中成药在结肠癌化疗中对细胞株耐药的影响研究进展

苏建伟,何守搞

(右江民族医学院附属医院消化内科,广西百色 533000)

结肠癌是临床肿瘤科多发性恶性消化系统疾病。我国因特殊国情,结肠癌发生率偏高,居于恶性肿瘤第四位,患者病死率居于第五位,是危害人们生命健康的重要公共卫生问题[1]。结肠癌治疗措施较多,如手术、放化疗等,针对转移性结肠癌患者主要采取全身化疗。但多药耐药(multidrug resistance,MDR)问题是患者治疗失败的主要危险因素,MDR更是临床医学界最难解决的核心问题[2-3]。MDR即患者接受化疗过程中,部分肿瘤细胞未能被有效杀灭,形成新的肿瘤;其不仅具备更强的转移潜力、侵袭能力,且对作用机制类似、同类结构的抗肿瘤药物形成耐药,甚至会对机制不同、结构各异的相关抗肿瘤药物发生交叉耐药的情况,最终造成化疗失败[4-5]。近年来,随着中医药的发展,因其多靶点、低毒、高效的优点,在恶性肿瘤多药耐药方面研究受到更多的关注。本文结合自身临床经验,检索相关文献,对中成药在结肠癌化疗中逆转MDR的作用进行综述,为临床提供理论依据。

1 结肠癌MDR的形成机制

结肠癌化疗过程中发生MDR的机制复杂多样,主要包括依赖性跨膜转运蛋白高表达、结肠肿瘤干细胞表达、抗细胞凋亡通路的耐受性改变、抗肿瘤相关酶活性水平与含量改变等。

1.1 依赖性跨膜转运蛋白高表达影响肿瘤多药耐药主要包括P糖蛋白(p-glycoprotein,P-gp)、胞质中肺耐药蛋白(lung resistance protein in cytoplasm,LRP)、多药耐药相关蛋白(multidrug resistance associated protein,MRP)等。其中以P-gp介导的MDR最具有代表性,P-gp在多种恶性肿瘤中呈现出高度表达[6-7]。P-gp主要由多药耐药1基因(MDR1基因)编码,属于ATP-结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白家族成员之一。ABC转运蛋白高表达的主要机制为,ABC转运蛋白具备将药物从细胞内向细胞外泵出的功能,即利用水解ATP形成大量的能量,泵出进入细胞内的药物分子,以达到持续性降低细胞内药物浓度的目的,造成抗肿瘤药物的药力、功能被削弱,使抗肿瘤药物生物利用度降低,引起MDR的发生。王姗姗等[8]建立人肝癌耐药细胞株Bel-7402/ADM,其研究表明,P-gp、Y-box结合蛋白1(Y-box binding protein 1,YB-1)在Bel-7402/ADM细胞株中均呈现出高表达。WANG等[9]发现P-gp是造成癌细胞MDR发生的主要转运体,其认为P-gp的高表达对伊立替康结肠通透性具有抑制作用,使用吡哆醇酰胺衍生物可在一定程度上阻断P-gp的外排功能。

1.2 结肠肿瘤干细胞功能改变肿瘤疾病的发生发展过程中,肿瘤干细胞作为一种具备多方向分化潜能、自我更新能力及致肿瘤特性细胞,起到极为关键的作用。2003年临床发现肿瘤干细胞存在于乳腺癌肿瘤实体中。席孝忠等[10]在一项研究中将CD133+/CD44+结肠癌干细胞作为观察对象,其指出通过抑制肿瘤干细胞的侵袭、迁移、增殖等行为,可促进肿瘤细胞的凋亡。结肠癌肿瘤干细胞一般很少进行分裂增殖,长时间处于G0期;故在抗肿瘤化疗治疗中,对作用于增殖期的药物敏感度较低;同时,肿瘤干细胞可强化细胞DNA错配修复,使损坏的碱基被修复,进而降低化疗药物毒性对肿瘤细胞的杀伤作用,形成MDR。

1.3 MDR与细胞凋亡基因、因子存在密切关联细胞凋亡是一种主动的过程,是维持内环境稳定的一种死亡过程,受到多种基因的调控、表达与激活;简而言之,即细胞在达到某种特定条件下,遵循生命程序,本能地结束生命的一种过程。恶性肿瘤细胞由于多种凋亡基因、因子的功能或表达呈现异常,造成肿瘤细胞无限增殖,不会进入凋亡期。抗肿瘤治疗中,利用化疗药物细胞毒性,诱导肿瘤细胞进入凋亡期,实现杀灭肿瘤细胞,抑制肿瘤恶性生长,干扰细胞异常性克隆增生的目标[11]。肿瘤细胞多药耐药的形成与细胞凋亡因子、细胞凋亡基因的耐受存在密切关联。如核因子NFR2相关蛋白、细胞角蛋白(cytokeratin,CK20)、B淋巴细胞瘤-2(B-Lymphocytoma-2,Bcl-2)基因等呈现异常高表达,会不同程度地抑制化疗药物对癌细胞的增殖,抑制化疗药物诱导癌细胞凋亡的作用,进而造成MDR发生。COSTE等[12]认为Bcl-2蛋白过量表达,对恶性肿瘤细胞的凋亡具有抑制作用,且一定程度抑制化疗药物对肿瘤细胞杀灭的敏感性。

