肿瘤的发生不仅与肿瘤所在组织的结构、功能和代谢活动有关，而且也与肿瘤细胞自身的内在环境有关。肿瘤微环境(tumor microenvironment)是指肿瘤在其发生过程中所处的内环境，由肿瘤细胞和多种基质细胞、细胞因子、趋化因子等组成。肿瘤细胞可以通过自分泌和旁分泌，改变和维持自身生存和发展的条件，促进肿瘤的生长发展，全身和外界各种因素也可限制和影响肿瘤的发生发展。特别是电离辐射等因素可改变肿瘤微环境；反之，肿瘤微环境对电离辐射产生抵抗性，降低其放射敏感性。本文对肿瘤微环境与肿瘤细胞放射敏感性的关系进行简要的综述。

1 肿瘤微环境中肿瘤细胞放射敏感性的差异

肿瘤放射治疗(放疗)的策略是有效地清除肿瘤细胞，即Withers^[1](1975)确认放疗的4 个“R”：细胞放射损伤的修复(repair)、细胞周期内细胞再分布(redistribution)、氧效应及缺氧细胞再氧合(reoxygenation)和再群体化(repopulation)。后来，Steel等^[2]增加了第5个“R”，即放射敏感性(radiosensitivity)，是不同肿瘤细胞的内在易损性存在明显的差异；其对应的概念，即肿瘤细胞的辐射抗性(radioresistance)。

在肿瘤微环境中起主导作用的肿瘤细胞放射敏感性是放疗潜在反应的重要因素。放射敏感性可以应用单次2 Gy剂量照射的细胞存活分数(survival fraction,SF)即SF2测定，其高值表示为辐射抗性。体外测定的SF2与体内小鼠模型的辐射反应相关。目前，大多通过基因特征反映肿瘤细胞的放射敏感性^[3]。

肿瘤细胞和正常细胞的放射敏感性具有一定的差异，而各种肿瘤细胞的放射敏感性差异很大，以放射敏感性不同分为：① 对辐射高度敏感的肿瘤，包括恶性淋巴瘤、精原细胞瘤和肾母细胞瘤等；② 中度放射敏感性的肿瘤，包括多种鳞状上皮癌、分化差的腺癌和脑胶质瘤等；③ 对辐射不敏感的肿瘤，包括恶性黑色素瘤、胃癌和软骨肉瘤等。体外培养的肿瘤细胞株，放射敏感性差异也很大。培养的肿瘤细胞株的SF2可变动在0.01 ~ 0.90。即使是同一类型的肿瘤细胞株，其间的差别也很大。龚守良^[4]认为：人宫颈癌细胞的SF2为0.38~0.55，人神经胶质瘤细胞为0.02~0.64，黑色素瘤细胞为0.10~0.82。孙建湘等^[5]观察8种不同组织来源癌细胞株的放射敏感性有较大的差异，D0值为0.65~2.15 Gy。

研究者对4种人子宫颈癌细胞株(CaSki、C-33A、HeLa和SiHa)的辐射敏感性进行评价，在照射后15~60 min，DNA损伤呈现明显的剂量依赖性增加；其中C-33A细胞株剂量反应曲线斜率最大，放射敏感性高^[6]。

2 缺氧微环境诱导肿瘤细胞的辐射抗性

克隆原细胞数、生长分数、缺氧、DNA损伤和修复及甲基化肿瘤和微环境等参数影响肿瘤的放射敏感性，其中缺氧是决定肿瘤放射敏感性的重要因素。

2.1 电离辐射对肿瘤细胞缺氧的反应

细胞对电离辐射的效应明显依赖于氧的存在，人们将氧在电离辐射和生物体相互作用中所起的作用称为氧效应。由于缺氧的存在，肿瘤的放射敏感性差，因此成为影响放疗疗效的重要原因之一。分次照射可为肿瘤缺氧细胞提供再氧合的机会，从而采用这种治疗方法使其缺氧的肿瘤细胞不断的氧合，并逐步杀灭再氧合的肿瘤细胞。研究^[7]证实：在放疗前通过高氧水平预处理多形性成神经胶质瘤(glioblastoma multiforme,GBM)，对辐射抵抗的肿瘤患者放疗是一种安全和有效的辅助治疗手段。

