方森， 孫明軍， 馬識婷， 沈富輝， 趙大成， 徐定凱， 王菲， 賀振華

膠質(zhì)瘤(glioma)是一種常見的原發(fā)性腦腫瘤,當(dāng)前臨床膠質(zhì)瘤的治療方法包括外科手術(shù)治療、放療、化療等，同時免疫治療和分子靶向治療也在蓬勃發(fā)展中[1]。但膠質(zhì)瘤依然呈現(xiàn)出難治愈、高復(fù)發(fā)、高致死的特點，仍是一種無法治愈的疾病。

姜黃素(curcumin, CUR)是從中藥姜黃中提取的一種植物多酚。大量實驗證明，CUR具有抑制腫瘤細胞生長增殖、抗侵襲轉(zhuǎn)移、抗血管生成、阻遏細胞周期、誘導(dǎo)細胞自噬和凋亡、提高化療敏感性等作用[2]。細胞自噬在癌癥的發(fā)生發(fā)展中，一方面能為癌細胞提供營養(yǎng)[3]，另一方面又可以誘導(dǎo)細胞的自噬性死亡[4]。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，體外腫瘤細胞予以放療聯(lián)合姜黃素處理后會出現(xiàn)自噬現(xiàn)象，且這種自噬與腫瘤細胞的增殖與遷移相關(guān)[5]。

在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，我們了解到姜黃素可以通過作用于腫瘤細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子把放療與自噬對腫瘤細胞的影響聯(lián)系起來，這可能為臨床治療方案提供新的思路。所以本文將對近年來國內(nèi)外，CUR聯(lián)合放療對膠質(zhì)瘤和其他腫瘤自噬影響的研究進展進行匯總討論，以期對膠質(zhì)瘤患者群體的治療有所幫助。

1 放療對膠質(zhì)瘤自噬的影響

膠質(zhì)瘤的治療方案中放療是被推薦采取的治療方式。盡管只有幾十年的發(fā)展歷史，但是放療在提高患者的預(yù)后上作用明顯[6-7]。近期對多種腫瘤細胞(如鼻咽癌細胞、結(jié)腸癌細胞、前列腺癌細胞以及膠質(zhì)瘤細胞等)的體外研究發(fā)現(xiàn)，這些腫瘤細胞會通過自噬調(diào)節(jié)，增加對放療的抵抗性。但對于膠質(zhì)瘤細胞，自噬對于放療的影響又表現(xiàn)出不同的效果，這可能與膠質(zhì)瘤的類型和惡性程度有關(guān)。Cho等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，在對膠質(zhì)瘤U251、GL261系應(yīng)用放療時，自噬在膠質(zhì)瘤放療中保護了腫瘤細胞。同樣的結(jié)論體現(xiàn)在Zheng等[9]的實驗中，他們通過提高Linc-RA1來阻止膠質(zhì)瘤細胞中H2Bub1/USP44的結(jié)合，進而抑制自噬并促進放射抗性。

體外對膠質(zhì)瘤采用放療結(jié)合DNA-蛋白激酶(catalytic sunbunit of the DNA-dependent protein kinase, DNA-PKcs)反義寡核苷酸的措施后，膠質(zhì)瘤細胞大多自噬性死亡，而非凋亡。這說明自噬性死亡產(chǎn)生的同時伴隨著膠質(zhì)瘤放射敏感性的增強[10]。在外界刺激中，如缺氧造成的細胞自噬，也可以促進膠質(zhì)瘤以及其他腫瘤如腎癌細胞、乳腺癌細胞的放射敏感性，促進腫瘤細胞向自噬性死亡的方向進行[11]。

由此可見，在膠質(zhì)瘤細胞中自噬與放射敏感性的關(guān)系較為復(fù)雜，細胞最終的結(jié)局與放射劑量、藥物作用靶點有關(guān)。所以，設(shè)計不同放射劑量梯度的實驗和尋找最適的放射劑量，是我們后續(xù)需要完成的任務(wù)。

2 姜黃素對膠質(zhì)瘤自噬的影響

CUR作為食物和傳統(tǒng)中藥的提取物，具有可靠的藥物安全性[12]。實驗證明，CUR能抑制腫瘤細胞生長增殖和遷移[13]。在張緒明等[14]的實驗中發(fā)現(xiàn)，使用3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine ,3-MA)抑制自噬后，CUR對膠質(zhì)瘤U87細胞增殖抑制作用減弱，這表明CUR抗腫瘤的機制是誘導(dǎo)腫瘤細胞自噬性死亡。

