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肺耐药相关蛋白与肿瘤多药耐药相关性的研究进展

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匡堂绽述!Q螋生!Q旦箜!i鲞笙!!期丛!ii型曼!!!Pi!!!坐:Q坐!Q塑t!堂:!i:№:!!肺耐药相关蛋白与肿瘤多药耐药相关性的研究进展刘中图分类号:R73-354津△(综述),唐安洲’(审校)文献标识码:A文章编号:1006.2084(2009)19-2944-05(广西医科大学第一附属医院耳鼻咽喉头颈外科,南宁530021)摘要:耐药相关蛋白(LRP)又叫主穹隆蛋白(MVP),是一种在人体内普遍表达的蛋白,构成了细中空的竹笼装结构。LRP基因定位于16p13.1~16p11.2染色体上。1995年,Seheffer等口。在MDR成纤维细胞系cDNA胞内已知的最大蛋白质之一——穹隆体,并参与核孔复合物的组成。对细胞核质物质转运起重要作用。随着对其的深入研究,发现LRP在细胞的生理代谢、自身保护、抗凋亡、抗感染、肿瘤的恶变以及多药耐药(MDR)的形成等过程中起着重要作用,同时其表达程度与肿瘤治疗效果以及预后也有一定的相关性。关键词:肺耐药相关蛋白;穹隆;多药耐药;肿瘤AdvancesmeritoftheCorrelationbetweentheL即andFirstMDRofOtolaryngology一胁“&NeckSurgery,theofTulnor/2Ufin.似NGAn.zhou.(Depart—AffiliatedHospital,GuangxiMedicalUnivers毋,Nan一文库中分离出LRP基因cDNA,经检测显示LRP开放阅读架由2668对碱基组成,编码896个氨基酸。LRP相对分子质量110×103,占穹隆体75%以上,是其主要组成部分。小鼠LRP捌,增530021,China)Abstract:Lungresistance—relatedexpressedinhumantissue.Itconstructsprotein(LRP),alsonamed∞mjotonevaultiSprotein(MVP),iswidelycalledVault.ItiSaofthelargestproteinanineellwhichmaincomplexandplaysimportantroleinnueleo—cytoplasmictransport.ItisshownthatLRPplaysanimportantroleinthemetabolism,conservation.anti—apoptosis,anti.infection,aswellasiuthedevelopmentofmuhidurgresistanceandctmcerationoftumors.Atthesametime.r_eseaI℃hesshowthatthecompunentofnuclearporeexpressionofLRPiSeorrelatedwiththecurativeeffectandprognosisoftumor.Keywords:Lungresistance—relatedprotein;Vault;Multidmgresistance;Tumor肿瘤细胞的原发性或获得性多药耐药是肿瘤化疗失败的重要原因。p一糖蛋白、多药耐药相关蛋白等被认为在肿瘤多药耐药(multidrugresistance,MDR)中起重要作用,但是随着人们对p一糖蛋白以及多药耐药相关蛋白表达阴性的MDR形成的研究,发现还有其他的因素参与MDR的形成,其中肺耐药相关蛋白(1ung1resistance—related氨基酸序列与人及大鼠比较分别有95%和91%相同,这表明LRP具有高度保守性∞J。LRP氨基酸序列有多个特殊的结构,分为12个区域,其中有9个结构重复区域,一个钙螺旋结构,一个帽状环结构和一个shoulder阈HJ。