研究^[8]证实：较低剂量(50 cGy)照射，可通过抑制低氧诱导因子1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)等mRNA的表达，改善裸小鼠荷SKOV-3卵巢瘤的缺氧状况；但较高剂量(500 cGy)照射 ，通过上调HIF-1等mRNA的表达，使缺氧状况更加严重。因此，研究者制定一个治疗肿瘤的方案，即在低剂量照射(可诱导适应性反应)后，给予高剂量照射，可能至少部分地改善肿瘤的缺氧状况，并增强其放射敏感性。

另外，He等^[9]观察缺氧诱导自噬及乳腺癌细胞对电离辐射反应的结果显示:缺氧诱导自噬体明显的堆积，伴有自噬相关基因(beclin 1、Atg5、Atg7和Atg12)mRNA的表达增加。这种自噬活性的增加与肿瘤细胞辐射抗性增强有关。通过药理学方法抑制beclin 1siRNA阻断自噬，可延迟DNA双链断裂(double strand break,DSB)修复，明显增强放射敏感性。

2.2 缺氧引发肿瘤干细胞的辐射抗性

肿瘤干细胞(tumor stem cell,TSC)也称癌干细胞(cancer stem cell,CSC)，缺氧与其干性维持有密切关联，即维持TSC的表型^[10]，可能是调节其干性的重要机制。缺氧可通过降低受照后细胞的活性氧自由基，诱导产生缺氧相关的转录因子(HIF)等，减少辐射对肿瘤细胞的损伤，促进其存活。Li等^[11]对比了成神经胶质瘤干细胞(glioblastoma stem cell,GSC)与非GSC之间HIF-2α和HIF转录的相关基因水平发现：GSC高于非GSC；而且干扰HIF表达后，可降低GSC的干性。Heddleston等^[12]发现：TSC的生存和扩增需要HIF。HIF活性降低的TSC不能形成肿瘤，体外生存期短。Li等^[13]研究发现：缺氧能够诱导GSC中HIF蛋白的表达上调，其中HIF-1α在GSC及非GSC中均表达，而HIF-2α只在GSC中表达。HIF表达的同时，伴随着Oct-4、PGK1、Glut1、VEGF、SerpinB9和TGF-α等相关基因表达的变化，TSC的增殖及成瘤能力也有所增强；而对该TSC采取shRNA法敲除HIF基因后，细胞的增殖能力受抑，体内外成瘤能力下降，荷瘤小鼠的存活时间延长。

此外，肿瘤微环境中对TSC影响较多的是各种细胞外分泌因子，包括血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)和表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)等。研究^[14]显示： TSC可通过分泌VEGF来促进肿瘤周围血管的生成，同时后者也可通过激活Akt/mTOR通路，促进TSC的存活。因此，在TSC受到照射时，两者可通过相互间的作用，使TSC得以幸存。在这个过程中，缺氧也可导致VEGF的分泌增多，提高TSC的抗凋亡能力。总之，缺氧微环境是导致TSC辐射抗性的一个原因，如果通过靶向微环境提高TSC的放射敏感性，则将大大提高杀伤肿瘤的效果。

近来研究证实：TSC具有可塑性，与上皮细胞转化为间充质细胞即上皮-间充质转换(epithelial-to-mesenchymal transition,EMT)有关。患者存在EMT和TSC，可增加对放疗的抵抗。缺氧是许多分子信号通路的潜在驱动子，使细胞存活，并在肿瘤微环境中生长，能够诱导EMT。缺氧也为维持TSC样状态提供肿瘤细胞，并有助于驱动EMT和TSC的联系^[15]。

