腫瘤細(xì)胞衰老及相關(guān)治療的研究進(jìn)展

張瑞新 寧方玲

[摘要]細(xì)胞衰老是一種多效性的細(xì)胞狀態(tài)，貫穿于機(jī)體生理及病理多重環(huán)節(jié)的始末，維持細(xì)胞與組織自身功能及結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)平衡。傳統(tǒng)意義上，細(xì)胞衰老以永久性的增殖停滯為特征，以各種治療手段加速腫瘤細(xì)胞衰老成為既往腫瘤治療的一大理論基石，然而，近年來(lái)人們對(duì)于細(xì)胞衰老機(jī)制的探索不斷深入，發(fā)現(xiàn)由于腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞衰老現(xiàn)象具有特殊的生物學(xué)特性，一些衰老腫瘤細(xì)胞甚至可以“重啟”細(xì)胞周期，從而實(shí)現(xiàn)“重生”并獲得更高的侵襲能力及治療抵抗性。研究證實(shí)，這種現(xiàn)象與腫瘤治療后復(fù)發(fā)有密切關(guān)聯(lián)。本文將對(duì)腫瘤細(xì)胞衰老的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行歸納總結(jié)，并對(duì)其相關(guān)誘導(dǎo)及清除治療的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞]腫瘤;細(xì)胞衰老;衰老誘導(dǎo)治療;細(xì)胞周期

[中圖分類號(hào)] R730.5? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A?? [文章編號(hào)]2095-0616（2022）09-0062-04

Study advances in tumor cell senescence and related therapies ZHANG? Ruixin ???NING? Fangling2

1.Binzhou Medical University， Shandong， Binzhou 256603， China;2.Department of Oncology， Binzhou Medical University Hospital， Shandong， Binzhou 256603， China

[Abstract] Cell senescence is a pleiotropic cellular state that runs through the beginning and end of multiple processes of body physiology and pathology， maintaining the dynamic balance of the functions and structures of cells and tissues. Traditionally， cell senescence is characterized by permanent proliferation stagnation， and accelerating tumor cell senescence by various therapeutic means has been a major theoretical cornerstone of tumor therapy in the past. However， in recent years， the exploration on cell senescence mechanisms has been deepened， and it has been found that some senescent tumor cells can even "restart" the cell cycle due to the special biological characteristics of cell senescence in the tumor microenvironment， thus achieving "rebirth" and higher invasion ability and therapeutic resistance. And this phenomenon has been proven to be closely related to tumor recurrence after treatment. This paper summarizes the mechanisms of tumor cell senescence and reviews the study advances in the senescence-inducing and eradication therapy.

[Key words] Tumor; Cell senescence; Senescence-inducing therapy; Cell cycle

“細(xì)胞衰老”（cellular senescence）一詞由 Hayflick 團(tuán)隊(duì)首次提出，他們觀察到正常的二倍體細(xì)胞在有限次數(shù)的分裂后停止增殖，現(xiàn)象類似于機(jī)體衰老，故將其命名為“細(xì)胞衰老”[1]。事實(shí)上，盡管細(xì)胞衰老與機(jī)體衰老存在相關(guān)性，但二者并非對(duì)等關(guān)系。從胚胎發(fā)育到成年期的任何生命階段，細(xì)胞在機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的任何階段都可以經(jīng)歷衰老，并不受年齡限制。在胚胎發(fā)育階段，細(xì)胞衰老有助于機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育，而成年階段，細(xì)胞衰老可以阻止受損細(xì)胞的繁殖，有助于組織修復(fù)，并起到抑制腫瘤發(fā)生的作用[2]?？傊?xì)胞衰老是在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，細(xì)胞自身演變出一套相對(duì)完善的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控程序。

1細(xì)胞衰老與腫瘤

1.1細(xì)胞衰老

傳統(tǒng)理論認(rèn)為細(xì)胞衰老以永久性的增殖停滯為特征，并將其視作一種細(xì)胞在面對(duì)多重內(nèi)源性及外源性刺激下，維持自身狀態(tài)與活性動(dòng)態(tài)平衡的自我調(diào)控程序，該程序啟動(dòng)時(shí)往往伴有高分泌、大分子損傷和新陳代謝改變等過(guò)程，是一種具有多效性的進(jìn)化演變，對(duì)機(jī)體細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的維持具有重要意義[3]。

多種信號(hào)（如端粒功能障礙、癌基因激活及持續(xù)性 DNA 損傷等）均可以刺激細(xì)胞衰老的發(fā)生[4]。相對(duì)輕微的內(nèi)源性或外源性細(xì)胞損傷，通常是可逆的，損傷行為停止后細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性也隨之恢復(fù)。而細(xì)胞在經(jīng)歷強(qiáng)烈的、不可逆轉(zhuǎn)的損傷時(shí)，往往激活“自殺”程序，以限制細(xì)胞損傷對(duì)組織退化的影響。細(xì)胞衰老往往是介于在這兩個(gè)極端程序之間的第三種狀態(tài)，從某種意義上講，細(xì)胞衰老是一種針對(duì)有害刺激或機(jī)體異常增殖作出的警報(bào)反應(yīng)[5]。

