植物药对MDR1基因的调控及对P糖蛋白功能的影响.doc

植物药对植物药对MDR1基因的调控及对基因的调控及对P糖蛋白功能的影响糖蛋白功能的影响 P糖蛋白 P gp 是由人类MDR1基因编码的磷酸糖蛋白 是ATP转运蛋白超家族成员 之一 具有ATP依赖性的药物外排泵功能 定向诱变研究显示P gp各处都分布着药物结合 位点 甚至是ATP结合区域 P gp在肝 肾 胰腺 小肠 结肠 肾上腺的上皮细胞及血 脑屏障表面高度表达 在药物的吸收 分布 排泄过程中发挥着重要作用 多药耐药 MDR 是指肿瘤细胞接触了一种抗肿瘤药物后 产生了耐受其他多种结构全然不同 作用 机制也大相径庭的抗肿瘤药物的耐药性 P gp与许多抗肿瘤药物的MDR有关 比如 紫杉 醇 长春碱类 蒽环类抗生素等 这些抗肿瘤药物的MDR 预后不良都伴随着P gp的过度 表达 目前常用的P gp抑制剂主要有钙离子通道拮抗剂 维拉帕米 环孢素 肽酶抑制剂 利托那韦 等 但这些药物均可引起严重的不良反应 限制了其在临床上的应用 于是 从植物药中寻找副作用小的有效的P gp抑制剂就成为近年的研究热点 下面这篇综述总结 了近年来植物药对P gp调节作用的研究进展 1 1 姜黄素姜黄素 姜黄素是从植物姜黄的根茎提取出来的多酚类化合物 具有广泛的药理活性 其抗肿瘤 作用是目前国内外研究的热点 大鼠的肝细胞原代培养了72h后高度表达了P gp 姜黄素以 剂量依赖的方式抑制了P gp底物罗丹明123的流出 蛋白印迹 Western Blot 分析显示姜 黄素降低了P gp的表达水平 1 50 150 mol的姜黄素对新鲜的肝细胞有毒副作用 但对培 养了24 48h的细胞毒性作用显著降低 高浓度的地塞米松和二甲亚砜 DMSO 可以抑 制P gp自发的过度表达 可以显著的减少细胞对姜黄素的耐受 光亲和标记实验显示姜黄 素可以和azidopine 一种能够特异性标记P gp的光亲和标记物 为钙拮抗剂二氢吡啶类似 物 竞争性的结合P gp Anuchapreeda S 2 用姜黄素 1 5 10 mol 处理人类宫颈癌 KB V1细胞72h 姜黄素以浓度依赖的方式显著降低了P gp和MDR1基因的表达 Western Blot结果显示P gp的表达量分别下降8 43 和69 逆转录聚合酶链反应 RT PCR 结 果显示MDR1 mRNA的表达分别降低了17 22 40 用30 mol的姜黄素处理细胞 60min 可使罗丹明123在细胞中的蓄积增加2 6倍 另外 姜黄素抑制了三磷酸腺苷酶 ATPase 的活性 也抑制了P gp和哌唑嗪类似物的光亲和标记 这个结果显示姜黄素和P gp有直接的相互作用 可能和哌唑嗪结合与同一位点 Pornngarm Limtrakul 3 分别考察了 姜黄素 去甲氧基姜黄素 二去甲氧基姜黄素对人类宫颈癌KB V1细胞P gp和MDR1 mRNA的影响 结果显示 和对照组 DMSO组 相比 5 mol的姜黄素 去甲氧基姜黄素 二去甲氧基姜黄素使得P gp的表达降低43 10 88 MDR1 mRNA的表达量降低 30 13 49 因此 二去甲氧基姜黄素是姜黄素的最有效活性成分 2 2 粉防己粉防己 植物粉防己的主要活性成分是其根中的粉防己碱 临床上主要用于治疗高血压 心律失 常 心肌缺血等 符立梧等 4 研究发现粉防己碱具有极强的体外逆转MDR的作用 其逆转 活性是经典P gp抑制剂维拉帕米的10倍 能完全逆转人类乳腺癌MCF 7 ADR和KBV200细 胞株的耐药性 同时 以MCF 7 ADR和KBV200两个细胞株在裸鼠体内的移植瘤模型中的 