肿瘤耐药表型的关键分子与信号通路

肿瘤缘何耐药，皆因这些靶分子、信号通路......

肿瘤一旦产生耐药性，就相当于练就了金钟罩铁布衫，有了应对机体免疫卫士的绝佳防护，是肿瘤肆意猖狂的“首席助攻”。因而，如何攻克肿瘤耐药性就成为了困扰临床的重要难题和亟待解决的困境。

那么为了让大家从肿瘤耐药研究中杀出一条血路出来，老谈祭出神兵利器，深扒肿瘤耐药的前因后果，为各位学员保驾护航。但基于肿瘤耐药非常复杂、涉及面广，因而会分为上、下两期进行讲述。

本期则详细讲解肿瘤耐药的基本概念、介导肿瘤耐药现象的关键分子以及肿瘤耐药信号通路的自噬、AKT通路，已达到对肿瘤耐药知根知底的目的，为后续击破肿瘤耐药打下坚实的基础。

肿瘤耐药表型

肿瘤耐药表型分为两大类：

1）先天性耐药（natural resistance）/原发性耐药（Primary resistance）：在使用抗肿瘤药物前，肿瘤细胞（如非增殖期G0期的细胞）就对药物不敏感的现象。

2）获得性耐药（acquired resistance）/继发性耐药（Secondary resistance）：肿瘤细胞初始对化疗药物敏感，但经过数个治疗疗程后，药物的疗效逐渐降低，产生不敏感的现象，从而导致肿瘤细胞内部产生对于药物的抗性。

而获得性耐药又可细分为以下两种现象：

A）原药耐药现象（PDR）：肿瘤细胞只对诱导耐药现象的原始药物（原药，primary drug）产生耐药现象，但对于其他类型的抗肿瘤药物并不产生交叉耐药的现象。

B）多药耐药现象（MDR）：肿瘤开始对化疗药物敏感，但经过几个疗程后，肿瘤细胞不仅对治疗使用的药物（也就是原药）产生耐药，而且对结构和作用机理不同的药物也产生耐药现象。

因此，MDR是导致肿瘤患者化疗效果不理想甚至化疗失败的最主要原因之一。而课程中的“耐药”也特指肿瘤的多药耐药现象。

介导肿瘤耐药分子

参与介导肿瘤耐药的分子很多，但依照其功能可分为四大类：影响药物转运和外排的转运蛋白，介导肿瘤耐药的酶分子，细胞凋亡相关基因以及其他分子。

1、其中，影响药物转运和外排的转运蛋白研究得最多、了解得最详细，还可细分出多个小类别：

1）P-gp蛋白（P糖蛋白），其编码基因是MDR1，属于ABC转运超家族成员。它是一种ATP依赖性膜转运蛋白，能将多种亲脂性药物泵出细胞外，使细胞内药物聚积减少，从而减弱药物的细胞毒作用产生耐药性。它与药物的敏感性呈负相关，在临床上和肿瘤化疗耐药、复发和预后密切相关。

2）多药耐药相关蛋白（MRP）也属于ABC转运蛋白超家族成员，定位于16号染色体的长臂。它是谷胱甘肽转运泵（GS-X泵），能识别和转运与谷胱甘肽（GSH）耦合的底物，并且能影响细胞内药物的分布，使药物局限于核周囊泡，阻止药物进入核内发挥细胞毒作用。

3）乳腺癌耐药蛋白（BCRP）亦同属于ABC转运蛋白超家族成员，是一个不完全转运分子（半转运蛋白），需要两个BCRP形成二聚体或者和另外一种蛋白形成异二聚体，才能成为一个有活性的转运复合体并发挥作用。

其中，能和BCRP组成异二聚体并发挥功能的蛋白在不同种类的耐药细胞中是不同的，可影响药物转运的特异性。与P-pg相似，BCRP也是通过水解ATP获得能量，使药物排出细胞。

4）肺耐药蛋白（LRP），其编码基因定位于16号染色体，属于穹隆体蛋白(MVP )家族。可通过2种途径引起肿瘤耐药：1.封锁核孔，使药物不进入细胞核；2.使进入细胞的抗肿瘤药物转运到运输囊泡，最终经胞吐的方式将抗肿瘤药物排到细胞体外。

2、在MDR细胞中，还存在介导肿瘤耐药的酶，这些酶包括以下三类：

1）GST（谷胱甘肽巯基转移酶）在人体细胞中分为碱性(α)，中性(μ)和酸性(π) 三个亚类，其中GST-π与肿瘤的耐药现象关系最为密切。GST主要的功能是催化GSH（谷胱甘肽）与化学药物（烷化剂、蒽环类以及铂类药物）结合，从而降低化学药物的细胞毒作用。

