李淑青,陳亞萍
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卵巢癌對(duì)順鉑和紫杉醇耐藥的分子機(jī)制
李淑青,陳亞萍△
【摘要】卵巢癌致死率居女性生殖道惡性腫瘤之首,嚴(yán)重威脅女性的生命健康。腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)及鉑類聯(lián)合紫杉醇的系統(tǒng)化療是治療卵巢癌的金標(biāo)準(zhǔn)。因卵巢癌起病隱匿,多數(shù)卵巢癌患者確診時(shí)已屬晚期,而晚期腫瘤易對(duì)目前的化療藥物產(chǎn)生抗藥性,因此化療耐藥已成為提高卵巢癌治愈率的關(guān)鍵制約因素。明確化療耐藥的分子機(jī)制對(duì)探索有效的靶向治療、研發(fā)逆轉(zhuǎn)耐藥的新藥物具有極其重要的價(jià)值,從而提高化療敏感性和逆轉(zhuǎn)化療耐藥。卵巢癌化療耐藥的形成是多基因、多因素、多水平共同參與的結(jié)果,主要的分子機(jī)制有抗凋亡、促生存、細(xì)胞內(nèi)藥物排出增多、細(xì)胞解毒及DNA修復(fù)功能增強(qiáng)等。卵巢癌對(duì)順鉑和紫杉醇耐藥的分子機(jī)制尚無定論,現(xiàn)就其可能的耐藥機(jī)制進(jìn)行綜述。
【關(guān)鍵詞】卵巢腫瘤;癌;抗藥性,腫瘤;順鉑;紫杉醇;綜述
作者單位:200240上海,復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院婦產(chǎn)科
△審校者
(J Int Obstet Gynecol,2016,43:145-150)
卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)常見的惡性腫瘤,死亡率居女性生殖道惡性腫瘤之首[1]。卵巢癌起病隱匿,早期癥狀不明顯,致使約70%的患者確診時(shí)已屬晚期[2-3],其5年生存率約為40%[4-5]。腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)及鉑類聯(lián)合紫杉醇的系統(tǒng)化療是治療卵巢癌的金標(biāo)準(zhǔn)。然而目前化療耐藥已成為提高卵巢癌治愈率的關(guān)鍵制約因素。因此明確卵巢癌細(xì)胞化療耐藥的分子機(jī)制對(duì)指導(dǎo)臨床用藥、提高化療敏感性和逆轉(zhuǎn)化療耐藥具有十分重要的意義。卵巢癌化療耐藥的分子機(jī)制主要有抗凋亡、促生存、細(xì)胞內(nèi)藥物排出增多、細(xì)胞解毒及DNA修復(fù)功能增強(qiáng)等,順鉑和紫杉醇耐藥的分子機(jī)制尚無定論,現(xiàn)就其可能的耐藥機(jī)制進(jìn)行綜述。
Caspase家族是細(xì)胞凋亡的主要執(zhí)行者,其啟動(dòng)酶有caspase 2,8,9,10,11和12,效應(yīng)酶有caspase 3,6和7。caspase 3是細(xì)胞凋亡途徑最終的關(guān)鍵酶,激活后可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡途徑按照caspase啟動(dòng)酶活性信號(hào)的起源分成內(nèi)源性(線粒體)途徑和外源性(死亡受體)途徑,DNA損傷、缺血和氧化應(yīng)激都可以啟動(dòng)線粒體途徑和死亡受體途徑[6]。
1.1線粒體途徑線粒體途徑受Bcl-2蛋白家族的調(diào)控。Bcl-2蛋白家族既包含Bax、Bak、Bad和Bid等促凋亡蛋白,還包含Bcl-2和Bcl-xL等抗凋亡蛋白。順鉑是一種細(xì)胞周期非特異性藥物,其主要作用靶點(diǎn)是DNA。順鉑進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后水解為雙氯雙氨鉑,然后與細(xì)胞DNA形成順鉑-DNA加合物,通過DNA-Pt-DNA結(jié)構(gòu)形成DNA鏈內(nèi)和鏈間交聯(lián),或通過DNA-Pt-蛋白質(zhì)形成DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián),破壞DNA的正常結(jié)構(gòu),阻礙DNA的模板作用,進(jìn)而抑制DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。順鉑引起的DNA損傷能夠激活Bax、Bak等促凋亡蛋白,使線粒體外膜通透性增加,釋放細(xì)胞色素C、Smac(第2個(gè)線粒體起源的caspases激活物)/低等電點(diǎn)的凋亡抑制蛋白(inhibitors of apoptosis proteins,IAP)家族直接結(jié)合蛋白(direct IAP-binding protein with low pI,DIABLO)等促凋亡分子。細(xì)胞色素C在胞質(zhì)中與凋亡蛋白酶激活因子1(APAF-1)組成凋亡體,激活caspase 9,進(jìn)而激活下游的caspase 3和7引起細(xì)胞凋亡[7]。
1.2死亡受體途徑死亡受體是腫瘤壞死因子(TNF)受體(TNFR)超家族成員,包括TNFR1、Fas、TRAIL-R1(死亡受體4,DR4)和TRAIL-R2(死亡受體5,DR5)。死亡受體與相應(yīng)配體結(jié)合導(dǎo)致適配分子Fas相關(guān)死亡決定簇(FADD)聚集。FADD募集Procaspase 8形成死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合體(DISC)激活caspase 8。caspase 8可以直接激活caspase 3和7促使細(xì)胞凋亡。此外caspase 8還可裂解激活Bid,進(jìn)而激活Bax、Bak等促凋亡蛋白啟動(dòng)線粒體途徑,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[7]。
