李 雪，李雪森

1.西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)學(xué)研究所（瀘州646000）;2.德陽市人民醫(yī)院（德陽 618000）

醫(yī)學(xué)期刊《柳葉刀》2018年發(fā)布的全球癌癥生存率變化趨勢監(jiān)測報(bào)告顯示，全球范圍內(nèi)，癌癥生存率有普遍上升的趨勢。在2010年至2014年確診乳腺癌癥的女性中，中國患者的5 年生存率達(dá)到了83.2%，而澳大利亞和美國的數(shù)據(jù)則已經(jīng)分別達(dá)到89.5%和90.2%，一些致死率高的癌癥的生存率也在提高，肝癌、胰腺癌、肺癌的生存率已經(jīng)上升了5%[1]。因此，隨著癌癥幸存者的不斷增多及生存期逐漸延長，延長癌癥患者的生命已經(jīng)不是我們的唯一目標(biāo)，如何降低癌癥治療帶來的副作用，讓癌癥患者獲得有效的治愈之外，長期生活質(zhì)量和健康狀況得以改善已經(jīng)是當(dāng)前癌癥治療中必需要考慮和重視的問題。

化療作為常用的癌癥治療手段，在臨床上的使用已經(jīng)超過了一個世紀(jì)，大部分的癌癥幸存者都經(jīng)歷過化療，無論是作為主要的癌癥治療手段還是輔助治療措施，傳統(tǒng)的化療手段在癌癥的治療中都占據(jù)著重要位置[2]。按抗癌作用與細(xì)胞增殖周期的關(guān)系，可將抗癌藥物分為細(xì)胞周期特異性藥物和細(xì)胞周期非特異性藥物兩大類。細(xì)胞周期非特異性藥物（包括烷化劑、大部分抗生素及鉑類藥物）直接破壞DNA或影響其復(fù)制與功能，可以殺死包括處于G0期在內(nèi)的各個細(xì)胞周期的細(xì)胞，其抗腫瘤效果與藥物劑量成正比。細(xì)胞周期特異性藥物（如5-氟尿嘧啶）僅對增殖周期內(nèi)某些階段的細(xì)胞敏感，對處于G0期的細(xì)胞不敏感。與細(xì)胞周期非特異性藥物不同，細(xì)胞周期特異性藥物藥量過分增大并不能成正比的增加對細(xì)胞的殺傷力。從化療藥物分子水平的作用機(jī)制又可劃分為5類：①阻斷DNA復(fù)制藥物，以環(huán)磷酰胺為代表的烷化劑和亞硝脲類；②影響RNA 轉(zhuǎn)錄藥物，如放線菌素D；③抑制蛋白質(zhì)合成藥物，如門冬酰胺酶抑制劑；④阻滯細(xì)胞分裂藥物，如長春堿類；⑤拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑，如阿霉素?；熕幬锏淖饔脵C(jī)制注定其伴隨著很多不良反應(yīng)，最新的研究顯示癌癥及其治療可能會加速年輕患者的衰老。在青少年癌癥患者中，不少化療后癌癥幸存者會伴有早衰癥狀，表現(xiàn)為與年齡不相稱的運(yùn)動能力的喪失、認(rèn)知功能下降，以及慢性疾病的早期發(fā)展，其中也包括了癌癥的復(fù)發(fā)或新發(fā)[3-4]。因此，化療誘導(dǎo)的早衰可能是導(dǎo)致兒童癌癥幸存者成年后發(fā)生二次癌癥的主要因素之一[5]。

