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1、关于肺癌多药耐药性机制研究进展第一页，本课件共有25页概概 述述肺癌流行病学：肺癌流行病学：“治疗的瓶颈治疗的瓶颈”（therapeutic glass ceiling），这一状况与肺癌的），这一状况与肺癌的多药耐药性多药耐药性密密切相关，肺癌的多药耐药性是肺癌术切相关，肺癌的多药耐药性是肺癌术后复发及转移的主要原因后复发及转移的主要原因第二页，本课件共有25页概概 述述 肿瘤耐药性：肿瘤细胞对化疗药物的肿瘤耐药性：肿瘤细胞对化疗药物的不敏感性不敏感性 多药耐药性（多药耐药性（multi drug resistance，MDR）肿瘤细胞对一种化疗药产生耐药现象后对肿瘤细胞对一种化疗药产生耐药现
2、象后对非同类结非同类结 构构、细胞靶点细胞靶点和和作用机制迥然不同作用机制迥然不同的其他化疗药物的其他化疗药物 产生交叉耐药。产生交叉耐药。耐耐 药药 性：性：先天性耐药先天性耐药（natural resistance）获得性耐药获得性耐药（acquired resistance）第三页，本课件共有25页耐药谱：耐药谱：原药耐药（原药耐药（primary drug resistance，PDR）：）：只对诱只对诱 导的原药产生耐药，而对其它药物不产生产交叉耐药导的原药产生耐药，而对其它药物不产生产交叉耐药 多药耐药（多药耐药（multi drug resistance，MDR）：）：是由一种是
3、由一种 药物诱发，但同时又对其它多种结构和作用机制迥异药物诱发，但同时又对其它多种结构和作用机制迥异 的抗癌药物产生交叉耐药的抗癌药物产生交叉耐药第四页，本课件共有25页肿瘤细胞多药耐药性作用机制肿瘤细胞多药耐药性作用机制主要有以下几个方面主要有以下几个方面 发生在发生在细胞膜水平细胞膜水平的药物摄取减少和外排增多，引起细胞内药物的绝对浓度降低，的药物摄取减少和外排增多，引起细胞内药物的绝对浓度降低，（如：（如：MDR1基因编码的基因编码的pglycoprotein，P-gp引起的耐药性）引起的耐药性）发生在发生在细胞质和细胞器水平细胞质和细胞器水平的药物亚细胞分布的改变，使药物无法接近其作用
4、靶的药物亚细胞分布的改变，使药物无法接近其作用靶点，引起药物有效浓度降低，如由多药耐药性相关蛋白（点，引起药物有效浓度降低，如由多药耐药性相关蛋白（multidrug resistance associated protein，MRP）引起的耐药性）引起的耐药性 肺耐药性相关蛋白（肺耐药性相关蛋白（Lung resistance related protein，LRP）和乳腺癌耐药性）和乳腺癌耐药性蛋白（蛋白（breast cancer resistance protein，BRCP）对化疗药物的）对化疗药物的胞吐作用胞吐作用第五页，本课件共有25页肿瘤细胞多药耐药性作用机制肿瘤细胞多药耐药性
5、作用机制 细胞解毒系统和修复系统功能加强细胞解毒系统和修复系统功能加强,使药物迅速灭活，药物引起的肿使药物迅速灭活，药物引起的肿瘤细胞瘤细胞DNA 损伤得以及时修复损伤得以及时修复,如与如与GST有关的耐药性有关的耐药性 药物靶点在质和量上的改变药物靶点在质和量上的改变，主要指拓扑异构酶，主要指拓扑异构酶（TOP ）表达降低，并发生点突变，活性降低，减弱了以）表达降低，并发生点突变，活性降低，减弱了以TOP 为靶点为靶点的药物的细胞毒性的药物的细胞毒性 PKC活性升高，促进活性升高，促进P-gp及拓扑异构酶及拓扑异构酶的磷酸化的磷酸化 抗凋亡基因抗凋亡基因Bcl-2表达增高及凋亡基因表达增高及
