MDR是一种药物诱发，而同时对其它多种结构和作用机制完全不同抗癌药物产生交叉耐药。内在性耐药原因仍不清楚，而获得性耐药是由于变异耐药肿瘤细胞亚群过渡生长所致。内在性耐药与获得性耐药作为一种独特耐药现象是成功地治疗肿瘤关键性难题，因而成为近几年国内外研究和探索热点。

2MDR耐药机制

1970年Biedler和Riehm首先描述了MDR表型：一种药物诱导产生耐药细胞株可用对其它多种化学结构和功能完全不同化疗药物产生耐药。他们发现对放线菌D耐药细胞，同时也对多种抗肿瘤抗生素如柔红霉素等，以及结构与作用机制迥异植物碱类抗肿瘤药如长春新碱等交叉耐药。1976年，Juliano等最先在耐药中国苍鼠卵巢细胞中发现一种新与耐药程度呈数量关系高分子量细胞膜糖蛋白，命名为P糖蛋白(p-glycopratain,p-gp)。因其分子量为170kda，又名pgp170，认为此蛋白可降低细胞膜对药物通透性而引起耐药。后来又陆续研究发现在不同来源多药耐药细胞中这种P糖蛋白分子量范围在130～180kda，主要集中在150～180kda，它由多药耐药基因MDR编码。近十几年，国外已从耐药肿瘤细胞株中分离出耐药基因MDR1和它表达P糖蛋白。1986年chen等克隆了编码P糖蛋白cDNA［2］。

2.1MDR基因家族

在哺乳动物，MDR基因是一较小相对保守基因家族。在人类基因组中，它含有两个基因MDR1和MDR2，在啮齿类由三个基因组成：MDR1，MD R2，MDR3。

2.2MDR基因

基因图谱研究表明人类MDR两种基因定位于第7号染色体q21.1带3 30kb中。含有28个外显子，28个外显子序列与cDNA完全一致，cDNA

全长4.5kb。在不同细胞系中MDR1启动子显示活性不同，其增加子活性亦不同，因此MDR1表达呈组织特异性。

2.3MDR基因表型

MDR基因表型是与其基因产物P糖蛋白有关。许多研究表明，MDR 表型表现为MDR基因过度表达伴有或不伴有基因扩增。研究发现，在耐药程度低耐药细胞系，可无MDR基因扩增，只有MDR基因表达增加(即mR NA表达增加，P糖蛋白功能增强)。此时低度耐药细胞P糖蛋白功能增加是由于mRNA转录水平增高，而非基因拷贝增加所致。

MDR表型最突出特点是其编码P糖蛋白功能增加而导致产生了多药耐药性。因此P糖蛋白是MDR基因表型标志。

2.4P糖蛋白

MDR基因编码P糖蛋白是分子量约为170Kda胞膜蛋白，由1280个氨基酸组成，同源双链，每条链有6个跨膜疏水区，其构成三个跨膜孔有一个细胞内核苷糖连接点可能与ATP连接并发生水解作用。通常认为，P糖蛋白具有一种能量依耐跨膜药物外输泵功能，当肿瘤细胞与抗癌药物接触时，脂溶性药物浓度梯度进入细胞，而P糖蛋白则结合药物分子，同时其A TP结合位点连上A TP，ATP水解后释放能量将药物从胞内泵出胞外，药物在胞内浓度不断下降，其细胞毒作用因而减弱甚至丧失，出现耐药现象。

人类MDR1和MDR2两种基因分别编码了两种结构相似，功能不同P 糖蛋白，MDR1和MDR2两种基因及其所编码两种P糖蛋白具有高度同源性，其同源性达80%，然而这两种基因产物表达却呈组织特异性而且有不同生理功能。MDR1表达产物可将亲脂类化疗药泵出细胞外，因而有耐药特性；MDR2表达产物则主要分布在骨骼肌纤维上，可将肌纤维代谢产物，如激素等转运到膜外，无转运亲脂类药物功能，故不具多药耐药性作用。然而在最近研究报告中这种基因仍然作为一个重要提示，即治疗前髓性白血病B细胞出现高表达［1］。

3在正常组织及肿瘤组织中MDR1基因表达

3.1在正常组织中MDR1基因表达

认识P糖蛋白在体内正常表达进行和功能是重要。P糖蛋白在正常人体细胞内也有表达，表明MDR基因并非异常基因，P糖蛋白并非是一种异常蛋白，而且具有一定生理功能。了解MDR1基因在正常组织中表达，具有三个作用。(1)为了建立一个肿瘤中MDR1表达增加基线。(2)增加我们关于正常P-gp生理功能知识。(3)更好了解在缓解人类肿瘤耐药方面潜在作用。正常组织中分为高、中、低三个表达水平。肾上腺、肾脏高水平表达；肺、肝、结肠、空肠、直肠中等表达；而皮肤、骨骼肌、心肌、脾、食道、胃、卵巢、骨髓等则低表达或不表达。可以发现MDR1表达主要是在具有分泌和排泄功能器官组织特殊上皮细胞中，其功能为降低有害外源性物质对细胞损害，具有正常生理保护功能。维持血脑、血睾丸及血胎盘屏障(脑组织及睾丸组织血管内皮细胞、胎盘滋养叶细胞MDR1基因表达水平高)。已有报道MDR基因及其产物在正常细胞防御中起着不可忽略作用，尤其是对化学致癌物及化学毒素防御［1，7，4］。

3.2在实体肿瘤中MDR1基因表达

如前所述，肿瘤细胞多药耐药性分为内在性耐药与获得性耐药两类。在肿瘤细胞中，MDR1表达与肿瘤细胞组织起源有关。临床研究发现，实体肿瘤中MDR1基因表达分四组：第一组癌症通常表达高水平MDR1mRN A。大多数本组肿瘤正常组织中存在中间至高水平P-gp 170表达，如肾细胞癌、结肠癌、肝细胞癌、肾上腺皮质癌、嗜络细胞瘤等。临床发现这些肿瘤显示出对治疗不敏感性(那就是说存在内在性耐药)。第二组所包括癌症偶然表达高水平MDR1mRNA(中间MDR1表达水平)、如神经母细胞瘤、软组织肉瘤、乳腺癌，本组肿瘤趋向比第一组治疗效果好，不幸是本组经过化疗后常常得到获得性耐药。第三组所包括肿瘤罕见MDR1mRNA表达(几乎所有都没检测到或低MDR1表达)如卵巢癌、食道癌、wilm's瘤、膀胱癌、肺癌等。本组肿瘤通常化疗治疗是有效，但许多肿瘤通过药物刺激将发展为获得性耐药。第四组包括肿瘤经过化疗后MDR1基因表达水平提高。3.3在恶性血液学方面检测MDR1基因表达