孕激素对肿瘤多药耐药的作用
孕激素对肿瘤多药耐药的作用
陈晓军 丰有吉
关键词：多药耐药(multi-drug resistance， MDR)；肿瘤；孕激素 肿瘤细胞的耐药可能有多种机理，其中由P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)介导的多药耐药(multi-drug resistance， MDR)是肿瘤细胞耐药的重要机理之一，因此,通过抑制P-gp逆转肿瘤细胞耐药的MDR逆转剂——孕激素日益受到重视。现将孕激素对肿瘤MDR作用的现状及进展作一综述，希望能为临床应用孕激素辅助治疗妇科耐药性恶性肿瘤提供一定帮助。
一、MDR概述
(一)P-gp
P-gp是相对分子质量为170 000的糖蛋白，能在MDR细胞膜上特异性地过度表达,而在对化学治疗(化疗)敏感的肿瘤细胞上却无表达。P-gp由多药耐药基因(mdr基因)编码，人类mdr基因有：MDR1、MDR2基因；啮齿类动物有：mdr1、mdr2、mdr3基因(小鼠)或P-gp1、P-gp2、P-gp3基因(中华仓鼠)。其中，小鼠mdr1基因又分2种亚型，它们编码的P-gp分别被命名为mdr1a和mdr1b蛋白。P-gp可作为能量依赖的药物外排泵，能将药物排出细胞，以维持细胞内药物浓度低于细胞毒性水平。P-gp不仅存在于耐药的肿瘤细胞中，在正常组织中也有表达，并且由这些组织发生的肿瘤常表达P-gp，并对大多数可作为P-gp底物的化疗药物耐药[1]。P-gp的天然底物为疏水性多肽，并可转运疏水性药物和内源性甾体类固醇。P-gp通常出现于需要保护层的腔道上皮，其生理功能仍不清楚。P-gp的表达具有组织及基因特异性，MDR1基因编码的P-gp在肾上腺皮质细胞、胎盘等部位高度表达；MDR2基因编码的P-gp在肝脏、肌肉、淋巴等组织中表达[2]。
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(二)MDR及其共性
MDR是指肿瘤细胞对一种药物耐药的同时也对另外一些化学结构及作用机理完全不同的药物存在交叉耐药现象。MDR的共性[2]为：(1)诱导MDR的药物一般为天然疏水性药物。(2)MDR 细胞的耐药程度与细胞内药物浓度呈明显负相关。(3)MDR细胞膜上有P-gp特异性过度表达，且P-gp在细胞中的含量与细胞耐药程度呈正相关。(4)存在化疗增敏剂或逆转剂。
(三)肿瘤耐药的作用机理
1.P-gp介导的MDR[2]：P-gp介导的MDR是肿瘤细胞耐药的重要机理之一。P-gp作为一种能量依赖的药物外排泵，当化疗药物进入肿瘤细胞内时，P-gp可与细胞内的化疗药物结合并将其排出细胞外以维持细胞内药物浓度低于细胞毒水平，从而使肿瘤细胞耐药。
2.其他肿瘤耐药机理：除MDR机理外，肿瘤耐药还可能有以下机理[1，3，4]：(1)谷胱苷肽解毒旁路中酶的表达及活性的改变，细胞核拓扑异构酶Ⅱ的改变。(2)谷胱苷肽-S-转移酶活性改变。(3)DNA损伤后修复能力的增强。(4)其他膜转运蛋白如多药耐药相关蛋白、P-95、热休克蛋白的过度表达等。
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二、妇科肿瘤与MDR
正常宫颈管腺体及宫颈鳞状上皮细胞有P-gp表达，提示由宫颈来源的肿瘤可能发生MDR。有学者利用免疫组织化学研究发现，11例宫颈癌标本中10例有P-gp表达，其中2例曾接受了2～3个疗程长春新碱化疗的宫颈癌标本P-gp呈高水平表达[5]。在子宫内膜癌中，P-gp只局限于上皮细胞腔道面，分化越好的肿瘤，P-gp水平越高[2]。在正常卵巢组织中，P-gp mRNA在排卵前卵泡、卵泡囊肿及黄体细胞中高度表达[6]。未经治疗的卵巢癌多为P-gp或MDR1基因表达阴性，或者有低水平的MDR1 mRNA表达。有研究显示，65.3%未经化疗的卵巢癌患者P-gp阳性，经化疗后，73.7%患者P-gp阳性。但也有研究发现，在晚期卵巢恶性上皮性肿瘤中，P-gp的表达与化疗耐药无关[7]。
三、孕激素对MDR的作用
