自噬在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤化療中的作用

周 淵，王漢東

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是最常見(jiàn)、最致命的顱內(nèi)腫瘤，過(guò)去10年膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的中位生存時(shí)間僅有12個(gè)月。目前的標(biāo)準(zhǔn)處理方法是最大化手術(shù)切除、放療和化療的聯(lián)合。綜合治療的關(guān)鍵在于提高化療效果，其難點(diǎn)在于抗凋亡引起的化療耐藥性。研究發(fā)現(xiàn)，相比凋亡來(lái)說(shuō)，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的化療更有可能通過(guò)自噬來(lái)起作用［1］。

1 惡性膠質(zhì)瘤的化療

用于腦惡性膠質(zhì)瘤的化療藥物種類(lèi)很多，卡莫司汀(BCNU)、洛莫司汀(CCNU)等是傳統(tǒng)的首選化療藥物，但其治療后也僅使20% ～30%的患者生存期延長(zhǎng)。替尼泊苷(VM-26)是目前治療膠質(zhì)瘤的另一種一線藥物。其他還有順鉑、氮芥類(lèi)、紫杉醇類(lèi)等，但化療療效尚不明確。

替莫唑胺(TMZ)是新型的口服烷化劑抗腫瘤藥，可以透過(guò)血腦屏障，不需要經(jīng)肝臟代謝激活。細(xì)胞毒性是由于DNA上O6位點(diǎn)甲基化鳥(niǎo)嘌呤的形成，導(dǎo)致DNA下個(gè)復(fù)制周期時(shí)與T錯(cuò)配，使星形細(xì)胞瘤G2/M生長(zhǎng)停止，最終誘導(dǎo)細(xì)胞自噬性死亡。藥代動(dòng)力學(xué)研究揭示:體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中TMZ主要聚集在變異細(xì)胞。單次口服劑量75～200 mg/m2，人類(lèi)膠質(zhì)瘤比正常腦有更高的藥物濃度［2］。TMZ已被多中心Ⅲ期臨床研究證實(shí)可延長(zhǎng)惡性腦膠質(zhì)瘤患者的生存時(shí)間［3］。

雖然目前有很多可供選擇的化療方案，但膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的臨床預(yù)后仍然很差，這種令人沮喪的預(yù)后是因?yàn)槟z質(zhì)瘤細(xì)胞會(huì)對(duì)化療產(chǎn)生多藥耐藥。

2 化療耐藥性

化療的一個(gè)最大缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生耐藥性而失效。腫瘤細(xì)胞耐藥表現(xiàn)為原藥耐藥和多藥耐藥兩種形式，尤以后者為重。多藥耐藥是指腫瘤細(xì)胞不但對(duì)誘導(dǎo)其的藥物產(chǎn)生耐藥，而且對(duì)其他結(jié)構(gòu)不同、作用機(jī)制各異的藥物也產(chǎn)生交叉耐藥。其原因包括多方面，比如:多耐藥基因編碼的膜糖蛋白2-P糖蛋白過(guò)度表達(dá);或者O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(O6-methylguanine-DNA methyltransferase，MGMT)使DNA烷基化損傷得到修復(fù)［4］;此外，還有多耐藥相關(guān)蛋白(MRP)、抗凋亡蛋白、p53、PKC、TNF-α、腫瘤干細(xì)胞等機(jī)制。

傳統(tǒng)廣泛使用的化療藥物，如亞硝脲類(lèi)、順鉑等，主要通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡而起效，如果腫瘤抗凋亡，則化療效果差。研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤對(duì)誘導(dǎo)凋亡的化療是耐藥的。臨床和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，侵襲性惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞周?chē)c中心區(qū)域相比增殖率下降，對(duì)凋亡相對(duì)抵抗，這可能是其抵抗促凋亡的常規(guī)化療而導(dǎo)致的。從分子水平上看，抗凋亡的原因可能是蛋白、蛋白激酶和轉(zhuǎn)錄因子效應(yīng)器在基因組、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平的變化。其中，PTEN/PI3K/Akt/mTOR和Ras/Raf/MEK/ERK信號(hào)傳導(dǎo)通路對(duì)基因表達(dá)和防止凋亡的調(diào)控發(fā)揮關(guān)鍵的作用。在人類(lèi)癌癥，尤其是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤里，這些通路的組成部分是突變的或異常表達(dá)的(例如:Ras，B-Raf，PI3K，PTEN和Akt)。這些通路的單克隆抗體和低分子量激酶抑制劑是最常見(jiàn)的靶向癌癥治療藥。然而，大多數(shù)這些藥物的單一療法的臨床試驗(yàn)未能延長(zhǎng)患者生存期。

