向定朝綜述 許慧中 王存祖審校

膠質(zhì)瘤一直是神經(jīng)外科領(lǐng)域的治療難題，病理Ⅲ級以上的患者，即使綜合治療，其平均生存期也僅12～18個月［1］?；熓悄z質(zhì)瘤術(shù)后輔助治療的重要措施之一。目前國際上公認的膠質(zhì)瘤化療首選藥物是替莫唑胺［2］，但研究顯示替膜唑胺也僅能小幅延長患者生存時間，而不能改善其預(yù)后，主要是因為膠質(zhì)瘤化療耐藥的存在，使得替莫唑胺的總體療效欠佳，且治療后易復發(fā)［3］。近年來，“腫瘤干細胞學說”的提出，以及從膠質(zhì)瘤中分離出來的膠質(zhì)瘤干細胞(glioma stem cells，GSC)，其耐藥性比普通腫瘤細胞強［4］。我們通過對比膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞和GSC的腫瘤生物學特性，研究發(fā)現(xiàn)兩者之間有許多相似之處，并具有某種相關(guān)性?，F(xiàn)總結(jié)如下。

1 膠質(zhì)瘤化療耐藥的特性

1.1 膠質(zhì)瘤化療耐藥的機理

膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞對化療藥物耐藥是其最重要的生物學特性。其概念是指膠質(zhì)瘤細胞在經(jīng)過化療藥物作用后，殘存下來的一部分對化療藥物不敏感的細胞。Fueyo等［5］研究認為，膠質(zhì)瘤細胞對烷化劑類藥物(如替莫唑胺)耐藥，與O6－甲基鳥嘌呤－DNA－甲基轉(zhuǎn)移酶(O6－methylguanine DNA methyltranferase，MGMT)有關(guān)，臨床上可以根據(jù)其MGMT的表達情況，對膠質(zhì)瘤患者進行個體化化療。但Frosina［3］指出，膠質(zhì)瘤細胞耐藥的主要原因與腫瘤細胞DNA的多種異常修復機制有關(guān)，而對于MGMT相關(guān)的DNA修復機制，不能過高的評估。Gottesman等［6］研究認為膠質(zhì)瘤耐藥與藥物靶點變異或者異常表達、藥物失活、或者化療藥物被泵出細胞外有關(guān)。目前多數(shù)學者認為膠質(zhì)瘤化療耐藥是多機制，多因素參與的結(jié)果，主要有以下幾種:①腫瘤細胞DNA的多種異常修復機制;②化療藥物的作用靶點變異或減少;③化療藥物失活增加;④化療藥物在腫瘤細胞內(nèi)被泵出或積聚減少;⑤腫瘤細胞凋亡與抗凋亡機制失衡等。

1.2 GSC的耐藥現(xiàn)象和機理

以GSC作為靶細胞，研究其耐藥現(xiàn)象和發(fā)生機理，是目前的熱點。盡管目前對于"GSC"這一名稱，一直持有很大分歧［4，7］，但這一全新概念正逐漸被眾多學者所接受。研究發(fā)現(xiàn)GSC具有較強的耐藥性。Shervington等［8］研究發(fā)現(xiàn)，同正常腦組織相比，CD133高表達的膠質(zhì)瘤組織有明顯的耐藥性，研究還發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤中CD133陽性細胞的比率大約是正常腦組織的10倍，且CD133陽性細胞比CD133陰性細胞表現(xiàn)出更強的化療耐藥性。GSC的這種強耐藥特性與其處于休眠狀態(tài)、停滯于細胞周期中的G0/G1期有關(guān)［9，10］，這種狀態(tài)可以使其逃避常規(guī)的放、化療。我們認為GSC的內(nèi)在耐藥性(如停滯于G0/G1期、谷胱甘肽－S－轉(zhuǎn)移酶、耐藥基因和蛋白等)和獲得性耐藥(如藥物的作用靶點變異)是其耐藥的主要原因。