而GST降解烷化剂、铂类制剂的途径可能是：①GST催化抗癌药物与谷胱甘肽形成复合物，直接灭活药物活性；②核内GST抑制抗癌药物对细胞内DNA攻击作用；③GST可催化谷胱甘肽与金属铂结合，从而使得谷胱甘肽与DNA竞争性地结合铂，减弱铂类制剂的抗癌作用。

2）Topo II（DNA 拓扑异构酶II）是在 DNA复制、转录和染色体分离中起重要作用的核酶。将Topo II作为靶点的药物有2类：1.嵌合性药物，如蒽环类、蒽醌类；2.非嵌合性药物，如VP-16 (依托泊苷)，可直接与Topo II结合。

而由Topo II数量及活性异常引起肿瘤MDR现象，被称为非典型多药耐药现象（at-MDR，atypical MDR）。它特点是：①Topo II数量和活性会下降时，可使抗癌药物的靶点减少或丧失产生耐药现象；②膜活性药物不能逆转耐药性；③药物在细胞内积聚与存留没有变化；④没有P-gp的过度表达。

3）PKC（蛋白激酶C）是一种Ca2+/磷脂依赖性蛋白激酶，参与细胞内生物信息的传递。PKC可以通过促进P-gp的磷酸化后增强P-gp的药泵功能，导致肿瘤细胞内多药耐药现象的产生。

3、目前细胞凋亡相关基因在肿瘤耐药领域中研究得最多的分子是Bcl-2家族成员和p53相关基因。

1）Bcl-2抗凋亡的主要机制是：①直接抗氧化；②抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质；③抑制促凋亡调节蛋白Bax、Bak的细胞毒作用；④抑制凋亡蛋白酶的激活；⑤维持细胞内钙离子的稳态。

2）野生型p53是一种抑癌基因，但是p53基因突变的肿瘤细胞凋亡会减少从而产生耐药性。p53还可选择性上调P-gp的表达从而增加细胞内化疗药物的排出。

肿瘤耐药信号通路

肿瘤耐药的信号通路很多，本课程只介绍了其中的两条通路：细胞自噬介导肿瘤耐药和PI3K-AKT通路介导的肿瘤耐药。

1、细胞自噬信号通路

很多化疗药物可诱导自噬，自噬是肿瘤细胞产生耐药性的重要因素之一。自噬是一把“双刃剑”。肿瘤产生初期，自噬可抑制肿瘤的形成，有助于提高化疗药物对肿瘤的治疗效果，而抑制自噬可能导致肿瘤多药耐药的产生；而随后肿瘤细胞能够通过保护性自噬来降低药物浓度，防止肿瘤细胞凋亡。因此，自噬介导的肿瘤耐药现象是一个复杂的机制，不能一概而论。

其中参与介导了肿瘤的耐药现象的自噬相关的信号通路主要有以下三条：

1）HSF1介导的自噬，可促进肿瘤耐药

细胞在外界应激条件下，转录因子热激活因子1 (HSF1)会被激活，直接与ATG7启动子结合上调ATG7的表达，从而激活细胞自噬并促进肿瘤细胞发生耐药现象。

2）ROS介导的自噬，促进肿瘤耐药

许多抗肿瘤药物可以引发肿瘤细胞内产生活性氧自由基( reactive oxygen species，ROS)。如治疗神经胶质瘤的替莫唑胺TMZ和抗肿瘤药物Apo G2均可激活胞内的ROS/ERK通路，促进肿瘤细胞的保护性细胞自噬，阻断细胞凋亡的发生，继而诱导肿瘤耐药现象产生。

3）细胞自噬通过抑制Met逆转肿瘤耐药

研究发现，当采用细胞自噬抑制剂3-MA抑制细胞自噬后，耐药的乳突甲状腺癌PTC细胞对多柔比星的敏感性降低。相反，细胞自噬激活剂——依维莫司处理后，显著增加PTC细胞株对多柔比星的敏感性。而细胞自噬逆转耐药的作用依赖于Met的失活，这也提示了在凋亡耐受的肿瘤细胞中，通过激活细胞自噬也许能抵抗肿瘤细胞耐药。

2、PI3K/AKT信号通路

PI3K/AKT信号传导通路可促进细胞生长、增殖、侵袭、血管新生，并抑制细胞凋亡，是化疗耐药治疗的新靶点。

肿瘤细胞经药物处理后会出现抑癌基因PTEN的杂合性丢失现象，可使AKT的磷酸化水平会显著升高，激活PI3K/AKT通路进而调控下游P-gp的表达，从而导致P-gp相关的药物耐受现象。

此外，肿瘤细胞内PI3K/AKT通路的过度活化，也可调控JNK-P38 MAPK通路的活性，从而导致肿瘤细胞耐药性的产生。而且AKT本身就可以直接磷酸化很多的底物分子，诱导肿瘤细胞直接发生耐药现象。