肿瘤耐药的发生机制

肿瘤细胞耐药表现为原药耐药和多重耐药2种形式。前者只对诱导药耐药，对其他药物不产生交叉耐药，这类抗癌药多是抗代谢药：如甲氨蝶呤（MTX）、氟尿嘧啶（5－FU）和环磷酰胺（CTX）等。多药耐药（MDR）不但对诱导治疗的药物产生耐药，而且对其他结构不同、作用机制各异的药物产生交叉耐药，这类药物多数是天然生物碱类和抗生素类抗肿瘤药，分子量较大，亲脂性高，此类药有MTX、依托泊苷（VP－16）、替尼泊苷（VM－26）、长春新碱（VCR）等。肿瘤化疗发生耐药时常会使治疗变得复杂化。耐药现象是一个棘手的问题，特别是多重耐药。当前产生耐药的机制可以分为以下几种。

（一）药理耐药

药理耐药是指由机体对药物的影响所导致的耐药，如药物进入机体后代谢增强或活化障碍、肿瘤血供不足、药物组织穿透力差等导致的肿瘤细胞外药物有效浓度降低。

（二）生化耐药

生化耐药是指肿瘤细胞的遗传性及生化特性发生复杂的变化致使细胞通过不同途径对药物产生耐药性，主要有：①细胞膜／核膜蛋白，即药物输出泵，如P－糖蛋白（Pgp）、多重耐药相关蛋白（MRP）、肺耐药相关蛋白（LRP）和乳腺癌耐药蛋白（BCRP），能够使细胞内药物外排增加或囊泡隔离，导致细胞内药物浓度降低或药物分布改变。②细胞质／核内蛋白，即药物靶酶活性改变，如二氢叶酸还原酶（DHFR）是MTX的靶酶，DNA拓扑异构酶Ⅱ是蒽环类和鬼臼毒素类药物的靶酶，它们的含量及活性降低也能导致耐药；酪氨酸激酶是STI571的靶酶，它的扩增和突变都能产生耐药；谷胱甘肽－S转移酶（GST）活性及结合能力增强，催化谷胱甘肽（GSH）与药物及其代谢产物结合；细胞内蛋白激酶（PKC）活性改变加速Pgp磷酸化；O，6－甲基鸟嘌呤－DNA甲基转移酶活性增强等导致DNA修复功能增强等。但不管是以什么耐药机制起作用，都以肿瘤细胞内药物浓度降低为其特征。

（三）凋亡耐药

大部分抗肿瘤药物引起细胞死亡是通过细胞凋亡，而促凋亡基因的缺失或抗凋亡基因bcl－2的过度表达，都将相应地导致肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。肿瘤细胞对凋亡的耐受是MDR的一个新机制，不同肿瘤细胞对化疗的敏感性差异主要是因各种肿瘤细胞对凋亡的阈值不同，肿瘤细胞对化疗耐药的实质是药物不能活化，其凋亡途径有如下几种：

1．P53基因　P53是肿瘤中最易发生突变的抑癌基因。野生型P53蛋白是细胞内的“分子警察”，其主要功能是细胞G1期阻滞和诱导细胞凋亡。当细胞受到依托泊苷、顺铂等药物或放疗作用后，细胞DNA损伤，受损细胞启动共济失调毛细血管扩张突变基因（ATM）使P53表达增加，引起细胞G1期阻滞以完成修复或进入凋亡以清除肿瘤细胞，这是化疗诱导细胞凋亡的最常见机制。因此，P53的突变导致其功能丧失引起肿瘤耐药。

2．bcl－2基因　bcl－2蛋白家族是细胞凋亡的重要调节因子，在人类已发现这种蛋白由16个成员组成，可分为促凋亡和抗凋亡2大类。bcl－2具有抗凋亡功能，过度表达可抑制正常细胞及肿瘤细胞凋亡，是一种新的耐药因素。体外研究表明，bcl－2过度表达导致对多种化疗药物的耐受。最近临床研究显示，bcl－2表达与白血病、淋巴瘤和前列腺癌的耐药及预后相关，然而，在大肠癌、乳腺癌和非小细胞肺癌却有相反的报道。

3．Fas／FasL与耐药　Fas是TNF超家族成员之一，Fas与 FasL的结合可引起细胞凋亡途径的激活，从而杀死肿瘤细胞。某些化疗药物，如多柔比星作用于肿瘤细胞导致FasL表达增加，这是损伤肿瘤细胞的作用机制之一，但并非所有肿瘤均有Fas高表达，缺乏Fas受体表达的肿瘤细胞则阻断Fas／FasL系统的传导，导致对凋亡的耐受。