1.2腫瘤細(xì)胞衰老

在腫瘤細(xì)胞中，細(xì)胞衰老的警報(bào)反應(yīng)可被強(qiáng)制“中斷”，衰老細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期，且獲得特殊的生物活性。Saleh 團(tuán)隊(duì)采用流式細(xì)胞術(shù)，以衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶（senescence-associated β-galactosidase， SA-β-gal）活性和細(xì)胞大小為特異性標(biāo)志，同時(shí)利用活細(xì)胞成像和干涉計(jì)量學(xué)對(duì)化療誘導(dǎo)衰老的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行篩選，證實(shí)了衰老腫瘤細(xì)胞可進(jìn)行自發(fā)細(xì)胞分裂[5]。這種“重生”行為不僅在腫瘤自然發(fā)展過(guò)程中發(fā)生，經(jīng)衰老誘導(dǎo)治療（therapy-induced senescence， TIS）后的腫瘤細(xì)胞也可出現(xiàn)這種情況并且機(jī)制更為復(fù)雜。華盛頓大學(xué)研究組研究證明，p16INK4a 及 p53缺失的 H1299肺癌細(xì)胞系可以“逃逸”喜樹堿誘導(dǎo)后的細(xì)胞衰老并恢復(fù)增殖能力，而這種恢復(fù)能力與腫瘤細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞分裂周期蛋白的能力之間存在正相關(guān)性。

當(dāng)然腫瘤細(xì)胞從衰老中“重生”比例相對(duì)較少。有研究表明，這些“重生”腫瘤細(xì)胞往往具有多倍體[6]和細(xì)胞干性及高侵襲性[7]的特征。有研究在小鼠實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，這些具有干性的腫瘤細(xì)胞在體外可迅速形成細(xì)胞集落，當(dāng)移植到小鼠體內(nèi)時(shí)，成瘤負(fù)荷相較于對(duì)照普通腫瘤細(xì)胞系明顯提高[7]。值得注意的是，這種細(xì)胞干性在 TIS 后的腫瘤細(xì)胞中更明顯，這一點(diǎn)，在Sabisz的研究中已得以驗(yàn)證，在小鼠模型中接受 TIS 的腫瘤細(xì)胞有部分細(xì)胞表達(dá)干性，并介導(dǎo)化療治療耐藥[8]。這個(gè)過(guò)程與衰老腫瘤細(xì)胞過(guò)度表達(dá) CDK、Cdc2/Cdk1來(lái)逃避 TIS 以重新進(jìn)入細(xì)胞周期相關(guān)[9-10]。

基于 TIS 在腫瘤治療中的重要地位及 TIS 治療后復(fù)發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)性，近年來(lái)， TIS 對(duì)于腫瘤治療的作用是研究的熱點(diǎn)。

2衰老細(xì)胞誘導(dǎo)及消除治療

2.1衰老誘導(dǎo)治療

TIS 并非某一種治療手段，而是多種腫瘤治療方法的統(tǒng)稱。臨床上多種手段可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞衰老，并進(jìn)一步抑制腫瘤增殖，甚至“消除”腫瘤細(xì)胞。臨床上常見(jiàn)的化療藥物，如拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑、烷化劑、鉑類、抗代謝劑、微管抑制劑、激素類藥物;一些靶向藥物、免疫檢查點(diǎn)抑制劑及 PARP 抑制劑及蛋白酶體抑制劑，都是常見(jiàn)的細(xì)胞衰老誘導(dǎo)劑[11]。這些藥物作用機(jī)制及適用瘤種各異，但均能引起腫瘤細(xì)胞上調(diào)細(xì)胞衰老經(jīng)典標(biāo)志物 SA-β-gal 的表達(dá)。此外，放療射線也可以引起細(xì)胞衰老[12]。

隨著腫瘤治療手段日趨成熟，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)、規(guī)范的 TIS 治療，大部分腫瘤細(xì)胞可被殺滅，患者可獲得更長(zhǎng)的生存期。事實(shí)上，并非所有患者都能從 TIS 中獲益，一部分治療后復(fù)發(fā)的患者表現(xiàn)出比初發(fā)時(shí)更高的轉(zhuǎn)移率及病死率[11]。

