植物药对MDR1基因的调控及对P糖蛋白功能的影响

1、植物药对MDR1基因的调控及对P糖蛋白功能的影响P糖蛋白（P-gp）是由人类MDR1基因编码的磷酸糖蛋白，是 ATP转运蛋白超家族成员之 一，具有ATP依赖性的药物外排泵功能。定向诱变研究显示P-gp各处都分布着药物结合位点，甚至是ATP结合区域。P-gp在肝、肾、胰腺、小肠、结肠、肾上腺的上皮细胞及血脑屏障表 面高度表达，在药物的吸收、分布、排泄过程中发挥着重要作用。多药耐药（MDR） 是指肿瘤细胞接触了一种抗肿瘤药物后，产生了耐受其他多种结构全然不同，作用机制也大相径庭的抗肿瘤药物的耐药性。P-gp与许多抗肿瘤药物的 MDR有关，比如：紫杉醇、长春碱类、慈环类抗生素等，这些抗肿瘤药物的MD

2、R,预后不良都伴随着 P-gp的过度表达。目前常用的P-gp抑制剂主要有钙离子通道拮抗剂（维拉帕米）、环抱素、肽酶抑制剂（利托那韦）等，但这些药物均可引起严重的不良反应，限制了其在临床上的应用。于是从植物药中寻找副作用小的有效的P-gp抑制剂就成为近年的研究热点。下面这篇综述总结了近年来植物药对P-gp调节作用的研究进展。1 姜黄素姜黄素是从植物姜黄的根茎提取出来的多酚类化合物，具有广泛的药理活性，其抗肿瘤作用是目前国内外研究的热点。大鼠的肝细胞原代培养了72h后高度表达了 P-gp,姜黄素以剂量依赖的方式抑制了 P-gp底物罗丹明123的流出，蛋白印迹（Western Blot）分析显示姜黄

3、 素降低了 P-gp的表达水平1。50150 dmo的姜黄素对新鲜的肝细胞有毒副作用，但对培养了2448h的细胞毒性作用显著降低。高浓度的地塞米松和二甲亚碉（DMSO）（可以抑制P-gp自发的过度表达）可以显著的减少细胞对姜黄素的耐受。光亲和标记实验显示姜黄素可以和azidopine （一种能够特异性标记 P-gp的光亲和标记物，为钙拮抗剂二氢口比咤类似物）竞争性 的结合P-gp。Anuchapreeda, S. 2用姜黄素（1、5、10（imo）处理人类宫颈癌 KB-V1细胞72h, 姜黄素以浓度依赖的方式显著降低了P-gp和MDR1基因的表达：Western Blot结果显示P-gp的表达

4、量分别下降8%、43%和69%,逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）结果显示MDR1 mRNA 的表达分别降低了 17%、22%、40%。用30 dm。的姜黄素处理细胞60min ,可使罗丹明123在 细胞中的蓄积增加2.6倍。另外，姜黄素抑制了三磷酸腺甘酶 （ATPase）的活性，也抑制了 P-gp 和哌睫嗪类似物的光亲和标记，这个结果显示姜黄素和 P-gp有直接的相互作用，可能和哌吵嗪结合与同一位点。Pornngarm Limtrakul 3 分别考察了姜黄素，去甲氧基姜黄素，二去甲氧基姜黄素对人类宫颈癌 KB-V1细胞P-gp和MDR1 mRNA的影响。结果显示：和对照组（DMSO组)相比

5、，5科mo的姜黄素，去甲氧基姜黄素，二去甲氧基姜黄素使得P-gp的表达降低43%,10%， 88%， MDR1 mRNA 的表达量降低30%， 13%， 49%。因此，二去甲氧基姜黄素是姜黄素的最有效活性成分。2 粉防己植物粉防己的主要活性成分是其根中的粉防己碱，临床上主要用于治疗高血压、心律失常、心肌缺血等。符立梧等4研究发现粉防己碱具有极强的体外逆转MDR 的作用，其逆转活性是经典P-gp抑制剂维拉帕米的10倍，能完全逆转人类乳腺癌 MCF-7 /ADR和KBV200细胞株的耐药性。同时，以MCF-7 /ADR 和 KBV200 两个细胞株在裸鼠体内的移植瘤模型中的研究表明，粉防己碱亦具有