其中在c羟基端的钙螺旋结构,主要负责LRP之间的相互结合,是穹隆体结构稳定的关键;而在N氨基末端有7个重复结构,每个重复序列含50个氨基酸序列,参与LRP与其他蛋白的结合;同时内部还有3对重复序protein,LRP)的作用逐渐引起人们的关注。LRP的结构与分布1.1穹隆体与LRP1993年,Seheper等…在p一糖列,其功能目前还不清楚。人LRP基因含有15个外显子,大部分大小完全相同。其中存在大量的mRNA可变剪接体,这种mRNA包括了一个小的上游开放阅读框(uORF),体外和体内实验都表明这个uORF参与抑制LRP的表达。在正常组织中这种可变剪接体在RNA中的比率相对稳定,但在恶性肿瘤细胞中比率变化极大,这提示选择剪接可能参与LRP基因的表达口J。人LRP基因的启动子没有TATA盒等核心启动元件,但是在其邻近的启动子区包括了一些可能的转运因子结合区域,包括倒置的CCAAT盒、E—box、GATA盒和GC盒等,同时也有p53、STATI和MyoD的结合区。GC盒可能与抑制LRP的表达有关【6J,而倒置的CCAAT盒能结合转录因子YB-l,其在氟尿嘧啶刺激下能促进人LRP基因表达的上调。1.2蛋白表达阴性的人非小细胞肺癌MDR细胞株SW.1573/R120中发现一种新的MDR相关蛋白,由于这一蛋白最初发现于肺癌耐药细胞系中,因此称之为LRP。1995年,Scheffer等旧1通过氨基酸序列检测证实LRP就是人主穹隆蛋白(humanmajortein,MVP)。穹隆体最早是通过电镜在鼠肝脏中发现的亚细胞结构,是一种多亚基的核糖核蛋白颗粒,因其形状类似教堂的弧形顶部,故而命名。穹隆体由主穹隆蛋白(LRP/MVP)和2种次穹隆蛋白(VPARP和TEPl)以及穹隆体RNA(vRNA)组成;在电镜下观察,穹隆体为八角花瓣样结构,每个花瓣样结构含有6个MVP[3]。Tanaka等H1发现穹隆体是由一个半穹隆二聚体构成,每个半穹隆体含有39个MVP,构成vaultpro.LRP的分布LRP在正常组织中主要是分布基金项目:广西科学研究与技术开发计划(桂科攻0322024—1A)在长期与异源性物质以及毒性物质接触的器官,具万方数据匿堂签述;Q塑生!Q旦筮!{鲞筮!!翅丛鲤i丝№i坐堕!,坐12Q塑:!!!:!!,塑!:!!・2945・有分泌或排泄功能的细胞中,如支气管、胃肠、肾盂、膀胱、输尿管、精曲小管的上皮细胞…。同时在巨噬细胞中也大量发现了LRP的存在。Seheper等…通过免疫细胞化学的方法,发现LRP不仅位于细胞膜上,而且以颗粒的形式分布于细胞质,参与了细胞支架如肌丝蛋白、微管的构成。其他研究发现LRP细胞囊泡膜和细胞脂质体膜上也有表达。Slesina等一1通过将表皮生长因子受体转染到人星形胶质瘤细胞系U373中标记LRP,从而发现约5%的LRP在核膜上表达。2LRP的功能LRP的确切功能迄今为止尚不完全清楚,目前认为其功能主要是通过核质转运、分泌排泄从而保护细胞,同时具有抗感染、抗凋亡及参与细胞分化成熟等,在肿瘤演变以及多药耐药的形成中也起重要作用。2.1LRP的保护功能由于LRP主要分布于长期与异源性物质、毒性物质接触的器官,具有分泌或排泄功能的细胞中,因此推测其在正常细胞中具有将外源性活性物质或毒性物质以及代谢产物排出细胞,从而起到保护细胞的作用。Ikeda等旧1通过调节人结肠癌细胞SW620培养液中NaCI浓度,发现在高渗透压的条件下,LRP表达明显上升,而抑制LRP表达后,细胞凋亡明显增加,这表明LRP在高渗透压条件下对细胞具有保护作用。2.2与核孔复合物的关系穹隆体与核膜相结合,其大小及形状与核孔复合物的中心空间结构相似,这提示作为构成穹隆体的主要结构,LRP可能通过核孔复合体的构成,参与了细胞核与细胞质的物质转运。Slesina等"1首次在核孔复合物中发现了LRP,证实了上述观点。Vollmar等归。的研究中选取细胞核膜完整而缺乏核孔复合物的非洲蟾蜍细胞,发现在其细胞内插入核孔复合物的前提是细胞内有可溶解的核孔蛋白或其复合物的存在,这提示LRP在核孔复合物的生物形成及功能中起非常重要的作用。