阿霉素耐药与谷胱甘肽－Ｓ－转移酶刘岳彪，吴德政北京市军事医学科学院（北京市１０００３９） 药物耐受是影响肿瘤细胞化疗疗效的最大障碍，其结果是肿瘤病人对药物治疗无效或导致复发。多 药耐药（ｍｕｌｔｉｄｒｕｇｒｅｓｉｓ－ｔａｎｃｅＭＤＲ）是指细胞可耐受各种不同结构功能 及杀伤机制的多种药物的致死剂量，由于多药抗药的产生与细胞内一系列生化及遗传学的改变有关 ，且阿霉素对细胞的作用发生在细胞多种代谢环节上，因此阿霉素抗药可作为ＭＤＲ产生的典型代 表。一、阿霉素对细胞的作用及阿霉素耐药性。阿霉素属蒽环类药物，在结构上具有蒽并一个六元 环为基础带有侧链和一氨基糖的化合物，阿霉素的抗肿瘤作用主要为：１．烷化作用。２．直接嵌 入ＤＮＡ核碱基对Ｇ－Ｃ之间，破坏ＤＮＡ结构。３．产生自由基（ＯＨ，Ｈ２Ｏ２）对肿瘤细胞 的核和膜作用，转化后的半醒自由基形式是产生亲核作用的基础［１］。阿霉素耐药性的特点１． 减少细胞内药物聚集［２］。２．减少ＤＮＡ单链或双链断裂的形成。３．谷胱甘肽－ｓ－转移酶 （ＧＳＴπ）活性和ＧＳＴπ含量增加［２］。４．ＤＮＡ修复的提前进行。５．Ｐ－ＧＰ糖蛋白 增加［２］。阿霉素耐药性的特点也是ＭＤＲ的全部特点。二、ＧＳＴ与ＧＳＴπ及抗药性的关系 １．ＧＳＴ的生物学意义ＧＳＴ是一组具有多种生理功能的二聚体蛋白质，根据其等电点（ＰＩ） 分别在碱性，中性和酸性范围分为α，μ，π。Ｍａｎｎｅｒｕｉｋ研究室从人胎盘中分离纯化出 ＧＳＴπ［３］，具有２０９个氨基酸，其中疏水氨基酸５０％，分子量为４６００，为二聚体， 亚单位分子量２３００，编码人的ＧＳＴπ的基因含７个ｅｘｏｎｓ和６个ｉｎｔｒｏｎｓ，约２ ．８Ｋｂ［４］，ＧＳＴ具有抗诱变和抗肿瘤作用，人们发现，ＧＳＴ在癌变过程中增高。研究结 果表明，ＧＳＴπ可以作为肺鳞癌，高分化肺腺癌，胃肠道癌，高分化肝癌，宫颈癌和乳腺癌的肿 瘤标志酶［５］，ＧＳＴ的活性测定不能真实反映ＧＳＴ同功酶蛋白含量的变化，某些肿瘤出现Ｇ ＳＴ活性下降，主要是碱性ＧＳＴ降低，而ＧＳＴπ是增高［６］。２．ＧＳＴπ与抗药性的关系 Ｄｅｆｆｌｅ等研究了Ｐ３８８白血病对阿霉素的耐药，ＳｏｕｔｈｅｒｎＢｌｏｔ未发现ＭＤＲ 基因的扩增与重排，ＮｏｕｔｈｅｒｎＢｌｏｔ显示Ｐ－ＧＰｍＲＮＡ水平增加２倍，Ｗｅｓｔｅ ｒｎ显示（单抗Ｃ２１９）Ｐ－ＧＰ显著增加，但加入叠氮钠（抑制Ｐ－ＧＰ介导的药物排出）， 未增加药物浓度，提示尽管Ｐ－ＧＰ增加，但排出泵的活性在这些细胞的耐药中并不起作用，提示 ＭＤＲ不是抗药的唯一原因［２］，同时Ｄｅｆｆｌｅ等还研究表明，１。