3 肿瘤细胞DNA损伤修复与放射敏感性 3.1 DNA损伤修复与放射敏感性

由于肿瘤细胞无自动稳定控制系统，照射后其损伤修复及增殖情况均与正常细胞不同。因此，在肿瘤分次放疗中，可利用正常组织和肿瘤组织放射效应的不同，达到杀灭肿瘤细胞、保护正常组织的目的。

孙建湘等^[5]发现：8种不同癌细胞株经20 Gy γ射线照射诱发产生的DSB原初损伤有一定的差别，但与细胞辐射抗性无相关性；辐射敏感的小鼠乳腺癌SX-10细胞DSB修复缺陷发生在早期快速修复相，而人卵巢癌A2780细胞的修复缺陷发生在晚期慢速修复相；20 Gy照射修复2 h后，DSB残留量与肿瘤细胞放射敏感性指标D0或SF2值有明显的相关性；不同个体患者脑肿瘤原代细胞之间，辐射诱发DSB的修复反应存在明显差异，修复2 h后残留损伤的个体差异性分布类似于癌细胞株。上述研究结果表明：DSB残留损伤与癌细胞辐射抗性有明显相关性，可作为生物指标预测肿瘤组织细胞对放疗的反应性。Hennequin等^[16]对4种CaSki、C-33A、HeLa和SiHa人子宫颈癌细胞株进行DNA辐射损伤修复观察发现：在照射后45 min内DNA链断裂修复接近本底水平。按照基因型，发现C-33A细胞株在分析的DNA修复基因(XRCC1、hOGG1、PARP、XPD、XRCC3和XRCC4)中是多态性的。提示肿瘤细胞放射敏感性和DNA修复基因的多态性有联系。肿瘤细胞DNA损伤和修复通路是内在放射敏感性的重要组成部分。其中，共济失调毛细血管扩张症突变基因(ataxia-telangiectasia mutated gene,ATM)蛋白在细胞对电离辐射反应中起到主要的作用。ATM诱导DNA修复、细胞周期阻滞及经p53引发的细胞凋亡。ATM突变可能涉及某些严重的辐射诱导后效应。应用组蛋白H2AX组织化学法测定残留DSB，也包括ATM或MRE11，是评价肿瘤辐射敏感性的另一条途径。

3.2 DNA甲基化的改变与肿瘤细胞的放射敏感性

在体外，应用γ射线照射16种人肿瘤细胞株，观察其放射敏感性；其后，用不同剂量去甲基化剂(5-aza-dC)和染色质修饰剂(曲古抑菌素A,TSA)处理辐射敏感和抗性肿瘤细胞株。在照射前用5-aza-dC和TSA处理的细胞，DNA链断裂、G₂/M期细胞阻滞和细胞凋亡均增加；γ射线照射后，导致肿瘤细胞全去甲基化，并呈时间依赖性，与肿瘤辐射抗性和敏感性有关，伴有p16INK4a和ATM启动子的激活，提示DNA甲基化的改变决定电离辐射效应，即决定肿瘤细胞的放射敏感性，可能与改变的基因表达有关^[17]。

3.3 DNA损伤修复和细胞周期阻滞与CSC的辐射抗性 3.3.1 DNA损伤修复导致CSC的辐射抗性

研究^[18]表明：在GSC的富集区与非富集区接受相同剂量的照射后，均表现放射抗性，这是因辐射所造成的DNA损伤，GSC富集区的修复要比非GSC富集区迅速，并通过激活复杂的修复机制修复DNA损伤。

