植物药对MDR1基因的调控及对P糖蛋白功能的影响

1、植物药对MDR1基因的调控及对P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月中瘤药物后，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月中瘤药物的耐药性。P-gp与许多抗月中瘤药物的MDR有关，比如:紫杉醇、长春碱类、意环类抗生素等，这些抗月中瘤药物的MDR,预

2、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、环抱素、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，其抗月中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（WesternBlot分析显示姜黄素降低了P-gp的表

3、达水平1。50150仙mol姜黄素对新鲜的肝细胞有毒副作用，但对培养了2448h的细胞毒性作用显著降低。高浓度的地塞米松和二甲亚碉（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，为钙拮抗剂二氢叱噬类似物竞争性的结合P-gp。Anuchapreeda,S.2用姜黄素（1、5、10仙moft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：WesternBlot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（

4、RT-PCR结果显示MDR1mRNA的表达分别降低了17%、22%、40%。用30mo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甘酶（ATPase的活性，也抑制了P-gp和哌唾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，可能和哌睡嗪结合与同一位点。PornngarmLimtrakul3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MDR1mRNA的影响。结果显示：和对照组（DMSO组相比,5叱mo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%,8

5、8%,MDR1mRNA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仙mol-1时，能够完全逆转MCF-7

6、/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仙mol-1曲勺浓度下仍可逆转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甘。研究发现人参皂昔Rh2有很强的抗月中瘤活性，人参皂昔

7、Rg3在体内可以代谢成Rh2和原人参二醇，对不同的月中瘤细胞系均有很强的细胞毒性6。实验显示20(S-人参皂昔Rg3、人参皂昔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-人参皂昔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昔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，人参皂昔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

8、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。20011g-r1LH上的原人参三酉!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。近来有报道人参皂昔Rg1、Re、和Rc对小鼠淋巴瘤中的P-gp有调节抑制作用，在2.0-20.0pgm1LM以增加药物的蓄积和月中瘤的抗原表达10o4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，包括淅斗皮素，柚皮素等。Seambia等11将柳皮素加入MCF-

9、7/ADR乳腺癌细胞株中后发现：月中瘤细胞中罗丹明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：柳皮素浓度在1mmolL-110mmolL-1之间，对P-gp的药泵活性抑制明显，并呈剂量依赖关系；当能皮素浓度增加为10mmol-L-1时，能皮素可直接抑制P-gp的表达。在VHRC5细胞中,柳皮素才制了P糖蛋白引起的hoevhst33342的外排12。Sawada13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，

10、抑制HSF与热休克反式作用因子(HSE结合而影响MDR1基因转录1405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。JulieJodoin15研究发现在CHRC5细胞中，绿茶儿茶素（10mgmL-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，30mgmL-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用mL增加至8.3倍（300jgmL梁钢等16研究发现60mgL-1的ECG和14mgL-1的EGCG与阿霉素合用，可使阿

11、霉素对人肝癌细胞BEL-7404/ADR的IC50值由36mg/L下降至2.3mgL-1和1.9mgL-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/108cells2.55ug/108cell雕高至U2.04ug/108cells9.08ug/108cells（p<0.01，并使MDR1表达下降了27.6%和41.3%。6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。ZhangS等17发现在MDA435/LCC6细胞中,50m加水飞蓟素使柔红霉素在细胞中的蓄

12、积增加了4.45倍，并增强了阿霉素的细胞毒性。100仙mol的水飞蓟素抑制了61%的P-gp和azidopine的光亲和标记。AnilK.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%曾力口至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抱素的转运,IC50分值分别为15.

13、5pm和74.1仙mol19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。健康志愿者口服黑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%,半衰期和消除率则显著下降。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

14、作用不能排除。8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，金丝桃葱酮等，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。用金丝桃葱酮3-300Nmo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,D23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,

15、P-gp的探针底物如：非索非那定，环抱素的消除也加快了240金丝桃引起P-gp表达增加的原因是贯叶金丝桃素是孕爸烷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25o其它植物药迷达香（大门冬属唇形科的甲醇萃取产物在16.5卜gm1L82卜gmL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

16、浓度为20卜mG50卜mo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PgpATPase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

17、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聚胺处理MCF-7/ADR细胞，可使小聚胺呈剂量依赖性增敏作用，增敏倍数为2-28倍。用10仙mol-1和20仙mol-1小聚胺处理MCF-7/ADR细胞2h,细胞内的阿霉素相对含量增加2.49和2.81倍;处理72hP-gp表达分别下降10.09%?口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

18、素、紫杉醇、放线菌素D等对抑制月中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彳用元件（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

19、，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：1RomitiN,TongianiR,CervelliF,etal.EffectsofcurcuminonP-glycoproteininprimaryculturesofrathepatocytesJ.LifeSci,1998,62(25:2349.2AnuchapreedaS,Leechanach

