大麻素在血液系统恶性肿瘤中克服耐药性的机制与治疗潜力

《Frontiers in Pharmacology》:Cannabinoids in hematologic malignancies: mechanisms and therapeutic potential for overcoming drug resistance

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月25日 来源:Frontiers in Pharmacology 5.4

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  血液系统恶性肿瘤是一类高度异质性疾病,其中治疗耐药性的出现仍是实现持久临床获益的主要障碍。大麻素(cannabinoids)通过内源性大麻素系统(endocannabinoid system, ECS)发挥作用,因其具有调节多种耐药相关通路的潜力而日益受到关注

  
血液系统恶性肿瘤是一类高度异质性疾病,其中治疗耐药性的出现仍是实现持久临床获益的主要障碍。大麻素(cannabinoids)通过内源性大麻素系统(endocannabinoid system, ECS)发挥作用,因其具有调节多种耐药相关通路的潜力而日益受到关注,然而现有证据在不同疾病类型、实验模型和机制框架之间仍较为分散。在本叙述性综述中,研究人员审视了大麻素在白血病(leukemia)、淋巴瘤(lymphoma)和多发性骨髓瘤(multiple myeloma)中可能对抗药物耐药性的分子机制。研究人员讨论了大麻素对ABC转运体(ABC transporter)介导的药物外排、线粒体凋亡(mitochondrial apoptosis)、氧化还原稳态(redox homeostasis)、内质网应激(endoplasmic reticulum stress)与自噬(autophagy)、促生存信号转导以及肿瘤微环境(tumor microenvironment)介导的保护作用的影响。研究人员还评估了大麻素与常规化疗、靶向治疗、免疫治疗和放疗联合应用的临床前证据。尽管体外(in vitro)和动物研究表明大麻素可能逆转耐药表型并增强现有治疗的活性,但这些发现的转化相关性受到以下因素的限制:细胞系和异种移植模型占主导地位、缺乏抗肿瘤疗效的临床证据、药代动力学限制、潜在的药物-药物相互作用,以及在特定免疫学环境中可能呈中性或不良效应的情境依赖性影响。因此,尽管内源性大麻素系统代表了使耐药性血液系统恶性肿瘤增敏的潜在治疗靶点,但临床转化将需要在药理学可达到的暴露水平下进行验证、使用免疫功能健全且临床相关的模型、识别预测性生物标志物,并在前瞻性临床研究中开展严格评估。
1 引言
血液系统恶性肿瘤是一类起源于造血干/祖细胞或淋巴系统的高度异质性恶性疾病,以快速增殖、强侵袭潜力和持续克隆演化为特征。即使初始治疗有效,后续治疗仍可改变细胞结构;即使初始治疗后获得缓解,后续治疗仍可通过选择耐药群体并导致遗传和表观遗传改变累积而持续塑造克隆结构。随时间推移,这些改变可能导致耐药亚克隆的出现,导致复发并削弱长期治疗效果。因此,耐药性被广泛认为是血液系统恶性肿瘤难以治疗且易复发的主要原因之一。