IAP家族中的XIAP是至今最強(qiáng)的內(nèi)源性caspase抑制物,在成年人、嬰幼兒體內(nèi)除外周血淋巴細(xì)胞以外的所有組織中廣泛表達(dá)。XIAP有3個(gè)桿狀病毒IAP重復(fù)序列結(jié)構(gòu)域(BIR-1,-2,-3)及1個(gè)具有泛素連接酶E3活性的羧基末端RING鋅指結(jié)構(gòu)域。BIR-2以及BIR-1與BIR-2之間的連接區(qū)參與抑制caspase 3和7的活性,且BIR-1與BIR-2之間的連接區(qū)還可阻斷caspase 3對(duì)caspase 8的正反饋激活,二者共同抑制細(xì)胞凋亡,BIR-3則可抑制caspase 9的活性[8-9]。組織缺血、氧化應(yīng)激等均可刺激XIAP高表達(dá),從而通過線粒體途徑和死亡受體途徑發(fā)揮有效的抗凋亡作用。研究表明,XIAP在多數(shù)腫瘤細(xì)胞株中過表達(dá),其表達(dá)與腫瘤進(jìn)展和化療耐藥密切相關(guān)。卵巢癌細(xì)胞A2780/cp70表達(dá)高水平XIAP且對(duì)順鉑耐藥,采用特異性小干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)抑制XIAP基因表達(dá)可以抑制細(xì)胞增殖并增加細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性,說明XIAP與卵巢癌細(xì)胞順鉑耐藥相關(guān)[8]。
survivin是IAP家族中分子質(zhì)量最小的成員,也是迄今發(fā)現(xiàn)的作用最強(qiáng)的凋亡抑制因子,通過作用于caspase 9從而抑制線粒體途徑和死亡受體途徑下游的共同通路即caspase 3和caspase 7的活性,阻止細(xì)胞凋亡。survivin的合成和降解具有細(xì)胞周期依賴性,在細(xì)胞周期G2-M期表達(dá)水平最高,可以阻止細(xì)胞在G2-M期發(fā)生凋亡;并通過與細(xì)胞有絲分裂紡錘體的微管結(jié)合,調(diào)節(jié)微管的動(dòng)態(tài)平衡,促進(jìn)細(xì)胞分裂增殖,引起紫杉醇耐藥。此外,survivin可通過作用于BIR結(jié)構(gòu)域增加XIAP的穩(wěn)定性,避免XIAP被泛素化而降解,從而協(xié)同抑制caspase 9的活性,促進(jìn)細(xì)胞生存[10]。XIAP基因和survivin基因的高表達(dá)與腫瘤細(xì)胞化療耐藥密切相關(guān),同時(shí)下調(diào)這2種基因的表達(dá)能夠抑制腫瘤細(xì)胞增殖,并逆轉(zhuǎn)其化療耐藥,提高對(duì)化療藥物的敏感性[11]。已有研究證實(shí)同時(shí)抑制卵巢癌細(xì)胞中XIAP基因和survivin基因的表達(dá)亦可提高耐藥細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。
2.1表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)信號(hào)通路EGFR家族包括HER1(erbB1,EGFR)、HER2(erbB2,NEU)、HER3(erbB3)及HER4(erbB4)。EGFR與相應(yīng)配體結(jié)合激活酪氨酸蛋白激酶(TPK),后者通過激活磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)信號(hào)通路和磷脂酶C-γ(phospholipase C-γ,PLC-γ)等下游信號(hào)通路將生長(zhǎng)信號(hào)傳遞至細(xì)胞核內(nèi),使DNA合成增加,細(xì)胞分裂增殖能力增強(qiáng),從而參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和化療耐藥等各個(gè)環(huán)節(jié)[12]。
2.2PI3K/Akt信號(hào)通路PI3K是脂質(zhì)激酶家族的重要成員,具有脂類激酶和絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性,能被許多細(xì)胞因子受體包括酪氨酸激酶受體和非酪氨酸激酶受體等胞外信號(hào)激活。Akt是存在于人類染色體中的癌基因,編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物具有絲/蘇氨酸激酶活性。