耐药细胞比敏感株ＤＮ Ａ修复提前３小时。２ＧＳＴ酶活性比敏感株增高１．４４倍。３。ＮｏｒｔｈｅｒｎＢｌｏｔ分 析ＧＳＴπ比敏感株增高２倍。４．Ｐ３８８／ＡＤＲ对放线菌素Ｄ，柔红霉素，米托蒽醒，秋水 仙碱和鬼臼毒素交叉耐药，而对烷化剂不耐药。有人认为［７］，ＧＳＴπ和谷胱甘肽过氧化酶（ ＧｌｕｔａｔｈｉｏｎｅｐｅｒｏｘｉｄａｓｅＧＳＨρｘ）在阿霉素耐药株中增高，认为ＧＳＴ π是阿霉素诱导的Ｐ－Ｇｐ－ＭＤＲ的标志物。１６Ｏ／ＡＤＲ可以对左旋苯丙氨酸氮芥（Ｍｅｌ ｐｈａｌａｎ）
交叉耐药，但对长春新碱，长春花碱及鬼臼乙叉甙（ｅｔｏｐｏｓｉｄｅＶＰ－１ ６）等无交叉耐药［８］，而Ｐ３８８／ＡＤＲ的ＧＳＴ及ＧＳＴｍＲＮＡ增加，但ＧＳＴα不增 加，对Ｍｅｌｐｈｌａｎ无交叉耐药，因此，认为ＧＳＴα与烷化剂的耐药性相关［２］。目前根 据一系列研究［２，７］表明：１，ＧＳＴπ在抗药株细胞中表达增高。Ｂａｔｉｓｔ等研究在阿 霉素抗药株，乳腺癌ＭＣＦ－７／ＡＤＲ中ＧＳＴπ增高４５倍。Ｄｅｆｆｌｅ等用Ｎｏｒｔｈｅ ｒｎ杂交发现Ｐ／ＡＤＲ中ＧＳＴπ增高２倍，ＧＳＴ活性增高１．４４倍，此外在ＳＣＣ－２２ 肺鳞癌抗顺铂也发现ＧＳＴπ增高。另一研究则表明：Ｋ５６２／ＡＤＭ的ＧＳＴπ无增加，ＭＣ Ｆ－７／ＡＤＭ有１２～６３倍的增加，ＭＣＦ－７／秋水仙碱ＧＳＴ活性有７０倍增高［６］， 在ＧＳＴ减少的细胞，ＧＳＴπ亦增高，而只是ＧＳＴα减少。２，有些恶性细胞产生抗药后Ｐ－ ＧＰ不增加，而ＧＳＴπ增高和拓扑异构酶Ⅱ（ＴＯＰＯⅡ）降低。因此，有人认为多药抗药只与 ＧＳＴπ和ＴＯＰＯⅡ有关［９］。３，在药物对细胞引起的自由基损伤中，ＧＳＨ和它的依赖酶 参与其中，研究表明：固有耐药与ＧＳＨ有关，而获得性耐药与ＧＳＴπ酶的含量有关［１０～１ ３］。４，在有些耐药细胞（烷化剂类的耐药细胞）中，ＧＳＴπ不增高，这可能与烷化剂可作为 ＧＳＴ底物有关［１４］，ＧＳＴα（ＰＩ８．０）在抗氮芥细胞内活性提高４０倍，谷胱甘肽依 赖酶家族其它酶也有增高。Ｎｏｒｔｈｅｒｎ研究表明：ＧＳＴαｍＲＮＡ在抗药细胞中增高４～ ８倍，γ－ＧＴ活性水平有３．６倍增高。５，用ＧＳＴ抑制剂可以增加许多耐药细胞对烷化剂等 化疗药物的敏感程度，用ＧＳＴ抑制剂依他尼酸（ｅｔｈａｃｒｙｎｉｃａｃｉｄＥＡ）明显地增 高荷瘤小鼠对化疗的敏感度，表明ＧＳＴ高确与耐药性有关。