肾细胞癌对化疗药物的多种耐药机制及其逆转

1、肾细胞癌对化疗药物的多种耐药机制及其逆转多药耐药(MDR)是指某种细胞毒药物的耐药细胞系对许多结构上无关的和作用机制完全不同的其他抗癌药物产生交叉抗药性。MDR分两种类型：(1)天然耐药，即第一次化疗就产生耐药；(2)获得性耐药，即在化疗过程中产生耐药。肿瘤细胞一般对天然植物碱类和抗生素类抗癌药物容易产生耐药和交叉耐药。肾细胞癌(以下简称肾癌)占成年人全身肿瘤3%1，是最容易产生耐药的肿瘤之一，且多为天然耐药，临床化疗有效率仅为7%10%，对最敏感的长春花碱有效率也仅为25%2。通过对肾癌多药耐药机制的探讨，将有助于临床上选择更加合理的化疗方案，提高生存率。 一、肾癌多药耐药的发生机制1.md

2、r1基因及其产物P糖蛋白(P-gp)：MDR与某种基因型的过度表达有关，分离后命名为mdr1基因，其表达水平与耐药程度成正比。P-gp是一种相对分子质量为170 000的膜转运蛋白，具有能将依赖性药物排出泵的功能，可主动将扩散进入细胞的MDR相关药物泵出细胞,从而降低细胞内药物浓度,使肿瘤细胞产生耐药。mdr1基因及P-gp在多种正常组织中均有表达，如肾上腺皮质，肾近曲小管，睾丸及脑的毛细内皮细胞等，对保护机体器官免遭外源性毒素(包括抗癌药物)的侵害，排泄其代谢产物,转化内源性有害物质等有重要生理意义。肾癌是P-gp表达水平最高的肿瘤之一。Kim等3应用RT-PCR方法定量检测44例肾癌标本及

3、正常肾组织mdr1/2M基因比值，结果正常肾组织为0.730.29，而肾癌为0.400.30,虽然肾癌mdr1水平较正常肾组织低，但显著高于泌尿系移行细胞癌及睾丸癌。肾脏中近曲小管刷状缘的上皮细胞顶面mdr1基因表达水平最高，表明大多数肾癌起源于近曲小管，它们的mdr1基因水平高表达是正常肾组织mdr1基因高表达的一种反映，因此肾癌的MDR多为天然耐药性的，而且mdr1基因表达与肾癌分型分期无明显关系。Tobe等4也应用RT-PCR方法比较23例肾癌及其周围正常组织的mdr1表达水平，发现：(1)低分化肾癌表达水平低于正常肾组织，分化较好的肾癌居二者之间，认为MDR不是恶变的一种特征，而只是良

4、恶性肾小管上皮细胞都具有的特性，肿瘤细胞分化越差，mdr1的表达水平也越低；(2)早期癌，透明细胞癌mdr1水平0.770.08明显低于有转移或伴有肾周围组织浸润的癌1.240.30，因此认为mdr1高表达与肿瘤侵袭性密切相关，mdr1表达水平增加，可能预示癌细胞具备了转移的潜能。Volm等5应用免疫组化方法，使用单克隆抗体C219、JSB1、265/F4分别检测38例肾透明细胞癌的P-gp分子的内部及外部抗原决定簇，其表达率为74%，并发现P-gp表达水平与阿霉素的耐药成正比。孔祥田等6用同样方法分析34例新鲜肾癌标本，P-gp表达率为85.3%，其中透明细胞癌86.2%(25/29)，正常

5、肾组织表达率为100%，认为肾癌中的透明细胞癌或颗粒细胞癌均来源于肾近曲小管而肉瘤样癌也怀疑来源于此，这些肿瘤继承了肾近曲小管原有的mdr1基因及其产物高表达的特性。这与Nishiyama等7应用Immunoblotting方法得出的结论相同。Volm等8亦应用单克隆抗体JSB1检测30例对阿霉素耐药的肾癌标本，P-gp表达率为83.3%，明显高于对照组敏感细胞系Sa180。Mickisch等9用MTT试验鉴定35例癌标本，对长春花碱高度耐药27例，对阿霉素耐药30例，对顺铂耐药31例，运用C219单克隆抗体，在19例中可测到P-gp表达，而它们均对长春花碱及阿霉素高度耐药，仅1例对顺铂耐药，