6、凋亡基因Fas、Bax的降低等的降低等第六页，本课件共有25页一一mdr1基因和基因和Pgp介导的介导的MDR（一一）mdrmdr1基因及其表达产物的结构基因及其表达产物的结构 mdrmdr1基因属于基因属于mdrmdr1基因组成员基因组成员 人类为人类为mdrmdr1和和mdrmdr2 小鼠为小鼠为mdr3、mdr1和和mdr2(或或mdr 1a、mdr1b、mdr 2)。人类人类mdr1和和mdr2在位点上相邻近，位于在位点上相邻近，位于721.1。Mdr1 基因全长基因全长330kb，共，共28个外显子个外显子 mdr1基因表达的蛋白产物属于基因表达的蛋白产物属于ABC(ATP bind
7、ing cassette)，超，超家族成员家族成员，是一种跨膜蛋白，称为是一种跨膜蛋白，称为Pgp，由，由1280个氨基酸残基组个氨基酸残基组成，氨基端与羧基端两段氨基酸序列对称，同源性达成，氨基端与羧基端两段氨基酸序列对称，同源性达65%，每个部分各有每个部分各有6个跨膜螺旋结构和个跨膜螺旋结构和2个胞内个胞内ATP结合点结合点第七页，本课件共有25页（二二）PgpPgp的功能的功能 PgpPgp具有较复杂的具有较复杂的膜转运功能膜转运功能，与其结合位点结合并水解供能与其结合位点结合并水解供能，从而引起构象的改变或其他机制将胞质内的化疗药物泵出到细从而引起构象的改变或其他机制将胞质内的化疗药
8、物泵出到细胞间隙胞间隙，使胞质内的药物浓度降低使胞质内的药物浓度降低，从而避免了化疗药物对细从而避免了化疗药物对细胞的毒性作用胞的毒性作用，表现出耐药性。表现出耐药性。Pgp被称为能量依赖性药物外排被称为能量依赖性药物外排泵。泵。它对天然的疏水性抗肿瘤药物（它对天然的疏水性抗肿瘤药物（长春花碱、蒽环类、泊苷长春花碱、蒽环类、泊苷如依托泊苷如依托泊苷类、放线菌素及紫杉醇类、放线菌素及紫杉醇等）有较强的外泵作用。等）有较强的外泵作用。对合成药物对合成药物米托蒽醌米托蒽醌也有较强的外泵作用也有较强的外泵作用 第八页，本课件共有25页(三三)mdrmdr1基因在肿瘤组织中的表达基因在肿瘤组织中的表达
9、几乎在所有肿瘤类型中都有表达几乎在所有肿瘤类型中都有表达，包括癌、肉瘤、白血病和淋包括癌、肉瘤、白血病和淋巴瘤等。巴瘤等。mdrmdr1基因表达：基因表达：NSCLC中所占比例较大中所占比例较大，腺癌腺癌 鳞癌鳞癌 SCLC中表达水平接近正常组织中表达水平接近正常组织 肺腺癌中肺腺癌中mdrmdr1基因的基因的表达与组织分化程度有相关性表达与组织分化程度有相关性，腺癌中腺癌中mdrmdr1基因的高表达主要在高分化类基因的高表达主要在高分化类，部分在中分化类部分在中分化类，低分化低分化腺癌无腺癌无mdrmdr1基因的高表达。基因的高表达。产生机制：产生机制：可能是在化疗药物的作用下，能够高度表达
10、可能是在化疗药物的作用下，能够高度表达mdr1mdr1基因的肺癌基因的肺癌细胞得以优势生长或化疗药物可以直接激活肿瘤细胞中的启动子，通过调控细胞得以优势生长或化疗药物可以直接激活肿瘤细胞中的启动子，通过调控的转录及翻译，实现的的转录及翻译，实现的mdr1mdr1基因过表达，出现基因过表达，出现MDRMDR表型表型 不同观点不同观点：mdr1mdr1基因过表达与肺癌的临床耐药特性无直接关系，这种耐药机基因过表达与肺癌的临床耐药特性无直接关系，这种耐药机制不是导致肺癌耐药性的主要机制，还有非制不是导致肺癌耐药性的主要机制，还有非PgpPgp介导的多药耐药性机制存在介导的多药耐药性机制存在第九页，本