2.2衰老細(xì)胞清除治療及進(jìn)展

2.2.1衰老細(xì)胞清除治療腫瘤細(xì)胞經(jīng)化療藥物或放射治療后會(huì)進(jìn)入衰老狀態(tài)，一部分腫瘤細(xì)胞經(jīng)治療消除后幸存下來(lái)，并進(jìn)入休眠狀態(tài)。一方面，衰老腫瘤細(xì)胞通過(guò)進(jìn)入長(zhǎng)時(shí)間的生長(zhǎng)停滯狀態(tài)來(lái)逃避治療的直接細(xì)胞毒性作用，休眠過(guò)程中可進(jìn)行自我更新能力的恢復(fù);另一方面，衰老細(xì)胞還通過(guò) SASP 的旁分泌信號(hào)直接促進(jìn)鄰近細(xì)胞惡性表型轉(zhuǎn)化[13]。從而導(dǎo)致患者在治愈原發(fā)疾病幾個(gè)月甚至幾年后出現(xiàn)惡性程度更高、進(jìn)展更快的腫瘤復(fù)發(fā)。盡管復(fù)發(fā)機(jī)制復(fù)雜多樣，但腫瘤細(xì)胞在接受 TIS 后的“重生”已被證明是重要一環(huán)[14-16]。

基于 TIS 的重要性及風(fēng)險(xiǎn)性，衰老細(xì)胞清除治療在延緩及預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)研究中成為熱點(diǎn)[17]。? 2.2.2特異性細(xì)胞衰老抑制劑細(xì)胞分裂周期激酶（CDC7）抑制劑屬于 TP53突變肝癌細(xì)胞衰老特異性抑制劑，對(duì) TP53野生型肝癌細(xì)胞和正常細(xì)胞無(wú)衰老誘導(dǎo)作用。這種獨(dú)特的肝癌治療模式，被命名為“組合拳式（one-two punch）”[18]。

2.2.3凋亡蛋白選擇性抑制劑 Navitoclax 是抗凋亡蛋白 bcl-2、bcl-xl 和bcl-w 的選擇性抑制劑。研究證實(shí)，使用 Navitoclax 可選擇性地殺死由輻射、癌基因過(guò)度表達(dá)和復(fù)制耗竭引起的各種人和鼠衰老細(xì)胞，同時(shí)還消除可紅外線誘導(dǎo)的造血干細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞中的 SASP 反應(yīng)，從而改善小鼠的骨髓狀況，促進(jìn)輻射后小鼠骨髓功能的恢復(fù)[19-20]。

2.2.4聯(lián)合治療模式研究表明達(dá)沙替尼和槲皮素具有分解衰老的潛力。達(dá)沙替尼是一種小分子酪氨酸激酶抑制劑，單獨(dú)使用可以消除衰老的人類脂肪細(xì)胞;而槲皮素是一種黃酮醇，大量存在于天然飲食中，單獨(dú)使用可以更有效地對(duì)抗衰老的人類內(nèi)皮細(xì)胞。小鼠模型中證實(shí)，“D+Q 模式”聯(lián)合用藥對(duì)消除衰老的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞比單獨(dú)使用每種藥物更有效[21]。

此外，姜黃素[22]、Fisetin[23]、二甲雙胍[24]、 Panobinostat[25]、溶酶體抑制劑（如巴菲霉素 A1等）[26]、非諾貝特[27]、強(qiáng)心苷[28]等藥物均可作為 TIS 治療后殘留的衰老腫瘤細(xì)胞的“清除劑”，以達(dá)到延緩或預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)的目的。

3展望

細(xì)胞衰老貫穿于機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的始末，宏觀上由動(dòng)態(tài)遺傳和表觀遺傳過(guò)程共同決定，是一種相對(duì)穩(wěn)定的增殖停滯狀態(tài)。在生理狀態(tài)下，通過(guò)調(diào)控機(jī)體生長(zhǎng)、發(fā)育及組織修復(fù)、更新，起到正向保護(hù)作用?；诖?，TIS 應(yīng)運(yùn)而生，傳統(tǒng)放化療日趨成熟，靶向及免疫治療也為晚期腫瘤患者帶來(lái)了生存獲益。然而，隨著我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的蓬勃發(fā)展，醫(yī)學(xué)技術(shù)的日益精進(jìn)，腫瘤患者在生存期延長(zhǎng)的同時(shí)，復(fù)發(fā)問(wèn)題也日漸暴露。其中，大量研究數(shù)據(jù)證實(shí) TIS 相關(guān)衰老細(xì)胞積累與復(fù)發(fā)相關(guān)。近年來(lái)，衰老細(xì)胞的清除治療成為熱點(diǎn)話題。然而，這些治療模式尚未在臨床上廣泛應(yīng)用，細(xì)胞衰老相關(guān)檢測(cè)生物學(xué)標(biāo)志物也多局限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，希望在不久的將來(lái)，這些治療手段能為臨床腫瘤患者帶來(lái)預(yù)后及生存期的切實(shí)獲益。

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（收稿日期：2022-01-19）