恶性脑胶质瘤烷化剂耐药机制及其调节

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1、恶性脑胶质瘤烷化剂耐药机制及其调节【摘要】烷化剂是用于治疗恶性脑肿瘤的主要药物，通过破坏DNA并诱导细胞凋亡对肿瘤细胞进行杀伤作用。内在性或获得性的烷化剂耐药是恶性脑肿瘤患者治疗失败的主要原因。烷化剂治疗脑肿瘤受多种途径调节影响：包括DNA修复途径、碱基切除修复(BER)途径等，对其影响途径的研究有助于克服烷化剂耐药，同时采用临床前模型试验有助于制订有效治疗方案克服耐药及促进药物开发。【关键词】胶质瘤;烷化剂;耐药;临床前期模型试验　烷化剂是用于治疗恶性脑肿瘤的主要药物，通过破坏DNA并诱导细胞凋亡对肿瘤细胞起杀伤作用。烷化剂包括卡莫司汀(亚硝基脲)、洛莫司汀(氯乙基亚硝基脲类)和替莫唑胺，容

2、易穿过血-脑屏障作用于恶性胶质瘤。尽管这些药物在大脑中可以达到有效治疗浓度，但恶性胶质瘤常常发生耐药。内在性或获得性的烷化剂耐药是恶性脑肿瘤患者治疗失败的主要原因。认识肿瘤的多种耐药机制，制定有效的治疗方案克服耐药是临床前期研究和临床研究的焦点。烷化剂治疗脑肿瘤受多种途径调节影响：包括DNA修复途径、碱基切除修复(BER)途径等，对其影响途径的研究有助于克服烷化剂耐药，同时采用临床前模型试验有助于制订有效治疗方案克服耐药及促进药物开发。本文对恶性脑胶质瘤烷化剂耐药机制及调节的研究进行综述。　　1耐药机制　　1.1O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)烷化剂的作用机制主要是攻击细胞DNA

3、，造成肿瘤细胞DNA烷基化损伤(包括甲基化、氯乙基化等)，进而形成DNA交联，导致细胞死亡。烷化剂产生的烷基化损伤有12种，其中DNA中O6-甲基鸟嘌呤的烷基化损伤对细胞危害最大，其造成碱基错误配对，即G：C→A：T，进而形成链交联和链断裂，最终导致肿瘤细胞死亡。MGMT是一种普遍存在的DNA修复酶，主要通过不可逆地将烷化基团从O6-甲基鸟嘌呤转移到自身蛋白，修复鸟嘌呤，使烷化剂耐药。在人类肿瘤中，MGMT基因一般不通过突变失活，MGMT的功能丧失最常见的是由启动子区域甲基化造成[1-2]。临床前期研究表明，MGMT基因启动子离散区域甲基化造成该基因的遗传沉默、MGMT表达的失活，从而减少DN

4、A修复。MGMT基因启动子甲基化的肿瘤对烷化剂更加敏感，而MGMT启动子未甲基化的肿瘤表达高水平酶活性，更耐烷化剂[3]。因此，通过对MGMT基因启动子甲基化的检测可预测烷化剂对脑肿瘤的耐药情况[4]。临床上检测MGMT基因启动子甲基化能够指导肿瘤个体化治疗及预见性化疗。最近研究表明，在脑胶质瘤中，MGMT基因启动子区CpG岛甲基化发生率达到46%，启动子区CpG岛甲基化状态与MGMT蛋白表达密切相关[4]。　　1.2DNA错配修复(MMR)途径MMR途径在调节O6-甲基鸟嘌呤的毒性杀伤作用中至关重要。人类的错配修复基因主要有hMLH1、mutShomolog2(homosapiens,hMS

5、H2)、mutShomolog6(homosapiens,hMSH6)、mutShomolog3(homosapiens,hMSH3)、postmeioticsegregationincreased1(homosapiens,hPMS1)等。MMR途径出现在DNA复制过程中，能特异性识别、切除并修复错配碱基,以保证遗传物质的稳定性和完整性。MMR系统中基因失活引起替莫唑胺耐药，可能是因为细胞变得能够耐受胸腺嘧啶与O6-甲基鸟嘌呤的错配。在DNA复制的过程中，DNA聚合酶使O6-甲基鸟嘌呤与胸腺嘧啶错配，从而触发MMR依赖清除错配的胸腺嘧啶。然而，O6-甲基鸟嘌呤依然存在，随后O6-甲基鸟嘌呤与

6、另外一个胸腺嘧啶错配导致反复的MMR途径的循环。有人认为，这是MMR系统徒劳的循环诱导双链断裂，激活凋亡途径，诱导细胞调亡。因此，MMR缺乏的肿瘤对烷化剂如替莫唑胺的细胞毒性作用相对耐药。同时，MMR基因失活将会引起DNA复制错误(RER)和微卫星不稳定性(MsI)，使整个基因组的不稳定性增加，从而导致癌相关基因突变不能及时有效纠正，使肿瘤易感。Cahill等[5]在体外研究中发现经同步放化疗以及单纯替莫唑胺化疗复发的胶质瘤中都有hMSH6的缺失。　　1.3BER途径烷化剂耐药的另一种重要机制是BER途径，包括N7-甲基鸟嘌呤和N3-甲基腺嘌呤DNA复合物的修复。该DNA复合物是由替莫唑胺作用

7、而产生。多聚ADP-核糖聚合酶(PARP-1)在BER途径中起着关键作用。这种酶被DNA链断裂激活，并在大多数人类细胞系中高水平表达，这促使将PARP抑制剂作为增强替莫唑胺的细胞毒性的方法进行了研究。　　抑制BER途径期盼将增加N7甲基鸟嘌呤和N3甲基腺嘌呤损伤的细胞毒性(在正常细胞和具有完整的BER途径的肿瘤细胞很容易修复)，特别是PARP抑制剂预计将大幅提高替莫唑胺在MMR缺陷细胞中的细胞毒性