盡管抗凋亡與腫瘤的發(fā)生有密切聯(lián)系，但是仍然可以通過(guò)其他非凋亡的機(jī)制誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡，如壞死、衰老、自噬性細(xì)胞死亡和有絲分裂突變等［5-6］。

3 自噬與腫瘤

自噬現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)源于1966年De Duve和Wattiaux發(fā)現(xiàn)溶酶體。自噬性細(xì)胞死亡(Ⅱ型PCD)是1973年Schweichel和Merker提出的。自噬是降解受損或退化的細(xì)胞器和蛋白的動(dòng)態(tài)的亞細(xì)胞過(guò)程，是對(duì)諸如饑餓或感染等應(yīng)激的一種細(xì)胞反應(yīng)［7］。自噬的特點(diǎn)是在核破滅之前就發(fā)生的胞漿中自噬泡的聚集、高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的降解。過(guò)度自噬導(dǎo)致的自噬性細(xì)胞死亡，又稱(chēng)Ⅱ型程序性細(xì)胞死亡，該過(guò)程是不依賴(lài) caspase的［8］。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)有許多因素參與調(diào)節(jié)自噬，包括:氧化應(yīng)激、饑餓、放化療，還有二氫青蒿素、GAIP、AGS3、氨基酸、激素、鈣等。PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路的激活可以抑制自噬過(guò)程，其分子機(jī)制可能與自噬相關(guān)基因(Atg)的產(chǎn)物有關(guān)［1，9］。

自噬過(guò)程的異常與癌癥密切相關(guān)。自噬過(guò)程與腫瘤的聯(lián)系的線索是在19世紀(jì)70年代末首次被發(fā)現(xiàn)的。在腫瘤發(fā)展的早期階段，自噬起腫瘤抑制作用，早期促自噬治療可能抑制腫瘤形成;然而在腫瘤形成后，自噬作為一個(gè)對(duì)抗諸如缺氧、缺少營(yíng)養(yǎng)的應(yīng)激條件的保護(hù)機(jī)制，在腫瘤組織內(nèi)是被上調(diào)的［10］。

惡性膠質(zhì)瘤的一個(gè)主要標(biāo)志是對(duì)經(jīng)典的依賴(lài)caspase的凋亡通路的高度耐藥性。最近研究表明，通過(guò)自噬刺激因素誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的自噬性死亡已成為不依賴(lài)caspase通路的一種新型抗癌療法［7］。

4 自噬在化療中的作用

4.1 化療藥可以誘導(dǎo)自噬 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤對(duì)目前的抗腫瘤治療高度耐藥，因此，尋找改善膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者預(yù)后的新的治療策略非常重要。而由于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的抗凋亡性，因此自噬在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤化療中的作用也越來(lái)越引起重視。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的化療藥，如順鉑、亞硝脲類(lèi)等僅誘導(dǎo)少量自噬，主要誘導(dǎo)凋亡，因此對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的療效差;而伊馬替尼、替莫唑胺等化療藥主要誘導(dǎo)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤自噬，進(jìn)而發(fā)揮細(xì)胞毒作用，因此療效優(yōu)于前者。雖然膠質(zhì)母細(xì)胞瘤對(duì)化療的主要反應(yīng)是自噬性死亡，但膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的預(yù)后并不理想，最近發(fā)現(xiàn)這可能與其他耐藥原因相關(guān)［11］。

