自噬在胶质母细胞瘤化疗中的作用

周 渊，王汉东

胶质母细胞瘤是最常见、最致命的颅内肿瘤，过去10年胶质母细胞瘤患者的中位生存时间仅有12个月。目前的标准处理方法是最大化手术切除、放疗和化疗的联合。综合治疗的关键在于提高化疗效果，其难点在于抗凋亡引起的化疗耐药性。研究发现，相比凋亡来说，胶质母细胞瘤的化疗更有可能通过自噬来起作用［1］。

1 恶性胶质瘤的化疗

用于脑恶性胶质瘤的化疗药物种类很多，卡莫司汀(BCNU)、洛莫司汀(CCNU)等是传统的首选化疗药物，但其治疗后也仅使20% ～30%的患者生存期延长。替尼泊苷(VM-26)是目前治疗胶质瘤的另一种一线药物。其他还有顺铂、氮芥类、紫杉醇类等，但化疗疗效尚不明确。

替莫唑胺(TMZ)是新型的口服烷化剂抗肿瘤药，可以透过血脑屏障，不需要经肝脏代谢激活。细胞毒性是由于DNA上O6位点甲基化鸟嘌呤的形成，导致DNA下个复制周期时与T错配，使星形细胞瘤G2/M生长停止，最终诱导细胞自噬性死亡。药代动力学研究揭示:体内实验中TMZ主要聚集在变异细胞。单次口服剂量75～200 mg/m2，人类胶质瘤比正常脑有更高的药物浓度［2］。TMZ已被多中心Ⅲ期临床研究证实可延长恶性脑胶质瘤患者的生存时间［3］。

虽然目前有很多可供选择的化疗方案，但胶质母细胞瘤患者的临床预后仍然很差，这种令人沮丧的预后是因为胶质瘤细胞会对化疗产生多药耐药。

2 化疗耐药性

化疗的一个最大缺点是容易产生耐药性而失效。肿瘤细胞耐药表现为原药耐药和多药耐药两种形式，尤以后者为重。多药耐药是指肿瘤细胞不但对诱导其的药物产生耐药，而且对其他结构不同、作用机制各异的药物也产生交叉耐药。其原因包括多方面，比如:多耐药基因编码的膜糖蛋白2-P糖蛋白过度表达;或者O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(O6-methylguanine-DNA methyltransferase，MGMT)使DNA烷基化损伤得到修复［4］;此外，还有多耐药相关蛋白(MRP)、抗凋亡蛋白、p53、PKC、TNF-α、肿瘤干细胞等机制。

传统广泛使用的化疗药物，如亚硝脲类、顺铂等，主要通过诱导细胞凋亡而起效，如果肿瘤抗凋亡，则化疗效果差。研究发现，胶质母细胞瘤对诱导凋亡的化疗是耐药的。临床和实验数据表明，侵袭性恶性胶质瘤细胞周围与中心区域相比增殖率下降，对凋亡相对抵抗，这可能是其抵抗促凋亡的常规化疗而导致的。从分子水平上看，抗凋亡的原因可能是蛋白、蛋白激酶和转录因子效应器在基因组、转录和转录后水平的变化。其中，PTEN/PI3K/Akt/mTOR和Ras/Raf/MEK/ERK信号传导通路对基因表达和防止凋亡的调控发挥关键的作用。在人类癌症，尤其是胶质母细胞瘤里，这些通路的组成部分是突变的或异常表达的(例如:Ras，B-Raf，PI3K，PTEN和Akt)。这些通路的单克隆抗体和低分子量激酶抑制剂是最常见的靶向癌症治疗药。然而，大多数这些药物的单一疗法的临床试验未能延长患者生存期。

尽管抗凋亡与肿瘤的发生有密切联系，但是仍然可以通过其他非凋亡的机制诱导肿瘤细胞死亡，如坏死、衰老、自噬性细胞死亡和有丝分裂突变等［5-6］。

3 自噬与肿瘤

自噬现象的发现源于1966年De Duve和Wattiaux发现溶酶体。自噬性细胞死亡(Ⅱ型PCD)是1973年Schweichel和Merker提出的。自噬是降解受损或退化的细胞器和蛋白的动态的亚细胞过程，是对诸如饥饿或感染等应激的一种细胞反应［7］。自噬的特点是在核破灭之前就发生的胞浆中自噬泡的聚集、高尔基体和内质网的降解。过度自噬导致的自噬性细胞死亡，又称Ⅱ型程序性细胞死亡，该过程是不依赖 caspase的［8］。

相关研究发现有许多因素参与调节自噬，包括:氧化应激、饥饿、放化疗，还有二氢青蒿素、GAIP、AGS3、氨基酸、激素、钙等。PI3K/Akt/mTOR信号通路的激活可以抑制自噬过程，其分子机制可能与自噬相关基因(Atg)的产物有关［1，9］。

自噬过程的异常与癌症密切相关。自噬过程与肿瘤的联系的线索是在19世纪70年代末首次被发现的。在肿瘤发展的早期阶段，自噬起肿瘤抑制作用，早期促自噬治疗可能抑制肿瘤形成;然而在肿瘤形成后，自噬作为一个对抗诸如缺氧、缺少营养的应激条件的保护机制，在肿瘤组织内是被上调的［10］。