生長(zhǎng)因子如表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、血小板衍生因子(PDGF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)等與相應(yīng)受體結(jié)合活化PI3K?;罨腜I3K在質(zhì)膜上產(chǎn)生第二信使磷酯酰肌醇三磷酸(PIP3),該信使使Akt從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)位至細(xì)胞膜,繼而發(fā)生磷酸化而活化?;罨腁kt通過激活下游靶蛋白,如cyclin D1、CDKs、c-Myc、核因子κB(NF-κB)、IAPs、哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)、基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)或抑制caspase 9、p21、p27等抑制細(xì)胞凋亡,降低細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性[13]。Castells等[14]研究證實(shí)PI3K/Akt信號(hào)通路存在于卵巢癌細(xì)胞OVCAR-3中,鉑類耐藥OVCAR-3中磷酸化Akt水平明顯增高。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)磷酸化Akt能夠激活下游靶蛋白XIAP進(jìn)而抑制caspase9,3和7的活性,發(fā)揮抗凋亡作用,從而引起鉑類耐藥。采用特異性siRNA抑制XIAP表達(dá)可以完全恢復(fù)OVCAR-3對(duì)鉑類藥物的敏感性。
2.3MAPK信號(hào)通路MAPK通路是有絲分裂途徑中最主要的下游細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制,主要包括細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(Erk1/2)、c-Jun氨基末端激酶(JNK1,2,3/SAPK)、p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶5/大絲裂素活化蛋白激酶(Erk5/Bmk1)4類。該通路的激活途徑為:EGFR通過銜接蛋白Grb2和Sos激活癌基因Ras,激活的Ras結(jié)合并激活Raf-1,后者將Mek1/2磷酸化使之活化,Mek1/2再通過磷酸化作用激活Erk1/ 2。激活的MAPK信號(hào)通路可以上調(diào)c-Myc、NF-κB或下調(diào)p53、caspase 9的表達(dá)水平,促進(jìn)細(xì)胞異常增殖,導(dǎo)致腫瘤發(fā)生[15-16]。Erk通路在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程中發(fā)揮重要作用,具有促進(jìn)細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡的作用。目前多數(shù)理論認(rèn)為Erk1/2的過度激活與卵巢癌細(xì)胞化療耐藥存在明顯的正相關(guān)。其作用機(jī)制可能是通過調(diào)控耐藥相關(guān)基因和蛋白來實(shí)現(xiàn)的。卵巢癌細(xì)胞順鉑敏感株OVCAR-3和順鉑耐藥株OVCAR-3/CDDP均有一定水平激活的Erk,但后者明顯多于前者。采用特異性抑制劑U0126抑制Mek/Erk信號(hào)通路可以部分恢復(fù)OVCAR-3/CDDP對(duì)順鉑的敏感性。而Erk激活劑佛波醇酯(PMA)可以有效降低OVCAR-3對(duì)順鉑的敏感性[17]。由此說明Erk1/2的過度激活參與卵巢癌細(xì)胞順鉑耐藥。
2.4STAT信號(hào)通路STAT3是STAT蛋白家族中的重要成員。STAT信號(hào)通路直接影響細(xì)胞的增殖、分化及凋亡過程,該通路過度激活可導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖和惡性轉(zhuǎn)化。細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子等刺激使STAT3的酪氨酸磷酸化而活化。激活的STAT3形成同源二聚體進(jìn)入細(xì)胞核,與特定基因的啟動(dòng)子結(jié)合,上調(diào)靶基因轉(zhuǎn)錄和靶蛋白表達(dá),如cyclin D1、c-Myc、NF-κB、Bcl-xL、Bcl-2、survivin、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、環(huán)氧合酶2(COX-2)、MMPs等,從而促進(jìn)細(xì)胞增殖,致使腫瘤發(fā)生、發(fā)展[18]。順鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞中磷酸化STAT3水平明顯增高。采用STAT3 siRNA抑制STAT3活化可以顯著提高耐藥細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)STAT3 siRNA使下游靶蛋白Bcl-xL、Bcl-2等水平降低,Bax、細(xì)胞色素C等水平升高,從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡[18-19]。說明抑制STAT3信號(hào)通路可激活順鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞中的線粒體途徑,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,從而增加卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。