6、显著的体内逆转活性。熊慧瑜等在体外逆转活性研究中发现粉防己碱浓度0.125科mol ；1时，能够完全逆转 MCF-7 /ADR和KBV200细胞对多柔比星、长春 碱和紫杉醇的耐药性，甚至在 0. 0625科mol -1的浓度下仍可逆转 KBV200细胞对长春碱和紫 杉醇的耐药性。陈宝安5用粉防己碱处理K562/A02细胞12、24、48h,结果发现粉防己碱对 细胞膜表面的P-gp下调呈时间依赖性，作用越久， P-gp的下调越明显，48h下调作用最强。 研究发现粉防己碱逆转MDR 的机理是粉防己碱具有钙拮抗作用和膜调节作用，可以干扰P-gp的药物外排机制及影响其表达。3 人参人参是一种广泛应用的

7、植物药，有抗高血压、抗疲劳、保护神经、增强免疫和抗癌等作用。它的主要活性成分是人参皂甘。研究发现人参皂昔Rh2有很强的抗肿瘤活性，人参皂昔Rg3在体内可以代谢成Rh2和原人参二醇，对不同的肿瘤细胞系均有很强的细胞毒性6。实验显示20(S)-人参皂昔Rg3、人参皂昔Rg3、Rh2、Rg1等对P-gp均有调节作用。在人类纤维 癌KBV20C细胞中，20(S)-人参皂昔Rg3可以制P-gp对多柔比星和长春碱的外排，从而逆转细胞的MDR。进一步的研究显示人参皂昔 Rg3抑制药物迸出的机制是竞争性的和P-gp结合，而不是降低了 P-gp的表达7。同样，人参皂昔 Rh2也可以逆转白血病耐药细胞系P388/

8、ADM细胞的 MDR ，增加红霉素和长春碱在细胞内的药物浓度8。原人参三醇能够逆转急性骨髓性白血病亚系细胞AML-2/D100 对柔红霉素和多柔比星的耐药。在非白血性白血病细胞中原人参三醇可以引起柔红霉素的蓄积，蓄积作用是维拉帕米的两倍。200 d g m1LA上的原人参三醇可以完全抑制 P-gp和azidopine的光亲和标记9。这样的结果显示原人参三醇可以在 azidopine位点通过直接与P-gp作用来逆转P-gp介导的MDR。近来有报道人参皂昔 Rg1、Re、 和Rc对小鼠淋巴瘤中的P-gp有调节抑制作用，在2.0-20.0 g mar以增加药物的蓄积和肿瘤的抗原表达10。4 葡萄柚汁

9、葡萄柚汁食用非常广泛，有 21%的美国家庭以其作为早餐饮料。葡萄柚汁中最主要的成分是黄酮类化合物，包括：榔皮素，柚皮素等。Seambia 11将棚皮素加入MCF-7 /ADR乳腺癌细胞株中后发现： 肿瘤细胞中罗丹明123荧光增加，阿霉素等抗癌药物的细胞内浓度 增加，对耐药乳腺癌细胞生长抑制作用增强； 榭皮素浓度在1mmol-L-110mmol-L-1之间， XP-gp的药泵活性抑制明显，并呈剂量依赖关系；当榭皮素浓度增加为10mmol-L-1时，榭皮素可直接抑制P-gp的表达。在VHRC5细胞中，榔皮素抑制了 P糖蛋白引起的hoevhst33342 的外排12。Sawada13发现葡萄柚汁的乙

10、酸乙酯提取物可使人类骨髓性粒细胞性白血病细胞 K562/ADM对长春碱的摄取增加了 7倍。研究发现葡萄柚汁抑制 P-gp是通过抑制MDR1基因启 动子中热休克顺式作用元件（HSF）磷酸化，抑制HSF与热休克反式彳用因子（HSE）结合 而影响 MDR1 基因转录14。5 绿茶绿茶是一种世界范围内食用的饮料，有抗氧化，抗癌等作用，其主要成分是儿茶素（黄烷醇），包括表没食子儿茶精 （EGCG）和表儿茶精（ECG）。Julie Jodoin15研究发现在CHRC5 细胞中，绿茶儿茶素（10mg-mL-1）可以抑制50%的P-gp和IAAP的光亲和标记，抑制作用 随浓度增加而增强，30mgmL-1可以抑

