胶质瘤是中枢神经系统最常见的致死性原发性肿瘤，占所有脑原发性肿瘤的28%，并占脑恶性肿瘤的80%。胶质瘤起源自于神经胶质干细胞或祖细胞，具有极强的侵袭性。WHO依其恶性程度将其分为Ⅰ~Ⅳ级^[1]。胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme，GBM)是弥漫性神经胶质瘤的一种高级形式，以弥漫浸润性、高度侵袭性为特征，是成年人中最常见的中枢神经系统恶性肿瘤，约占46.6%^[2]。成人GBM的发病率随年龄增长而增加，诊断中位年龄为64岁^[2]。一经诊断无法完全治愈，即使经过手术全切除及术后规律放、化疗，其中位总生存期也只有约14个月，5年生存率仅为5.5%^[2]。近年来研究发现，化疗药物对治疗恶性胶质瘤具有一定的效果。2005—2009年，一项针对替莫唑胺(Temozolomide，TMZ)的随机III期临床研究表明，在GBM开始治疗时，通过TMZ联合同步放疗组合，患者中位生存期达到14.6个月，而仅接受放疗的患者中位生存期为12个月。该项研究具有里程碑式的意义，奠定了TMZ在胶质瘤治疗中的重要地位。然而，TMZ治疗GBM的效果受到许多方面的影响。TMZ主要通过使胶质瘤细胞DNA甲基化而发挥作用。但存在多种DNA修复机制可以修复TMZ引起的DNA损伤，包括肿瘤细胞中O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶(O6-methylguanine DNA methyltransferase，MGMT)、碱基切除修复(base excision repair，BER)、错配修复(mismatch repair，MMR)等，均在胶质瘤对TMZ耐药中扮演重要角色。此外，自噬作为一种依赖溶酶体的蛋白降解途径，与TMZ耐药也有着复杂的关系^[3]。目前已有一些针对以上机制的研究药物对改善耐药性有一定的作用，但对于延长GBM患者生存期并无明显的作用。本文主要针对近年来关于胶质瘤对TMZ产生耐药的DNA修复机制以及自噬在TMZ耐药中的作用进行整理和综述。

1 TMZ的结构及作用机制

TMZ是咪唑四嗪家族的烷基化剂，仅在酸性环境下稳定。TMZ可以口服给药，其生物利用度接近100%，进入体内后可以部分透过血脑屏障进入脑脊液中，从而在颅内达到有效的药物浓度，同时TMZ还具有广谱的抗肿瘤活性^[4-5]。TMZ本身没有直接的抗癌活性，但TMZ可在生理条件下迅速转化为具有活性的代谢化合物5-(13-甲基三嗪-1-基)咪唑-4-酰胺(MTIC)，MTIC进一步降解为5-氨基-咪唑-4酰胺(AIC)与高反应性甲基重氮阳离子，这种不稳定的阳离子可以通过使DNA甲基化，形成O6和N7烷基鸟嘌呤，造成DNA复制受阻，使细胞凋亡^[6]。

2 TMZ耐药机制

目前研究表明多种机制参与TMZ耐药性的形成，其中DNA修复机制发挥着关键作用。主要包括MGMT、MMR及BER等。

2.1 MGMT

MGMT是一种相对分子质量为22 kDa的蛋白质，主要通过去除鸟嘌呤O6位的甲基来直接修复由TMZ引起的病变^[7]。此外还可以去除其他烷基，例如乙基、丁基等，但其去除甲基的速度更快。MGMT在鸟嘌呤去甲基的过程中自身被甲基化从而立即失活，不能循环利用并会被蛋白酶体降解，因此被称为“自杀酶”。MGMT的高表达抵消了TMZ诱导的细胞毒性，并且还与患者短生存时间的不良预后有关^[8]。在30%~60%的GBM患者中，MGMT的启动子是甲基化的，即不产生或降低产生的蛋白质水平^[9]。先前研究表明，MGMT甲基化的患者在接受了TMZ化疗和放疗后有更长的平均总生存时间。MGMT启动子的甲基化状态已经成为临床上预测TMZ化疗敏感性的有效指标^[10]。MGMT表达的调节非常复杂。MGMT表达上调的机制包括翻译后组蛋白乙酰化、组蛋白3去甲基化以及特定的染色质修饰复合物引起的染色质结构的改变^[11]。证据表明，代谢酶和特定的microRNA在MGMT调节中具有重要作用。药物或microRNA-101介导的对丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶糖原合酶激酶3β(GSK3β)的抑制作用可以抑制MGMT的表达，使TMZ敏感性的增强^[12]。目前一些针对MGMT的分子已用于联合TMZ的临床试验中，比如可以抑制MGMT的O6-苄基鸟嘌呤(O6-BG)和O6-(4-溴噻吩)鸟嘌呤。它们通过使MGMT发生甲基化从而失活，尽管这些物质能有效增强TMZ的敏感性，但其对正常细胞，尤其是骨髓细胞有很高的细胞毒性，其使用受到了极大的限制。