2.3感染、凋亡及细胞成熟Kowalski等¨训的研究显示,在呼吸道上皮尤其是肺上皮感染铜绿假单胞菌后,LRP能迅速修复上皮的脂质阀,其修复水平取决于跨膜传导调节蛋白,同时LRP还是呼吸道上皮细胞的细胞内摄作用的基础,这表明LRP在上皮细胞介导的抗感染功能中其重要作用。研究显示LRP在抗凋亡的作用,Ryu等…o在处于幼年以及衰老期的人成纤维细胞中转入凋亡介导因子后发现,在反应性凋亡应急中,幼年成纤维细胞LRP表达减少,而衰老期的细胞中并没有变化,LRP万方数据表达的下调会增加衰老细胞对凋亡的敏感性,同时在LRP基因缺陷的衰老细胞中抗凋亡蛋白Bcl-2表达也会降低,这表明LRP是衰老的成纤维细胞抗凋亡的重要机制,其可能是通过调节Bcl-2的表达来实现的。卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯、脂多糖和丁酸钠是目前被普遍认为参与诱导细胞分化的物质,这3种物质在多种细胞中都伴有LRP的表达上调。研究发现,人外周血中分化成熟的树突状细胞以及鼠骨髓细胞中LRP的表达水平明显上升,而抑制LRP的表达则会导致树突状细胞分化和成熟标志表达的下降。这表明,LRP在树突状细胞的分化和成熟中可能起着重要作用¨2’13J。2.4与肿瘤的关系在很多不同来源的肿瘤细胞及肿瘤组织中均检测到了LRP的表达。在神经胶质瘤、结肠癌、黑素瘤、鼻NKT淋巴细胞瘤以及生殖细胞瘤中发现,随着肿瘤的恶变或发展,LRP出现表达或是表达上调[14]。Zhang等[1纠对117例卵巢组织进行免疫组织化学染色,其中76个为卵巢癌,9个为交界性,17个良性以及15个为正常组织,染色显示卵巢癌阳性染色程度为71.9%,明显高于其他组。Steiner等【l叫在体外培养的LRP表达阴性的神经胶质瘤细胞中导人LRP后发现细胞生长、迁移能力以及肿瘤形成能力有了明显增强。这也从侧面证实了LRP可能引起的细胞恶性转变。同时在对非白血性白血病的研究中发现,在肿瘤细胞的恶变过程中,LRP表达明显增高,也证实了上述结论Ⅲ1。但目前其引起恶变的分子机制尚不清楚。3LRP与MDR大量研究显示LRP与MDR之间存在密切的联系,如在多种化学药物耐受的细胞系中发现LRP表达水平的上升,包括对多柔比星、米托蒽醌、甲氨蝶呤、表鬼臼毒类、长春新碱、阿糖胞苷以及顺铂等的耐受。Kitazono等【l副发现,在结肠癌肿瘤细胞系SW620中LRP的过度表达导致其对多柔比星、依托泊苷、长春新碱和紫杉醇的低敏感性,从而证实了LRP与药物抵抗的直接联系。另一方面,仍然有部分报道显示LRP的表达上升并不一定会引起细胞的耐药。在卵巢癌及肺癌中LRP的过度表达并不增加细胞的对化疗药物的耐受,vanZon等[1引用柔红霉素处理耐药细胞及其亲本细胞后检测发现,在SWl573/MVP—GFP中LRP的表达更高,但是2种细胞中柔红霉素在细胞质中的分布以及外排率没有差异,同时他在野生型小鼠和LRP基因缺陷小鼠中分别提取胚胎成纤维细胞,重复以上的实验发现了类似的结果,同时细胞对柔红医堂绽适!Q塑生iQ旦笙!!鲞筮!!翅丛型型曼!!!业!!!吐Q坐!Q塑:!!!:!!:№:!!霉素类药物的敏感性也没有差异。Huffman等㈣1使用小分子干扰RNA(siRNA)降低人非小细胞肺癌细胞中LRP表达,并不能改变细胞内多柔比星的分布以及细胞对多柔比星的耐受程度。然而,Herlevsen等旧¨使用同样的技术剔除人膀胱癌细胞LRP基因,结果发现肿瘤细胞对多柔比星的敏感程度增加,同时还发现多柔比星在细胞核内的蓄积增加而同时细胞核周围多柔比星的蓄积减少。所以,LRP与MDR的关系还需要进一步的研究。3.1实验研究在美国肿瘤研究所的61种人肿瘤细胞系中,78%的细胞系检测出LRP的表达,其表达水平很大程度上预示了各种MDR相关和不相关的耐药。Huh等旧21对急性髓细胞白血病及急性淋巴细胞性白血病的研究表明,LRP的mRNA表达水平和肿瘤的化疗耐受程度之间存在正相关。