11、课件共有25页二多药耐药相关蛋白二多药耐药相关蛋白（MRP）nMRP被称为非被称为非Pgp介导的介导的M MDR，在不表达在不表达gp 的多的多药耐药细胞（药耐药细胞（H69AR H69AR 对阿霉素高度耐药对阿霉素高度耐药）中可以检测）中可以检测出出MRP 第十页，本课件共有25页（一一）MRP的基因结构的基因结构n全长为全长为8.8，其开放阅读框为，其开放阅读框为4.5KBKBnMRPMRP基因编码蛋白为由基因编码蛋白为由1531氨基酸组成的糖蛋白氨基酸组成的糖蛋白，MRP与与PgpPgp在一级结构上有在一级结构上有15%的同源性，也属于联结的同源性，也属于联结ATPATP盒盒（ABC）超
12、家族成员超家族成员。人类。人类MRP基因家族至少含有基因家族至少含有6个成员个成员(MRP(MRP 1-61-6)，MRPMRP3和和MRP MRP 1同源性最高同源性最高，MRPMRP1、MRPMRP2和和MRPMRP3均为有机阴离均为有机阴离子盒多种药物转运蛋白。子盒多种药物转运蛋白。第十一页，本课件共有25页（一）的基因结构nMRPMRP由由3个疏水的个疏水的跨膜区跨膜区(memberance spanning domain，MSD)和和2个个核苷酸结合功能区核苷酸结合功能区(nucleotide binding domain，NBD)组成组成，第第1个个MSDMSD包含有包含有5个穿膜
13、结构个穿膜结构，末端位于细胞膜内侧末端位于细胞膜内侧，第第2个个MSDMSD包含包含6个个穿膜结构穿膜结构，末端位于细胞膜外侧末端位于细胞膜外侧，第第3个个MSDMSD包含包含6个穿膜结构。个穿膜结构。MRPMRP的的NBDNBD的的与与PgpPgp不同不同，PgpPgp的的2个个NBDNBD结构相似结构相似，功能相近功能相近，而而MRPMRP的的2个个NBDNBD结构有很结构有很大的差异大的差异，这种差异可能对这种差异可能对ATPATP的结合、水解和底物转运有重要的意义的结合、水解和底物转运有重要的意义nMRPMRP在在正常细胞正常细胞中大多数位于中大多数位于内质网、高尔基体和内质网、高尔基
14、体和胞质运输囊泡等内膜系统上胞质运输囊泡等内膜系统上，少数位于细胞膜少数位于细胞膜，但但在在肿瘤细胞肿瘤细胞中则相反中则相反，主要定位于主要定位于细胞膜上细胞膜上第十二页，本课件共有25页（二二）MRP的功能的功能作用与作用与PgpPgp相似相似n依赖于的药物外排泵依赖于的药物外排泵，主要通过转运有机阴离子如，主要通过转运有机阴离子如GSX复合物及参复合物及参与胞质囊泡运输介导与胞质囊泡运输介导多柔比星多柔比星（阿霉素阿霉素，）、长春新碱、长春新碱等的耐药等的耐药性性，虽然虽然MRPMRP与与PgpPgp的作用底物有一些重叠的作用底物有一些重叠，但与但与PgpPgp不同的是不同的是，MDRMD
15、R引起引起的药物外排需谷胱甘肽参与的药物外排需谷胱甘肽参与，细胞内谷胱甘肽的水平和谷胱甘肽转硫细胞内谷胱甘肽的水平和谷胱甘肽转硫酶的活化与酶的活化与MRPMRP介导的介导的MDRMDR有关。有关。MRPMRP引起的引起的MDRMDR不仅由不仅由MRPMRP基因扩增和表基因扩增和表达引起达引起，而且也与而且也与MRPMRP在细胞内的分布有关在细胞内的分布有关 n通过改变细胞内的药物分布产生耐药性通过改变细胞内的药物分布产生耐药性（可能可能）。在。在MRPMRP过度表达的细胞中发过度表达的细胞中发现蒽环类化疗药物主要集聚于现蒽环类化疗药物主要集聚于细胞核周围区域和胞质囊泡中细胞核周围区域和胞质囊泡