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1. 孕激素对P-gp的作用：(1)孕激素是一种有效的MDR逆转剂[8，9]。(2)孕激素逆转MDR的作用并非通过孕激素受体的介导，而是通过孕激素特异性地与P-gp分子上的某一疏水区结合从而抑制P-gp对药物的转运；孕激素的疏水性结构与其逆转MDR的作用明显相关，如孕激素可使MDR细胞内长春碱的浓度增加至21.0倍，甲地孕酮(有17-OH亲水基团)至6.4倍，而具有更强疏水性侧链的安宫黄体酮则可增加至21.3倍[10]。(3)孕激素对P-gp的作用具有基因特异性[11]。
2. 孕激素对P-gp ATP酶的作用：(1)P-gp可与多种结构和功能完全不同的疏水性分子、多肽及ATP酶结合并具有ATP酶的活性。(2)孕激素和许多被P-gp转运的药物均可诱导P-gp ATP酶活性不同程度的增加。(3)孕激素浓度越高，激活ATP酶的作用越强，但与孕激素对P-gp的作用相反，孕激素的疏水性与其激活ATP酶的能力呈负相关[12]。Orlowski等[13]和Litman等[14]发现，孕激素和维拉帕米有等效的激活ATP酶的作用，但维拉帕米与孕激素同时作用则可部分抑制ATP酶的活性，在较高浓度时，两者可彼此增强对ATP酶的抑制作用。
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3. 孕激素对mdr基因的调节：孕激素对mdr基因的调节是基因和受体特异性的，孕激素只特异性地通过孕激素A受体激活mdr1b基因的增强子序列，诱导mdr1b蛋白的表达，而对孕激素B受体和mdr1a均无作用[15]。目前，更多的证据支持mdr1b为孕激素的继发反应基因[16]。mdr1b增强子的-65～+97序列、-230～-206序列、-122～-65序列均对孕激素起反应，其中最重要的是-122～-65序列，此区有转录必须的核蛋白CCAAT/增强子结合蛋白(C/EBP) 和核因子-Y(NF-Y)结合区，任一结合区突变均使孕激素的诱导作用显著降低[2]。
4.孕激素对胆固醇合成及酯化的影响：孕激素可通过抑制P-gp对胆固醇及其前体的细胞内转运，抑制胆固醇的合成及酯化，造成细胞胆固醇营养缺乏以至死亡。
5.孕激素在妇科恶性肿瘤中的应用：目前，单用孕激素治疗卵巢癌的反应率为10%～20%左右[15]。Rendina等[17]报道，使用大剂量安宫黄体酮(500～800 mg/d)可使约15%的卵巢恶性上皮性肿瘤患者获得短期缓解，尤其是卵巢内膜样癌，其50%可获得短期缓解。Christen等[1]对大剂量孕激素和阿霉素联合治疗恶性肿瘤包括卵巢癌进行了Ⅰ期临床及药代动力学试验，证明使用大剂量孕激素(剂量为1～10 g/24 h，24 h连续静脉滴注，每4周1次)可在体内达到逆转MDR的有效浓度(1～11 μmol/L)，并且无严重的不可逆的毒副作用，同时孕激素也不影响阿霉素的代谢，但该试验未发现阿霉素与孕激素联合治疗有明显的改善和缓解肿瘤病情的作用，这可能与其存在其他耐药机理有关。
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四、孕激素治疗MDR肿瘤的展望
虽然许多药物如维拉帕米在体外实验中都是良好的MDR逆转剂，但它们的内在毒性限制了它们在体内达到逆转MDR的有效浓度[2]。而孕激素在逆转MDR的有效浓度下对机体无严重的不可逆的毒副作用，这为临床治疗MDR肿瘤提供了一条可行的途径。然而低浓度的孕激素可通过孕激素受体诱导mdr1b的表达，这可能在一定程度上影响了孕激素的逆转作用。作为孕激素受体拮抗剂，米非司酮既可通过抑制P-gp逆转MDR，又可通过阻断孕激素受体拮抗孕激素对mdr基因的诱导作用，并且口服方便，血药浓度高，可能是一种较理想的MDR逆转剂。另外，联合应用多种较低浓度MDR逆转剂也可能为一条有效的逆转MDR的途径，这为使用孕激素辅助治疗MDR肿瘤提供了更广阔的前景。
作者单位：陈晓军(200011 上海医科大学妇产科医院妇科)
丰有吉(200011 上海医科大学妇产科医院妇科)
, 百拇医药
参考文献
1，Christen RD, McClay EF, Plaxe SC, et al. Phase I/ pharmacokinetic study of high-dose progesterone and doxorubicin. J Clin Oncol, 1993, 11: 2417-2426.