20、aiP,SmithM,etal.ModulationofP-glycoproteinexpressionandfunctionbycurcumininmultidrug-resistanthumanKBcellsJ.BiochemPharmacol,2002,64(4:573.3LimtrakulP,AnuchapreedaS,BuddhasukhD.Modulationofhumanmultidrug-resistanceMDR-1genebynaturalcurcuminoidsJ.BMCCancer,2004,17(4:4.4FuLW,DengZA,FanW,etal.Screening

21、anddiscoveryofnovelMDRmodifiersfromnaturallyoccurringbisbenzylisoquinolinealkaloidsJ.AnticancerRes,2001,21(4:2273.5陈宝安,杜鹃，张春秀，等.应用蛋白质芯片对汉防己甲素单用及与屈洛昔芬伍用逆转白血病细胞耐药机理的研究J.中国实验血液学杂志，2005,13(6:999.6BaeEA,HanMJ,ChooMK,etal.Metabolismof20(S-and20(R-ginsenosideRg3byhumanintestinalbacteriaanditsrelationtoinvi

22、trobiologicalactivitiesJ.BiolPharmBull,2002,25(1:58.7KimSW,KwonHY,ChiDW,etal.ReversalofP-glycoprotein-mediatedmultidrugresistancebyginsenosideRg(3J.BiochemPharmacol,2003,65(1:75.8HasegawaH,SungJH,MatsumiyaS,etal.Reversalofdaunomycinandvinblastineresistanceinmultidrug-resistantP388leukemiainvitrothro

23、ughenhancedcytotoxicitybytriterpenoidsJ.PlantaMed,1995,61(5:409.9ChoiCH,KangG,MinYD,etal.ReversalofP-glycoprotein-mediatedmultidrugresistancebyprotopanaxatriolginsenosidesfromKoreanredginsengJ.PlantaMed,2003,69(3:235.10MolnarJ,SzaboD,PusztaiR,etal.Membraneassociatedantitumoreffectsofcrocine-,ginseno

24、side-andcannabinoidderivatesJ.AnticancerRes,2000,20(2:861.11ScambiaG,RanellettiFO,PaniciPB,etal.Quercetinpotentiatestheeffectofadriamycininamultidrug-resistantMCF-7humanbreast-cancercellline:P-glycoproteinasapossibletargetJ.CancerChemotherPharmacol,1994,34(6:459.12ShapiroAB,LingV.Effectofquercetinon

25、Hoechst33342transportbypurifiedandreconstitutedP-glycoproteinJ.Biochem.Pharmacol,1997,53(4:587.13IkegawaT,UshigomeF,KoyabuN,etal.InhibitionofP-glycoproteinbyorangejuicecomponents,polymethoxyflavonesinadriamycin-resistanthumanmyelogenousleukemia(K562/ADMcellsJ.CancerLett,2000,160(1:21.14KimSH,YeoGS,L

26、imYS,etal.Suppressionofmuti-drugresistanceviainhibitionofheatshockfactorbyquercetininMDRcellsJ.ExpMolMed,1998,30(2:87.15JodoinJ,DemeuleM,BeliveauR.InhibitionofthemultidrugresistanceP-glycoproteinactivitybygreenteapolyphenolsJ.BiochimBiophysActa,2002,1542(1:149.16梁钢，张肃，黄志明，等.两种儿茶素成分体外逆转人肝癌细胞BEL-7404/

27、ADR多药耐药性J.癌症,2004,23(4:401.17ZhangS,MorrisME.EffectsoftheflavonoidsbiochaninA,morin,phloretin,andsilymarinonP-glycoprotein-mediatedtransportJ.JPharmacolExpTher,2003,304(3:1258.18TyagiAK,SinghRP,AgarwalC,eta1.SilibininstronglysynergizeshumanprostatecarcinomaDU145cellstodoxorubicin-inducedgrowthinhibi

28、tion,G2-Marrest,andapoptosisJ.ClinCancerRes,2002,8(11:3512.19BhardwajRK,GlaeserH,BecquemontL,etal.Piperine,amajorconstituentofblackpepper,inhibitshumanP-glycoproteinandCYP3A4J.JPharmacolExpTher,2002,302(2:645.20VelpandianT,JasujaR,BhardwajRK,etal.Piperineinfood:interferenceinthepharmacokineticsofphe

29、nytoinJ.EurJDrugMetabPharmacokinet,2001,26(4:241.21ShobaG,JoyD,JosephT,etal.InfluenceofpiperineonthepharmacokineticsofcurcumininanimalsandhumanvolunteersJ.PlantaMed,1998,64(4:353.22PerloffMD,vonMoltke,LL,Stormer,E,etal.SaintJohn'swort:aninvitroanjOycoproteininductionduetoextendedexposureJ.BrJPharmacol,2001,134(8:1601.23Durr,D,StiegerB,Kullak-Ublick,GA,etal.St.John'swortinduces-gtestipEotPin/MDR1andintestinalandhepaticCY