辐射抗性是引起局部前列腺癌放疗失败的原因，而前列腺CSC通过优先活化DNA损伤反应促进其辐射抗性。抑制检查点激酶1(Chk1)可使许多肿瘤细胞对辐射致敏。CD133⁺ CD44⁺ 细胞具有CSC特性，Wang等^[19]应用shRNA，敲除Chk1的CD133⁺ CD44⁺ 细胞，消除了辐射诱导的G₂/M期阻滞，抑制DNA损伤修复和促进早熟的有丝分裂，导致受照射的CD133⁺ CD44⁺ 细胞凋亡的增加；并且，这些效应伴有caspase-2的活化及磷酸化Cdc25C和Cdc2的失活。这些结果提示：Chk1敲出增加CD133⁺ CD44⁺ 前列腺CSC的放射敏感性，可能是治疗前列腺癌的有效策略。

另外研究^[20]显示：乳腺癌MCF-7细胞中的CSC活性氧自由基水平较未分离CSC的MCF-7细胞低，经10 Gy照射后MCF-7细胞系中的活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平明显升高；但从MCF-7细胞中分离的CSC，却未见明显改变。其结果提示：CSC自身可能有很强的氧化清除系统，因此照射后CSC比普通的肿瘤细胞更容易在ROS引起的损伤中存活。在乳腺癌中分离CSC后，给予ROS清除物抑制剂，CSC的增殖能力减弱，放射敏感性增加。Croker等^[21]发现：乳腺ALDH(hi)CD44⁺ CSC具有明显的辐射抗性，与其细胞内高表达谷胱甘肽S-转移酶和P糖蛋白等有关。可见，靶向清除自由基有利于肿瘤的放疗。

3.3.2 细胞周期阻滞导致CSC的辐射抗性

肿瘤细胞不同细胞周期时相放射敏感性不同。一般认为，晚G₂和M期细胞对辐射最敏感，晚S期细胞辐射抵抗性最强。乳腺CSC的S-G₂期细胞占有很大的比例。虽然细胞周期分布可能引起不同的放射敏感性，但通过细胞周期时相同步化实验证实这种因素影响小。

Sun等^[22]已证实：胶质瘤干/祖细胞在静止期(G₀期)对放疗具有抗性；由于这些细胞的持续存在，肿瘤的复发不可避免。高传能线密度(linear energy transfer,LET)硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy，BNCT)可诱导胶质瘤干/祖细胞周期G₂/M期阻滞，并通过线粒体途径及相关蛋白的改变而诱导细胞凋亡，在体外杀死静止的增殖肿瘤干/祖细胞。因此，BNCT为防止肿瘤复发提供适宜的治疗措施，对复发性胶质瘤而言其可能成为有希望的治疗手段。

DNA辐射损伤后，启动p53、ATM-Chk2和ATR-Chk1等DNA损伤应答通路，引起细胞周期阻滞，使受损细胞有足够的时间自我修复，从而产生辐射抗性。这种现象也发生在CSC内，田允鸿等^[23]发现：MCF-7细胞系中的CSC受照后，较照射前G₂期细胞明显增多，其细胞周期相关蛋白表达明显升高，而贴壁培养的乳腺CSC照射前后均无明显变化，可见其CSC经照射后出现的G₂期阻滞可能与其辐射抗拒特性有关。与CD133^－ 的GSC比较，在受照射后CD133⁺ 细胞周期检查点相关蛋白Chk1和Chk2活性增强，DNA损伤诱导的修复更加有效。当阻滞了CD133⁺ GSC中Chk1和Chk2检查点激酶的活性后，对电离辐射的敏感性则增加。研究^[24]显示：GSC周期延长，检查点蛋白基础活性增强，可引起细胞的辐射抗性。上述研究提示放射敏感性的特点可能是动力学性质。