Maiti等[15]的研究表明，經(jīng)脂質(zhì)修飾后的CUR能夠通過增強氧化應(yīng)激，并作用于磷脂酰肌醇-3羥基激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B, PKB, 又稱AKT)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信號通路，進而誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細胞發(fā)生自噬，控制膠質(zhì)瘤的惡性增殖和遷移。Zhang等[16]通過重新構(gòu)建層狀雙層納米粒子CUR發(fā)現(xiàn)，PI3K、AKT、mTOR三個關(guān)鍵分子均呈現(xiàn)出劑量依賴性下調(diào)，實驗結(jié)果顯示，經(jīng)修飾的CUR可以通過抑制PI3K/AKT/mTOR信號傳導(dǎo)通路，上調(diào)人膠質(zhì)母細胞瘤A172細胞自噬水平，最終促進自噬性死亡的發(fā)生。以上實驗說明PI3K/AKT/mTOR信號傳導(dǎo)通路在分子靶向治療中具有很大的潛力。

但同時，我們也不應(yīng)過度放大某一個經(jīng)典通路中信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的作用，忽視了通路間的分子聯(lián)系。因為我們發(fā)現(xiàn)體外實驗中，即使盡可能地模擬腫瘤細胞所處的內(nèi)環(huán)境，同一種腫瘤細胞也會表現(xiàn)出不同的代謝狀態(tài)。Lee等[17]的實驗證實了這一說法，CUR誘導(dǎo)的死亡是與膠質(zhì)瘤的基礎(chǔ)自噬流量水平有關(guān)。

3 姜黃素聯(lián)合放療對惡性腫瘤自噬的影響

基礎(chǔ)實驗證實CUR能夠提高惡性腫瘤的放射敏感性，并降低大劑量射線帶來的不良反應(yīng)[18]。其機制可能與增加惡性腫瘤內(nèi)細胞含氧量、促進腫瘤細胞自噬性死亡、抗血管生成、調(diào)控HIF-1α等相關(guān)基因表達有關(guān)。

3.1 自噬與腫瘤細胞的DNA修復(fù) 放療中射線所含能量能夠直接或間接地損傷腫瘤細胞中的遺傳物質(zhì)，進而影響腫瘤細胞中后續(xù)蛋白的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致腫瘤細胞死亡[19]。腫瘤細胞內(nèi)擁有保護自身遺傳物質(zhì)的相應(yīng)機制，包括特異性地激活細胞周期檢查點、特定地高表達某些保護性蛋白等。比如，當(dāng)粒子輻射導(dǎo)致細胞DNA受損時，保護性自噬出現(xiàn)，可能與PARP-1蛋白SIRT1-7蛋白家族有關(guān)[20]。

CUR同樣是一種DNA損傷誘導(dǎo)劑，其本身具有誘導(dǎo)自噬的作用，根據(jù)前面的研究結(jié)論，自噬也有可能是因為DNA損傷而出現(xiàn)，但上述研究并沒有說明兩種自噬的產(chǎn)生對細胞的具體影響。Ognibene等[21]在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的體外實驗中發(fā)現(xiàn)，CUR誘導(dǎo)神經(jīng)母細胞瘤的DNA損傷與促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)的磷酸化降低有關(guān)，并發(fā)現(xiàn)CUR誘導(dǎo)產(chǎn)生的自噬有兩方面的作用。一種是促進神經(jīng)母細胞瘤(neuroblastoma, NB細胞)自噬性死亡，另一種是促進NB細胞的DNA修復(fù)。Huang等[22]則明確表述，CUR通過抑制泛素化誘導(dǎo)的連接蛋白43(connexin,CX43)降解來阻止膠質(zhì)瘤細胞的增殖，并認為自噬在此過程中起到積極作用。但是有關(guān)放療的劑量、自噬(無論是藥物誘導(dǎo)產(chǎn)生還是粒子輻射誘導(dǎo)產(chǎn)生)與DNA修復(fù)的關(guān)系還需要進一步明確。

3.2 自噬與腫瘤細胞內(nèi)的活性氧 活性氧(reactive oxygen species,ROS)是正常細胞生態(tài)中代謝的天然副產(chǎn)物，在維持細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中有重要作用。但是在環(huán)境壓力下，如輻射、熱暴露，ROS會對細胞造成細胞毒性作用。CUR聯(lián)合放療過程，ROS的過度增多至少有兩個途徑。一是，CUR作為促氧化劑，介導(dǎo)生成ROS，增強脂質(zhì)過氧化水平[23]；二是紫外線、粒子輻射照射引起正常組織細胞中ROS增高，從而導(dǎo)致正常組織發(fā)生惡變。