4．半胱氨酸蛋白水解酶和耐药　最近研究发现，在Pgp表达白血病耐药细胞系对各种半胱氨酸蛋白水解酶依赖的凋亡刺激（FasL、TNF、化疗和放疗）产生耐受，而对颗粒酶B等非半胱氨酸蛋白水解酶依赖的凋亡刺激敏感，同时Pgp逆转剂能够恢复对半胱氨酸蛋白水解酶依赖凋亡的耐受，表明Pgp除经典的药物排除泵功能外，尚具有对半胱氨酸蛋白水解酶依赖的凋亡途径保护的作用。

总之，大部分抗肿瘤药物引起细胞死亡是通过细胞凋亡，而促凋亡基因的缺失或抗凋亡基因的过度表达都将导致肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。

（四）微环境耐药

肿瘤细胞的存活和生长有赖于组织器官的微环境，而组织器官的微环境可以通过调节不同耐药基因表达来影响肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。在所有正常人类组织中均可检测到Pgp及mdr－l基因的mRNA，但是不同器官中的Pgp及mdr－l基因mRNA的水平相差很大，在肾脏、肝、消化道、肺等器官中Pgp及mdr－l基因mRNA的水平较高，而在睾丸、卵巢、子宫、皮肤等器官中处于较低水平。即使在同一器官的不同细胞中，Pgp及mdrl基因mRNA的水平也有很大差异，而且Pgp在细胞膜的分布并不均一。例如在肝脏，肝细胞的Pgp及mdr－l基因mRNA的水平远低于胆管上皮细胞。Pgp在肝细胞的分布则集中于胆小管一侧。这些差异表明，在不同的器官组织中存在着特定调控mdrl基因表达的机制。正常情况下发生于Pgp高表达的器官、组织的恶性肿瘤，常常在接触化疗前即对多种化疗药产生耐药（即内在性的多重耐药）。在这类肿瘤中Pgp及mdr－l基因mRNA的水平不仅与肿瘤耐药的程度有密切相关，而且与肿瘤的侵袭、转移等生物学特性相关。而恶性肿瘤在这些器官形成的转移灶也易产生与Pgp相关的多重耐药现象。值得注意的是，这种耐药恶性肿瘤无论是原发灶还是转移灶，一旦离开特定的器官微环境后，肿瘤细胞Pgp的表达水平及其对化疗药物的敏感性均会发生变化，这提示特定的器官微环境通过与肿瘤细胞间的相互作用调节mdr－l基因的表达，进而影响肿瘤细胞对化疗药物的反应。用鼠CT－26结肠癌细胞，分别建立了肺及皮下转移灶，可以观察到皮下转移灶对多柔比星敏感，而多柔比星对肺转移灶的作用极小。CT－26结肠癌细胞对多柔比星的敏感性与mdr－l基因mRNA的水平直接相关。与原代或来源于皮下转移灶的CD－26相比，来源于肺部转移灶的CT－26细胞对多柔比星耐药，且有较高水平的mdr－l基因的表达。将来源于肺部转移灶的CT－26细胞植入裸鼠皮下后，原来耐药的CT－26对多柔比星的敏感性明显提高，mdr－l基因mRNA及Pgp的水平也同时下降。而来源于皮肤的CT－26细胞经静脉接种在肺实质形成转移灶后，原来敏感的CT－26细胞对多柔比星耐药，mdr－l基因mRNA及Pgp的水平也同时上升，这进一步证明了肺部特定的器官微环境是提高CT－26结肠癌细胞mdr－l基因表达水平的原因。一旦离开这一微环境（体外培养7d后），CT－26细胞mdr－l基因的表达水平及对多柔比星的敏感性基本上与原代敏感细胞相同。这些实验证明，特定的器官微环境可以诱导肿瘤细胞产生与Pgp相关的多重耐药现象。此外20世纪70年代，Folkman提出实体瘤的生存与进展依赖于血管的新生。以后的众多研究进一步验证了这一假说。直径＜1mm的肿瘤可以通过扩散途径获得氧及各种养分，而超过这一直径的肿瘤进展（生长、侵袭、转移）必须依赖于血管的新生。而且Angelo等还发现，与实体瘤类似，骨髓的血管新生同样是B细胞淋巴组织增生性疾病（包括多发性骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤）恶性进展（增生、侵袭、转移）的标志。肿瘤的血管新生是调节这一过程的众多正负因子共同作用的结果。宿主微环境对于肿瘤进展的重要意义也为肿瘤的治疗（特别是对于转移灶和残留灶的治疗）提供了新的靶点，可能是攻克某些难治性肿瘤对特定化疗药耐药问题的一种有效途径。