近年来血液肿瘤治疗取得诸多突破,但主要治疗方法仍存在若干缺陷:疗效不持久、细胞易产生耐药性导致疾病复发。传统化疗精准度不足,可能损伤正常造血和免疫细胞,患者常出现骨髓抑制、感染和胃肠道不适等副作用。干细胞移植可能治愈疾病,但供体难寻、移植风险高且存在移植物抗宿主病可能。嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法在复发难治性白血病和淋巴瘤治疗中取得显著进展,但费用高昂、制备复杂、副作用显著,且可能因抗原逃逸导致复发。因此,开发能够有效减轻或克服治疗耐药性的创新治疗策略仍是血液系统恶性肿瘤治疗领域的紧迫任务。
大麻素通过内源性大麻素系统(ECS)发挥生物学效应,主要通过大麻素受体(CBRs)介导。在肿瘤学中,大麻素的临床应用主要集中在缓解癌症治疗相关副作用。随着对ECS认识的深入,研究表明大麻素不仅具有辅助治疗效应,还能直接调节与耐药相关的肿瘤信号通路和应激反应程序。大麻素受体2(CB2)在造血和免疫 compartments 中的高表达为大麻素在血液系统恶性肿瘤中发挥相对选择性生物学效应奠定了基础。临床前研究表明大麻素可通过多靶点机制调节治疗耐药性,涉及凋亡和自噬调控、细胞周期阻滞、药物转运及与肿瘤微环境的相互作用等关键生物学过程。例如,大麻二酚(CBD)已被证明在体外可下调ABCB1基因表达并抑制P-糖蛋白(P-gp)介导的药物外排,该效应与耐药多发性骨髓瘤细胞对硼替佐米敏感性增强相关。内源性大麻素2-花生四烯酸甘油(2-AG)也被报道可通过改变肿瘤微环境中免疫和基质细胞功能间接调节耐药表型。这些观察表明大麻素可能在多个层面影响血液系统恶性肿瘤的治疗耐药性。本综述旨在讨论耐药性的分子通路、考察大麻素能否与传统抗肿瘤药物联合使用,并总结白血病、淋巴瘤和多发性骨髓瘤的现有研究发现。
2 大麻素克服血液系统恶性肿瘤治疗耐药性的分子机制
2.1 大麻素通过调节ABC转运体介导的药物外排恢复细胞内药物蓄积
ATP结合盒(ABC)转运体是血液肿瘤耐药性的关键介导因子。这些蛋白利用三磷酸腺苷(ATP)主动将化疗药物泵出细胞,使细胞内药物浓度降至不足以杀伤癌细胞的水平。其中P-糖蛋白(P-gp)、多药耐药相关蛋白1(MRP1)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP)研究最为深入。越来越多的证据表明大麻素可能参与调节这些蛋白的活性或表达。
2.1.1 P-gp
ABCB1基因编码P-gp,可将长春新碱、多柔比星和柔红霉素等化疗药物转运出细胞。多项体外研究表明,某些植物大麻素和合成大麻素可通过调节P-gp表达和功能使耐药癌细胞对化疗敏感。在长春新碱耐药的CEM/VLB100细胞中,长期暴露于THC或CBD可降低P-gp蛋白表达、增加罗丹明123细胞内蓄积并增强对长春新碱的敏感性。此外,THC和CBD等高亲脂性植物大麻素可直接干扰P-gp功能,通过插入脂质双分子层改变膜流动性,影响转运蛋白的构象和功能。分子对接和动力学模拟显示CBD与P-gp跨膜药物结合区相互作用并抑制底物外排。但大麻素对P-gp的调节并非一致抑制:短期暴露于CBD或THC也与ABCB1 mRNA的瞬时上调相关,表明其效应具有动态性和情境依赖性。
2.1.2 MRP1
MRP1属于ABCC家族,可协助排出长春新碱、蒽环类药物和米托蒽醌等抗肿瘤药物,并可在还原型谷胱甘肽存在下转运药物复合物。在急性髓系白血病(AML)、非霍奇金淋巴瘤(NHL)和T-ALL细胞中MRP1表达升高,常提示化疗效果不佳。现有证据表明CBD可通过直接抑制转运体活性逆转MRP1介导的耐药性。CBD与MRP1存在功能性相互作用,MRP1含有作为底物结合位点的疏水口袋(H-pocket),可稳定阻碍底物转运过程中构象变化的相互作用,并可干扰ATP水解。此外,MRP1可将化疗药物隔离于细胞内囊泡中,大麻素可同时阻断这两条药物排泄途径。