6、所以认为P-gp介导的MDR表型为长春花碱及阿霉素的交叉耐药，尤其对长春花碱的耐药起决定作用，而对顺铂耐药则无特别作用。总之，P-gp的高表达是肾癌各种耐药机制中最突出，最普遍的变化8。2.谷胱甘肽-S-转移酶-(GST-)：谷胱甘肽S转移酶(GST)是一种多功能药物代谢相酶，可分为、U及等四型10，GST不仅可催化亲电物质与谷胱甘肽结合，而且可以和亲脂性细胞毒药物结合增加其水溶性，促进其代谢，从而降低抗肿瘤药物的细胞毒作用，并可保持正常细胞免受细胞毒药物的损害。在各型GST中，GST-含量占90%，主要分布于泌尿，消化及呼吸道上皮3。Mickisch等9应用Tietzes酶学方法对35例肾癌

7、标本中GST-含量进行检测，发现对顺铂、阿霉素、长春花碱高度耐药肿瘤GST-含量分别为(9234)nmol/mg,(8024)nmol/mg,(6929)nmol/mg，明显高于对三者敏感的细胞株，后者分别为(2911)nmol/mg、(4110)nmol/mg、(4913)nmol/mg，GST-升高与顺铂及阿霉素耐药明显相关，尤其在顺铂耐药中起主要作用，与长春花碱耐药无关。Kim等3用RT-PCR方法分析44例肾癌标本，发现其GST-表达水平为0.380.19，显著低于正常肾组织的表达水平0.550.27。Volm等5用单克隆抗体检测38例原代培养的肾癌细胞系，其中79%有GST-的高表达

8、，但其表达与分级、分期、分型无关。另一组30例肾癌中63%可见GST-高表达，此酶的过度表达与肿瘤对氮芥类化合物、亚硝基类化合物、左旋苯丙氨酸氮芥、环磷酰胺、瘤可宁及阿霉素的获得性耐药有密切关系。认为GST-的作用是催化谷胱甘肽与异物结合而达到解毒作用，并由此介导MDR。3.拓扑异构酶(TOPO)：DNA拓扑异构酶相对分子质量为150 000180 000，大多仅存于核仁，它对核蛋白体基因转录的空间构型组成及调整起重要作用，包括DNA复制、mRNA加工、染色体分离及浓缩、核基质的组成。TOPO是肿瘤化疗的重要靶点，它主要介导DNA的断裂反应并形成DNA-酶蛋白复合物，但此反应是可逆的，且大大趋

9、向于断裂的DNA再联接。各种化疗药物如Etoposide、Teniposide、5-FU、MTX主要通过增加上述复合物的稳定性而影响癌细胞增殖，化疗敏感与否主要取决于TOPO水平11。在多药耐药中TOPO主要通过以下三方面起作用：(1)TOPO活性及酶量下降；(2)TOPO参与特殊耐药基因的调控，直接诱导MT-基因表达。(3)耐药株TOPO酶生物学特征改变，如对ATP依赖性明显增强，链过渡反应的差异，TOPO基因的变化等。Volm等8用多克隆抗体检测30例肾癌，发现其中73.3%TOPO蛋白表达水平下降。Kim等3则用RT-PCR方法半定量检测44例肾癌标本中TOPO基因值为0.230.12，

10、低于邻近正常组织(0.300.13)，肉瘤型癌TOPO基因表达水平明显高于透明细胞癌。Shuin等12用DNA decatenation方法及Northern blot方法分别检测60例肾癌标本的TOPO的含量及活性，发现有TOPO活性者为22例(36.7%)，尤以高期高级别癌阳性率高。P-gp只能排除如碳环化合物及长春花属碱，而无法排除某些TOPO抑制剂,它们通过作用于TOPO从而稳定酶-DNA键杀灭细胞，因此TOPO水平下降使肿瘤对多种抗癌药物(如吖啶类、蒽环类)产生耐药,检测TOPO表达水平可选择有效的化疗药物。4.其他机制：(1)多药耐药相关蛋白(MRP)是一种膜转运蛋白，是类似于P-

11、gp的一种药物排出泵，可介导阿霉素、柔红霉素、VP-16的耐药13。肾癌中MRP表达水平较正常肾组织高，尤其非乳状癌，且随分级升高而升高3。(2)膜蛋白P190,P95过度表达及P70-100表达下降与MDR均有关。(3)蛋白激酶C异常：蛋白酶C高表达与阿霉素的天然耐药相关14。(4)原癌基因C-fos,C-myc,C-k-ras,EGF-R,C-mell，通过调节细胞增殖活性而影响MDR15。5.各种多药耐药机制之间相互关系：原发性肾癌50%60%可同时表达12个以上多药耐药指标(P-gp,GST-，TOPO)，另30%40%可同时表达3个指标5。正常肾组织中MDR相关基因(P-gp,STR