同时在星形肿瘤细胞系中也发现LRP表达水平与一系列药物耐受呈正相关,包括依托泊苷、顺铂等旧引。短期使用细胞毒性药物作用于特定的细胞系,能观察到其LRP表达的上调。在一种非小细胞肺癌细胞株中发现,用低浓度柔红霉素和博来霉素处理16h后,LRP表达水平有明显上升ⅢJ。Stein等Ⅲ1将人结肠癌肿瘤细胞HCTI16在肿瘤化疗药物中作用一段时间后发现LRP的mRNA和蛋白表达水平明显上升,通过流式细胞术检测发现在多柔比星作用后LRP蛋白的表达上升了11倍,氟尿嘧啶作用后上升了2倍,长春新碱作用后上升10倍,顺铂作用后则上升了3倍。这些研究表明,通过细胞毒性药物作用与肿瘤细胞可以诱导其LRP的表达。同时在另一方面,也有研究表明ⅢJ,在非小细胞肺癌细胞中,LRP表达水平与其对化学药物敏感程度及细胞内(核内)顺铂的蓄积程度并没有相关性。关于LRP是否引起药物耐受,还是仅仅作为一个药物耐受的标志,已有一系列的报道。Kitazono等旧刊在人结肠癌细胞SW-620中诱导LRP表达,表现出对多柔比星、长春新碱、依托泊苷、短杆菌肽D以及紫杉醇等的耐受,而通过使用特定作用于LRP的RNA酶能逆转以上作用。同时发现LRP表达阳性的细胞多柔比星主要在细胞质内蓄积,而在LRP阴性的细胞,多柔比星主要是蓄积在细胞核内,这提示LRP_口,能参与了细胞核物质的外排,进一步的研究表明在LRP过度表达的细胞中多柔比星从细胞核外排到细胞质的效率更高旧8|。后续研究表明,PAK一104P(一种吡啶类似物),在经过NaB处理的细胞中能完全抑制多柔比星的核外排作用,这表明PAK一104P通过抑制I.RP参与的穹隆体核转运机制来逆转与细胞的LRP相关的MDR【l8|。Lewin等汜引对泌万方数据尿上皮源性肿瘤细胞以及对应的耐药细胞进行比较,发现在耐药细胞中由LRP组成的核孑L复合物表达数蹙增加,而麦胚凝集素能特异性抑制核孔复合物的作用。Yasunami等旧1在成人T细胞白血病中发现抑制了LRP的表达,可以增加阿霉素在细胞核内的蓄积。综上所述,这些研究表明LRP可能参与了药物的核浆转运过程,阻止药物作用与其在核上的靶点,从而引起细胞对药物的耐受。然而,目前尚无直接证据证实LRP是通过核浆装运机制参与了MDR的形成。通过基因转染而过度表达的异位LRP基因,并不能导致肿瘤细胞MDR表型的产生旧J。vanZon等¨引在LRP过度表达的细胞SEl573/MVP.GFP中发现,穹隆体并不与充满柔红霉素的囊泡接近,也不在核膜上,这与认为LRP组成的穹隆体通过核浆转运柔红霉素来阻止其与核上靶点结合,从而产生药物耐药的观点相矛盾。3.2临床研究LRP在人的肺上皮组织、胃肠上皮组织以及巨噬细胞中大量表达,通过LRP过度表达引起肿瘤细胞MI)R,目前有大最研究关于LRP在恶性肿瘤中的表达,以及其与化疗反应及预后的关系。在急性髓细胞白血病患者中LRP的表达从26%到9l%不等,可能与检测方法不同有关。Zhang等¨刊分析115卵巢标本,卵巢癌中LRP表达明显增高,而且其治疗的有效率更低,药物耐受程度更高,其预后与LRP表达有明显相关性,同时LRP的表达也与细胞对顺铂的耐受程度呈正相关。樊娟等归叫研究也发现,在急性髓细胞白血病及急性淋巴细胞性白血病中复发者的LRP表达水平明显高于初发者,而LRP表达阳性的患者其缓解率(30.8%)明显低于LRP表达阴性的患者(77.5%)。Huh等旧引对急性髓细胞白血病和急性淋巴细胞性白血病分析,表明LRP的表达与其化疗药物抵抗密切相关,同时表达阳性者其预后明显差阴性表达。儿童急性淋巴细胞性白血病的研究中,体外实验显示LRP表达的增加常伴随细胞内柔红霉素蓄积量的减少,其作用超过p-糖蛋白或多药耐药相关蛋白,表明LRP与肿瘤耐药有直接的关系。在急性淋巴细胞性白血病中,LRP的表达水平也有类似的情况。Kourti等一川分析了49例儿童急性淋巴细胞性白血病及7例正常儿童的骨髓情况,发现LRP在急性淋巴细胞性白血病中的表达明显高于对照组,而且急性淋巴细胞性白血病表达阳性的患者对化疗的敏感性低于表达阴性者。