1 化療與衰老

1.1 化療與正常細(xì)胞衰老

細(xì)胞遭受壓力破壞后會發(fā)生細(xì)胞損傷，細(xì)胞為應(yīng)對這種損傷會有兩種極端情況發(fā)生，一種是損傷被逆轉(zhuǎn)，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的完整性得到恢復(fù)；第二種損傷不可逆轉(zhuǎn)，細(xì)胞激活死亡機(jī)制以限制損傷對組織造成重大影響。在這兩個極端之間，細(xì)胞也可以獲得其他狀態(tài)，這些狀態(tài)通常與生存有關(guān)，也與永久性的結(jié)構(gòu)和功能變化有關(guān)。細(xì)胞的非增殖但有活力的狀態(tài)，不同于G0靜止和末端分化，稱為細(xì)胞衰老[6]。細(xì)胞衰老與G0 靜止和末端分化都有細(xì)胞周期的停滯，但不同之處在于衰老細(xì)胞具有活躍的基因表達(dá)，能夠分泌大量的細(xì)胞因子，包括促炎因子、趨化因子、生長調(diào)節(jié)劑、血管生成因子和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）等，統(tǒng)稱為衰老相關(guān)分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）[7-8]?；熕幬镎T導(dǎo)正常細(xì)胞的衰老已經(jīng)在很多細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞和乳腺上皮細(xì)胞MCF-10A[3]）中得到確認(rèn)。對病人的跟蹤調(diào)查也支持化療藥物的致衰老作用，在一組對兒童和青少年癌癥患者的研究數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)，接受化療的患者可能會加速衰老，并且衰老的進(jìn)程加速極為顯著，甚至可以達(dá)到幾十年的差距[4]。

衰老細(xì)胞的影響主要通過SASP來實(shí)現(xiàn)。在正常細(xì)胞中，SASP 基因通常被高度抑制，以防止炎癥信號的不恰當(dāng)表達(dá)，然而在衰老細(xì)胞中SASP基因卻高水平表達(dá)。SASP 是一柄雙刃劍[9]，一方面，在DNA 損傷后，p38MAPK通路被持續(xù)激活，通過增加NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性誘導(dǎo)SASP 的分泌，上調(diào)IL-2、IL-4、IL-6、IL-8 和TNF-α等細(xì)胞因子的表達(dá)[10]。這些因子在正常細(xì)胞中正向調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，刺激免疫監(jiān)視，保護(hù)人體免受細(xì)菌、病毒感染及有害環(huán)境因素的影響，并清除受損的細(xì)胞[11]；另一方面，衰老細(xì)胞通過分泌SASP因子向鄰近細(xì)胞傳遞衰老信號，阻斷細(xì)胞的分化，阻止受損細(xì)胞的更新，干擾組織的年輕化，進(jìn)一步加速衰老[12]。持續(xù)存在的衰老細(xì)胞在體內(nèi)大量積累，衰老細(xì)胞產(chǎn)生的促炎因子能夠招募免疫細(xì)胞到組織中清除衰老細(xì)胞，這種分泌過程可能會使許多與年齡相關(guān)的疾病背后的低水平慢性炎癥狀態(tài)持續(xù)存在。發(fā)生這種改變的機(jī)體微環(huán)境有利于腫瘤增殖、遷移、侵襲和血管生成，最終導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移[13]。SASP的促腫瘤作用已在乳腺癌細(xì)胞（MCF-7）中被證明[3]。因此，在這種背景下，組織中衰老細(xì)胞的存在可能會促進(jìn)鄰近細(xì)胞腫瘤特征的獲得，或者以其他方式促進(jìn)促炎環(huán)境的產(chǎn)生并誘發(fā)腫瘤[7，14]。

雖然細(xì)胞衰老早期也有利于免疫系統(tǒng)的激活，但就長遠(yuǎn)來看，衰老細(xì)胞可以通過SASP為腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移提供更加便利的環(huán)境。提高化療藥物的特異性，減少化療藥物對正常細(xì)胞的損傷仍然是目前腫瘤學(xué)家需要攻克的主要難題之一。

1.2 化療與腫瘤細(xì)胞衰老

無論是在體外還是在體內(nèi)，衰老都是實(shí)體瘤對化療和放療的主要細(xì)胞反應(yīng)之一[15]，低劑量抗癌藥物治療很容易在腫瘤細(xì)胞中誘發(fā)一種稱為應(yīng)激誘導(dǎo)衰老的過程。在體外藥物誘導(dǎo)衰老模型中，乳腺癌細(xì)胞（MCF-7）和胃癌細(xì)胞（AGS）暴露于細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinases，CDK）4/6 抑制劑Palbociclib 后誘導(dǎo)細(xì)胞衰老[3]。阿霉素（Doxorubicin）可以在體外誘導(dǎo)一半以上視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma，Rb）與p53突變的骨肉瘤細(xì)胞（SAOS-2）和前列腺癌細(xì)胞（DU145）發(fā)生衰老[16-17]。在前列腺癌細(xì)胞系中，250 nM劑量的Doxorubicin可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而較低的25 nM 劑量的Doxorubicin 可誘導(dǎo)細(xì)胞衰老[16]。目前認(rèn)為癌癥發(fā)生后，衰老和凋亡作為腫瘤的兩種抑制機(jī)制，會被化療激活[17]。細(xì)胞在凋亡和衰老之間的決定在一定程度上取決于癌細(xì)胞所受壓力的大小。較低的損傷水平可能會觸發(fā)衰老相關(guān)的抗增殖反應(yīng)，而不會激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase）的級聯(lián)活化[17-18]。

