姜黄素通过全转录组调控逆转结直肠癌细胞伊立替康获得性耐药的作用与机制

　　本研究针对转移性结直肠癌(mCRC)治疗中伊立替康(IRI)获得性耐药这一临床难题，创新性地发现天然化合物姜黄素(curcumin)能通过多靶点调控逆转耐药性。研究人员通过建立伊立替康耐药DLD1细胞株(DLD1_IRI-R)，结合全基因组微阵列分析和功能验证实验，证实低剂量姜黄素(IC10)与伊立替康联用可产生强协同效应(CI<0.2)，使耐药细胞对伊立替康的敏感性提高3.74倍。机制研究揭示姜黄素通过上调药物靶点TOP1、抑制18种CYP酶、4种UGT酶、4种AKR酶和20种ABC转运蛋白的表达，同时破坏内质网应激适应机制，有效逆转多重耐药特性。该研究为克服结直肠癌化疗耐药提供了新的联合治疗策略，具有重要的临床转化价值。

　　

在结直肠癌的治疗战场上，伊立替康(Irinotecan)作为关键化疗药物，却常常因肿瘤细胞产生获得性耐药而功亏一篑。超过90%的转移性结直肠癌患者最终面临治疗失败的困境，这成为临床肿瘤学家们心头的一道难题。当癌细胞对伊立替康产生抵抗时，它们会启动一系列精妙的防御机制：减少药物靶点TOP1的表达、增强药物代谢酶活性、激活药物外排泵，甚至改变自身的增殖和迁移特性。面对这一复杂的多重耐药机制，科学家们将目光投向了天然化合物领域，其中姜黄素(curcumin)因其多靶点调控特性而备受关注。

近日发表在《Biochemical Pharmacology》的研究论文深入探索了姜黄素逆转伊立替康耐药的作用机制。研究人员采用逐步递增药物浓度的方式，成功构建了伊立替康耐药的DLD1结直肠癌细胞株(DLD1_IRI-R)，其耐药指数达到7.17倍。通过MTT法检测细胞毒性、Chou-Talalay方法评估药物相互作用、流式细胞术分析细胞凋亡和周期、克隆形成实验评估增殖能力、3D微流体系统观察细胞迁移，以及全基因组微阵列转录谱分析等技术手段，系统研究了姜黄素对耐药细胞的调控作用。

3.1. 结直肠癌细胞获得性伊立替康耐药机制

研究人员发现DLD1_IRI-R细胞表现出增殖和迁移能力下降的特点。在分子水平上，耐药细胞中药物靶点TOP1表达下调，同时多种药物代谢酶（包括CYP家族、UGT家族和AKR家族）和药物外排转运蛋白（ABC家族）表达上调。内质网应激适应相关基因EIF2AK3等也出现异常激活，这些改变共同构成了伊立替康耐药的多重机制。

3.2. 姜黄素逆转结直肠癌细胞伊立替康耐药的潜力

姜黄素单独处理对耐药细胞系的IC₅₀值为138.5μM。令人惊讶的是，即使非常低浓度的姜黄素(IC₅)也能显著增强DLD1_IRI-R细胞对伊立替康的敏感性。当使用IC₁₀浓度的姜黄素联合治疗时，达到50%细胞抑制率所需的伊立替康浓度降至156.2μM，敏感性提高了3.74倍。

3.3. 伊立替康-姜黄素在伊立替康耐药结直肠癌细胞中的相互作用

通过Chou-Talalay方法评估，所有36种药物组合的联合指数(CI)值均小于1，表明具有协同作用。在固定比例(4:1)的药物组合实验中，所有测试浓度的CI值均低于0.2，显示出更强的协同效应。

3.4. 姜黄素在伊立替康耐药结直肠癌细胞中的作用机制

3.4.1. 姜黄素诱导伊立替康耐药结直肠癌细胞凋亡并抑制细胞增殖

转录组分析预测姜黄素处理后细胞存活和增殖受到抑制。实验证实姜黄素显著诱导耐药细胞凋亡，即使在低浓度(IC₁₀)下也能引发15.8%的细胞进入早期或晚期凋亡。克隆形成实验显示，姜黄素在IC₂₀浓度下显著降低球体大小和数量。

3.4.2. 姜黄素抑制伊立替康耐药结直肠癌细胞的细胞运动

转录组数据预测姜黄素能抑制11种与细胞运动相关的细胞过程。实验证明在IC₅₀浓度下，姜黄素完全阻止了3D微流体装置中的细胞迁移；在IC₁₀浓度下，迁移速度降低28%，迁移速率降低47.8%。

3.4.3. 姜黄素增强伊立替康耐药结直肠癌细胞对治疗药物的敏感性

分子数据显示，姜黄素处理后细胞对治疗药物的敏感性显著提高。研究发现姜黄素上调了因伊立替康获得性耐药而下调的TOP1表达(FR=1.62)，同时抑制了21种CYP基因中的18种、4种UGT基因(UGT1A6、UGT1A8、UGT2B7和UGT2B10)以及AKR1B1、AKR1B10和AKR1B15。更重要的是，姜黄素显著抑制了20个ABC转运蛋白基因。此外，与化疗耐药相关的内质网应激适应基因(AGR2、EIF2AK3、EIF2S3和ATF4)也都受到姜黄素的强烈抑制。

研究表明，姜黄素通过多靶点作用机制逆转结直肠癌细胞对伊立替康的获得性耐药：首先恢复TOP1表达水平，使伊立替康能够重新发挥其细胞静态作用；其次抑制多种药物代谢酶系统，阻断伊立替康和SN-38的解毒过程；第三抑制ABC转运蛋白家族功能，阻止药物外排；同时破坏癌细胞内质网应激适应机制，使其无法逃避凋亡。姜黄素与伊立替康在耐药细胞中表现出强协同效应，这既源于两者作用机制的互补性，也得益于姜黄素重塑细胞对伊立替康敏感性的能力。这项研究为克服结直肠癌化疗耐药提供了新的联合治疗策略，虽然仍需进一步在其他细胞系和体内模型中验证这些发现，但无疑为临床转化提供了坚实的理论基础。