CUR可以激活ROS介導(dǎo)的線粒體通路和自噬性死亡途徑進而誘導(dǎo)口腔癌細胞死亡[24]。在有關(guān)體外肺癌的實驗中發(fā)現(xiàn)，CUR激活線粒體途徑的過程中伴有自噬小體的產(chǎn)生，這種現(xiàn)象可能與肺癌細胞的凋亡有關(guān)[25]。另有研究發(fā)現(xiàn)，CUR聯(lián)合放療能抑制低氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1,HIF-1α)的表達，從而促進人乳腺癌細胞的死亡[26]。由于在腫瘤的放療過程中，腫瘤細胞可以通過多種方式適應(yīng)輻射誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，比如通過增加HIF-1α的表達來降低ROS對細胞的影響[27]，且HIF-1α的激發(fā)可以造成細胞內(nèi)自噬的發(fā)生[28]，但這種自噬的性質(zhì)還不明確，故從ROS和HIF-1α途徑研究提高腫瘤放療的有效率至關(guān)重要。

3.3 調(diào)節(jié)腫瘤細胞中與自噬相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是細胞完成生物學(xué)活動的生命線。各信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，上游與下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子相互調(diào)節(jié)(包括激活或抑制作用)，從而改變效應(yīng)分子的活性，最終完成相應(yīng)的生物學(xué)活動。

PI3K/AKT/mTOR通路在細胞增殖、生長、生存和遷移中發(fā)揮重要作用。如在胃癌細胞中發(fā)現(xiàn)，CUR通過抑制AKT的磷酸化誘導(dǎo)自噬，抑制腫瘤細胞的生長[29]。在卵巢癌細胞的體外實驗中，CUR可以下調(diào)AKT、mTOR以及mTOR下游因子如p70S6K和4E-BP1的磷酸化水平，誘發(fā)保護性自噬的產(chǎn)生[30]，但在黑色素瘤中，則是誘導(dǎo)細胞自噬性死亡[31]。在對動物放療實驗的過程中，通過mTOR抑制劑來促進腫瘤細胞的自噬后，發(fā)現(xiàn)這種做法提高了細胞的生存率，降低了放療的作用[32]。但根據(jù)上述結(jié)局，尚不能說明PI3K/AKT/mTOR通路在放療聯(lián)合化療的具體作用。當(dāng)前我們能明確的是，對PI3K/AKT/mTOR通路的抑制，不同腫瘤細胞的結(jié)局表現(xiàn)是不同的。在對膠質(zhì)瘤采取放療聯(lián)合CUR的方案時，PI3K/AKT/mTOR通路的改變對腫瘤細胞的影響還需進一步探索。

P53是迄今發(fā)現(xiàn)與腫瘤相關(guān)性最高的基因。在有關(guān)放療與腫瘤微環(huán)境的研究中認為，DNA損傷修復(fù)過程失敗的一個原因是電離輻射造成P53的激活，這一過程誘導(dǎo)腫瘤細胞向細胞凋亡的方向進行[33]。CUR可以增加P53的表達以抑制腫瘤增殖[34]。同樣，Thayyullathil等[35]認為P53對PAR-4的聚集性誘導(dǎo)是促使惡性膠質(zhì)瘤自噬性死亡的必須條件。在體外膀胱癌的研究中又發(fā)現(xiàn)P53的激活可以增加癌細胞對射線的放射敏感性。因此可以看出，抑制或激活P53相關(guān)信號通路的活性及相關(guān)調(diào)控基因的藥物開發(fā)是增強腫瘤治療的一個新的輔助方法。

4 討論與展望

手術(shù)治療、放療、化療和免疫治療仍舊是現(xiàn)在治療腫瘤的四大支柱。在膠質(zhì)瘤治療方案的選擇上，方案相對固定，但近年來患者的預(yù)后仍不容樂觀[36]。所以尋找新的治療方案對膠質(zhì)瘤患者來說具有特殊的意義。CUR作為一種從天然植物提取的化學(xué)物質(zhì)，盡管存在生物利用度差的現(xiàn)象，但是我們不應(yīng)該忽視它在多種腫瘤的預(yù)防和治療上所擁有的巨大潛能，并且當(dāng)前還有眾多的姜黃素類似物取得了不錯的實驗效果[31]。

通過對CUR應(yīng)用研究的總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)：CUR可以作為一個橋梁，把增強膠質(zhì)瘤的放射敏感性和促進膠質(zhì)瘤的自噬性死亡結(jié)合起來，進而尋找信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子。在膠質(zhì)瘤細胞和其他腫瘤細胞中，PI3K/AKT/mTOR通路、AMPK信號通路、P53信號通路等發(fā)揮著重要的作用，這些通路一方面增強了腫瘤細胞的放射敏感性，一方面以自噬的方式促進細胞死亡，其中mTOR、P53分子可能是未來研究的重要靶點。