研究表明 粉防己碱亦具有显著的体内逆转活性 熊慧瑜等在体外逆转活性研究中发现粉 防己碱浓度 0 125 mol L 1时 能够完全逆转MCF 7 ADR和KBV200细胞对多柔比星 长 春碱和紫杉醇的耐药性 甚至在0 0625 mol L 1的浓度下仍可逆转KBV200细胞对长春碱和 紫杉醇的耐药性 陈宝安 5 用粉防己碱处理K562 A02细胞12 24 48h 结果发现粉防己碱 对细胞膜表面的P gp下调呈时间依赖性 作用越久 P gp的下调越明显 48h下调作用最强 研究发现粉防己碱逆转MDR的机理是粉防己碱具有钙拮抗作用和膜调节作用 可以干扰P gp的药物外排机制及影响其表达 3 3 人参人参 人参是一种广泛应用的植物药 有抗高血压 抗疲劳 保护神经 增强免疫和抗癌等作 用 它的主要活性成分是人参皂苷 研究发现人参皂苷Rh2有很强的抗肿瘤活性 人参皂 苷Rg3在体内可以代谢成Rh2和原人参二醇 对不同的肿瘤细胞系均有很强的细胞毒性 6 实验显示20 S 人参皂苷Rg3 人参皂苷Rg3 Rh2 Rg1等对P gp均有调节作用 在人类纤 维癌KBV20C细胞中 20 S 人参皂苷Rg3可以抑制P gp对多柔比星和长春碱的外排 从而 逆转细胞的MDR 进一步的研究显示人参皂苷Rg3抑制药物迸出的机制是竞争性的和P gp 结合 而不是降低了P gp的表达 7 同样 人参皂苷Rh2也可以逆转白血病耐药细胞系 P388 ADM细胞的MDR 增加红霉素和长春碱在细胞内的药物浓度 8 原人参三醇能够逆 转急性骨髓性白血病亚系细胞AML 2 D100对柔红霉素和多柔比星的耐药 在非白血性白 血病细胞中原人参三醇可以引起柔红霉素的蓄积 蓄积作用是维拉帕米的两倍 200 g mL 1以上的原人参三醇可以完全抑制P gp和azidopine的光亲和标记 9 这样的结果显示原人参 三醇可以在azidopine位点通过直接与P gp作用来逆转P gp介导的MDR 近来有报道人参皂 苷Rg1 Re 和 Rc对小鼠淋巴瘤中的P gp有调节抑制作用 在2 0 20 0 g mL 1可以增加药 物的蓄积和肿瘤的抗原表达 10 4 4 葡萄柚汁葡萄柚汁 葡萄柚汁食用非常广泛 有21 的美国家庭以其作为早餐饮料 葡萄柚汁中最主要的 成分是黄酮类化合物 包括 槲皮素 柚皮素等 Seambia等 11 将槲皮素加入MCF 7 ADR乳腺癌细胞株中后发现 肿瘤细胞中罗丹明123荧光增加 阿霉素等抗癌药物的 细胞内浓度增加 对耐药乳腺癌细胞生长抑制作用增强 槲皮素浓度在1mmol L 1 10mmol L 1之间 对P gp的药泵活性抑制明显 并呈剂量依赖关系 当槲皮素浓度 增加为10mmol L 1时 槲皮素可直接抑制P gp的表达 在VHRC5细胞中 槲皮素抑制了P 糖蛋白引起的hoevhst33342的外排 12 Sawada 13 发现葡萄柚汁的乙酸乙酯提取物可使人类 骨髓性粒细胞性白血病细胞K562 ADM对长春碱的摄取增加了7倍 研究发现葡萄柚汁抑制 P gp是通过抑制MDR1基因启动子中热休克顺式作用元件 HSF 磷酸化 抑制HSF与热休 克反式作用因子 HSE 结合而影响MDR1基因转录 14 5 5 绿茶绿茶 绿茶是一种世界范围内食用的饮料 有抗氧化 抗癌等作用 其主要成分是儿茶素 黄烷醇 包括表没食子儿茶精 EGCG 和表儿茶精 ECG Julie Jodoin 15 研究发现 在 CHRC5 细胞中 绿茶儿茶素 10mg mL 1 可以抑制 50 的 P gp 和 IAAP 