12、-，TOPO)在表达水平上有极密切关系3，原癌基因C-fos,C-neu,EGF-R产生蛋白与P-gp,GST-，TOPO之间也有相互关联，它们可能是由同一系列基因调控协调表达以保护正常细胞免受异物伤害5。不同的表达方式只是由于它们在不同组织类型中癌基因变化或肿瘤发展的生物学特性不同所致，因此肾癌不同的MDR相关基因表达预示着不同的化疗敏感性及肿瘤的恶性度。所以MDR相关基因不仅在MDR表现中起重要作用，而且在肿瘤基因及肿瘤发展方面均起重要作用。二、肾细胞癌多药耐药的逆转各种针对性的化疗敏感剂已广泛应用于逆转MDR，包括：(1)钙通道阻滞剂；(2)钙调素抑制剂；(3)免疫抑制剂；(4)奎尼丁类

13、；(5)合成异戊二烯样药物；(6)Triparanol及类似物；(7)去污剂；(8)类固醇激素；(9)谷胱甘肽合成抑制剂；(10)GST抑制剂；(11)单克隆抗体；(12)细胞因子；(13)其它：氯奎等。研究较广泛的为钙通道阻滞剂，如维拉帕米，它主要直接作用于P-gp而逆转MDR。目前针对P-gp机制的逆转剂主要有两方面进展：(1)用右旋维拉帕米取代传统的消旋维拉帕米，因为它不但能大大提高疗效，而且用量小，临床副作用小16。其逆转肾癌MDR的有效量为0.9g/kg,而毒性仅为维拉帕米的1/1017。Mickisch等1对24例无法手术的进展期肾癌，用长春花碱1.4ng/m2(第15天)右旋维拉

14、帕米3 000mg/d地塞米松20mg/d(第06天)化疗，结果13例肿瘤均有显著缩小，有效率达54%。(2)脂质体胶囊包装的阿霉素可逆转对该药的耐药1。此种脂质体胶囊含心脂、卵磷脂及胆固醇，其主要机理为：(1)降低药物与P-gp的粘合力；(2)能直接或间接抑制P-gp；(3)改变磷脂膜结构从而改变P-gp的空间结构；(4)将药物直接送入胞浆内而减少了P-gp的影响。此外，李楠等18报道用环孢素A 5mg/L对ADM有显著增效作用，10mg/L对VCR有显著的增效作用，并且增效作用随环孢素A浓度增加而增加，但具体机理还不清楚。MRK16与蛋白毒素的复合物、S9788对P-gp介导的MDR亦有显

15、著逆转作用。针对GST-介导的MDR逆转剂如Buthionine可有效逆转阿霉素及顺铂的耐药8。目前尚无对TOPO介导的MDR的化疗敏感剂。除了各种化疗敏感剂外，基因治疗技术也用于增强化疗敏感性。这些基因大体可分为：(1)肿瘤药物敏感基因；(2)肿瘤药物增敏基因；(3)肿瘤药物耐受基因19。但肾癌的基因治疗仍处于体外试验阶段，与临床应用尚有一定距离。三、结语MDR是影响肾癌预后的重要障碍。随着对肾癌MDR各种机制的深入研究，筛选出高效、低毒的化疗敏感剂，随基因技术发展，将改善肾癌的预后。将来的研究包括：(1)进一步探讨肾癌MDR的机理；(2)进一步了解肾癌患者中P-gp、GST-、TOPO、M

16、RP表达与预后关系，并建立统一标准的检测方法；(3)通过临床试验筛选新的高效低毒的化疗敏感剂；(4)临床针对不同机制选择并联合使用不同化疗药物及敏感剂，以提高肾癌病人的生存率。作者单位：张强、陈梓甫（350001 福州，福建省立医院泌尿外科）施作霖（350001 福州，福建省立医院病理科）参考文献1Mickisch GH. Chemoresistance of renal cell carcinoma.World J Urol, 1994，12214-223.2Agarwala SS, Bahnson RR, Wilson JW,et al. Evaluation of the combina

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