６，用一种γ－谷氨酰半胱氨酸合成 酶抑制剂ｂｕｔｈｉｏｎｉｎｅｓｕｌｆｏｘｉｍｉｎｅ（ＢＳＯ）抑制ＧＳＨ合成关键酶γ－Ｇ ｌｕｔａｍｙｌ－Ｃｙｓｔｅｉｎ耗竭ＧＳＨ，可逆转耐药性，另外ＧＳＨ引起的耐药可通过促进 ＤＮＡ损伤修复来实现［１５］。７，ＧＳＴπ在耐药细胞中活性增高，但ＳＯＤ，谷胱甘肽过氧 化酶等抗氧化酶并不呈恒定变化［１６～１８］，ＨＬ６０／ＡＤＲ细胞内ＧＳＨ和γ－谷氨酰转 肽酶比ＲＬ６０低，而ＧＳＴ和谷胱甘肽过氧化酶活性两者相同，增加抗氧化酶防御系统或增加Ｇ ＳＴ水平有助于细胞柔红霉素（ｄｏｘ）抗药，ＦＬＣ（Ｆｒｉｅｎｄｅｒｙｔｈｒｏｌｅｕｋｅ ｍｉａｃｅｌｌｓ）处于ＡＤＲ之中，ＡＲＮＩ（耐２．５倍）ＡＲＮ２（耐１３倍）两抗药株的 ＳＯＤ（超氧歧化酶）和催化酶（ｃａｔａｌａｓｅ）活性降低，细胞内ＧＳＨ和ＧＳＨ还原酶无 固定变化，总ＧＳＲ过氧化酶，ＧＳＴ和ＤＴ－ｄｉａｐｈｏｒａｓｅ活性稍升高，ＧＳＴ与耐药 关系无恒定变化。８，另一研究表明ＧＳＴπ增高的细胞，ｒａｓ的变化与之并不相关，用ＰＫＯ ｎｅｏ质粒和包含ＧＳＴπ与Ｂ－ａｃｔｉｎ基因启动子的Ｃ－Ｈ－ｒａｓ转导细胞ＮＩＨ－３Ｔ ３，通过Ｎｏｒｔｈｅｒｎ和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ分析表明，ＧＳＴπ转导细胞株与阿霉素耐药有关 ，能保护细胞免受ＡＤＲ和ｅｔｈａｃｙｎｉｃ的毒性，但对烷化剂和顺铂敏感［１９］，ｆｏｓ ，ｊｕｎ等癌基因参与ＧＳＴπ的启动子也得到同样结果。９，用荧光探针将ＧＳＴ联接ＧＳＨ发 现，敏感细胞荧光主要集中在核，而耐药细胞则主要荧光在细胞浆高尔基体，ＢＳＯ可部分反转ｄ ｏｘ的耐药，ＢＳＯ可使在高尔基体的荧光部分消失，可使细胞内的药物聚集和滞留［１８］。１ ０，正常人类ＧＳＴπ基因位于１１号染色体，Ｐ－ＧＰ１７０位于７号染色体，但在ＭＣＦ－７ ／ＡＤＲ细胞中１１号染色体出现Ｐ－ＧＰ１７０基因扩增的同源染色区。因此有人认为，可能在 耐药细胞Ｐ－ＧＰ表达是主要的，ＧＳＴπ增加是阿霉素耐药的标志物［７］。１１，实验发现， 耐药可在细胞间转移，且可能是通过ＧＳＨ的转移实现的。因为，共同培养的细胞中ＧＳＨ的含量 比单独培养时高，用ＢＳＯ耗竭耐药细胞的ＧＳＲ时，耐药性下降，ＡＤＲ耐药细胞中ＧＳＨ增高 ，１２，作者等研究了阿霉素耐药细胞中ＧＳＴπ的表达，Ｐ３８８／ＡＤＲ抗药株比敏感株分别 增高１．２８０（抗药２３．６倍）和１．５６８（抗药４４．４倍）倍，顺铂耐药株（耐药３． ５倍）比敏感株增高１．１７０倍。