11、制75%。绿茶儿茶素以浓度依赖的方式增加了罗丹明 123在细胞内的蓄积，续集作用由2.2倍（15科g m）L增加至8.3倍（300dg - m1L。梁钢等16研究发现60mg-L-1的ECG和14mg-L-1的EGCG与阿霉素合用，可使阿霉素对人肝癌 细胞BEL-7404/ADR 的IC50值由36mg/L下降至2.3mg L-1和1.9mg L-1，增敏倍数分别为 15.8 倍和19.2倍，联合用药可使细胞内阿霉素浓度由0.76ug/108cells2.55 ug/108cells提高到2.04ug/108cells9.08 ug/108cells （p<0.01），并使 MDR1 表

12、达下降了 27.6%和 41.3%。6 水飞蓟水飞蓟是各种不同的黄酮木质素的混合物，主要成分是水飞蓟宾，约为 50%-80%， 其次是水飞蓟亭和水飞蓟宁，临床上主要用于肝病的治疗。Zhang S等17发现在MDA435/LCC6细胞中，50dm。的水飞蓟素使柔红霉素在细胞中的蓄积增加了4.45倍，并增强了阿霉素的细胞毒性。100（1 mo的水飞蓟素抑制了 61%的P-gp和azidopine的光亲和标记。Anil K. 18研究发 现在人类前列腺癌 DU145细胞中，多柔比星合用水飞蓟宾后可引起88%的细胞发生G2-M阻滞，而单用多柔比星时却只有41%。合用后多柔比星的细胞调亡作用也增强了，由

13、15%增加至41%。这些发现显示水飞蓟素和其代谢产物可以抑制P-gp,和P-gp的底物有显著的药物相互作用。7 黑胡椒黑胡椒广泛应用于香料和植物药，主要成分是胡椒碱，有止泻、 抗炎、 保肝、 免疫调节、抗氧化等作用。在caco-2细胞中，胡椒碱可以抑制地高辛和环抱素的转运，IC50分值分别为15.5科附174.1科mO9。胡椒碱改变了 P-gp底物的药代动力学，包括苯妥英和利福平。健 康志愿者口服黑胡椒显著增加了苯妥英的吸收常数和浓度-时间曲线下面积（AUC）,降低了其消除。实验显示一次给与1g黑胡椒，苯妥英的AUC和消除半衰期都加倍20。另外，胡椒碱还能显著提高肺结核病人血液中利福平的浓度。

14、大鼠同时给与胡椒碱（20mg/kg） 和姜黄素后，姜黄素的生物利用度增加了154%，半衰期和清除率则显著下降。同样的，人合并服用胡椒碱和姜黄素后，可使原本非常低的姜黄素的血药浓度显著增加，生物利用度提高将近20倍 21。姜黄素生物利用度的增加可能是因为胡椒碱抑制了姜黄素的首过消除，但是胡椒碱对P-gp的抑制作用不能排除。8 金丝桃金丝桃是一种常用植物药，其主要活性成分是贯叶金丝桃素，金丝桃蒽酮等，临床上用来治疗抑郁症。研究显示金丝桃在体外和体内均可以诱导肠道P-gp 的表达。用金丝桃蒽酮3-300科mol处理LS-180肠癌细胞72h,能使P-gp的表达增加4-7倍，同时减少了细胞内罗 丹明1

15、23的蓄积22。Durr, D 23进行的一项实验表明：大鼠服用金丝桃提取物14天可使肠道P-gp 的表达增加3.8 倍，而健康受试者服用金丝桃提取物14 天后 P-gp 表达量增加1.4倍，单次口服0.5mg 地高辛，地高辛的血药浓度减少18%。而且，健康志愿者服用金丝桃16 天可使外围血液的淋巴细胞中P-gp 的表达增加4.2 倍， P-gp 的探针底物如：非索非那定，环孢素的清除也加快了24。 金丝桃引起P-gp 表达增加的原因是贯叶金丝桃素是孕甾烷X 受体（ PXR ）的一个促效剂。PXR 是一个孤儿细胞核受体，是MDR1 的主要调节器，可以引起P-gp 的增量调节25。其它植物药26