Wang等^[19]研究CD133⁺/CD44⁺ 前列腺CSC发现：下调Chk1表达后，辐射导致的G₂/M 期阻滞消失，DNA损伤修复减少，细胞凋亡增加。Yin等^[25]从乳腺癌MCF-7和MB-MDA-231细胞中分离出CD44⁺/CD24^－ 细胞，经照射后ATM信号通路的活性比Non-CD44⁺/CD24^－细胞增加，阻滞ATM后这种辐射抗性降低。另有研究^[26]发现：ATM和/或磷酸化依赖激活的水平可作为放射敏感性决定因素。TSC相关基因的表达，如Notch和Wnt，可致辐射抗性。在这些TSC样细胞中，其相关基因表达可能下调ATM基因表达。然而，非TSC的ATM水平高于TSC样细胞，推测两者具有差异性ATM基因表达。上述研究证明：细胞周期调控和DNA损伤的修复在TSC辐射抗拒中确有重要作用，这也为以后放射治疗肿瘤，消除和减少TSC提供了可能的靶点和新的思路。

4 肿瘤微环境中基质和干细胞对放射敏感性的影响 4.1 肿瘤微环境中基质对放射敏感性的影响

肿瘤细胞对放疗的敏感性明显受肿瘤微环境的影响，主要涉及缺氧、细胞因子和细胞外基质等，这些因素均调节肿瘤细胞的行为。更重要的是：复杂的肿瘤微环境不是静止的，对各种刺激产生动态的反应。肿瘤的基因毒治疗可明显激活肿瘤微环境良性成分的保守损伤反应。在这种损伤反应中，可经过一些重要的调节因子(如NF-κB)传递的损伤信号，使其产生不同炎症的分泌因子，诱发前血管原性和前炎性微环境。构成这种肿瘤微环境，即在IL-6、IL-8、TSC生长因子、双向调节因子(amphiregulin)、基质金属蛋白酶(MMP)及其他因子等的作用下，促进肿瘤细胞向恶化进展，增强对治疗的抗性和快速地增殖，使放射敏感性降低^[27]。

大多数受照细胞在有限的时间内存活，经历应激反应，通过多条信号转导通路传送到周围组织。这个过程与特异基因表达(取决于组织来源、宿主基因背景、肿瘤p53状态和照射类型及方案等)的变化有关。在照射后上调基因中，一些生长因子、细胞因子、趋化因子和细胞表面受体调控肿瘤与免疫系统相互作用。肿瘤微环境作为一种重要的调节因素，电离辐射能够改变带有照射野外的肿瘤微环境^[28]。

肿瘤基质主要包括基底膜、成纤维细胞、细胞外基质、免疫细胞和脉管系统。虽然大多数基质中的宿主细胞具有一定的抑制肿瘤的能力，但是在细胞恶变期间基质会发生改变，并促进肿瘤细胞的生长、侵袭和转移。肿瘤基质可影响其对放疗的反应，产生辐射抗性。另一方面，电离辐射可释放细胞外基质内的许多炎性细胞因子，激活肿瘤特异性抗原的递呈，激发放疗后引起抗肿瘤作用的免疫反应。在其他方面，基质引起肿瘤的辐射抗性，也增加转移的危险。成纤维细胞是一种影响基质对肿瘤反应的主要因素，涉及调节肿瘤细胞增殖、细胞死亡、对缺氧的反应、DNA修复系统及EMT的自分泌和旁分泌分子信号通路的激活；也是肿瘤旁促结缔组织增生反应的原因，降低肿瘤的放射敏感性。放疗后，肿瘤基质也通过肿瘤血管形成促进肿瘤复发。因此，增加肿瘤基质和对电离辐射反应之间问题的认识，可能有助于放疗抗肿瘤效应策略的制定^[29]。

肿瘤组织受照后，出现创伤愈合性反应，涉及细胞外微环境的重建。这种反应直接引起基质蛋白和导致细胞外基质局部结构蛋白水解酶分泌及活化的损伤。随后，创伤部位可能经历完整的修复，进入长时间强烈的蛋白水解，或可能过度产生纤维化的基质蛋白。肿瘤基质降解酶活性可能来源于肿瘤细胞和肿瘤间质。另外，从组织巨噬细胞、肥大细胞和侵入的炎性细胞中释放的蛋白水解酶活性很复杂。局部产生的生长因子，包括VEGF和TGF-β，在协调反应中起到关键的作用^[30]。

