胃癌化疗多药耐药研究进展课件.ppt
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1、医学课件ppt1胃癌化疗多药耐药研究进展 上海交通大学附属第六人民医院消化科 陈金联医学课件ppt2 胃癌是我国常见的恶性肿瘤,且中晚期癌(进展期癌)占很大的比例。化疗是其治疗的重要手段之一。由于肿瘤细胞的耐药性,化疗疗效常欠理想。20世纪60年代末,Biedler和Riehm在中国仓鼠肺细胞上成功地筛选出对放线菌素D耐药的细胞株,这种细胞株对结构与作用机制不同的多种药物,如长春新碱、柔红霉素和丝裂霉素等产生耐药性,此种现象称多药耐药性(multidrug resistance,MDR)。医学课件ppt3 MDR包括原发性或继发性耐药。原发性耐药指化疗开始时已经存在,继发性耐药指在化疗过程中产
2、生的耐药性。MDR是导致肿瘤化疗失败的原因之一,目前较为明确的机制包括:多药耐药基因mdr1及其编码的P-糖蛋白(P-glycoprotein,Pgp)过度表达;多药耐药相关蛋白(MDR-related protein,MRP)基因及其家族MRP26的过度表达;肺耐药相关蛋白(lung resistance-related protein,LRP)的过度表达;谷胱甘肽S转移酶(GST)的活性增加,DNA拓扑异构酶(topoisomerase,ToPo)量和质的改变。医学课件ppt4 Pgp、MRP和LRP同属细胞膜ATP结合蛋白大家族(ATP-binding cassette superfam
3、ily)的成员,是导致肿瘤细胞多药耐药的重要原因。目前已发现该基因家族有五十多个成员。医学课件ppt5一、胃癌的化疗医学课件ppt6(一)胃癌化疗药物 常用药物有5-氟尿嘧啶(5-FU)、丝裂霉素、阿霉素、表阿霉素、顺铂(Cisplatin,CDDP)和卡铂等,其化疗疗效约20%。Paclitaxel(taxol)是从太平洋红豆杉树皮分离出来,阻碍形成微小管的主要蛋白质tubulin而发挥抗癌作用;taxotere系从欧洲红杉叶来源的半合成taxol 类似物,已用于胃癌联合化疗中。喜树碱(camptothein,CPT)为中国喜树碱提出的植 物 生 物 碱,系 拓 扑 异 构 酶(topois
4、omerase)型阻断剂。其衍生物CPT-11 在临床期试验中,对进展期胃癌有效率约20%。医学课件ppt7(二)联合化疗 胃癌化疗常用的是5-FU、FT-207、UFT、氟铁龙(furtulon,5DFUR)等氟尿嘧啶类与丝裂霉素、顺铂、卡铂、阿霉素和表阿霉素(epirubicin,THP)等12种药物联合应用。CPT-11与CDDP有协同作用,临床二期试验中,疗程的第1天用CDDP 80mg/m2,第1天和第15天用CPT-11 70mg/m2,每4周重复,50%存活期为10个月。EAP(Etoposide+Adriamycin+CDDP)是强力化疗,主要适用于身体状况及一般情况较好的病人
5、,因其副作用较大。医学课件ppt8(三)新辅助化疗 胃癌确诊时多数已属晚期,单纯根治术5年生存率仅为40%左右,即使采用扩大根治术亦未能显著提高术后生存率。因为肿瘤存在亚临床转移,即使肿瘤在早期阶段亦可出现亚临床转移,单纯手术切除难以清除微小亚临床转移灶,因而导致术后转移、复发,近年对胃癌患者应用围手术期辅助化疗,包括术前辅助化疗,又称新辅助化疗。医学课件ppt9 胃癌术前辅助化疗,对于不能手术的胃癌有效,而且对手术后有肝转移和淋巴结转移者有作用。它能延长患者的生存期。此外,胃癌术前化疗可使胃癌TNM分期减低的作用,如原有肝转移的第期不能手术的胃癌患者,术前化疗后可能使手术成为可能。常用的药物
6、为5-FU、CDDP、阿霉素、表阿霉素、丝裂霉素、拓扑异物酶抑制剂,CPT-11及VP-16、MTX、Taxol、Taxotere等。一般主张联合应用化疗药物。医学课件ppt10二、胃癌多药耐药机制医学课件ppt11(一)ATP结合蛋白与胃癌耐药 (1)Pgp、MRP和LRP的基因定位及其蛋白结构 Juliano 和Ling 首先观察到具有MDR表型的中国仓鼠细胞株的细胞膜上,相对分子质量为170KD的糖蛋白过度表达,此糖蛋白能调节细胞渗透性,取名为P-糖蛋白(Pgp)。人 Pgp家族由mdr 基因家族编码,又分为Pgp(Pgp)与Pgp,分别由mdr1和mdr3基因编码。一般Pgp过度表达与
