胶质瘤干细胞辐射抗性机制

　　胶质瘤干细胞的辐射抗性机制。放疗在临床临床实践中使用了一个多世纪。虽然放疗仍然是控制肿瘤生长的有力工具，但像大多数抗肿瘤方法一样，放疗会导致肿瘤的辐射抗性。对肿瘤辐射抗性的较新解释是，由于类似于干细胞样肿瘤细胞的存在，这些肿瘤干细胞的另一个重要特征是CSC比非CSC表现出对放疗和化疗的抵抗，这是肿瘤治疗失败和复发的原因。目前研究发现，影响胶质瘤干细胞辐射抗性的原因有两个:GSC本身的特性和微环境的影响。

　　1.胶质瘤干细胞自身的辐射抗性:胶质瘤干细胞抗辐射治疗的证据来自一项实验。在这项实验中，10名患者在大剂量伽马刀治疗前后进行了手术切除。肿瘤治疗后，发现CD133+细胞比例明显增加。体外2Gy辐射不影响CD133+细胞的致瘤性，5Gy辐射后肿瘤所需的较小细胞比例增加。

　　通过研究从胶质瘤中分离出来的原始细胞克隆形成能力，发现CD133+细胞比CD133-细胞克隆形成能力强。Bao等。通过体内外实验证实，CD133+胶质瘤细胞的存活率明显高于CD133-胶质瘤细胞；与CD133-胶质瘤细胞相比，CD133+胶质瘤细胞的凋亡率较低，照射后细胞周期检查点的活化能力较强，DNA单双链断裂的修复能力较强。

　　较近的研究发现，以下信号通道可能参与胶质瘤干细胞辐射抵抗：

　　①细胞周期调节因子/检测点激酶2/p53通路(ataxia-telangiectasamutatedprotein/checkpointaskinase2/p53，ATM/chk2/p53):编码DNA损伤修复(DNAdamagerpair，DDR)通路的基因突变率增加，ATM/chk2/p53

　　②磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素受体通路(phosphatidylinositol3kinase/proteinkinaseB/mammalintargetofrapamycin、PI3K/Akt/mtor):胶质瘤干细胞PI3K/Akt通路比非胶质瘤干细胞活性更高。髓母细胞瘤的实验发现，表达nestin的血管周干细胞在照射后存活增加，PI3K/Akt通路活化，细胞周期阻滞，使细胞有更多的时间修复损伤，而Akt信号通路的控制导致血管周细胞在照射后更容易凋亡。

　　③核因子-KB通路(nuclearfactorkapab，NF-KB):该通路在细胞应对电离辐射(ionizingradiation，IR)时起着关键作用，是DNA损伤激活的促生机制之一，与肿瘤抗凋亡和肿瘤存活有关。胶质母细胞瘤(glioblastoma，GBM)患者CD44表示，NF-KB激活显示辐射应答减少，表明控制NF-KB活性可能是治疗GBM的一种方法。

　　④Notch通路：Notch介导的髓细胞白血病基因-1(myeloidcelleukemia-1，Mcl-1)提高对胶质瘤来源细胞的治疗抗性。

　　分泌酶控制剂使胶质瘤干细胞对辐射更敏感，但对非干细胞胶质瘤细胞没有影响。分泌酶控制剂可以通过Notch靶向切割降低Mcl-1水平，通过降低CD133+细胞比例，增加细胞凋亡，从而达到髓母细胞瘤的治疗效果。另一方面，Notch1或Notch2的沉默使胶质瘤干细胞对辐射敏感，损害成瘤。表达Notch1或Notch2活性细胞中的domain增加了胶质瘤干细胞的辐射抗性。此外，自吞噬也是CD133+GSC放射保护机制之一。

　　Lomonaco发现，CD133+GSC细胞比CD133-细胞表达更高水平的自吞噬蛋白，控制自吞噬增加了CD133+GSC的辐射敏感性，降低了其成球能力。辐射会导致DNA活性蛋白激酶C(DNA-activatedproteinkinasec，DNA-PKcs)沉默的胶质瘤干细胞大量自吞噬。

　　2.微环境对胶质瘤干细胞辐射抗性的影响:近年来，关于肿瘤的研究发现，包括缺氧、炎症、抗肿瘤治疗和/或内部机制在内的各种外源性应激因子都可以启动肿瘤细胞的再编程，改变其自我更新和分化能力。Jamal通过辐射体外培养和颅内接种肿瘤的CD133+细胞，发现体内H2Axfoci水平下降更快。H2Axfoci是判断DNA损伤的金标准，其水平直接反映了DNA损伤的严重程度。实验结果表明，颅内接种肿瘤的CD13+细胞DNA修复能力较强，表明胶质瘤干细胞与正常干细胞相似，与微环境形成适合其生存的龛(niche)，对维持干细胞特性和辐射抗性具有重要意义。

　　肿瘤微环境的动态变化可能决定正常干细胞的表型和功能特征向恶性细胞的转化，促进肿瘤的发展和肿瘤细胞的迁移。肿瘤微环境由多种成分组成，包括免疫细胞、细胞外基质(extracelularmatrix、ECM)、血管成分、一氧化氮(nitricoxide、NO)和缺氧，每一种都可能有助于CSC的辐射抗性。血管周围的胶质瘤干细胞除了与内皮细胞相互作用外，还与细胞外基质成分相互作用。

　　与内皮细胞相互作用：一方面，胶质瘤干细胞通过血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowhfactor、veGF）在内皮细胞的刺激下促进血管生成。CD133+GSC通过增加VEGF表达促进肿瘤血管的形成，而中和VEGF的抗体vevacizumab可以特异性控制GSC血管的发生。另一方面，内皮细胞有助于维持胶质瘤的干细胞特性。Hovinga等利用三维器官外植系统对胶质瘤样本进行研究，发现模型中内皮细胞的减少使单个细胞的成球能力下降了50%以上。通过对不同细胞类型共培养成球的实验研究发现，与内皮细胞共培养可以维持CD133+/nestin+脑肿瘤细胞的自我更新。与胶质瘤细胞共培养的内皮细胞凋亡率高于3Gy照射后的内皮细胞。

　　与ECM成分相互作用:ECM成分的主要作用是为调节辐射反应蛋白提供场所；作为肿瘤细胞内照射后促进存活整联蛋白介导的信号级联反应激活的平台；形成有利于照射后存活细胞增殖的“社区”。胶质瘤细胞的辐射抗性在整联蛋白1.αv3和αv5的表达和激活下增加。键糖蛋白C照射后表达增加，胶质瘤干细胞血管周“社区”键糖蛋白C表达增加。键糖蛋白C通过刺激细胞增殖抵消受照细胞死亡。表达键糖蛋白C的胶质瘤患者存活率降低，表达键糖蛋白C低的患者存活率增加。