的光亲和标记 抑制作用随浓度增加而增强 30mg mL 1可以抑制 75 绿茶儿茶素以浓度依赖的方式增 加了罗丹明 123 在细胞内的蓄积 续集作用由 2 2 倍 15 g mL 1 增加至 8 3 倍 300 g mL 1 梁钢等 16 研究发现 60mg L 1的 ECG 和 14mg L 1的 EGCG 与阿霉素合用 可使阿霉素对人肝癌细胞 BEL 7404 ADR 的 IC50值由 36mg L 下降至 2 3mg L 1和 1 9mg L 1 增敏倍数分别为 15 8 倍和 19 2 倍 联合用药可使细胞内阿霉素浓度由 0 76ug 108cells 2 55 ug 108cells 提高到 2 04 ug 108cells 9 08 ug 108cells p 0 01 并使 MDR1 表达下降了 27 6 和 41 3 6 水飞蓟水飞蓟 水飞蓟是各种不同的黄酮木质素的混合物 主要成分是水飞蓟宾 约为50 80 其 次是水飞蓟亭和水飞蓟宁 临床上主要用于肝病的治疗 Zhang S等 17 发现在 MDA435 LCC6细胞中 50 mol的水飞蓟素使柔红霉素在细胞中的蓄积增加了4 45倍 并增 强了阿霉素的细胞毒性 100 mol的水飞蓟素抑制了61 的P gp和azidopine的光亲和标记 Anil K 18 研究发现在人类前列腺癌DU145细胞中 多柔比星合用水飞蓟宾后可引起88 的 细胞发生G2 M阻滞 而单用多柔比星时却只有41 合用后多柔比星的细胞调亡作用也增 强了 由15 增加至41 这些发现显示水飞蓟素和其代谢产物可以抑制P gp 和P gp的底 物有显著的药物相互作用 7 黑胡椒黑胡椒 黑胡椒广泛应用于香料和植物药 主要成分是胡椒碱 有止泻 抗炎 保肝 免疫调 节 抗氧化等作用 在caco 2细胞中 胡椒碱可以抑制地高辛和环孢素的转运 IC50分值分 别为15 5 mol和74 1 mol 19 胡椒碱改变了P gp底物的药代动力学 包括苯妥英和利福平 健康志愿者口服黒胡椒显著增加了苯妥英的吸收常数和浓度 时间曲线下面积 AUC 降 低了其消除 实验显示一次给与1g黑胡椒 苯妥英的AUC和消除半衰期都加倍 20 另外 胡椒碱还能显著提高肺结核病人血液中利福平的浓度 大鼠同时给与胡椒碱 20mg kg 和姜 黄素后 姜黄素的生物利用度增加了154 半衰期和清除率则显著下降 同样的 人合并 服用胡椒碱和姜黄素后 可使原本非常低的姜黄素的血药浓度显著增加 生物利用度提高 将近20倍 21 姜黄素生物利用度的增加可能是因为胡椒碱抑制了姜黄素的首过消除 但是 胡椒碱对P gp的抑制作用不能排除 8 金丝桃金丝桃 金丝桃是一种常用植物药 其主要活性成分是贯叶金丝桃素 金丝桃蒽酮等 临床上 用来治疗抑郁症 研究显示金丝桃在体外和体内均可以诱导肠道 P gp 的表达 用金丝桃蒽 酮 3 300 mol 处理 LS 180 肠癌细胞 72h 能使 P gp 的表达增加 4 7 倍 同时减少了细胞内 罗丹明 123 的蓄积 22 Durr D 23 进行的一项实验表明 大鼠服用金丝桃提取物 14 天可使 肠道 P gp 的表达增加 3 8 倍 而健康受试者服用金丝桃提取物 14 天后 P gp 表达量增加 1 4 倍 单次口服 0 5mg 地高辛 地高辛的血药浓度减少 18 而且 健康志愿者服用金丝桃 16 天可使外围血液的淋巴细胞中 P gp 的表达增加 4 2 倍 P gp 的探针底物如 非索非那定 环孢素的清除也加快了 24 金丝桃引起 P gp 表达增加的原因是贯叶金丝桃素是孕甾烷 