Ｎｏｒｔｈｅｒｎ杂交进一步证实耐药株Ｐ３８８／ＡＤＲ的 ＧＳＴπ比敏感株增高１．２８１（耐２３．６倍）和１．４１２（耐４４．５倍）倍，其杂交带 出现在０．７５Ｋｂ处，Ｓｏｕｔｈｅｒｌ１杂交未显示Ｇ８Ｔπ的基因扩增，ＤＮＡ经Ｅｉｎｄ Ⅲ酶切在６Ｋｂ和５．１Ｋｂ处出现杂交带。Ｐ３８８／ＡＤＲ耐药株ＧＳＴ活性测定表明，Ｆ３ ８８／ＡＤＲ的Ｂ１（耐药８．７倍）比敏感株增高１．３５５倍，Ｂ２（耐药４４．４倍）则增 高１．７２７倍，顺铂耐药株（耐药３．５倍）ＧＳＴ活性增高１．２６倍。同时有作者对耐药株 中癌基因的表达进行了研究，Ｐ３８８／ＡＤＲ的抗药株比敏感株Ｃ－ｍｙｃ，ｖ－ｅｒｂ－Ｂ， Ｎ－ｒａｓ癌基因扩增分别减少１．３３５，１．６９５，１．３５倍（抗４４．５倍）和２．１ ９５，２．０２，１．８５４（抗２３．６倍）倍。ＧＳＴ在耐药细胞中发挥的作用可表现在以下 ３个方面：１，催化谷胱甘肽与药物反应形成ｔｈｉｏｅｔｈｅｒ或发挥自身过氧化物酶作用，防 止药物代谢生成活性氧类对膜磷脂的损伤。２，直接与药物代谢产生的亲电中间产物结合。３，直 接引起药物代谢活化。ＧＳＴπ在耐药细胞中的增高可否应用于克服肿瘤耐药性１．ＧＳＴπ可用 于检测耐药性的产生，尤其是阿霉素耐药。２．ＧＳＴπ的抗体及寡核工苷酸能否用于增敏化疗是 一个值得探讨的课题。参考文献｜｜［１］ＴａｄａｚｕｍｉＫｏｍｉｙａｍａｅｔａｌ．Ｂｉｏ ｃｈｅｍＰｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ，１９８２；３１：３６［２］ＤｅｆｆｉｅＡＭｅｔａｌ． ＣａｎｃｅｒＲｅｓ．１９８８；４８：３５９５［３］ＧｕｔｈｅｎｂｅｒｇＣｅｔａｌ．Ａｃ ｔａＣｈｅｍＳｃａｎｄ，１９７９；Ｂ３３：５９５［４］ＰｈｉｌｉｐＢｅｔａｌ：Ｐｈａｒ ｍａｃＴｈｅｒ，１９９０；４８：３５７［５］ＭａｎｔｌｅＴＪｅｔａｌ．Ｇｌｕｔａｔｈｉ ｏｎｅＳ－ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅａｎｄＣａｒｃｉｎｏｇｅｎｅｓｉｓ．Ｔａｙｌｏｒ，Ｆｒａｎｃｉｓ．Ｌｏｎｄｏｎ．１９８７；１２７［６］ＹｕｓａＫ，ＨａｍａｄａＨｅｔａｌ．ＣａｎｃｅｒＣｈｅｍｏｔｈｅｒＰｈａｒｍａｃｏｌ，１９８８；２２（１）：１７［７］ＢａｔｉｓｔＧ，ＴｕｌｐｕｌｅＡ．ＪＢｉｏｌＣｈｅｍ１９８６；２６１：１５５４４［８］Ｆｒａ
More abstracts about the 阿霉素耐药与谷胱甘肽－S－转移酶