1.4 MDR与耐药相关酶含量、活性水平存在关联耐药相关酶的异常改变,可促进化疗药物的外排,对肿瘤细胞形成保护作用,以抑制化疗药物对肿瘤细胞的敏感性,如环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)、葡萄糖神经酰胺合成酶(glucoceramide synthetase,GCS)、拓扑异构酶(topoisomerase,Topo)、谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione-S-transferase,GSTs)等。

1.4.1 肿瘤细胞COX-2过度表达COX-2在正常组织内表达水平相对较低,在恶性肿瘤细胞组织中COX-2的表达与TopoⅡ、P-gp存在相关性,呈现阳性表达。肿瘤组织中COX-2表达水平的升高,会降低多种抗肿瘤药物对癌细胞的抑制作用,如羟喜树碱、表柔比星、紫杉醇等。DENG等[13]研究指出,卵巢癌细胞中COX-2高表达,通过上皮间质转化(epithelial mesenchymal transformation,EMT)途径对细胞的顺铂耐药、细胞迁移等形成促进作用;COX-2可作为治疗癌症疾病的潜在靶点,对于COX-2阳性表达患者,化疗药物联合COX-2抑制剂可获得更为显著的疗效。

1.4.2 肿瘤细胞GCS过表达GCS可使细胞内神经酰胺表达水平下降,而神经酰胺可调节相关靶蛋白的表达,在诱导细胞凋亡中发挥重要作用。肿瘤组织内GCS的高表达,大量抑制神经酰胺水平,使SAPK/JNK信号通路不被激活,实现抑制细胞的凋亡。张俊杰等[14]研究表明,转染GCS siRNA对胃癌细胞顺铂药物耐药株SGC7901/DDP、胃癌细胞株SGC7901具有明显的促进作用,其作用机制可能与Caspase3、BAX等调节凋亡通路的蛋白表达存在关联。BRAVAKOS等[15]研究发现,GCS对抗凋亡蛋白Bcl-2表达具有调控作用,参与结肠癌肿瘤细胞多药耐药的介导作用中。

1.4.3 肿瘤细胞Topo活性抑制Topo作为细胞调控重要酶,在DNA链的结合与断裂起到催化作用,且参与染色体重塑、基因修复、基因重组、基因转录、基因复制等多种复杂过程。哺乳动物细胞中,Topo可分为Ⅰ型与Ⅱ型。杨俊荣等[16]在研究中指出,食管鳞状细胞癌组织中Topo Ⅱ表达水平下降。Topo表达水平下降或活性被抑制,可造成Topo靶点无法与化疗药物有效结合,对肿瘤细胞DNA修复无法形成有效干预,产生MDR。当Topo Ⅱ表达水平下降,患者使用抗肿瘤药物后,靶点缺失,造成Topo Ⅱ药物交叉耐药的问题。CHEN等[17]研究指出,癌组织中Topo Ⅱ活性水平下降,是导致癌组织对伊立替康药物耐药的重要因素之一。

1.4.4 肿瘤细胞GSTs过表达癌细胞中GSTs高表达,对细胞内谷胱甘肽与肿瘤药物结合具有促进作用,强化抗肿瘤药物有效分子水溶性,促使其快速排出细胞外,并且对过氧化物、自由基具有清除作用,对肿瘤细胞形成保护,避免受到化疗药物的攻击,细胞内药物活性、浓度降低,从而发生MDR。张敏等学者[18]研究表示,吡嗪酰胺的血药浓度与GSTs基因多态性存在关联性。可见,GSTs过表达参与多药耐药的发生。

2 中药增敏作用

中医药在我国应用有超过二千多年的历史,具有丰富的临床经验,属于实用性医学,在各种疫病、瘟病的预防与治疗方面均发挥显著作用。中药增敏的概念,最早是在20世纪80年代中期被提出,即在肿瘤疾病治疗方面,部分活血化瘀、补益中药虽无法直接杀灭癌细胞,但与某些特定药物联合使用,可很好地提高临床治疗效果,强化化疗药物的抗肿瘤作用。同时,对于中药是否具有肿瘤细胞杀伤增敏作用,已有体外射线杀伤实验证实。中药增敏理念的提出,改变了中医药在抗肿瘤治疗中的主要方针,以增敏减毒为主要侧重点,在恶性肿瘤的治疗中发挥重要作用。在中医用药中活血化瘀、扶正固本成为抗肿瘤治疗的重要准则。伏杰等人[19]研究表明,中医药活血化瘀的治疗干预,与抗肿瘤血管新生治疗具有协同效果,可强化患者临床抗肿瘤治疗效果。