2.5NF-κB NF-κB是一個(gè)由p50(NF-κB1)、p52 (NF-κB2)、p65(RelA)、RelB和c-Rel組成的同源或異源二聚體。正常狀態(tài)下NF-κB與NF-κB抑制蛋白(IκB)結(jié)合形成復(fù)合體,保持無活性狀態(tài)。凋亡抑制蛋白cIAP1和cIAP2是TNF信號(hào)通路的主要調(diào)節(jié)因子,可以與TNFR超家族中的多數(shù)受體結(jié)合調(diào)節(jié)NF-κB。其中TNF-α與TNFR1結(jié)合使適配分子TNFR1相關(guān)死亡決定簇(TRADD)聚集,TRADD募集TNF受體相關(guān)因子(TRAFs)、受體反應(yīng)蛋白1 (RIP1)和cIAP1/2使RIP1泛素化,進(jìn)而導(dǎo)致IκB磷酸化后降解,從而暴露NF-κB的核定位序列,活化的NF-κB轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核與靶基因的啟動(dòng)子結(jié)合,誘導(dǎo)靶基因表達(dá)。PI3K/Akt信號(hào)通路可以在mTOR的介導(dǎo)下激活NF-κB。JNK信號(hào)通路(屬于MAPK信號(hào)通路)、STAT信號(hào)通路均能激活NF-κB。順鉑通過與腫瘤細(xì)胞DNA形成加合物破壞DNA的正常結(jié)構(gòu),誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,而核苷酸切除修復(fù)(NER)是DNA損傷修復(fù)的主要途徑。NER可以直接修復(fù)順鉑引起的DNA損傷或激活NF-κB,從而抑制細(xì)胞凋亡。NF-κB通過調(diào)節(jié)下游靶蛋白Bcl-xL、Bcl-2、Fas/ FasL、XIAP、survivin、cIAP1/2、CDK2、VEGF、COX-2等發(fā)揮抗凋亡作用,腫瘤細(xì)胞生存能力增強(qiáng),對(duì)化療藥物的敏感性降低。NF-κB高表達(dá)與卵巢癌預(yù)后差密切相關(guān),且在卵巢癌細(xì)胞耐藥機(jī)制中處于核心地位[20]。研究發(fā)現(xiàn)順鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞中NF-κB持續(xù)高表達(dá)。目前研究認(rèn)為順鉑的細(xì)胞毒性作用可以激活I(lǐng)κB激酶(IKK),IKK能使IκB磷酸化后降解,釋放NF-κB,進(jìn)而作用于下游靶蛋白,最終導(dǎo)致化療耐藥。
順鉑等化療藥物能夠引起細(xì)胞DNA損傷,抑制細(xì)胞分裂或?qū)е录?xì)胞死亡。如果DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)活性異常增高,細(xì)胞將能夠修復(fù)化療藥物引起的損傷,從而導(dǎo)致化療耐藥。細(xì)胞主要有5種DNA損傷修復(fù)途徑:同源重組(HR)、非同源末端連接(NHEJ)、NER、堿基切除修復(fù)(BER)和DNA錯(cuò)配修復(fù)(MMR)。
HR修復(fù)與復(fù)制相關(guān)的DNA雙鏈斷裂(DSBs),將同源染色體作為模板,通過募集乳腺癌易感基因1(BRCA1)、p53、共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥突變基因(ataxia telangiectasia mutated gene,ATM)、RAD51、RAD52等蛋白結(jié)合至DNA斷裂位點(diǎn)從而啟動(dòng)新鏈的合成,修復(fù)損傷的DNA;直接的DSBs主要通過NHEJ進(jìn)行修復(fù);MMR主要參與修復(fù)DNA復(fù)制過程中形成的DNA堿基錯(cuò)配及插入缺失環(huán)。目前研究證實(shí)耐藥卵巢癌細(xì)胞中BRCA1高表達(dá),細(xì)胞修復(fù)能力增強(qiáng),致使鉑類藥物耐藥。卵巢癌細(xì)胞過表達(dá)BRCA1時(shí),Akt、survivin的表達(dá)水平也顯著增加;BRCA1基因沉默時(shí),Akt、survivin表達(dá)水平相應(yīng)降低。BRCA1通過上調(diào)Akt、STAT3和NF-κB等激活survivin,進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡,從根本上介導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞鉑類藥物耐藥[21]。
NER通過募集切除修復(fù)交叉互補(bǔ)蛋白1 (ERCC1)和XP蛋白(XPA,B,D,E,F(xiàn)和G)至DNA損傷位點(diǎn),實(shí)現(xiàn)DNA解鏈、損傷部分切除以及DNA合成和連接。ERCC1是NER系統(tǒng)的主要蛋白,可以修復(fù)由鉑類藥物引起的DNA損傷。順鉑耐藥的卵巢癌細(xì)胞中ERCC1表達(dá)增加,ERCC1基因沉默可以使卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑誘導(dǎo)的凋亡更加敏感[22]。
谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GSTs)主要包括α,μ,π 3種同功酶,其中GST-π含量占90%,在藥物解毒過程中起至關(guān)重要的作用。GSTP1是編碼GSTs的主要基因。GST-π不僅能夠催化親電子化合物與谷胱甘肽(GSH)結(jié)合形成水溶性復(fù)合物,促進(jìn)其代謝、解毒和排泄;而且GST-π本身還可與親脂性細(xì)胞毒性藥物結(jié)合增加其水溶性,促進(jìn)其代謝和排泄,降低細(xì)胞內(nèi)的藥物濃度,從而使細(xì)胞對(duì)藥物不敏感[23]。GST-π在多種惡性腫瘤中高表達(dá),其過高的表達(dá)水平與順鉑、氮芥、環(huán)磷酰胺等耐藥相關(guān)。耐藥卵巢癌細(xì)胞中GSTP1/GST-π表達(dá)水平顯著高于敏感株,選擇性敲除GSTP1可以增加卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑等化療藥物的敏感性[24]。由此表明GSTP1/GST-π與卵巢癌化療耐藥相關(guān),其高表達(dá)使卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑等化療藥物產(chǎn)生耐藥性。
ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ATP-binding cassette,ABC)超家族是一大類跨膜蛋白,其中細(xì)胞膜上影響腫瘤細(xì)胞多藥耐藥(MDR)的主要有ABCB1[MDR1/P-糖蛋白(P-gp)]、ABCC1/2(MRP1/2)、ABCG2(BCRP)等亞家族蛋白。P-gp是ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族中最主要的成員,是由MDR1基因編碼的能量依賴型藥泵,其表達(dá)與PI3K/Akt、MAPK、NF-κB、Wnt/β-catenin等多種信號(hào)通路相關(guān)。Ras-Raf-Mek-Erk信號(hào)通路、PGE2-cAMP-PKC-NF-κB信號(hào)通路、Wnt-糖原合成酶激酶(glycogen synthase kinase,GSK)-3β-β-catenin信號(hào)通路激活后引起MDR1/P-gp表達(dá)增多[25],P-gp利用細(xì)胞內(nèi)的三磷酸腺苷(ATP)將二十余種結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制不同的細(xì)胞毒性藥物如紫杉醇、多柔比星、長(zhǎng)春新堿等排出細(xì)胞外,阻礙其作用的發(fā)揮,從而使腫瘤細(xì)胞耐藥[26]。其中Dishevelled-1(DVL1)是Wnt/ β-catenin信號(hào)通路的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,接受Wnt的刺激信號(hào)后通過激活A(yù)kt促使GSK-3β降解,進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)β-catenin積聚增多、核易位,最終激活下游靶蛋白P-gp、BCRP、Bcl-2,導(dǎo)致卵巢癌紫杉醇耐藥。抑制DVL1或Akt表達(dá)可以下調(diào)P-gp、BCRP、Bcl-2的表達(dá)水平,增加卵巢癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇的敏感性[27]。幾乎所有人類腫瘤細(xì)胞均有不同程度的MDR-1/P-gp表達(dá),但是對(duì)化療藥物不敏感或療效差的腫瘤往往表達(dá)水平較高。有研究報(bào)道P-gp還可通過caspase 9和caspase 8兩條途徑延遲凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng),并能保護(hù)耐藥細(xì)胞免于細(xì)胞毒性藥物、自由基、放射線等誘導(dǎo)的多種形式caspase依賴型凋亡。但P-gp/ caspase耐藥機(jī)制是否真正存在還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。
缺氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1)由HIF-1α和HIF-1β兩種亞基組成,是一個(gè)異源二聚體核轉(zhuǎn)錄因子。缺氧抑制HIF-1α降解,使HIF-1α從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核與HIF-1β結(jié)合成有活性的二聚體,促進(jìn)VEGF等缺氧誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄[28]。HIF-1α是使細(xì)胞適應(yīng)缺氧環(huán)境的主要調(diào)節(jié)因子,在腫瘤發(fā)生和血管生成過程中發(fā)揮重要作用。免疫組化分析證實(shí)HIF-1α在多種惡性腫瘤中過表達(dá),如乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌等。卵巢癌中也有HIF-1α過表達(dá),其中透明細(xì)胞癌表達(dá)水平最高。HIF-1α可以與MDR基因啟動(dòng)子結(jié)合促進(jìn)MDR1/P-gp的表達(dá),使腫瘤細(xì)胞內(nèi)化療藥物濃度降低,從而參與細(xì)胞耐藥的形成。在HIF-1α抑制劑作用下,MDR1/P-gp的表達(dá)水平明顯降低,腫瘤細(xì)胞多藥耐藥得以逆轉(zhuǎn)[29]。p53包括野生型p53和突變型p53,野生型p53主要調(diào)控細(xì)胞周期,加速細(xì)胞死亡,抑制HIF-1/VEGF表達(dá)。突變型p53則使細(xì)胞生長(zhǎng)加速,促進(jìn)HIF-1/VEGF表達(dá)及下游信號(hào)通路的激活,進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡、導(dǎo)致耐藥[30]。PI3K/Akt/ mTOR信號(hào)通路和MAPK信號(hào)通路均可上調(diào)HIF-1 和VEGF表達(dá),致使卵巢癌細(xì)胞耐藥[31]。