X 受体 PXR 的一个促效剂 PXR 是一个孤儿细胞核受体 是 MDR1 的主要调节器 可以 引起 P gp 的增量调节 25 其它植物药其它植物药 迷达香 天门冬属唇形科 的甲醇萃取产物在 16 5 g mL 1 82 g mL 1能显著增加多柔 比星和长春碱在 MCF 7 ADR 细胞中的蓄积 并完全抑制了 P gp 和 azidopine 的光亲和标 记 26 迷达香对 P gp 的抑制可能是因为不明成分抑制了化学治疗药物和 P gp 的结合 二苯环辛二烯木糖醇 SchB 存在于植物药戈米辛 五味子属 试验发现 SchB 有 P gp 抑制作用 最适抑制浓度为 20 mol 50 mol 在等浓度情况下 其对 P gp 的抑制作用与 维拉帕米相当 但其安全性要高的多 在 P gp 过量表达的 Hepg2 DR 细胞中 SchB 恢复 了长春碱的细胞毒性 并使罗丹名 123 的蓄积增加了 6 倍 27 许多证据显示它改变了 P gp 与底物的反应 可能是 SchB 和底物同时结合了 P gp 抑制了 P gp ATPase 的活性 白花前胡甲素 PA 是从百花拉胡的干燥根中分离出来的 PA 可以恢复 pgp mdr 癌 症细胞对抗癌药的敏感性 PA 的一种衍生物 DCK 使多柔比星在细胞内的蓄积增加了 30 而同浓度下维拉帕米只增加 25 但是 DCK 并不影响 P gp 的表达水平 同时 DCK 还减少了罗丹名 123 在 Hepg2 dox 细胞的流出 但活性比维拉帕米弱 28 实验表明 DCK 抑制 P gp 的原因可能是与底物同时结合了 P gp 的变构位点 韩秋艳等 29 研究发现用不同浓度的小檗胺处理MCF 7 ADR细胞 可使小檗胺呈剂量依 赖性增敏作用 增敏倍数为2 28倍 用10 mol L 1和20 mol L 1小檗胺处理MCF 7 ADR细胞 2 h 细胞内的阿霉素相对含量增加2 49和2 81倍 处理72 h P gp表达分别下降10 09 和 62 82 且MDR1mRNA相对表达也呈下调趋势 泽泻是中国南方的一种常见植物药 近年来发现其有钙离子拮抗作用 在Hepg2 DR 和 K562 DR细胞中 泽泻的根茎提取物显示和博罗霉素 紫杉醇 放线菌素D等对抑制肿 瘤细胞生长有协同作用 泽泻提取物与不同药物合用时产生的的协同作用也不同 从增加 10倍药物敏感性到对耐药的完全逆转 在同样的毒素水平下 泽泻提取物对提升多柔比星 的蓄积作用比维拉帕米更强 并能恢复长春碱诱导的G2 M阻滞 30 结语结语 植物药作为P gp抑制剂安全 有效 作用持久 对正常组织毒性小 具有明显的优势 其逆转MDR的机制可以概括为 1 通过影响细胞内钙离子浓度和抑制热休克顺式作用 元件 HSF 而影响MDR1基因转录 下调P gp的表达水平 2 通过抑制ATPase的活性 和膜的流动性 或与化疗药物竞争P gp的结合位点而影响P gp的功能 3 作用于调亡调 控基因 诱导细胞调亡 目前植物药对P gp影响作用的研究主要还集中在体外研究 这些植物药在体内是否有效 尚需进一步的临床研究证实 随着研究的不断深入 检测方法及逆转方法的不断改进 具 有巨大潜力的植物药将在这一领域发挥愈来愈大的作用 从植物药中寻找高效低毒的MDR 逆转剂具有广阔的前景 参考文献参考文献 1 Romiti N Tongiani R Cervelli F et al Effects of 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