在多种肿瘤如黑素瘤、骨肉瘤、神经母细胞瘤等中发现肿瘤分级越高,LRP表达越高,甚至LRP随肿瘤的恶变而表达上调。Shi等p划分析了原发性胃贲门癌患者,发现LRP的表达与其临床病理分级密切匿望堡述2Q塑生!Q旦笠!!鲞筮!!翅丛鲤i型墼竺!Bi坐!坐:坐!!Q塑:Y型:!』。№:!!相关,1~2级为38%,而3~4级为66.6%,同时还与淋巴转移相关,伴淋巴结转移阳性者为70%,阴性者为41.4%。在正常人体组织中脑组织的LRP水平相对低表达,但是在各种星形细胞肿瘤以及神经胶质瘤细胞中LRP均是高表达旧J,并且通过蛋白质分析发现在神经胶质瘤恶变的过程中LRP表达水平上调。Steiner等¨刮通过免疫组织化学以及逆转录一聚合酶链反应的方法对比40例膀胱癌上皮组织与3l例正常膀胱上皮组织,均发现了LRP的表达,并且发现在膀胱癌上皮中LRP的表达相对正常组织下调,而在膀胱癌上皮中,分化越好,分级越低的肿瘤LRP表达越高。出现这两种完全相反的结果,这可能与LRP正常组织分布及功能有关。在膀胱、肾脏等上皮组织中LRP作为一种具有生理功能的蛋白,在维持正常细胞的功能,外排代谢产物与细胞毒性物质,减少外界物质影响导致细胞损伤中起重要作用。当LRP表达下降后细胞更容易受到外界物质影响,诱发细胞恶变。而在其他LRP本身低表达的组织中,细胞不易被外界物质影响,则LRP调剂细胞分化,诱发细胞恶变导致细胞产生MDR的作用更明显。LRP的表达与临床治疗结果、预后之间的关系,LRP作为评价肿瘤患者预后的标志等还需要更进一步的研究。4展望LRP作为一个参与穹隆体构成的蛋白,其具体功能还不完全清楚,但是其在正常组织细胞中的广泛表达提示LRP具有广泛的生理功能。目前研究表明其在免疫、肿瘤多药耐药、抗感染、细胞防卫等方面都有着重要作用。但LRP在肿瘤细胞MDR的形成中所起的作用仍然不十分清楚,目前普遍认为是抗癌药物进入细胞后被吸收到LRP所构成的穹隆体蛋白中间的空洞MJ,然后通过2种机制导致MDR:①阻止以细胞核DNA为靶点的药物进入细胞核内,同时将进入细胞核内的药物泵出核外,降低核内药物浓度;②使细胞质中的药物进入运输囊泡,通过胞吐机制排出胞外,降低胞内药物浓度。临床上有许多研究关于LRP与预后的关系,表明LRP有可能作为评价预后的指标。但是,目前在LRP表达与肿瘤预后的关系尚有争论,故而需要进一步的研究。目前关于LRP的研究主要集中在RNA和蛋白水平,但是,由于使用的检测方法不同导致很多结果相差较大,因此建立一套科学统一的评价标准是目前LRP研究的当务之急。随着实验技术的不断提高,一系列实验模型的建立,尤其是LRP基因缺陷鼠的构建为LRP的研究提供了一个广阔的前景。而进一步研究LRP对预测化疗效果,探讨LRP的耐药机制,万方数据指导合理用药及开展更有效的MDR逆转具有重要的意义。参考文献[1]ScheperRJ,BroxtermanHJ,SchefferGL,甜a1.OverexpressionofaM(r)l10,000vesicularproteininnon-P—glycoprotein—mediatedmuhidrugresistance[J].CancerRes,1993,53(7):1475・1479.(2]SchefferGL,WijngaardPL,FlensMJ,甜02.T}Iedrugresistance—re-latedproteinLRPisthehumanmajorvaultprotein[J].NatMed,1995,l(6):578.582.[3]vailZonA,MossinkMH,SeheporRJ,eta1.11levaultcomplex[J】.CellMolLifeSci,2003,60(9):1828.1837.[4]TanakaH。KatoK。YamashitaE.et02.Thestructureofratlivervaultat3.5angstromresolution[J].Science,2009,323(5912):384-388.