過去的觀點(diǎn)普遍認(rèn)為優(yōu)良的化療標(biāo)志是腫瘤停止或減緩生長，化療誘導(dǎo)的衰老最初與凋亡一樣被認(rèn)為是化療的有利結(jié)果，畢竟衰老的腫瘤細(xì)胞已經(jīng)退出細(xì)胞周期，這意味著細(xì)胞停留在它們所在的細(xì)胞周期階段，且不會進(jìn)一步生長，有利于控制癌細(xì)胞的增殖[5]。衰老細(xì)胞分泌的SASP 因子可激活機(jī)體免疫系統(tǒng)，抑制腫瘤的進(jìn)展，還可促進(jìn)周圍細(xì)胞衰老表型的獲得，擴(kuò)大衰老范圍[19]。除此之外，細(xì)胞衰老在癌前病變的組織中發(fā)揮著重要的作用，它通過限制癌前細(xì)胞的異常增殖來防止癌癥的發(fā)展[20]。，然而由于化療誘導(dǎo)衰老的不完全或腫瘤的適應(yīng)性等原因，使得部分癌細(xì)胞可以以休眠體等形式暫時停止增殖從而繞過化療誘導(dǎo)的衰老，演變?yōu)檫w移和侵襲能力更強(qiáng)的癌細(xì)胞，即發(fā)生了腫瘤細(xì)胞的衰老逃逸[21]。

2 腫瘤細(xì)胞發(fā)生衰老逃逸的機(jī)制

2.1 癌細(xì)胞發(fā)生衰老逃逸與參與衰老維持的蛋白p16，p53的失活相關(guān)

衰老細(xì)胞的一個關(guān)鍵特征是它們處于永久性的細(xì)胞周期停滯狀態(tài)，通常由p53-p21-RB 和p16-RB腫瘤抑制通路啟動和維持。p16通過直接抑制CDK2/4，阻止RB蛋白磷酸化，從而沉默某些與增殖相關(guān)的基因，促進(jìn)衰老[22]。在一些細(xì)胞中，細(xì)胞衰老狀態(tài)的維持依賴于p16的高表達(dá)。p53則是通過反式激活抑制增殖的基因（如p21）來促進(jìn)衰老，p53在調(diào)節(jié)衰老和癌癥方面可以起到兩種不同的作用[23-24]。當(dāng)細(xì)胞被DNA 損傷反應(yīng)激活進(jìn)入衰老前期時，p53 的水平和活性就會增加，這在啟動細(xì)胞衰老過程中起著重要的作用[25]。但是在一些衰老細(xì)胞中如角質(zhì)形成細(xì)胞[26]、人成纖維細(xì)胞系[26-27]以及人前列腺上皮和尿路上皮細(xì)胞[28]中發(fā)現(xiàn)p53低表達(dá)。研究者認(rèn)為這些細(xì)胞高表達(dá)p16，所以p53 不是維持細(xì)胞衰老狀態(tài)所必須的。在一些低表達(dá)p16的細(xì)胞中，p53介導(dǎo)了衰老狀態(tài)的維持[3]。雖然p53-p21 和p16-Rb 通路同時參與促進(jìn)衰老，但它們對衰老的相對貢獻(xiàn)可能依賴于細(xì)胞類型。由于在癌癥組織中，p16/p21 通路通常處于突變失活狀態(tài)[25]，因此癌細(xì)胞衰老逃逸很容易發(fā)生，或者衰老成為可逆過程。