4.2 CSC微环境与辐射抗性

虽然CSC的辐射抗性与肿瘤微环境关系仍不确定，但其所处的缺氧微环境能够导致其辐射抗性。研究者^[31]指出：大多数肿瘤细胞可被射线杀死，但是CSC可以逃避辐射杀伤，这可能与其存在于缺氧微环境有关。从几种人间质CSC模型中获取细胞，即包括致瘤性和非致瘤性CSC，进而分析其致瘤性、辐射抗性和干细胞性的关系，结果显示CSC表现出更大的辐射抗性。Hockel等^[33]发现：当局部肿瘤组织微环境氧浓度低于25~30 mmHg时，肿瘤细胞的放射敏感性呈现进行性下降；当低于8~10 mmHg时，能够观察到肿瘤细胞对缺氧刺激所产生的变化；当低于0.5 mmHg时，肿瘤细胞能够达到对致死量辐射的最大抗拒能力。

Phillios等^[33]发现：乳腺癌MCF-7细胞CSC微环境中ROS自由基水平比未分离CSC的MCF-7细胞低；10 Gy照射后，MCF-7细胞系中ROS水平明显升高，而CSC中却未见明显改变，提示照射后的CSC比肿瘤细胞更容易在ROS引起的损伤中存活。

对GBM进行常规放疗预后不良，由于胶质瘤初始细胞(glioma initiating cell,GIC)具有相对的辐射抗性所致。由GIC产生的TGF-β，促进DNA损伤反应和GBM自我更新，并建立了微环境介导的抗性^[34]。然而，GSC具有明显的辐射抗性。在GSC受照后，DNA损伤反应靶ATM、AT及rad3相关基因蛋白(ATR)、Chk1和聚ADP核糖聚合酶1(PARP1)上调，Chk1被激活；其后，快速抑制G₂-M期细胞周期检查点的活化，增强DNA修复。抑制Chk1和ATR，可消除G₂-M检查点的功能，增加有丝分裂，适度增强放射敏感性。抑制ATM，与单独抑制Chk1、ATR或PARP比较，对细胞周期检查点调节和DNA修复相关的放射敏感性具有双倍效应。联合抑制PARP和ATR，GSC产生明显放射敏感性，超过了抑制ATM的作用。这些结果均证明：多重的、相似的DNA损伤信号通路引发GSC辐射抗性，联合抑制细胞周期检查点和DNA修复靶点，可提供克服GSC辐射抗性的最有效的手段^[35]。

5 肿瘤细胞凋亡和自噬与放射敏感性 5.1 细胞凋亡与肿瘤放射敏感性

肿瘤细胞对放疗易产生耐受，从而导致其疗效降低。如促进凋亡蛋白表达增强，可提高肿瘤细胞辐射敏感性。Teng等^[36]将外源性的Bax-α转染到乳腺癌细胞系中，经照射后，乳腺癌MCF-7细胞凋亡增多，放射敏感性明显增强。研究者将Bax cDNA转染到放射敏感性较低的食管癌TE-1细胞株，明显增强了TE-1细胞对电离辐射的敏感性，TE-1细胞凋亡增多。上述实验结果均表明：将Bcl-2家族促凋亡分子转入到肿瘤细胞中，可以提高肿瘤细胞的放射敏感性，促使其凋亡。同理，抑制抗凋亡蛋白的表达也能够提高肿瘤细胞对电离辐射的敏感性。近年来，以抗凋亡蛋白为靶点，抑制其在肿瘤细胞内的表达，已成为肿瘤放疗的一个新方向。

