放疗的基础
理论是体外的剂量依赖性模型与临床反应相关,DNA修复在放疗敏感性中扮演重要角色。从而人们推论敏感细胞与抗性细胞相比可能是修复能力差些。但近来的发现与这个观点相矛盾,如p 53基因损伤的肿瘤细胞对放疗有抗性,但是DNA的修复能力却很差。这与预计的结果不符合,暗示放疗可能并不是通过破坏DNA而是直接杀死肿瘤细胞的。凋亡提供了一个令人信服的解释——肿瘤并非死于DNA损伤而是诱发了凋亡程序,DNA损伤在凋亡诱导中也许十分重要,但是不可能直接杀死细胞,因此凋亡可能是放疗诱导的肿瘤死亡的机制[4]。
在
研究表臼亚乙苷(拓扑异构酶Ⅱ抑制剂)和其它化疗药物时发现表臼亚乙苷诱导核内DNA断裂,这意味着它可能是通过凋亡来导致细胞死亡。从那以后,诱导凋亡的化疗药物的范围不断扩大,支持凋亡在化疗活性中的作用的事实不断积累。现已知通过凋亡的化疗药物有表臼亚乙苷、5-氟尿嘧啶、顺铂、长春新碱等。
这些化疗药物在许多细胞株的组织培养物中都可诱发凋亡,包括正常的胸腺细胞、淋巴瘤细胞、卵巢癌上皮细胞、白血病细胞、腺瘤细胞等。凋亡的产生可以用形态学观察,琼脂糖凝胶电泳,流式细胞仪来检测DNA含量或用其它标准来判定。
已有研究表明化疗药物在体内同样诱导细胞凋亡。例如在体内用视黄酸处理后T淋巴细胞凋亡;体内对食道癌细胞放疗和化疗(5-氟尿嘧啶、顺铂,博来霉素)处理后诱导细胞凋亡。
化疗诱发细胞凋亡的机制与凋亡调节密切相关。例如,许多化疗药物(如表鬼臼毒素吡喃葡糖苷)都是通过活化ICE或相关蛋白酶而引发最终的凋亡执行阶段。Bcl-2基因的过度表达也可以对抗一些化疗药物(如表鬼臼毒素吡喃葡糖苷、地塞米松、喜树碱、放线菌素 D)引起的细胞凋亡。Bax基因的少量表达也与癌症对联合化疗不良的反应及癌扩散有关。其它的凋亡调节剂也显出与化疗诱导的细胞死亡相作用。如破坏p 53基因可以保护乳腺细胞免遭顺铂诱导的凋亡;Epstein-Barr病毒蛋白BHRF 1(与Bcl-2在结构和功能上都类似)可以使细胞不受表鬼臼毒素吡喃葡糖苷和顺铂诱导的凋亡;Safingol(一种蛋白激酶C抑制剂)可以增加丝裂霉素C杀伤肠癌细胞的能力。
由于凋亡的诱发及调节机制十分复杂,所以各种肿瘤药物诱发细胞凋亡的机制也不尽相同。博来霉素(BLD)引起细胞凋亡机制与进入胞浆中的BLD数目有关。当数千个BLD进入胞浆后,细胞周期停滞在G2/M期,同时伴有细胞肿胀,核多形性改变并逐渐死亡;而当数百万个BLD分子进入胞浆后,细胞很快凋亡并伴有特征性DNA降解[8]。紫杉醇对同步在G0/G1期和G1/G2期的细胞均可在20 h内诱发凋亡。它是通过使Bcl-2表达下降且磷酸化灭活并同时激活Bax基因而诱发凋亡的,p 53基因在其中并无
影响。阿霉素是通过升高二脂酰甘油的水平导致PKC激活,PKC可通过拓扑异构酶Ⅱ的磷酸化而直接作用DNA,导致DNA损伤和细胞凋亡[9]。阿糖胞苷(Ara-c)通过下降c-myc,Bcl-2基因表达而导致细胞凋亡,小剂量的Arg-c是S期特异性药物,而中大剂量则不限于S期[10]。顺铂在低剂量时使细胞生长停滞于G2期而不凋亡,高剂理时则诱发凋亡[8]。VP-16主要是引起聚(ADP-核糖)多聚酶活性提高,而该酶可直接激活钙/镁性依赖核酸内切酶,并且不被蛋白合成抑制剂所抑制[11]。
4 细胞凋亡与抗药性
放疗与化疗对癌症都有显著疗效,主要的障碍是许多肿瘤细胞对各种
治疗都有抗性,所以细胞的抗药性成为研究的焦点。对凋亡的抗性成是抗药性的主要机制之一,许多其它抗药性机制已在体外肿瘤细胞中得到证实,包括药物代谢水平升高、药物积累改变、药物靶目标扩增、修复受损目标、多药抗性与MDR编码的p-糖蛋白、多药抗性蛋白、p450活性增加、多种药物靶目标——拓扑异构酶Ⅱ突变等。对凋亡的抗性是抗药性中新发现的机制,可以解释相当一部分治疗失败的原因[12,13]。
实际上不存在绝对的对抗化疗和放疗诱发的凋亡,只是相对于正常组织细胞的难易程度而已。许多肿瘤细胞都比正常细胞的抗凋亡能力强,故几乎不存在可以选择性杀伤肿瘤细胞而不杀伤正常宿主细胞的治疗
方法[14,15]。
尽管我们对凋亡的产生及调控已有了初步的认识,但如何把它们
应用于临床实践仍是一个大
问题。但我们相信,随着基础研究的进一步深入,将为肿瘤治疗的成功或失败提供
科学依据,并可为发掘新的抗癌药物拓宽研究领域。
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9,李鹏飞.抗肿瘤新策略——程序性细胞死亡.
中国药
理学通报,1996,12(1)∶11~14
10,Chan WY,Cheung KK,Schorge JO,et al.Bcl-2 and p53 protein expression,apoptosis,and p53 mutation in human epithelial ovation cancers.Am J Pathol, 2000,156(2)∶409~417
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