2.2 癌細(xì)胞發(fā)生衰老逃逸與p21表達(dá)水平相關(guān)

p21是一個受p53轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基因，在DNA損傷時，p53可激活p21，抑制CDK來阻止細(xì)胞周期[29]。有研究顯示，p21的表達(dá)過高或者過低都會誘導(dǎo)癌細(xì)胞的衰老。高表達(dá)p21 的癌細(xì)胞通過抑制CDK 發(fā)生衰老；低表達(dá)p21 的癌細(xì)胞，則順利進(jìn)入S/G2 期，在Hsu 等[30]的研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)Doxorubicin 處理后，處于S/G2 期的細(xì)胞比G0/G1 細(xì)胞遭受更多的DNA 損傷，也呈現(xiàn)出明顯的衰老狀態(tài)。但是，當(dāng)p21表達(dá)水平升高，但還未高至致細(xì)胞衰老的水平時，就會使細(xì)胞暫時停留在G0/G1 期，而G0/G1 期被稱為癌細(xì)胞化療中的“安全空間”[30]。因此，這意味著在某些化療期間，我們可能需要促進(jìn)癌細(xì)胞進(jìn)入S期進(jìn)行增殖，而不是一味的抑制。因?yàn)榛熎陂g有部分p21 表達(dá)介于過高和過低水平的癌細(xì)胞可能停留在G0期，處于休眠狀態(tài)，但是化療停止后，這部分細(xì)胞會重新進(jìn)入細(xì)胞周期進(jìn)行增殖，甚至比之前惡性更高，增殖能力更強(qiáng)。

2.3 癌細(xì)胞發(fā)生衰老逃逸與表觀遺傳的不穩(wěn)定相關(guān)

有證據(jù)表明，表觀遺傳改變在衰老過程中起著重要作用。首先，在衰老過程中積累的表觀遺傳漂移或突變可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定的變化和基因表達(dá)譜的變化，其特征是基因表達(dá)噪聲增加，這與衰老有關(guān)。其次，在一代人中積累的表觀遺傳改變可能會遺傳給下一代，并影響后代的衰老過程。在癌細(xì)胞的衰老逃逸中，表觀遺傳也扮演者重要角色。最近的研究表明，在衰老的細(xì)胞中復(fù)制依賴型組蛋白的表達(dá)減少。然而，這些細(xì)胞保留特定的組蛋白，表達(dá)一個選擇性剪接的外顯子2，以防止它們的降解[31]。非常規(guī)組蛋白，如組蛋白變異體H3.3，與組蛋白H4 上賴氨酸位點(diǎn)（H4K16）乙酰化標(biāo)記一起被Hira伴侶蛋白結(jié)合在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近，阻止組蛋白摻入可以繞過衰老，并出現(xiàn)高表達(dá)p53和p21的細(xì)胞[21]。因此，Hira和組蛋白翻轉(zhuǎn)在衰老的穩(wěn)定性中起著關(guān)鍵作用。在化療誘導(dǎo)衰老期間，表觀遺傳標(biāo)記的維持是否穩(wěn)定，以及它如何受到持續(xù)的DNA 損傷的影響，仍有待確定。如果這種保真度在接下來的幾輪化療中被改變，我們可以預(yù)期衰老細(xì)胞的染色質(zhì)組織最終將被改變[21]。

總的來說，腫瘤細(xì)胞發(fā)生衰老逃逸的機(jī)制很復(fù)雜，尚不是很清楚。目前部分研究顯示p16，p53等介導(dǎo)細(xì)胞衰老的重要蛋白的突變，p21的表達(dá)水平高低以及衰老相關(guān)的表觀遺傳的不穩(wěn)定性，都可能促進(jìn)癌細(xì)胞發(fā)生衰老逃逸，使得腫瘤細(xì)胞衰老不完全。進(jìn)一步探索腫瘤細(xì)胞衰老逃逸的機(jī)制，可以有助于化療藥物的改進(jìn)與發(fā)展。