2，Pavlik EJ. Estrogens, progestins, and their antagnists. Cambridge: Birkhauster Boston, 1997. 123-151.
3，Bu SZ, Yin DL, Ren XH, et al. Progesterone induces apoptosis and upregulation of p53 expression in human ovarian carcinoma cell lines. Cancer,1997, 79:1944-1950.
, 百拇医药
4，Vargas-Roig LM, Gago FE, Tello O, et al. Heat shock protein expression and drug resistance in breast cancer patients treated with induction chemotherapy. Int J Cancer， 1998, 79: 468-475.
5，Schneider J, Efferth T, Mattern J, et al. Immunohistochemical detection of the multi-drug-resistance marker P-glycoprotein in uterine cervical carcinomas and normal cervical tissue. Am J Obstet Gynecol， 1992,166:825-829.
6，Lee GY, Croop JM, Anderson E. Multidrug resistance gene expression correlates with progesterone production in dehydroepiandrosterone-induced polycystic and equine chorionic gonadotropin-stimulated ovaries of prepubertal rats. Biol Reprod， 1998, 58: 330-337.
, http://www.100md.com
7，Goff BA, Ries JA, Els LP, et al. Immunophenotype of ovarian cancer as predictor of clinical outcome: evaluation at primary surgery and second-look procedure. Gynecol Oncol， 1998, 70: 378-385.
8，Yang CP, DePinho SG, Greenberger LM, et al. Progesterone interacts with P-glycoprotein in multidrug-resistant cells and in the endometrium of gravid uterus. J Biol Chem, 1989, 264:782-788.
9，Qian XD, Beck WT. Progesterone photoaffinity labels P-glycoprotein in multidrug-resistant human leukemic lymphoblasts. J Biol Chem， 1990,265:18753-18756.
, 百拇医药
10，Barnes KM, Dickstein B, Cutler GB Jr, et al. Steroid treatment, accumulation and antagonism of P-glycoprotein in multidrug-resistant cells. Biochemistry, 1996, 35: 4820-4827.
11，Yang CP, Cohen D, Greenberger LM, et al. Differential transport properties of two mdr gene products are distinguished by progesterone. J Biol Chem, 1990, 265: 10282-10288.
12，Garrigos M, Mir LM, Orlowski S. Competitive and non-competitive inhibition of the multidrug-resistance-associated P-glycoprotein ATPase： further experimental evidence for a multisite model. Eur J Biochem, 1997, 244:664-673.
, 百拇医药
13，Orlowski S, Mir LM, Belehradek J Jr, et al. Effects of steroids and verapamil on P-glycoprotein ATPase activity:progesterone, deoxy- corticosterone, corticosterone and verapamil are mutually non-exclusive modulators. Biochem J, 1996,371:515-522.
14，Litman T, Zeuthen T, Skovsgaard T, et al. Competitive, non-competitive and cooperative interactions between substrates of P-glycoprotein as measured by its ATPase activity. Biochim Biophys Acta, 1997, 1361: 169-176.
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15，Kou MT, Julian J, Husian F, et al. Regulation of multidrug resistance gene mdr1b/mdr1 expression in isolated mouse uterine epithelial cells. J Cell Physiol, 1995, 164:132-141.
16，Mallick S, Horwitz SB. Transcriptional regulation of the murine multidrug resistance gene mdr1b by progesterone occurs via an indirect mechanism. DNA Cell Biol, 1997, 16: 807-818.