ΔNp73是新发现的肿瘤因子，与肿瘤细胞凋亡有关。研究观察碳离子束对人宫颈癌HeLa细胞ΔNp73表达的影响。LET碳离子束辐射后，与4 Gy X射线照射比较，HeLa细胞G₂/M期明显阻滞，凋亡数量明显增加，ΔNp73明显降解。研究^[37]显示：ΔNp73表达对不同的LET辐射反应不同，下调ΔNp73表达在促进肿瘤细胞周期阻滞和凋亡起到关键的作用，提示ΔNp73在肿瘤放疗中起到潜在的作用。

NVP-BEZ235是一种双重PI3K/mTOR的抑制剂，对胶质瘤有明显的效应。研究^[38]显示：用NVP-BEZ235(10~320 nmol·L^-1)单独处理人GSC SU-2，可以浓度依赖的方式抑制其细胞生长；与自噬抑制剂三甲基腺嘌呤(3-methyl adenine,3-MA，50 μmol·L^-1)共处理，低浓度NVP-BEZ235(10 nmol·L^-1)明显增加SU-2细胞的放射敏感性。NVP-BEZ235处理SU-2细胞，可观察到微管相关蛋白LC3增多，膜结合LC3-Ⅱ也明显增加。电离辐射联合NVP-BEZ235，明显增加SU-2细胞凋亡，伴有Bid、Bax和活性caspase-3水平的升高及Bcl-2水平的降低，并导致G₁期细胞阻滞。NVP-BEZ235明显减弱电离辐射诱导的DNA损伤修复。上述结果提示：NVP-BEZ235在体外通过激活细胞自噬，增加放射敏感性，与协同增加细胞凋亡和细胞周期阻滞及降低DNA修复能力有关。

5.2 细胞自噬与肿瘤放射敏感性 5.2.1 电离辐射诱导肿瘤细胞自噬的双重作用

①电离辐射诱导肿瘤细胞自噬性死亡。研究^[39]发现：电离辐射可诱导肿瘤细胞自噬性死亡，增强放射敏感性，提高肿瘤的放疗效果。前临床或临床试验证实多种试剂(自噬诱导剂)可增强放射敏感性、增加放疗和化疗的效果。最常用的自噬诱导剂是mTOR抑制剂，如Everolimus，诱导自噬，增加前列腺癌和非小细胞肺癌细胞对辐射的敏感性。PARP1抑制剂ABT-888诱导H460 NSCLC细胞自噬，并提高对电离辐射的敏感性。上述结果提示：自噬诱导剂对于改善肿瘤放疗和化疗具有很大的潜力。实验^[40]证实：电离辐射联合自噬抑制剂和泛凋亡抑制剂，具有促进乳腺癌MCF-7细胞和人宫颈癌HeLa细胞增殖和抑制凋亡的作用；电离辐射联合自噬诱导剂能够促进这2种细胞发生凋亡和自噬性死亡，减缓细胞增殖。②电离辐射诱导肿瘤细胞自噬的保护作用。在某些情况下，自噬可保护细胞生存，使肿瘤细胞免于死亡。例如，2 Gy γ射线照射人咽鳞癌细胞HTB43后4 h，细胞内双层膜自噬泡增加，GFP-LC3荧光增强，自噬相关基因beclin 1和Atg3表达水平升高，而抑制细胞自噬后其生存率下降，自噬可保护肿瘤细胞免于死亡。并且，5 Gy γ射线诱导GSC自噬，可保护其细胞生存，降低细胞放射敏感性。电离辐射对肿瘤的这种双重作用，推测与辐照种类、强度、肿瘤类型、肿瘤基因和放射敏感性等因素有关。因此，根据辐射对肿瘤的这种双重作用，可通过促进或抑制细胞自噬，提高肿瘤放疗的疗效^[41]。