3 中药对MDR的潜在机制影响

3.1 对肿瘤细胞凋亡的诱导细胞周期限制点控制通路改变是肿瘤MDR发生的关键,MDR可在一定程度上抑制肿瘤细胞对药物诱导细胞凋亡敏感性水平。在化疗基础上,联合中药制剂治疗,不同中药蕴含的有效成分、剂量等各不相同,可实现多通路、多途径诱导癌细胞凋亡,达到治疗目的。例如大黄素对肝癌细胞凋亡具有诱导作用,氧化苦参碱OM对人卵巢癌HO-8190细胞凋亡具有诱导作用。解静等人[20]研究指出,绿茶中富含的多酚类物质素没食子酸酯(epigallo catechin-3-gallate,EGCG)对肿瘤细胞凋亡具有明显的诱导作用。王鹤辰等[21]发现小蓟药材对肺癌细胞凋亡具有诱导作用,且不同部位功效存在一定差异,将抗肿瘤药物联合咖啡酸、蒙花苷、橙皮苷用药,可发挥更好的治疗作用。马小淋等[22]指出中药复方和中药有效成分均具有良好的抗肿瘤活性。

3.2 对P-gp、Topo Ⅱ具有抑制作用P-gp由mdr-1基因编码,属于依赖性膜转移蛋白,可降低癌细胞内化疗药物浓度,形成MDR。黄连素、苦瓜蛋白、姜黄素、三七总皂苷、蛇葡萄素、鸦胆子油乳剂等均有助于调控细胞内P-gp表达水平,抑制P-gp对化疗药物的外排作用,增强化疗药物治疗敏感性,提高治疗效果。Topo Ⅱ在DNA转录、细胞有丝分裂、DNA复制等多种生物学过程中均发挥重要作用;Topo Ⅱ活性水平直接影响DNA的结合。Topo Ⅱ出现异常表达,则会对细胞DNA修复能力形成增强,使癌细胞内化疗药物毒性降低,引起MDR。王圆等人[23]研究表明,丹参酮ⅡA可通过调控细胞周期、抑制血管生成预防MMTV-Py MT小鼠模型的自发性乳腺癌。

4 中成药与结肠癌MDR

中成药即中药复方制剂,是中医现代化发展的一种成果,因其多靶点、低毒、高效等优点,受到广大人民群众的青睐,在肿瘤MDR研究中日益受到重视。

临床抗肿瘤常用中成药制剂主要包括鸦胆子油乳注射剂、华蟾素注射液、黄芪多糖制剂、中药圣和散等。鸦胆子油乳注射剂主要成分为花生烯酸、硬脂酸、亚油酸、油酸等,该药物可对体内干扰素合成进行诱导,促进肿瘤细胞的凋亡;同时,对各期癌症细胞具有抑制与明显杀伤作用,在辅助化疗治疗中发挥重要作用。明华等学者[24]对于晚期直肠癌患者使用XELOX方案进行化疗基础上,辅助鸦胆子油乳注射液治疗,结果显示,观察组患者IgA、IgM、IgG体液免疫功能,CD3+、CD4+、CD8+、CD4+/CD8+细胞免疫功能均优于对照组。彭莹莹等[25]在一项Meta分析中证实,相比于单纯化疗组,中晚期结直肠癌患者联合鸦胆子油乳注射液治疗,更有利于减轻患者不良反应,提高疗效。华蟾素注射液主要从干蟾蜍皮中提取,主要有效成分为华蟾酥毒基、脂蟾蛛配基、蟾毒灵等各种蟾毒内酯类物质。该药物具有止痛、消肿、解毒的作用,在中晚期癌症治疗方面,对肿瘤细胞具有明显的抑制作用,可直接杀伤肿瘤细胞DNA。王一同等[26]研究显示,对于结肠癌恶性腹水患者,腹腔灌注华蟾素注射液有利于减轻患者病情,改善患者预后,提高疗效。

黄芪多糖制剂是临床常用的抗肿瘤中成药制剂,方中黄芪作为一种中药,具有“补益中气、扶正固本”的功效,该制剂中富含多种化学成分,包括生物碱、亚油酸、黄酮、氨基酸、皂苷、多糖等,黄芪多糖属于黄芪中免疫活性最强、含量最多的有效物质,可发挥延缓衰老、抗病毒、降血糖、保肝、抗肿瘤、增强免疫功能等多种作用。宋鑫等人[27]指出,黄芪多糖可促进结肠癌细胞凋亡,延缓结肠癌HT-29细胞的增殖,发挥抗肿瘤作用。徐明等人[28]认为,黄芪多糖可直接杀伤结肠癌肿瘤细胞,其最佳浓度为2.0 mg/mL。付远虹等[29]研究表明,黄芪多糖可通过调控JKK信号通路、ANXA3/p38信号通路,对结肠癌细胞的增殖起到抑制作用。郑学芝等[30]指出黄芪多糖可抑制结肠癌增殖速度,降低细胞增殖核抗原表达水平。

5 结语

结肠癌发生MDR的机制复杂多样,中药制剂辅助临床化疗药物,可很好地提高药物敏感性,从多方面调节患者机体免疫力,协助化疗药物更好地杀灭癌症细胞。中成药治疗肿瘤MDR具备天然优势,随着中医药的不断发展,人们对中药的重视度不断提高,中成药治疗结肠癌将更为系统化与科学化。