17，Rendina GM, Donadio C, Giovannini M. Steroid receptors and progestinic therapy in ovarian endometrioid carcinoma. Eur J Gynecol Oncol, 1982, 3: 241-246., http://www.100md.com
陈晓军 丰有吉
关键词：多药耐药(multi-drug resistance， MDR)；肿瘤；孕激素 肿瘤细胞的耐药可能有多种机理，其中由P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)介导的多药耐药(multi-drug resistance， MDR)是肿瘤细胞耐药的重要机理之一，因此,通过抑制P-gp逆转肿瘤细胞耐药的MDR逆转剂——孕激素日益受到重视。现将孕激素对肿瘤MDR作用的现状及进展作一综述，希望能为临床应用孕激素辅助治疗妇科耐药性恶性肿瘤提供一定帮助。
一、MDR概述
(一)P-gp
P-gp是相对分子质量为170 000的糖蛋白，能在MDR细胞膜上特异性地过度表达,而在对化学治疗(化疗)敏感的肿瘤细胞上却无表达。P-gp由多药耐药基因(mdr基因)编码，人类mdr基因有：MDR1、MDR2基因；啮齿类动物有：mdr1、mdr2、mdr3基因(小鼠)或P-gp1、P-gp2、P-gp3基因(中华仓鼠)。其中，小鼠mdr1基因又分2种亚型，它们编码的P-gp分别被命名为mdr1a和mdr1b蛋白。P-gp可作为能量依赖的药物外排泵，能将药物排出细胞，以维持细胞内药物浓度低于细胞毒性水平。P-gp不仅存在于耐药的肿瘤细胞中，在正常组织中也有表达，并且由这些组织发生的肿瘤常表达P-gp，并对大多数可作为P-gp底物的化疗药物耐药[1]。P-gp的天然底物为疏水性多肽，并可转运疏水性药物和内源性甾体类固醇。P-gp通常出现于需要保护层的腔道上皮，其生理功能仍不清楚。P-gp的表达具有组织及基因特异性，MDR1基因编码的P-gp在肾上腺皮质细胞、胎盘等部位高度表达；MDR2基因编码的P-gp在肝脏、肌肉、淋巴等组织中表达[2]。
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(二)MDR及其共性
MDR是指肿瘤细胞对一种药物耐药的同时也对另外一些化学结构及作用机理完全不同的药物存在交叉耐药现象。MDR的共性[2]为：(1)诱导MDR的药物一般为天然疏水性药物。(2)MDR 细胞的耐药程度与细胞内药物浓度呈明显负相关。(3)MDR细胞膜上有P-gp特异性过度表达，且P-gp在细胞中的含量与细胞耐药程度呈正相关。(4)存在化疗增敏剂或逆转剂。
(三)肿瘤耐药的作用机理
1.P-gp介导的MDR[2]：P-gp介导的MDR是肿瘤细胞耐药的重要机理之一。P-gp作为一种能量依赖的药物外排泵，当化疗药物进入肿瘤细胞内时，P-gp可与细胞内的化疗药物结合并将其排出细胞外以维持细胞内药物浓度低于细胞毒水平，从而使肿瘤细胞耐药。
2.其他肿瘤耐药机理：除MDR机理外，肿瘤耐药还可能有以下机理[1，3，4]：(1)谷胱苷肽解毒旁路中酶的表达及活性的改变，细胞核拓扑异构酶Ⅱ的改变。(2)谷胱苷肽-S-转移酶活性改变。(3)DNA损伤后修复能力的增强。(4)其他膜转运蛋白如多药耐药相关蛋白、P-95、热休克蛋白的过度表达等。
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二、妇科肿瘤与MDR
正常宫颈管腺体及宫颈鳞状上皮细胞有P-gp表达，提示由宫颈来源的肿瘤可能发生MDR。有学者利用免疫组织化学研究发现，11例宫颈癌标本中10例有P-gp表达，其中2例曾接受了2～3个疗程长春新碱化疗的宫颈癌标本P-gp呈高水平表达[5]。在子宫内膜癌中，P-gp只局限于上皮细胞腔道面，分化越好的肿瘤，P-gp水平越高[2]。在正常卵巢组织中，P-gp mRNA在排卵前卵泡、卵泡囊肿及黄体细胞中高度表达[6]。未经治疗的卵巢癌多为P-gp或MDR1基因表达阴性，或者有低水平的MDR1 mRNA表达。有研究显示，65.3%未经化疗的卵巢癌患者P-gp阳性，经化疗后，73.7%患者P-gp阳性。但也有研究发现，在晚期卵巢恶性上皮性肿瘤中，P-gp的表达与化疗耐药无关[7]。
三、孕激素对MDR的作用
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1. 孕激素对P-gp的作用：(1)孕激素是一种有效的MDR逆转剂[8，9]。(2)孕激素逆转MDR的作用并非通过孕激素受体的介导，而是通过孕激素特异性地与P-gp分子上的某一疏水区结合从而抑制P-gp对药物的转运；孕激素的疏水性结构与其逆转MDR的作用明显相关，如孕激素可使MDR细胞内长春碱的浓度增加至21.0倍，甲地孕酮(有17-OH亲水基团)至6.4倍，而具有更强疏水性侧链的安宫黄体酮则可增加至21.3倍[10]。(3)孕激素对P-gp的作用具有基因特异性[11]。
2. 孕激素对P-gp ATP酶的作用：(1)P-gp可与多种结构和功能完全不同的疏水性分子、多肽及ATP酶结合并具有ATP酶的活性。(2)孕激素和许多被P-gp转运的药物均可诱导P-gp ATP酶活性不同程度的增加。(3)孕激素浓度越高，激活ATP酶的作用越强，但与孕激素对P-gp的作用相反，孕激素的疏水性与其激活ATP酶的能力呈负相关[12]。Orlowski等[13]和Litman等[14]发现，孕激素和维拉帕米有等效的激活ATP酶的作用，但维拉帕米与孕激素同时作用则可部分抑制ATP酶的活性，在较高浓度时，两者可彼此增强对ATP酶的抑制作用。