2.1.3 BCRP
BCRP是ABCG家族中的二聚体半转运体,可转运米托蒽醌和拓扑替康等多种抗肿瘤药物。临床研究发现AML和ALL患者常存在BCRP过表达,且与较差的预后相关。实验表明THC、CBD和大麻酚(CBN)可呈浓度依赖性地使BCRP过表达细胞内的米托蒽醌蓄积增加。机制分析显示这些植物大麻素抑制基础和底物刺激的ATP酶活性,从而抑制BCRP的能量依赖性转运循环。在亚毒性浓度下,THC、CBD和CBN恢复了BCRP过表达细胞对米托蒽醌和拓扑替康的敏感性。值得注意的是,长期大麻素暴露不改变BCRP蛋白表达,表明化学增敏主要源于功能性抑制而非转运体丰度降低。
2.2 大麻素重新启动线粒体凋亡并克服凋亡逃逸
凋亡逃逸是血液系统恶性肿瘤治疗耐药的核心机制。在AML、B细胞淋巴瘤和多发性骨髓瘤中,BCL-2家族抗凋亡蛋白过表达提高了线粒体凋亡阈值。多项临床前研究表明植物大麻素可在耐药肿瘤细胞中重新启动凋亡。在白血病研究中,CBD可在Jurkat和Molt-4细胞中激活内源性凋亡通路,导致线粒体膜电位丧失和级联激活。CBD还可降低THP-1单核细胞白血病细胞存活率并损害线粒体呼吸能力,表明氧化磷酸化受损导致能量失衡。在套细胞淋巴瘤中,大麻素受体激活促进神经酰胺蓄积、p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化、线粒体膜去极化和caspase激活。在多发性骨髓瘤中,合成大麻素衍生物选择性诱导骨髓瘤细胞系和患者来源浆细胞凋亡,对正常造血干细胞毒性极小,该反应与caspase-2激活、Bax和Bak上调、BCL-xL和MCL-1等抗凋亡蛋白减少以及Akt/蛋白激酶B(PKB)信号调节相关。
2.3 大麻素破坏氧化还原稳态和线粒体应激适应
耐药性血液系统恶性肿瘤依赖严格调控的氧化还原稳态和线粒体应激适应来维持存活。临床前证据表明大麻素可通过扰动活性氧(ROS)调节和线粒体功能干扰这些适应程序。在白血病模型中,CBD激活CB2受体从而增加ROS,导致线粒体膜电位降低和caspase激活。在犬和人B细胞淋巴瘤细胞中,CBD、THC或合成大麻素WIN-55,212-2处理后肿瘤细胞存活率显著下降,同时氧化应激增加、炎症信号改变和线粒体功能受损。CBD还可通过诱导凋亡、降低线粒体膜电位和激活caspase 3和7抑制人慢性髓系白血病K562细胞增殖。值得注意的是,这些效应的强度可能与肿瘤周围环境的氧含量相关:在接近正常组织氧浓度时,CBD的细胞毒效应较弱。
2.4 大麻素重编程耐药性血液系统恶性肿瘤的内质网应激和自噬网络
在持续治疗压力下,血液系统恶性肿瘤常通过重塑维持蛋白质稳态的细胞内应激反应系统来维持存活。有限的临床前证据表明大麻素可干扰这一适应性回路。在多发性骨髓瘤实验模型中,THC和CBD暴露显著降低U266和RPMI-8226细胞生长,增加微管相关蛋白1A/1B-轻链3(LC3)-II蓄积并降低p62/sequestosome 1(p62)水平,表明自噬活性增强;自噬被抑制后细胞存活部分恢复,表明大麻素细胞毒性至少部分依赖于自噬性细胞死亡。THC和CBD联合可增强卡非佐米的抗肿瘤效应。