恶性胶质瘤的一个主要标志是对经典的依赖caspase的凋亡通路的高度耐药性。最近研究表明，通过自噬刺激因素诱导肿瘤细胞的自噬性死亡已成为不依赖caspase通路的一种新型抗癌疗法［7］。

4 自噬在化疗中的作用

4.1 化疗药可以诱导自噬 胶质母细胞瘤对目前的抗肿瘤治疗高度耐药，因此，寻找改善胶质母细胞瘤患者预后的新的治疗策略非常重要。而由于胶质母细胞瘤的抗凋亡性，因此自噬在胶质母细胞瘤化疗中的作用也越来越引起重视。研究发现，传统的化疗药，如顺铂、亚硝脲类等仅诱导少量自噬，主要诱导凋亡，因此对胶质母细胞瘤的疗效差;而伊马替尼、替莫唑胺等化疗药主要诱导胶质母细胞瘤自噬，进而发挥细胞毒作用，因此疗效优于前者。虽然胶质母细胞瘤对化疗的主要反应是自噬性死亡，但胶质母细胞瘤的预后并不理想，最近发现这可能与其他耐药原因相关［11］。

4.2 调节自噬与化疗效果 多数报道发现，各种诱导自噬的药物可以增强化疗的效果，相反，抑制自噬可以减弱化疗药物的效果。如:Gwak等［12］发现在动物模型中PI3K抑制剂PX-866可诱导自噬，协同增加了化疗药双核铂化合物BBR3610的细胞毒作用。泛Bcl-2抑制剂(－)－棉酚(AT－101)协同TMZ诱导MGMT阴性的U343细胞的自噬性死亡，对MGMT阳性的 U87细胞程度较轻［7］。Torres等［13］研究发现化疗药TMZ与大麻酚类结合在动物实验中有强烈的抗肿瘤效果，四氢大麻酚(THC)协同增强了TMZ的自噬作用，而其抑制剂可阻止TMZ与THC诱导的细胞死亡。研究发现，在动物模型中两种化疗药物索拉非尼和培美曲塞可以协同增强自噬的诱导，抑制肿瘤生长［14］。达沙替尼(BMS-354825)，一个竞争ATP的小分子酪氨酸激酶抑制剂，与TMZ结合治疗脑胶质瘤细胞可显著增加自噬性细胞死亡［15］。体外实验表明，在 U251-MG胶质母细胞瘤细胞系中，沙利度胺(THD)对TMZ诱导的自噬起协同作用［1］。用抗抑郁药氯米帕明可以协同化疗药伊马替尼治疗C6胶质瘤细胞，增加其抗肿瘤活性，诱导了自噬［16］。Gal-1，一种 β-半乳糖苷酶特异性的凝集素，体外试验表明，Hs683胶质母细胞瘤细胞中Gal-1的表达下降可以增加其对TMZ诱导的促自噬效果的敏感性，胶质母细胞瘤模型体内实验的结果表明，Gal-1增强了TMZ潜在的治疗效果［17］。体内、体外实验都表明在胶质瘤细胞中，丙戊酸钠结合TMZ协同促进自噬性死亡，而不是凋亡［18］。Natsumeda 等［19］报道应用氯喹(一个自噬抑制剂)与传统的抗癌治疗结合治疗胶质母细胞瘤产生了令人鼓舞的结果。

另外，研究发现放疗和靶向治疗也可以诱导自噬从而增强化疗效果。一项Ⅲ期随机对照临床试验评估了TMZ+放疗治疗胶质母细胞瘤患者的作用，显示放疗+TMZ组中位生存时间为14.6个月，单独组为12.1个月;放疗+TMZ组的2年生存率为26.5%，单独组为 10.4%［20］。Benzina 等［21］发现对U87-MG使用化疗药奥沙利铂和高线性能量转换照射诱导了自噬，明显提高了抗肿瘤效果。Yokoyama等［22］发现溶瘤腺病毒OBP-405可以诱导胶质母细胞瘤自噬，且与TMZ或雷帕霉素联合使用起到了协同诱导自噬、抗肿瘤的作用。

然而，也有少数研究发现抑制自噬可以增强化疗效果。Eimer等［23］报道在U87-MG中，化疗药厄洛替尼与自噬抑制剂联合使用能协同诱导细胞死亡。Lin等［24］发现在体内和体外白藜芦醇通过抑制自噬增强TMZ治疗恶性胶质瘤的效果。因此，目前自噬在胶质母细胞瘤化疗中的确切作用还需进一步探索。

5 展望

目前，传统的化疗方案并不能使胶质母细胞瘤患者的生存得到十分明显的改善，随着新化疗药物TMZ及基因治疗、局部化疗、免疫治疗、靶向治疗等技术的不断完善，越来越多的胶质母细胞瘤患者的治疗倾向于综合治疗。由于胶质母细胞瘤对化疗的主要反应是自噬性死亡，自噬代表了一种很有前途的机制，自噬在胶质母细胞瘤化疗中的重要性将会越来越突出。

对于胶质母细胞瘤，从分子水平上理解自噬机制不仅能帮助识别有效的干预点，而且有助于解释胶质母细胞瘤的起源。自噬标记物(Atg5，LC3B等)也可用来监测患者对治疗的反应，有助于预测治疗的有效性。这将会指导未来的临床试验，优化胶质母细胞瘤患者的治疗计划，从而达到理想的效果。

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