[5]MossinkM,vanzonA.Franzel—LuitenE,et吐111egenomie睁quenceofthemurinemajorvaultproteinanditspromoter[J].Gene,2002,294(1/2):225-232.6】SteinerE,HulzmannK,PirkerC,eta1.SP—transcriptionfactorsaminvolvedinbasalMVPpromoteractivityanditsstimulationbyHDACinhibitom[J].BiochemBiophysResCommun,2004,317(1):235-243.[7]SlesinaM,InmanEM,RomeLH,eta1.NuclearlocalizationofthemajorvaultproteininU373cells[J].CellTissueRes,2005,321(1):97一104.[8]lkedaR,1washitaK,SumizawaT,eta/.Hypcrosmoticstress“p—regulatestheexpressionofmajorvaultproteininSW620humanoo.Ioncancercells[J].ExpCellRes,2008,314(16):3017-3026.【9]VollmarF,HackerC,ZahediRP,et02.Assemblyofnuclearporecomplexesmediatedbymajorvaultprotein[J].JCellSci,2009,122(Pt6):780-786.[10]KowalskiMP,Dubouix—BourandyA,BajmocziM,et02.Hostresist-snugtolunginfectionmediatedbymajorvaultproteininepithelialcells[J].Science,2007,317(5834):130—132.[11]RyuSJ,AnHJ,OhYs,eta1.Ontheroleofmajorvaultproteinintheresistanceofsenescenthumandiploidfibroblaststoapoptosis[J].CelIDeathDiffer,2008,15(11):1673—1680.[12]SchroeijersAB,ReumAw,SchefferGL,eta1.Up・regulationofdrugresistance—relatedvaultsduringdendriticcelldevelopment[J].JlmmunoI,2002,168(4):1572・1578.[13]M08sinkMH,deGwotJ,VailZonA,et02.UnimpaireddendriticcellfunctionsinMVP/LRPknockoutmice[J].Immunology,2003,110(1):58-65.[14]HuangwT,HuangCC,WengSW,eta1.Expressionofthemulti—drugresistanceproteinMRPandthelung.resistanceproteinLRPinnasalNK/Tcelllymphoma:furtherexploringtheroleofp53andWTlgene[J].Pathology,2009,41(2):127—132.[15]ZhangJ,ChenAP,WangB,eta/.CorrelationsofEGFRandLRPtochemotherapyresistanceandprognosisofovariancancer[J].AiZheng,2008.27(12):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