7、MDR有关。人类mdr1基因由4 500个碱基对组成,位于7号染色体q21上,其mRNA为4.1kb。医学课件ppt12 Pgp是由1280个氨基酸构成,并组成2个同源部分,每一部分包含6个跨膜功能区和1个ATP结合点。跨膜功能区具有疏水性,ATP结合点则为药物的泵出提供能量。如果2个ATP结合点的任何一个失活,则导致细胞的MDR功能丧失。Pgp和己知的许多转运蛋白,如溶血素B、白细胞毒素等的结构和功能相似。抗癌药物通过被动扩散到细胞内,然后与细胞膜糖白结合依靠ATP水解供能而主动泵出细胞外,从而导致肿瘤细胞多种耐药性。医学课件ppt13 1992年,Cole等在两种非Pgp MDR细胞株上首
8、先发现一种膜转运蛋白基因过度表达并命名为mrp,其编码蛋白质为MRP,基因定位于16p13.1。mrp与mdr1基因有14%的同源序列。mrp mRNA全长6.5kb,编码1531个氨基酸组成的分子量为190KD的蛋白质。MRP结构与Pgp相似。MRP和Pgp有19%同源性。MRP碳末端核酸结合位点上末位12个氨基酸为特征性标志,MRP和Pgp在第5、8两个氨甚酸位点上不一致。医学课件ppt14 MRP家族其他5个成员,分别命名为MRP2、MRP3、MRP4、MRP5和MRP6。MRP6与MRP基因均定位于染色体16P13,外显子均为31个。编码MRP 35的基因与MRP基因不在同一染色体上。
9、MRP基因家族分为两组,一组包括MRP1、MRP2、MRP3和MRP6,氨基酸序列同源性45%48%,特征为氮末端延伸200个氨基酸与5个胯膜片段结合;另一组包括MRP4和MRP5,与MRP1同源性34%39%,与Pgp相似,氮来源无上述延伸结构。医学课件ppt15 1993年Scheper等在肺癌细胞株上发现相对分子质量为110 000的蛋白(LRP)过度表达,并认为是导致该细胞MDR的主要原因。通过荧光原位杂交技术发现LRP基因定位于16号染色体短臂16p13.116 p 11.2,与MRP的基因位置相近。LRP基因长2.8kb。LRP基因测序表明,氨基酸序列有87.7%与褐鼠的穹窿体主蛋
10、白(major vault protein,MVP)具有同源性,因此LRP可能是人的MVP。医学课件ppt16(2)Pgp、MRP及LRP的组织分布与生理功能 Pgp在大多数正常组织中含量较少,但在肾上腺、胰腺、肝、肾、空肠和结肠中有较高水平的表达。Pgp在肝和胰腺主要分布于小胆管、小胰管腔面,肾脏为近曲小管腔面,空肠和结肠为黏膜上皮的肠腔面。Pgp在上述组织中的这种极性分布可能与胰液分泌以及体内毒物从尿液、胆汁和肠腔中排出。此外,大脑和睾丸血管内皮亦高度表达Pgp,而在其他血管中末见Pgp表达。医学课件ppt17 MRP主要分布在肺、肌肉组织、睾丸和外周血单个核细胞内,而在肝脏、大肠、十二指
11、肠、肾脏、卵巢、胎盘和脑组织等表达较低。MRP主要定位于细胞膜上,内质网、高尔基复合体亦有少量分布。MRP的底物是与谷胱甘肽的亲脂性复合物以及阴离子残基,包括白细胞三烯C4、D4、E4,以及S-(2,4-二硝基苯酚)谷胱甘肽。此外,某些两性阴离子化合物,尤其是谷胱甘肽、葡萄糖酸酯及硫酸盐等的偶合物是MRP的底物。医学课件ppt18 在剔除MRP基因(Knock-out)模型研究中发现,MRP对于谷胱甘肽结合物的转运具有重要作用。MRP2主要表达在肝细胞的毛细胆管膜上,正常肾脏小管细胞的管腔膜以及空肠、十二指肠上亦存在。突变小鼠(TR-/GY或EHBR)肝细胞小管膜上缺乏MRP2蛋白表达,则表现