微管是細(xì)胞骨架的基本組成成分,是由13條以α、β微管蛋白二聚體組成的動(dòng)態(tài)聚合體。紫杉醇是一種有絲分裂抑制劑,與TUBB3結(jié)合,影響微管的動(dòng)態(tài)平衡,促進(jìn)微管蛋白聚合,并阻滯其解聚成亞單位,使細(xì)胞停滯于G2-M期[32]。TUBB3的表達(dá)水平與細(xì)胞對(duì)紫杉醇的耐藥性呈正相關(guān),高表達(dá)TUBB3的細(xì)胞其微管蛋白的動(dòng)力學(xué)活性最高,這與紫杉醇引起的微管聚合作用相反。即使在紫杉醇作用下,細(xì)胞仍然能夠完成有絲分裂,從而導(dǎo)致紫杉醇耐藥。這種耐藥機(jī)制已在非小細(xì)胞肺癌[33]、乳腺癌[34]、卵巢癌[35]等得到證實(shí)。
TLRs主要表達(dá)于免疫細(xì)胞表面,接受病原刺激并引發(fā)局部炎癥反應(yīng),其主要配體為脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)和紫杉醇。TLRs還表達(dá)于其他多種組織,其中卵巢癌細(xì)胞中TLR4的表達(dá)參與調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡及紫杉醇耐藥。TLR4可通過髓樣分化因子88(MyD88)依賴通路和非MyD88(MyD88募集TRIF)依賴通路傳導(dǎo)信號(hào)。前者募集TIRAP和MyD88激活NF-κB,后者募集TRIF和TRAF3使NF-κB活化,進(jìn)而激活下游抗凋亡蛋白,促進(jìn)細(xì)胞生存,并降低腫瘤細(xì)胞對(duì)紫杉醇的敏感性。MyD88依賴通路是介導(dǎo)紫杉醇耐藥的主要信號(hào)通路。紫杉醇耐藥卵巢癌細(xì)胞表達(dá)的MyD88同樣可以激活NF-κB,促進(jìn)下游抗凋亡蛋白的表達(dá)及細(xì)胞因子[白細(xì)胞介素6(IL-6)、IL-8、VEGF、單核細(xì)胞趨化因子1(MCP-1)]的生成,從而抑制細(xì)胞凋亡。MyD88還可上調(diào)IRAK-4的表達(dá)并介導(dǎo)c-Jun的磷酸化作用,使細(xì)胞凋亡受到抑制。TLR4表達(dá)沉默能夠增加卵巢癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇的敏感性[36]。
卵巢癌化療耐藥的形成是多基因、多因素、多水平共同參與的結(jié)果。除上述常見的耐藥機(jī)制外,還有其他許多因素參與其中,部分耐藥機(jī)制仍需深入研究。研究耐藥機(jī)制對(duì)探索有效的靶向治療、研發(fā)逆轉(zhuǎn)耐藥的新藥物具有極其重要的價(jià)值。隨著卵巢癌耐藥問題日益受到重視,靶向抑制耐藥相關(guān)信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子可能是逆轉(zhuǎn)耐藥更直接而有效的方法,現(xiàn)在已有抗凋亡Bcl-2家族蛋白拮抗分子進(jìn)入臨床研究階段。此外,在現(xiàn)有化療方案的基礎(chǔ)上研發(fā)治療卵巢癌的新藥物、中藥輔助治療以增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性及根據(jù)患者耐藥性不同制定個(gè)體化治療方案等都能在一定程度上緩解化療耐藥。腫瘤生物免疫治療是繼傳統(tǒng)手術(shù)、放療和化療3種腫瘤治療模式后發(fā)展起來的第4種腫瘤治療模式,具有殺瘤譜廣、毒副作用小、明顯改善患者生活質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn),在腫瘤綜合治療中發(fā)揮著越來越重要的作用,期待能為化療耐藥患者帶來福音,最終改善卵巢癌患者的預(yù)后,提高患者的生存質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]Kreuzinger C,Gamperl M,Wolf A,et al. Molecular characterization of 7 new established cell lines from high grade serous ovarian cancer [J]. Cancer Letters,2015,362(2):218-228.
[2]Liu MX,Siu MK,Liu SS,et al. Epigenetic silencing of microRNA-199b-5p is associated with acquired chemoresistance via activation of JAG1-Notch1 signaling in ovarian cancer[J]. Oncotarget,2014,5 (4):944-958.
[3]Hennessy BT,Coleman RL,Markman M. Ovarian cancer[J]. Lancet,2009,374(9698):1371-1382.