16、中，胞核内很胞核内很少少。而在药物敏感细胞中而在药物敏感细胞中，药物分布有很高的核浆比药物分布有很高的核浆比。nMRPMRP的生理功能与细胞内解毒、氧化应激反应和炎症等有关的生理功能与细胞内解毒、氧化应激反应和炎症等有关，在化学致癌物质在化学致癌物质侵袭时对机体有保护作用侵袭时对机体有保护作用第十三页，本课件共有25页（三三）MRP在肿瘤组织中的表达多种在肿瘤组织中的表达多种n正常组织正常组织和和肿瘤细胞肿瘤细胞表达表达MRP 慢性淋巴细胞白血病中呈高表达慢性淋巴细胞白血病中呈高表达 食管癌、非小细胞肺癌和急性髓性白血病中偶尔呈高水平表达食管癌、非小细胞肺癌和急性髓性白血病中偶尔呈高水平表达
17、软组织肉瘤、黑色素瘤、前列腺癌、乳腺癌、肾癌、膀胱癌、睾丸癌、卵巢癌和软组织肉瘤、黑色素瘤、前列腺癌、乳腺癌、肾癌、膀胱癌、睾丸癌、卵巢癌和结肠癌等肿瘤中结肠癌等肿瘤中MRP的表达水平与正常组织相似的表达水平与正常组织相似n Wright等检测了未经治疗的等检测了未经治疗的SCLC和和NSCLC患者中患者中MRPMRP的表达水平的表达水平，NSCLC（87%）、）、SCLC（56%）（大部分非小细胞肺癌患者存在固有性耐药）大部分非小细胞肺癌患者存在固有性耐药）n Oshika等对等对107例非小细胞肺癌患者的表达情况进行了检测例非小细胞肺癌患者的表达情况进行了检测，43.9%（47/107）M
18、RP阳性阳性，26例例MRP阳性患者的化疗效果较阳性患者的化疗效果较MRP阴性差阴性差，认为认为MRP的高表达引起的耐药性影响非小细胞肺癌患者的预后的高表达引起的耐药性影响非小细胞肺癌患者的预后。第十四页，本课件共有25页三肺癌耐药性相关蛋白三肺癌耐药性相关蛋白（LRP）nLRP是是Scheper于于1993年在人年在人NSCLC阴性的多药耐药阴性的多药耐药细胞系细胞系SW1573/2120中发现的中发现的第十五页，本课件共有25页（一）（一）LRP的结构的结构nLRP基基因因cDNA全全长长2.8kb，含含896个个氨氨基基酸酸，95%的的LRP位位于于细细胞胞 质质 中中，5%位位 于于
19、核核 膜膜 的的 胞胞 质质 面面 和和 核核 膜膜 孔孔 附附 近近。LRP与与MVP(Major Vault protein，MVP)高高度度同同源源，而而MVP是是构构成成穹穹隆隆小体（小体（Vault）的主要成分）的主要成分n从从大大鼠鼠肝肝脏脏中中纯纯化化的的穹穹隆隆小小体体包包括括4个个部部分分，分分别别为为3个个蛋蛋白白、1个个RNA第十六页，本课件共有25页（二二）LRP的分布及功能的分布及功能n主要分布主要分布于机体与于机体与外界相通的体腔上皮外界相通的体腔上皮、血脑屏障、血脑屏障、巨噬细胞和巨噬细胞和分泌性器官中分泌性器官中(如血管上皮、消化道上皮、如血管上皮、消化道上皮、
20、近端肾小管、巨噬细胞、肾上腺皮质和角化细胞近端肾小管、巨噬细胞、肾上腺皮质和角化细胞)n功能：功能：可能与可能与Pgp和和MRP相似相似，主要是主要是清除外源性清除外源性生物活性物质生物活性物质，使机体免受这些物质的损害使机体免受这些物质的损害第十七页，本课件共有25页（二）LRP的功能作用机制：作用机制：nLRP在肿瘤在肿瘤MDR中的作用也是中的作用也是依赖依赖ATP能量能量，使药物外使药物外排，使胞内药物浓度降低排，使胞内药物浓度降低，减少细胞毒作用减少细胞毒作用n阻止某些阻止某些以细胞核为效应点的药物以细胞核为效应点的药物通过核膜孔进入细胞通过核膜孔进入细胞核核，并将进入细胞核的药物转运