3 衰老細(xì)胞清除劑在腫瘤治療中的使用及局限性

3.1 抗凋亡的衰老細(xì)胞清除劑

雖然細(xì)胞衰老是一種有效的腫瘤抑制機(jī)制，但是它與腫瘤的發(fā)展也不總是相悖的，衰老細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞也存在很多相似的地方。例如，抗凋亡（細(xì)胞程序性死亡的一種形式）是癌細(xì)胞和衰老細(xì)胞的共同特征，抗凋亡蛋白B 細(xì)胞淋巴瘤2（bcl-2）蛋白家族成員經(jīng)常在癌細(xì)胞和衰老細(xì)胞中過度表達(dá)。兩種靶向癌癥治療藥物ABT-263 和ABT-737 可以通過靶向抗凋亡蛋白bcl-2、bcl-xl和bcl-W，選擇性地消除小鼠體內(nèi)的衰老細(xì)胞[32]。因此通過尋找腫瘤細(xì)胞和衰老細(xì)胞的共同靶點(diǎn)，可能會成為治療人類癌癥的潛在研究方向。但這一策略還存在很多有待解決的問題，例如，全身給藥時選擇性、安全性以及如何有效地消除衰老細(xì)胞等。

3.2 天然的衰老細(xì)胞清除劑

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在自然界中有一些具有抗癌特性的天然產(chǎn)物如槲皮素，在體外和小鼠體內(nèi)都可以消除衰老細(xì)胞[33]。但它們各自作用于多種生物學(xué)過程，很難確定這些藥物是如何消除衰老細(xì)胞或以其他方式影響衰老細(xì)胞的，也很難將它們在臨床試驗(yàn)中可能產(chǎn)生的任何治療或有害作用歸因于致衰老作用。

3.3 抑制SASP的衰老細(xì)胞清除劑

衰老細(xì)胞的影響力主要通過SASP實(shí)現(xiàn)，不斷分泌的SASP 可以通過改變腫瘤周圍微環(huán)境促進(jìn)腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移。通過抗體消除SASP 以降低炎癥和旁觀效應(yīng)是抗衰老的另一思路，例如用于自身免疫疾病治療的依那西普[33]、托珠單抗[34]，但是該療法的局限性在于：SASP 被認(rèn)為是組織惡化和疾病的驅(qū)動力，靶向SASP 并沒有起到衰老細(xì)胞清除的作用，只是減輕了衰老細(xì)胞對組織造成的損傷。目前尚不清楚SASP 因子通過進(jìn)入循環(huán)在多大程度上系統(tǒng)地推動了與年齡相關(guān)疾病的病理改變。因此，局部清除特定疾病部位的衰老細(xì)胞可能不能提供治療益處，可能需要全身性的清除衰老細(xì)胞。同時，細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，SASP的組成隨細(xì)胞類型和衰老應(yīng)激源的不同而不同。SASP組成的多樣性在多大程度上轉(zhuǎn)化為疾病和衰老的表型異質(zhì)性仍有待確定。此外，SASP 是由數(shù)百種分泌蛋白組成，這便提出了一個問題，即表型是由全部或大部分因子造成的，還是其中一個子集的影響造成的。

如上所述，細(xì)胞衰老有各種對健康不利的影響，但其導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯等還是給腫瘤治療學(xué)家提供了新的啟示。傳統(tǒng)的癌癥治療策略在于使用細(xì)胞毒性藥物殺死細(xì)胞，這種策略要求這些毒性藥物能夠完全殺死癌細(xì)胞，這要求化療藥物劑量較高。大劑量化療藥物的使用能夠有效地殺死實(shí)體瘤內(nèi)的大部分細(xì)胞，同時也會對患者造成嚴(yán)重的副作用，使得臨床醫(yī)生在化療藥物的使用中面臨兩難的境地。因此他們提出了一種新的治療策略，先用小劑量的化療藥物迫使腫瘤細(xì)胞進(jìn)入衰老狀態(tài)，再利用衰老細(xì)胞清除劑清除癌細(xì)胞。該治療策略目前還有很多難點(diǎn)有待克服，例如如何預(yù)防癌細(xì)胞的衰老逃逸，如何提高藥物誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞衰老的效率，如何檢測腫瘤細(xì)胞的衰老及衰老細(xì)胞清除劑的使用時機(jī)，如何選擇合適的衰老細(xì)胞清除劑和化療藥物的組合等等。雖然面臨很多的問題，但是此策略既能有效抑制腫瘤的生長，又能顯著減少大劑量化療藥物帶來的毒副作用[35]，因此值得進(jìn)一步研究。