[4]Garcia M,Jemal A,Ward EM,et al. Global Cancer Facts & Figures 2007[M/OL]. Atlanta,GA:American Cancer Society,2007. http:// www.cancer.org/acs/groups/content/@nho/documents/document/globa lfactsandfigures2007rev2p.pdf .
[5]Bonneau C,Rouzier R,Geyl C,et al. Predictive markers of chemoresistance in advanced stages epithelial ovarian carcinoma[J]. Gynecol Oncol,2015,136(1):112-120.
[6]Pai HC,Kumar S,Shen CC,et al. MT-4 suppresses resistant ovarian cancer growth through targeting tubulin and HSP27[J]. PLoS One,2015,10(4):e123819.
[7]Glowacki S,Synowiec E,Blasiak J. The role of mitochondrial DNA damage and repair in the resistance of BCR/ABL-expressing cells to tyrosinekinaseinhibitors[J].IntJMolSci,2013,14(8):16348-16364.
[8]Ma JJ,Chen BL,Xin XY. XIAP gene downregulation by small interfering RNA inhibits proliferation,induces apoptosis,and reverses the cisplatin resistance of ovarian carcinoma[J]. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol,2009,146(2):222-226.
[9]Eschenburg G,Eggert A,Schramm A,et al. Smac mimetic LBW242 sensitizes XIAP-overexpressing neuroblastoma cells for TNF -αindependent apoptosis[J]. Cancer Res,2012,72(10):2645-2656.
[10]Mita AC,Mita MM,Nawrocki ST,et al. Survivin:key regulator of mitosis and apoptosis and novel target for cancer therapeutics[J]. Clin Cancer Res,2008,14(16):5000-5005.
[11]Yang D,Song X,Zhang J,et al. Therapeutic potential of siRNA -mediated combined knockdown of the IAP genes(Livin,XIAP,and Survivin)on human bladder cancer T24 cells[J]. Acta Biochim Biophys Sin(Shanghai),2010,42(2):137-144.
[12]Scaltriti M,Baselga J. The epidermal growth factor receptor pathway:a model for targeted therapy[J]. Clin Cancer Res,2006,12(18):5268-5272.
[13]Xu N,Lao Y,Zhang Y,et al. Akt:a double -edged sword in cell proliferation and genome stability[J]. J Oncol,2012,2012:951724.
[14]Castells M,Milhas D,Gandy C,et al. Microenvironment mesenchymal cells protect ovarian cancer cell lines from apoptosis by inhibiting XIAP inactivation[J]. Cell Death Dis,2013,4:e887.
[15]Ali I,Damdimopoulou P,Stenius U,et al. Cadmium at nanomolarconcentrations activates Raf-MEK-ERK1/2 MAPKs signaling via EGFR in human cancer cell lines[J]. Chem Biol Interact,2015,231:44-52.
[16]Yeung BH,Wong KY,Lin MC,et al. Chemosensitisation by manganese superoxide dismutase inhibition is caspase-9 dependent and involves extracellular signal-regulated kinase 1/2[J]. Br J Cancer,2008,99(2):283-293.
[17]Lee S,Yoon S,Kim DH. A high nuclear basal level of ERK2 phosphorylation contributes to the resistance of cisplatin-resistant human ovarian cancer cells[J]. Gynecol Oncol,2007,104(2):338-344.
[18]Han Z,F(xiàn)eng J,Hong Z,et al. Silencing of the STAT3 signaling pathway reverses the inherent and induced chemoresistance of human ovarian cancer cells[J]. Biochem Biophys Res Commun,2013,435(2):188-194.
[19]Yang Z,Liu Y,Liao J,et al. Quercetin induces endoplasmic reticulum stress to enhance cDDP cytotoxicity in ovarian cancer:involvement of STAT3 signaling[J]. FEBS J,2015,282(6):1111-1125.
[20]Godwin P,Baird AM,Heavey S,et al. Targeting nuclear factor -kappa B to overcome resistance to chemotherapy[J]. Front Oncol,2013,3:120.
[21]Chock KL,Allison JM,Shimizu Y,et al. BRCA1-IRIS overexpression promotes cisplatin resistance in ovarian cancer cells[J]. Cancer Res,2010,70(21):8782-8791.
[22]Jiao JW,Wen F. Tanshinone IIA acts via p38 MAPK to induce apoptosis and the down-regulation of ERCC1 and lung-resistance protein in cisplatin-resistant ovarian cancer cells[J]. Oncol Rep,2011,25(3):781-788.
[23]Sharma A,Pandey A,Sharma S,et al. Genetic polymorphism of glutathione S -transferase P1(GSTP1)in Delhi population and comparison with other global populations[J]. Meta Gene,2014,2:134-142.