21、到细胞质中并将进入细胞核的药物转运到细胞质中n进入细胞质中的药物可被转运到运输囊泡中进入细胞质中的药物可被转运到运输囊泡中，从而隔绝从而隔绝药物作用药物作用，并以并以胞吐的方式胞吐的方式排到细胞外排到细胞外第十八页，本课件共有25页（三三）LRP在肿瘤组织中的表达在肿瘤组织中的表达n在肿瘤组织中的表达率与表达水平明显在肿瘤组织中的表达率与表达水平明显高于正常组织高于正常组织n不同的肿瘤其表达水平也不尽相同不同的肿瘤其表达水平也不尽相同nLRP阳性肿瘤耐药细胞耐药谱广泛阳性肿瘤耐药细胞耐药谱广泛，介导以介导以DNA为靶点的化为靶点的化疗药物，如卡铂、顺铂等疗药物，如卡铂、顺铂等nDingeman
22、s对对SCLC和中的表达情况进行了研究和中的表达情况进行了研究，发现发现NSCLC中的表达明显高于中的表达明显高于SCLC ，但但LRP的表达与耐药和的表达与耐药和预后无明显相关性预后无明显相关性nBergerBerger检测了检测了16株株NSCLC细胞、永生化肺支气管上皮细胞细胞、永生化肺支气管上皮细胞和胚胎肺成纤维细胞中和胚胎肺成纤维细胞中LRP的表达水平的表达水平，发现所有细胞均发现所有细胞均表达表达LRP mRNA，而，而LRP蛋白的表达水平从无到高表达不尽相蛋白的表达水平从无到高表达不尽相同同，柔红霉素和博来霉素增强柔红霉素和博来霉素增强LRP在细胞中的表达在细胞中的表达，顺铂的顺
23、铂的增强作用较小增强作用较小，而长春花碱无增强作用而长春花碱无增强作用，认为认为LRP的表达与的表达与顺铂耐药性有明显关系顺铂耐药性有明显关系 第十九页，本课件共有25页 p53基因与肺癌耐药基因与肺癌耐药n是迄今为止发现与人类肿瘤密切相关的基因之一是迄今为止发现与人类肿瘤密切相关的基因之一n参与细胞周期的调控参与细胞周期的调控n与肺癌等恶性肿瘤的耐药性相关与肺癌等恶性肿瘤的耐药性相关 依立替康和依立替康和CDDP与野生型与野生型p53基因转染联合治疗对基因转染联合治疗对NSCLC逆转有效逆转有效第二十页，本课件共有25页拓扑异构酶（拓扑异构酶（Topo）与肺癌耐药）与肺癌耐药DNA Topo
24、是一种能是一种能催化催化DNA超螺旋结构局部构型改变超螺旋结构局部构型改变的核酶，的核酶，有有Topo 和和Topo Topo 介导的介导的MDR是以细胞内药物聚积障碍和对所有抗是以细胞内药物聚积障碍和对所有抗Topo 药物交叉耐药为特征药物交叉耐药为特征以以Topo 为作用靶点的药物：为作用靶点的药物：蒽环类药物、喜树碱、鬼臼毒蒽环类药物、喜树碱、鬼臼毒类药物等类药物等第二十一页，本课件共有25页拓扑异构酶（拓扑异构酶（Topo）与肺癌耐药）与肺癌耐药n作用机制：作用机制：Topo 基因的点突变或缺失基因的点突变或缺失 Topo 的磷酸化水平提高的磷酸化水平提高 Topo 酶水平降低酶水平降
25、低 Topo 同工酶比值发生改变同工酶比值发生改变n特特 点：点：对天然来源的药物有耐药性对天然来源的药物有耐药性 膜活性药物不能逆转耐药性膜活性药物不能逆转耐药性 与靶细胞内的药物浓度无关与靶细胞内的药物浓度无关第二十二页，本课件共有25页n肺癌耐药性的形成可能存在另外的机制肺癌耐药性的形成可能存在另外的机制（如存在如存在新的多药耐新的多药耐药相关基因药相关基因等）等）n随着分子生物学和相关学科的飞速发展随着分子生物学和相关学科的飞速发展，基因克隆策略和基因克隆策略和技术的不断更新技术的不断更新，利用有效的基因克隆技术利用有效的基因克隆技术，发现新的肺癌发现新的肺癌多药耐药相关基因已成为可能。另外多药耐药相关基因已成为可能。另外，对目前已经发现并得到对目前已经发现并得到公认的肺癌多药耐药基因之间相互关系的研究公认的肺癌多药耐药基因之间相互关系的研究，也是一个值得也是一个值得关注的领域关注的领域 展展 望望第二十三页，本课件共有25页第二十四页，本课件共有25页感感谢谢大大家家观观看看第二十五页，本课件共有25页