4.2 調(diào)節(jié)自噬與化療效果 多數(shù)報(bào)道發(fā)現(xiàn)，各種誘導(dǎo)自噬的藥物可以增強(qiáng)化療的效果，相反，抑制自噬可以減弱化療藥物的效果。如:Gwak等［12］發(fā)現(xiàn)在動(dòng)物模型中PI3K抑制劑PX-866可誘導(dǎo)自噬，協(xié)同增加了化療藥雙核鉑化合物BBR3610的細(xì)胞毒作用。泛Bcl-2抑制劑(－)－棉酚(AT－101)協(xié)同TMZ誘導(dǎo)MGMT陰性的U343細(xì)胞的自噬性死亡，對(duì)MGMT陽(yáng)性的 U87細(xì)胞程度較輕［7］。Torres等［13］研究發(fā)現(xiàn)化療藥TMZ與大麻酚類(lèi)結(jié)合在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中有強(qiáng)烈的抗腫瘤效果，四氫大麻酚(THC)協(xié)同增強(qiáng)了TMZ的自噬作用，而其抑制劑可阻止TMZ與THC誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。研究發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)物模型中兩種化療藥物索拉非尼和培美曲塞可以協(xié)同增強(qiáng)自噬的誘導(dǎo)，抑制腫瘤生長(zhǎng)［14］。達(dá)沙替尼(BMS-354825)，一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)ATP的小分子酪氨酸激酶抑制劑，與TMZ結(jié)合治療腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞可顯著增加自噬性細(xì)胞死亡［15］。體外實(shí)驗(yàn)表明，在 U251-MG膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系中，沙利度胺(THD)對(duì)TMZ誘導(dǎo)的自噬起協(xié)同作用［1］。用抗抑郁藥氯米帕明可以協(xié)同化療藥伊馬替尼治療C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞，增加其抗腫瘤活性，誘導(dǎo)了自噬［16］。Gal-1，一種 β-半乳糖苷酶特異性的凝集素，體外試驗(yàn)表明，Hs683膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中Gal-1的表達(dá)下降可以增加其對(duì)TMZ誘導(dǎo)的促自噬效果的敏感性，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤模型體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，Gal-1增強(qiáng)了TMZ潛在的治療效果［17］。體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)都表明在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，丙戊酸鈉結(jié)合TMZ協(xié)同促進(jìn)自噬性死亡，而不是凋亡［18］。Natsumeda 等［19］報(bào)道應(yīng)用氯喹(一個(gè)自噬抑制劑)與傳統(tǒng)的抗癌治療結(jié)合治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤產(chǎn)生了令人鼓舞的結(jié)果。

另外，研究發(fā)現(xiàn)放療和靶向治療也可以誘導(dǎo)自噬從而增強(qiáng)化療效果。一項(xiàng)Ⅲ期隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)評(píng)估了TMZ+放療治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的作用，顯示放療+TMZ組中位生存時(shí)間為14.6個(gè)月，單獨(dú)組為12.1個(gè)月;放療+TMZ組的2年生存率為26.5%，單獨(dú)組為 10.4%［20］。Benzina 等［21］發(fā)現(xiàn)對(duì)U87-MG使用化療藥奧沙利鉑和高線性能量轉(zhuǎn)換照射誘導(dǎo)了自噬，明顯提高了抗腫瘤效果。Yokoyama等［22］發(fā)現(xiàn)溶瘤腺病毒OBP-405可以誘導(dǎo)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤自噬，且與TMZ或雷帕霉素聯(lián)合使用起到了協(xié)同誘導(dǎo)自噬、抗腫瘤的作用。

然而，也有少數(shù)研究發(fā)現(xiàn)抑制自噬可以增強(qiáng)化療效果。Eimer等［23］報(bào)道在U87-MG中，化療藥厄洛替尼與自噬抑制劑聯(lián)合使用能協(xié)同誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。Lin等［24］發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)和體外白藜蘆醇通過(guò)抑制自噬增強(qiáng)TMZ治療惡性膠質(zhì)瘤的效果。因此，目前自噬在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤化療中的確切作用還需進(jìn)一步探索。

5 展望

目前，傳統(tǒng)的化療方案并不能使膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的生存得到十分明顯的改善，隨著新化療藥物TMZ及基因治療、局部化療、免疫治療、靶向治療等技術(shù)的不斷完善，越來(lái)越多的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的治療傾向于綜合治療。由于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤對(duì)化療的主要反應(yīng)是自噬性死亡，自噬代表了一種很有前途的機(jī)制，自噬在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤化療中的重要性將會(huì)越來(lái)越突出。

對(duì)于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，從分子水平上理解自噬機(jī)制不僅能幫助識(shí)別有效的干預(yù)點(diǎn)，而且有助于解釋膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的起源。自噬標(biāo)記物(Atg5，LC3B等)也可用來(lái)監(jiān)測(cè)患者對(duì)治療的反應(yīng)，有助于預(yù)測(cè)治療的有效性。這將會(huì)指導(dǎo)未來(lái)的臨床試驗(yàn)，優(yōu)化膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的治療計(jì)劃，從而達(dá)到理想的效果。

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