1.3 以GSC為特征的多藥耐藥現(xiàn)象和機理

多藥耐藥(multiple drug resistance，MDR)是惡性腫瘤的特殊生物學特征，是指惡性腫瘤細胞接觸1種抗癌藥后，繼而對多種結(jié)構(gòu)不同、作用機制各異的其他抗癌藥產(chǎn)生耐藥性。膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞和GSC均具有腫瘤特殊的多藥耐藥現(xiàn)象，而以GSC更為顯著。

有研究顯示常規(guī)化療劑量的替膜唑胺對GSC的抑制作用較弱，遠不如普通膠質(zhì)瘤細胞明顯。這與GSC中高表達ABCG2相關(guān)，是GSC耐藥的主要原因，而與MGMT無關(guān)［11］。GSC對于替膜唑胺耐藥，相對于MGMT機理而言，ABC基因家族成員作用更加廣泛，其中ABCG2扮演著十分重要的作用［12，13］。在膠質(zhì)瘤細胞中，ABC家族中的ABCG2可以使化療藥物外流，從而避免藥物毒害;在血管內(nèi)皮細胞中，ABCG2激活，就構(gòu)成了血腦屏障。ABCG2轉(zhuǎn)運蛋白是1種與腫瘤MDR有關(guān)的新的藥物排出泵，具有維持干細胞穩(wěn)定性、維持組織細胞的穩(wěn)態(tài)等生理功能，在低氧環(huán)境中ABCG2的上調(diào)可增加腫瘤細胞對化療藥物的抗藥性。ABCG2通過結(jié)合和水解ATP并利用能量，轉(zhuǎn)運多種化療藥物，把具有不同化學結(jié)構(gòu)和作用于細胞內(nèi)不同位置靶點的化療藥物泵出胞外，從而使腫瘤對多種抗癌藥物產(chǎn)生抗藥性。ABCG2的表達情況與腫瘤化療效果有密切關(guān)系，高表達者化療效果不佳，而低表達則療效較好。Dean［12］認為ABCG2作為1個新的ABC超家族膜轉(zhuǎn)運蛋白，在腫瘤細胞對抗癌藥物的耐藥性中起了重要的作用，介導非典型MDR途徑。膠質(zhì)瘤中也存在著一小群邊緣(side population，SP)細胞，當膠質(zhì)瘤經(jīng)過替膜唑胺治療后，SP細胞數(shù)量增加，ABCG2表達增加，細胞的耐藥性增強。Bleau等［14］研究認為，SP細胞就是 GSC的1種細胞模型，在化療耐藥中起了重要作用。而ABCG2可能是GSC發(fā)生耐藥的根本原因，或許可以作為GSC的新標記。

2 GSC的特性

腫瘤化療耐藥細胞所具有的耐藥性，是其躲避化療而得以生存的基礎(chǔ)，這也直接導致了以后腫瘤復發(fā)?？梢哉J為膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞就是導致腫瘤復發(fā)的直接來源。近年來提出的“腫瘤干細胞”假說，認為耐藥的主體細胞為GSC。GSC被認為是導致腫瘤復發(fā)的主要原因。

2.1 GSC具有不穩(wěn)定的自我更新、增殖特征

有體外培養(yǎng)GSC研究發(fā)現(xiàn)，GSC具有自我增殖、多元分化的潛能［10］。GSC具有以下生物學特性:①具有自我更新和增殖的能力，但GSC無穩(wěn)定性，且不能正常調(diào)控;Kennedy等［15］用GSC與神經(jīng)干細胞相比，GSC的自我更新能力以及增殖能力都明顯強于神經(jīng)干細胞。②在動物模型上，同位移植最小數(shù)量的GSC后，即能形成與原始腫瘤性質(zhì)相似的腫瘤，且這一特性已作為鑒定腫瘤干細胞的金標準。這些特性有力地佐證了GSC就是導致腫瘤復發(fā)的根本原因。目前我們也已有相關(guān)實驗數(shù)據(jù)表明，在經(jīng)過化療藥物處理后的膠質(zhì)瘤細胞中，所含GSC的比例明顯增加，在膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞中占主要成分。因此GSC膠質(zhì)瘤基因靶向治療，將可能是克服膠質(zhì)瘤耐藥的新途徑［16］。