12、为Dubin-Johnson综合征。MRP3主要分布在肝、结肠、小肠和肾上腺,而胰腺、肾脏和前列腺中有少量分布。MRP3在肝脏中定位于肝内胆管上皮细胞膜以及门脉周围的肝细胞膜。MRP6主要分布在肝和肾脏。目前有关MRP25的生理功能仍不甚清楚。医学课件ppt19 LRP在人体多种组织中表达,如肾上腺皮质、支气管内皮细胞、肠黏膜细胞、近曲小管、复层上皮等组织,肝胆小管末见LRP。LRP在上述组织的分泌或排泄功能中可能具有重要作用。医学课件ppt20(3)Pgp、MRP和LRP与MDR机制 Pgp是能量依赖的外排泵,能将细胞多种亲脂性药物(如长春新碱、柔红霉素、多柔比星、丝裂霉素、VP-16等)从
13、肿瘤细胞内泵出细胞外,从而导致肿瘤细胞多种耐药性。Pgp作用的底物为非结合形式的药物。Cole报道,MRP亦是能量依赖的外排泵。MRP主要转运以谷胱甘肽、葡萄糖酸酯或硫酸酯的结合物形成的抗癌药物,亦可以药物原型形式转运。医学课件ppt21 Kool等在胃癌细胞株上发现MRP2 mRNA水平增高。MRP2可致肿瘤细胞对某些化疗药物(如顺铂、长春新碱)产生耐药性。Kool发现MRP3可引起转染细胞对甲氨蝶呤、依托泊苷的耐药性。由于MRP3对GSH的亲和力小于MRP1和MRP2,所以MRP3转运某些有机分子的能力相对低,致MRP3的耐药谱比MRP1和MRP2窄。MRP4、MRP5和MRP6与MDR无
14、关。医学课件ppt22 LRP与MDR:使那些以细胞核为靶点的药物不能通过核孔进入细胞核,有些药物即使进入了核内亦被转运到胞质中;使细胞质中的药物进入运输囊泡,并通过胞吐机制排出细胞外。LRP介导以DNA为靶点的抗癌药物耐受,如顺铂、卡铂和烷化剂等,这些药物耐受性不能由Pgp和MRP介导。应用逆转录PCR和双酶标免疫组化技术发现,在MDR同一细胞株上同时存在mdr1、mrp基因及Pgp和MRP表达,说明多药耐药机制的复杂性和多样性。医学课件ppt23(4)Pgp、MRP和LRP的临床意义 Pgp、MRP和LRP蛋白及其基因表达水平与人类肿瘤原发性和获得性耐药有关。Yeh研究了Pgp在胃癌中表达
15、与化疗疗效(含柔红霉素或依托泊苷的方案)之间的关系,发现30例患者中3例Pgp阳性,其中无一例化疗有效,但27例阴性中19例化疗有效(P=0.041),说明Pgp与胃癌化疗反应相关。Ichiyshi 等研究发现胃癌中MRP表达者则对阿霉素和Etoposide等耐药。医学课件ppt24 Endo 在4种胃癌细胞株、43例胃癌组织及17例癌旁正常组织中,RT-PCR、Southern杂交及免疫组化结果表明,MRP在胃癌组织中阳性表达为53.5%,在正常胃组织中为88%,在胃癌细胞株中为75%(3/4株)。MTT法测定了标本对顺铂、柔红霉素和VP-16的敏感性。结果表明,不表达MRP的对柔红霉素、顺
16、铂和VP-16较敏感。4种胃癌细胞株中MRP表达阴性者对顺铂、柔红霉素和VP-16较敏感。最近的研究发现MRP2、MRP3与柔红霉素、顺铂、长春新碱等耐药性有关。医学课件ppt25(二)p53与胃癌耐药 P53是目前与化疗敏感关联较高的基因,不仅与凋亡和DNA修复有关,而且在恶性肿瘤中突变率最高。医学课件ppt26(1)p53与细胞周期阻滞 p53可引起G0/G1期和G2/M期阻滞:(1)由野生型p53激活片段(WAF1)基因产物p21介导G0/G1期阻滞。p21为周期素依赖性蛋白激酶抑制剂,p21水平增高,导致Rb蛋白磷酸化不足,阻止转录因子E2F活性,因此细胞周期阻滞于S期前。(2)调节增
17、殖细胞核抗原(PCNA)。p21作用于DNA聚合酶和的辅助因子PCNA,使PCNA受抑,G1和G2期阻滞。另一受p53调控并影响细胞周期动力学的基因是GADD45(growth arrest DNA damage),其通过结合PCNA抑制DNA合成,并有DNA修复的作用。近期还发现p53还有p21非依赖性G0/G1期阻滞,涉及一个“Siab”的蛋白家族。(3)p53及其效应因子p21尚参与细胞周期第二检测点G2/M过度期协调,主要发生于pRb阴性细胞,否则,p21仍以介导G1期阻滞为主。(4)p53调控的14-3-3蛋白是DNA损伤制剂诱导的强表达蛋白,其功能是导致G2期阻滞。G2/M阻滞的细
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