在T-ALL中,含CBD、大麻二酚酸(CBDV)和新型化合物331-18A的植物大麻素组合通过CB2受体和瞬时受体电位香草酸1(TRPV1)通道扰动细胞内Ca2?稳态,导致内质网钙储备耗竭和整合应激反应相关信号激活。来自实体瘤的研究框架表明,THC通过从头合成神经酰胺诱导自噬介导的肿瘤细胞死亡,促进eIF2α磷酸化和p8激活,导致TRB3诱导和随后的Akt/mTORC1信号抑制。肝素结合细胞因子Midkine是该通路的关键调节因子,其高表达抑制p8/TRB3诱导并通过ALK轴恢复Akt/mTORC1信号,从而减弱大麻素诱导的自噬性细胞毒性。
2.5 大麻素通过内在和微环境通路调节肿瘤存活
2.5.1 大麻素抑制内在促生存信号
恶性血液细胞常通过持续激活细胞内促生存信号通路维持增殖和逃避凋亡,其中最主要的是PI3K/Akt、MAPK/ERK和NF-κB。在多发性骨髓瘤中,NF-κB还作为连接肿瘤内在生存机制与微环境来源支持的中央节点。现有证据表明大麻素通过多个信号节点的协调调节干扰这些生存回路。在Jurkat急性T细胞白血病细胞中,THC诱导剂量依赖性凋亡,可被选择性CB1和CB2拮抗剂逆转,表明受体依赖性信号传导。机制上,THC抑制Raf-1/MEK/ERK/RSK通路,降低下游生存激酶磷酸化,促进促凋亡蛋白Bad去磷酸化和线粒体转位。在多发性骨髓瘤中,大麻素可减少BCL-xL和MCL-1等抗凋亡蛋白产生,同时增加Bax和Bak等促凋亡蛋白水平,并伴随Akt/PKB信号调整和神经酰胺蓄积。此外,多发性骨髓瘤中瞬时受体电位香草酸2(TRPV2)过表达使细胞对CBD更敏感。
2.5.2 大麻素调节微环境保护
肿瘤微环境由基质成分、免疫群体、细胞外基质成分和代谢条件组成,共同调节肿瘤细胞存活和治疗反应。临床前证据表明大麻素可通过受体依赖和非依赖机制调节多种微环境过程。在免疫 compartment 中,内源性大麻素2-AG通过CB1依赖信号抑制活化白血病T细胞中IL-2表达。CB2选择性激活可调节髓系来源抑制细胞。在多发性骨髓瘤中,CB2受体在细胞系和原代CD138?浆细胞中特别丰富,调节CB2信号可促进CHOP表达、增加死亡受体5(DR5)表达、激活caspase依赖性凋亡并抑制有丝分裂调节因子。在慢性髓系白血病耐药模型中,外泌体通过miRNA水平转移介导耐药性传播,如耐伊马替尼K562IR细胞外泌体将miR-365转移至敏感K562细胞,抑制促凋亡蛋白BAX和cleaved caspase-3。趋化通路方面,C-X-C基序趋化因子配体12/C-X-C趋化因子受体4型(CXCL12/CXCR4)轴是肿瘤细胞归巢至保护性基质 niche 的关键调节因子,2-AG通过CB1依赖机制抑制CXCL12诱导的ERK1/2磷酸化和趋化迁移。代谢方面,在糖皮质激素耐药T-ALL中,CBD抑制线粒体氧化磷酸化并与地塞米松协同抑制糖酵解和线粒体呼吸;在NHL中,CBD抑制线粒体复合物I活性、耗竭NADH池并增强化疗诱导的氧化应激。
3 大麻素与抗肿瘤药物的联合效应
3.1 大麻素单药治疗的抗肿瘤生物学效应