2.2 GSC高侵襲特性和機理

膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞和GSC均表現(xiàn)出高侵襲和遠處轉(zhuǎn)移的特性。Ferguson［17］通過MRI檢查來研究復發(fā)的膠質(zhì)瘤患者的病灶特征，發(fā)現(xiàn)常常在壞死的病灶周圍出現(xiàn)大片環(huán)形水腫帶，這提示腫瘤細胞對周圍的正常組織具有浸潤轉(zhuǎn)移。故常常手術(shù)難以徹底切除腫瘤病灶。

2.2.1 GSC具有促血管生成特性 通過對GSC的分布特征進行研究，發(fā)現(xiàn)GSC常常密集分布于微血管周圍。故有學者認為GSC具有通過血管生成因子，參與調(diào)控和促進腫瘤血管生成的特性［18］。GSCs具有自發(fā)產(chǎn)生高水平促血管生成因子VEGF的能力，并誘導內(nèi)皮細胞和內(nèi)皮祖細胞增殖、遷移和管型形成作用?，F(xiàn)研究已證明，腫瘤邊緣富含GSC，在腫瘤侵襲前沿發(fā)揮促血管生成作用，進而為腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移提供物質(zhì)支撐［19］。

2.2.2 GSC具有高侵襲特性 GSC還呈高侵襲特性，雖然GSC運動能力很弱，卻具有極強的浸潤轉(zhuǎn)移能力［20］。在動物致瘤實驗中，給予極少量的GSC細胞就可以形成移植瘤，且表現(xiàn)為形態(tài)幼稚的細胞浸潤瘤周組織。故在人體內(nèi)，GSC易向瘤周腦組織侵襲，這些侵襲入瘤周的GSC不易被手術(shù)治療徹底清除，加之具有對常規(guī)放化療的抵抗性，術(shù)后的輔助治療也難以將其殺滅，GSC成為腫瘤復發(fā)的“種子”。

3 膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞和GSC的相關(guān)性

目前關(guān)于兩者相關(guān)分析的文獻罕見，通過近來以上的部分文獻分析，以及結(jié)合我們的部分實驗研究結(jié)果，認為兩者密切相關(guān)。對比傳統(tǒng)觀點(膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞就是膠質(zhì)瘤復發(fā)的直接原因)與近年來的“GSC學說(GSC被認為是維持膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展以及復發(fā)的關(guān)鍵因素［4，13，21～22］)”，我們認為兩者都是導致膠質(zhì)瘤術(shù)后復發(fā)的根源，只是兩者從不同的角度和特性來闡釋了膠質(zhì)瘤耐藥以及復發(fā)的機制。但是也不能認為兩者就是同一類細胞，因為導致膠質(zhì)瘤耐藥的原因很多，膠質(zhì)瘤化療耐藥是1個十分復雜的生物學過程，具有多機制、多因素的特點，因此也不能認為膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞中全部都是GSC。我們通過已獲得的部分實驗數(shù)據(jù)分析，認為導致膠質(zhì)瘤化療耐藥的并不全是GSC，兩者可能呈現(xiàn)為1種交叉存在的關(guān)系，即膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞中，大部分細胞是GSC，也存在一小部分非腫瘤干細胞;同時在GSC亞細胞群中，大部分對化療藥物表現(xiàn)為耐藥現(xiàn)象，也存在一小部分對化療藥物相對敏感的細胞，即GSC亞群對化療藥物呈現(xiàn)為不同層次的敏感性。

綜上所述，有理由認為膠質(zhì)瘤耐藥是1個復雜的多因素、多機制參與的生物學活動的過程。因此在針對膠質(zhì)瘤耐藥的研究中，不僅要從GSC的角度，而且也要從膠質(zhì)瘤化療耐藥細胞著手，進一步深入研究耐藥原因，探索新的GSC篩選培養(yǎng)方法，尋找GSC的特異性標記物，探尋膠質(zhì)瘤化療的新靶點和藥物，以期從根本上解決膠質(zhì)瘤化療耐藥的問題，使膠質(zhì)瘤患者得到更為有效的治療。

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