16、迷达香（天门冬属唇形科）的甲醇萃取产物在16.5闻mL-1-82闵mL-1能显著增加多柔比星和长春碱在MCF-7/ADR 细胞中的蓄积，并完全抑制了P-gp 和 azidopine 的光亲和标记迷达香对P-gp 的抑制可能是因为不明成分抑制了化学治疗药物和P-gp 的结合。二苯环辛二烯木糖醇（SchB ）存在于植物药戈米辛（五味子属）。试验发现SchB 有 P-gp抑制作用，最适抑制浓度为20科mol-50科moj在等浓度情况下，其对 P-gp的抑制作用与维拉帕米相当，但其安全性要高的多。在P-gp 过量表达的Hepg2-DR 细胞中，SchB 恢复了长春碱的细胞毒性，并使罗丹名-123 的蓄

17、积增加了6 倍 27。许多证据显示它改变了P-gp 与底物的反应，可能是 SchB和底物同时结合了 P-gp,抑制了 P-gp ATPase的活性。白花前胡甲素（PA）是从百花拉胡的干燥根中分离出来的。PA可以恢复pgp-mdr癌症细胞对抗癌药的敏感性。PA 的一种衍生物DCK 使多柔比星在细胞内的蓄积增加了30%，而同浓度下维拉帕米只增加25%，但是DCK 并不影响P-gp 的表达水平。同时，DCK 还减少了罗丹名-123 在 Hepg2/dox 细胞的流出，但活性比维拉帕米弱28。实验表明DCK 抑制P-gp 的原因可能是与底物同时结合了P-gp 的变构位点。韩秋艳等29研究发现用不同浓度

18、的小檗胺处理MCF-7/ADR 细胞，可使小檗胺呈剂量依赖性增敏作用，增敏倍数为 2-28倍。用10科mol和20mol力课胺处理MCF-7/ADR细胞2 h,细胞内的阿霉素相对含量增加2.49和2.81倍；处理72 h P-gp表达分别下降10.09%和62.82，且 MDR1mRNA 相对表达也呈下调趋势。泽泻是中国南方的一种常见植物药，近年来发现其有钙离子拮抗作用。在 Hepg2-DR 和K562-DR细胞中，泽泻的根茎提取物显示和博罗霉素、紫杉醇、放线菌素D等对抑制肿瘤细胞生长有协同作用。泽泻提取物与不同药物合用时产生的的协同作用也不同，从增加10倍药物敏感性到对耐药的完全逆转。在同样

19、的毒素水平下，泽泻提取物对提升多柔比星的蓄积作用比维拉帕米更强，并能恢复长春碱诱导的G2-M 阻滞30。结语植物药作为P-gp抑制剂安全、有效、作用持久、对正常组织毒性小，具有明显的优势。其逆转 MDR 的机制可以概括为：（ 1）通过影响细胞内钙离子浓度和抑制热休克顺式作用元件（HSF）而影响MDR1基因转录，下调P-gp的表达水平。（2）通过抑制ATPase的活性和膜 的流动性，或与化疗药物竞争P-gp的结合位点而影响P-gp的功能。（3）作用于调亡调控基因， 诱导细胞调亡。目前植物药对P-gp影响作用的研究主要还集中在体外研究，这些植物药在体内是否有效，尚需进一步的临床研究证实。随着研究的

20、不断深入，检测方法及逆转方法的不断改进，具有巨大潜力的植物药将在这一领域发挥愈来愈大的作用，从植物药中寻找高效低毒的MDR 逆转剂具有广阔的前景。参考文献 :1Romiti N ,Tongiani R , Cervelli F , et al. Effects of curcumin on P-glycoproteinin primary cultures of rat hepatocytesJ. Life Sci , 1998, 62(25):2349.2Anuchapreeda S, Leechanachai P, Smith M, et al. Modulation of P-glyco

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