现有研究表明大麻素作为单药在多种血液肿瘤模型中具有抗肿瘤活性,但效应强度高度依赖具体化合物和细胞类型。CBD在HL-60细胞中诱导剂量依赖性凋亡;高浓度THC(60 μM)在CEM、HEL-92和HL-60细胞中诱导显著G?/S期细胞周期阻滞;合成大麻素衍生物WIN-55,212-2在AML细胞系和患者来源原代白血病母细胞中产生浓度依赖性细胞毒效应。CBD在Jurkat和CCRF-CEM细胞中的抗肿瘤效应与线粒体功能障碍密切相关,且对正常免疫细胞无毒性副作用。然而,大麻素单药临床应用的局限性包括:缺乏高质量临床试验证据、免疫调节效应高度情境依赖。在非毒性浓度(≤8 μM)下,CBD对CD19-CAR T细胞的细胞毒活性和细胞因子分泌无显著不良影响,但抑制其增殖能力。THC倾向于抑制细胞免疫并诱导免疫耐受,但也有研究报道THC可增强细胞免疫。
3.2 大麻素与不同类型抗肿瘤药物的联合效应
3.2.1 大麻素与化疗药物的联合效应
CBD与地塞米松联合在ALL模型中产生比单药更强的增殖抑制和凋亡诱导效应,且该增强效应在地塞米松耐药Jurkat细胞中更为显著。CBD+THC与长春新碱在HL60细胞中表现出强协同作用(CI低至0.29),亚毒性浓度CBD+THC将长春新碱IC??降低12.5倍。给药顺序是协同效应的关键决定因素:先用长春新碱启动肿瘤细胞损伤应激、再用大麻素抑制损伤修复和促生存信号可显著增强凋亡诱导;相反顺序则减弱疗效甚至可能促进耐药。THC与阿糖胞苷联合在CEM、HL60和MOLT4三种白血病细胞系中均显示CI<1的协同细胞毒效应,非细胞毒性低浓度THC预处理显著降低阿糖胞苷IC??。在犬B细胞非霍奇金淋巴瘤(B-NHL)模型中,AEA、CBD和WIN-55212-2三种大麻素在亚IC??浓度下与CHOP方案核心成分及洛莫司汀均产生协同细胞毒效应(CI<1),与长春新碱、洛莫司汀和泼尼松龙联合时协同作用尤为显著;协同效应严格剂量依赖,高剂量联合时出现拮抗(CI>1)。
3.2.2 大麻素与靶向治疗的联合效应
CBD与硼替佐米联合在抑制骨髓瘤细胞增殖和诱导细胞死亡方面比单药更有效,在患者来源CD138?原代浆细胞中显著增强细胞毒性,而对正常CD34?祖细胞影响相对有限。CBD和THC显著增强卡非佐米介导的细胞杀伤,通过抑制免疫蛋白酶体β5i亚基有效逆转干扰素-γ(IFN-γ)驱动的耐药性,并通过下调C-X-C趋化因子受体4型(CXCR4)和CD147抑制骨髓瘤细胞迁移能力。在伊马替尼耐药K-562R细胞系中,CBD与伊马替尼联合显著恢复细胞毒性,Chou-Talalay CI降至0.69,伊马替尼剂量减少指数(DRI)达9.18。在NHL模型中,CBD与布鲁顿酪氨酸激酶(BTK)抑制剂伊布替尼或泽布替尼联合显著降低细胞活力,效果优于任一单药。
3.2.3 大麻素与免疫治疗药物的联合效应
CBD在三阴性乳腺癌模型中增强程序性细胞死亡蛋白1/程序性死亡配体1(PD-1/PD-L1)阻断(包括阿替利珠单抗)的疗效,该效应与环状GMP-AMP合酶-干扰素基因刺激因子(cGAS-STING)通路激活和肿瘤细胞PD-L1表达增加相关。在437例接受塞利尼索治疗的多发性骨髓瘤患者整合安全性分析中,6%患者使用大麻素作为支持治疗以管理食欲下降和相关体重减轻;大麻素在缓解恶心呕吐方面有效,发病5天内使用时不良事件解决率达77%。然而,大麻素与免疫治疗联合需谨慎:THC在4T1小鼠乳腺癌模型中诱导免疫抑制状态,促进肿瘤生长和转移;THC处理的抗原呈递细胞激活T细胞能力降低;临床中并发大麻使用与接受纳武利尤单抗抗PD-1治疗患者疗效降低相关。CBD和THC对巨噬细胞表型产生不同效应:THC上调巨噬细胞表面标志物F4/80,而CBD显著下调其表达。
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