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3. 孕激素对mdr基因的调节：孕激素对mdr基因的调节是基因和受体特异性的，孕激素只特异性地通过孕激素A受体激活mdr1b基因的增强子序列，诱导mdr1b蛋白的表达，而对孕激素B受体和mdr1a均无作用[15]。目前，更多的证据支持mdr1b为孕激素的继发反应基因[16]。mdr1b增强子的-65～+97序列、-230～-206序列、-122～-65序列均对孕激素起反应，其中最重要的是-122～-65序列，此区有转录必须的核蛋白CCAAT/增强子结合蛋白(C/EBP) 和核因子-Y(NF-Y)结合区，任一结合区突变均使孕激素的诱导作用显著降低[2]。
4.孕激素对胆固醇合成及酯化的影响：孕激素可通过抑制P-gp对胆固醇及其前体的细胞内转运，抑制胆固醇的合成及酯化，造成细胞胆固醇营养缺乏以至死亡。
5.孕激素在妇科恶性肿瘤中的应用：目前，单用孕激素治疗卵巢癌的反应率为10%～20%左右[15]。Rendina等[17]报道，使用大剂量安宫黄体酮(500～800 mg/d)可使约15%的卵巢恶性上皮性肿瘤患者获得短期缓解，尤其是卵巢内膜样癌，其50%可获得短期缓解。Christen等[1]对大剂量孕激素和阿霉素联合治疗恶性肿瘤包括卵巢癌进行了Ⅰ期临床及药代动力学试验，证明使用大剂量孕激素(剂量为1～10 g/24 h，24 h连续静脉滴注，每4周1次)可在体内达到逆转MDR的有效浓度(1～11 μmol/L)，并且无严重的不可逆的毒副作用，同时孕激素也不影响阿霉素的代谢，但该试验未发现阿霉素与孕激素联合治疗有明显的改善和缓解肿瘤病情的作用，这可能与其存在其他耐药机理有关。
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四、孕激素治疗MDR肿瘤的展望
虽然许多药物如维拉帕米在体外实验中都是良好的MDR逆转剂，但它们的内在毒性限制了它们在体内达到逆转MDR的有效浓度[2]。而孕激素在逆转MDR的有效浓度下对机体无严重的不可逆的毒副作用，这为临床治疗MDR肿瘤提供了一条可行的途径。然而低浓度的孕激素可通过孕激素受体诱导mdr1b的表达，这可能在一定程度上影响了孕激素的逆转作用。作为孕激素受体拮抗剂，米非司酮既可通过抑制P-gp逆转MDR，又可通过阻断孕激素受体拮抗孕激素对mdr基因的诱导作用，并且口服方便，血药浓度高，可能是一种较理想的MDR逆转剂。另外，联合应用多种较低浓度MDR逆转剂也可能为一条有效的逆转MDR的途径，这为使用孕激素辅助治疗MDR肿瘤提供了更广阔的前景。
作者单位：陈晓军(200011 上海医科大学妇产科医院妇科)
丰有吉(200011 上海医科大学妇产科医院妇科)
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1，Christen RD, McClay EF, Plaxe SC, et al. Phase I/ pharmacokinetic study of high-dose progesterone and doxorubicin. J Clin Oncol, 1993, 11: 2417-2426.
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12，Garrigos M, Mir LM, Orlowski S. Competitive and non-competitive inhibition of the multidrug-resistance-associated P-glycoprotein ATPase： further experimental evidence for a multisite model. Eur J Biochem, 1997, 244:664-673.
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13，Orlowski S, Mir LM, Belehradek J Jr, et al. Effects of steroids and verapamil on P-glycoprotein ATPase activity:progesterone, deoxy- corticosterone, corticosterone and verapamil are mutually non-exclusive modulators. Biochem J, 1996,371:515-522.
14，Litman T, Zeuthen T, Skovsgaard T, et al. Competitive, non-competitive and cooperative interactions between substrates of P-glycoprotein as measured by its ATPase activity. Biochim Biophys Acta, 1997, 1361: 169-176.
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