[24]Sawers L,F(xiàn)erguson MJ,Ihrig BR,et al. Glutathione S-transferase P1 (GSTP1)directly influences platinum drug chemosensitivity in ovarian tumour cell lines[J]. Br J Cancer,2014,111(6):1150-1158.
[25]Dharmapuri G,Doneti R,Philip GH,et al. Celecoxib sensitizes imatinib-resistant K562 cells to imatinib by inhibiting MRP1-5,ABCA2 and ABCG2 transporters via Wnt and Ras signaling pathways[J]. Leuk Res,2015,39(7):696-701.
[26]Januchowski R,Wojtowicz K,Sujka-Kordowska P,et al. MDR gene expression analysis of six drug-resistant ovarian cancer cell lines[J]. Biomed Res Int,2013,2013:241763.
[27]Zhang K,Song H,Yang P,et al. Silencing dishevelled-1 sensitizes paclitaxel -resistant human ovarian cancer cells via AKT/GSK -3beta/beta-catenin signalling[J]. Cell Prolif,2015,48(2):249-258.
[28]Tamura K,Yoshie M,Miyajima E,et al. Stathmin Regulates Hypoxia -Inducible Factor -1alpha Expression through the Mammalian Target of Rapamycin Pathway in Ovarian Clear Cell Adenocarcinoma[J]. ISRN Pharmacol,2013,2013:279593.
[29]Chen J,Ding Z,Peng Y,et al. HIF -1alpha inhibition reverses multidrug resistance in colon cancer cells via downregulation of MDR1/P-glycoprotein[J]. PLoS One,2014,9(6):e98882.
[30]Khromova NV,Kopnin PB,Stepanova EV,et al. p53 hot -spot mutants increase tumor vascularization via ROS-mediated activation of the HIF1/VEGF-A pathway[J]. Cancer Lett,2009,276(2):143-151.
[31]Takai M,Nakagawa T,Tanabe A,et al. Crosstalk between PI3K and Ras pathways via protein phosphatase 2A in human ovarian clear cell carcinoma[J]. Cancer Biol Ther,2015,16(2):325-335.
[32]Rowinsky EK,Donehower RC. Paclitaxel(taxol)[J]. N Engl J Med,1995,332(15):1004-1014.
[33]Seve P,Reiman T,Dumontet C. The role of betaIII tubulin in predicting chemoresistance in non-small cell lung cancer[J]. Lung Cancer,2010,67(2):136-143.
[34]Tommasi S,Mangia A,Lacalamita R,et al. Cytoskeleton and paclitaxel sensitivity in breast cancer:the role of beta-tubulins[J]. Int J Cancer,2007,120(10):2078-2085.
[35]Roque DM,Buza N,Glasgow M,et al. Class III beta -tubulin overexpression within the tumor microenvironment is a prognostic biomarker for poor overall survival in ovarian cancer patients treated withneoadjuvantcarboplatin/paclitaxel[J].Clin Exp Metastasis,2014,31(1):101-110.
[36]Szajnik M,Szczepanski MJ,Czystowska M,et al. TLR4 signaling induced by lipopolysaccharide or paclitaxel regulates tumor survival and chemoresistance in ovarian cancer[J]. Oncogene,2009,28(49):4353-4363.
[本文編輯王昕]
Molecular Mechanisms of Cisplatin and Paclitaxel Resistance for Ovarian Cancer
LI Shu-qing,CHEN Ya-ping. Department of Obstetrics and Gynecology,The Fifth People′s Hospital,F(xiàn)udan University,Shanghai 200240,China
【Abstract】Ovarian cancer is the most lethal in female reproductive carcinomas,seriously threatening the lives and health of female. Cytoreductive surgery and platinum-based cytotoxic chemotherapy are standard therapies for the treatment of ovarian cancer. The majority of ovarian cancer patients are diagnosed at advanced stages due to insidious onset,while advanced ovarian cancer patients tend to become refractory to current chemotherapeutic agents. Therefore,a critical contributor to the poor survival rate is the development of chemoresistance. There is particularly significant implication to elucidate the molecular mechanisms of chemoresistance for exploring efficient targeted therapies and developing novel therapeutic agents that can improve chemotherapy sensitivity and reverse chemoresistance. The development of chemoresistance for ovarian cancer is the results of polygenic and multifactorial interactions at different levels,the significant mechanisms involve in anti-apoptosis,prosurvival,drug efflux,detoxification,DNA repair and so on. The molecular mechanisms of ovarian cancer resistance for cisplatin and paclitaxel are uncertain,now this report aims to review the possible mechanisms.
【Keywords】Ovarian neoplasms;Carcinoma;Drug resistance,neoplasm;Cisplatin;Paclitaxel;Review
通信作者:陳亞萍,E-mail:chenyaping@5thhospital.com
Corresponding author:CHEN Ya-ping,E-mail:chenyaping@5thhospital.com
收稿日期:(2015-09-06)