自噬信号是抗肿瘤治疗的重要靶点。为了研究自噬对肿瘤细胞抵抗电离辐射的作用，研究者应用不同的内在放射敏感性乳腺癌细胞株MDA-MB-231和HBL-100进行实验。LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ蛋白生成实验证实:MDA-MB-231细胞具有辐射抗性，HBL-100细胞对辐射敏感。分析LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值，电离辐射诱导MDA-MB-231细胞自噬作用明显，但不诱导HBL-100细胞自噬。通过间接免疫荧光分析LC3-Ⅱ阳性空泡证实2种细胞的不同效应。用自噬抑制剂3-MA预处理，对抗电离辐射诱导的自噬。同样，用3-MA或氯喹(chloroquine,CQ)预处理MDA-MB-231细胞，明显降低照射细胞的克隆存活。上述结果提示：具有辐射抗性的乳腺癌细胞显示明显的辐射诱导的自噬，这对辐射抗性细胞起到保护和促存活的作用^[42]。

研究^[43]显示：抑制肿瘤细胞自噬，对DNA损伤抗癌物敏感。siRNA介导的沉默自噬相关的基因，如beclin 1、Atg3和Atg4b基因，使抗性肿瘤细胞对电离辐射致敏。提示可能通过肿瘤细胞自噬获得对放疗和化疗提供杀伤肿瘤细胞的作用。TSC对电离辐射具有高度的抗性，推测其放疗敏感性可能是由于干细胞亚群中自噬增加的原因。例如，恶性GSC，CD133阳性，表达较高水平自噬相关蛋白，包括LC3、Atg5和Atg12。照射后，诱导CD133⁺ TSC自噬高于CD133^－细胞。提示具有自噬活性升高的GSC可能为一种肿瘤放疗的机制^[36]。

5.3 TSC自噬与辐射抗性

一般认为，在肿瘤的早期形成阶段抑制自噬可抑制肿瘤的发生^[43]；然而，随着肿瘤的生长，消耗物质增多，在供给不平衡的情况下，自噬可作为一种补偿机制，使癌细胞通过自噬重新利用其中衰老细胞器中的营养物质以维持其生长，此时认为自噬对肿瘤生长有促进作用。特别是当癌细胞受照后，自噬可发挥作用清除其中损伤的物质，如DNA和线粒体等，避免其累积而使细胞免于凋亡。缺氧能够诱导人乳腺癌MCF-7细胞自噬，也改善经过抑制Akt/mTOR/P70S6K通路而由电离辐射诱导的自噬，随之引起辐射的抗性，保护肿瘤细胞的存活。如果沉默HIF-1α后，通过电离辐射诱导的DNA损伤反应中，MCF-7细胞增加，自噬水平降低，但对细胞凋亡无影响。HIF-1α沉默也增加磷酸化Akt、mTOR和P70S6K蛋白的表达，并明显激活mTOR信号转导^[44]。

在缺氧情况下，HIF-1α和miRNA-210明显增加；抑制HIF-1α可降低miR-210的表达和自噬的产生。电离辐射作用后，沉默miRNA-210，上调Bcl-2表达，降低人结肠癌细胞存活分数。结肠癌细胞在缺氧情况下，HIF-1α诱导miRNA-210表达，依此通过下调Bcl-2表达，增加自噬。提示人结肠癌细胞在缺氧环境中，自噬引起肿瘤细胞放射敏感性降低，其过程可能由HIF-1α/miRNA-210/Bcl-2通路介导^[45]。

对于TSC，自噬在其中的作用可能更为复杂。Vessoni等^[46]认为：自噬在TSC的干性维持和分化中起重要作用。Zhuang等^[47]发现：恶性GBM经照射后，CD133⁺细胞少于CD133^－ 细胞，用mTOR的阻滞剂雷帕霉素作用于CD133⁺ 细胞后，产生分化，辅以照射后，比单纯照射CD133⁺ 细胞放射敏感性增强。CD133⁺ 细胞提示减少自噬有助于TSC维持干性和相对静止的状态，造成辐射抗性，而增强自噬可能引导TSC的分化，增强放疗的效果。