2.2 BER

TMZ诱导DNA损伤，从而激活特定的DNA损伤修复途径。既往研究发现，大部分(>90%)TMZ诱导的非大面积N-甲基化DNA损伤(N7和N3)被碱基切除修复途径识别和修复^[13]。此途径中的脱氨、氧化或DNA碱基甲基化是通过一组协调的BER酶促步骤完成的，由特定的酶识别并切除TMZ诱导的单个碱基烷基化损伤，并由互补的核苷酸碱基填充其缺口。该过程中涉及到的分子有聚合酶-B(Pol-B)、干细胞因子高迁移率族A2(HMGA2)、BER成员MPG、聚(ADP)-核糖聚合酶1(PARP1)^[14]等。当BER的一种或多种成分发生突变或被抑制时，TMZ毒性作用就会增加。研究表明，酪氨酸激酶抑制剂多韦替尼可以下调患者GBM细胞中的HMGA2、BER成员、PARP1和MGMT，从而增高TMZ的敏感性^[15]。TMZ与PARP1抑制剂维利帕尼联合治疗即使在高度TMZ耐药的GBM细胞中也可以发挥协同治疗作用^[16]。

2.3 MMR

除了BER和MGMT外，其他DNA修复机制，包括MMR、核苷酸切除修复(nucleotide excision repair，NER)和同源重组(homologous recombination，HR)，也对TMZ耐药性产生了重要贡献^[17]。其中以MMR最为重要，主要体现在：①MMR修复了MGMT未修复的O6-MG病变；②MMR与TMZ突变和治疗耐药性有关^[18]；③正常的MMR功能对于O6meG诱导的细胞毒性很重要，而无功能的MMR会引起TMZ耐药^[3]。如果MGMT无法修复O6meG，则由MMR修复由此产生的不匹配(O6meG/C或O6meG/T)。MMR蛋白复合物突变可以引起MMR通路受损，会使胶质瘤细胞无法识别和修复TMZ引起的O6-MG复合物，从而增加TMZ耐药性。已有研究发现在TMZ治疗后会发生上述复合物的突变或丢失，因此MMR已被提议作为患者TMZ反应/生存不良的预测因子^[19]。有趣的是，据报道GBM细胞系中MGMT和MMR成员的表达呈负相关，这表明MGMT和MMR之间存在复杂的关系。

3 自噬与TMZ耐药 3.1 自噬对肿瘤细胞的双重作用

自噬是细胞通过溶酶体途径降解受损细胞器以及错误折叠和功能失调的蛋白质并为细胞提供能量的机制^[20]。自噬在细胞和组织的体内平衡以及新陈代谢、发育、免疫力和病原体清除中起着至关重要的作用。越来越多的证据表明自噬在肿瘤发生的各个阶段起着重要的作用。自噬对于肿瘤具有促进和抑制的双重作用，取决于肿瘤的类型和背景^[21]。一方面，通过消除致癌底物、未折叠蛋白和无用的细胞器，自噬可以抑制肿瘤的发生。另一方面，在生理或应激情况下，它可以通过降解无用的蛋白来为肿瘤细胞的代谢提供底物及能量从而促进肿瘤的生长。

3.2 自噬在TMZ耐药机制中的作用

自噬在肿瘤发生中的作用及其对化学疗法的反应是正在进行的研究的重点。目前的研究表明，自噬会抑制肿瘤的发生，但会增强肿瘤的进展和对化疗的抵抗力^[22]。在用治疗剂处理GBM细胞后，自噬作用一种应激反应被激活。TMZ和电离辐射等刺激均可以诱导GBM细胞产生自噬。TMZ诱导了几种胶质瘤细胞系中与ATP产生相关的自噬，而自噬抑制剂(3-MA或针对Beclin1的siRNA)可以阻断TMZ诱导的ATP增加。TMZ诱导的自噬相关的ATP激增是一种可能导致耐药性的细胞保护机制。在人和大鼠胶质瘤细胞中，TMZ可以诱导自噬的增加^[23]。但在不同的细胞系中，其结果可能会因培养条件与TMZ的浓度不同而有所变化^[24]。目前研究已经发现多种与TMZ激活自噬相关的通路，包括AKT/mTOR途径、ATM/AMPK/ULK1途径、ERK途径等^[25-26]。因此在GBM中，不同的应激刺激可以通过不同的信号通路诱导自噬的产生。

3.3 调节自噬可以改善TMZ耐药性

为了克服由自噬引起的这种抗性，自噬基因的敲低或自噬的药理学抑制作用可作为提高化学治疗药物功效的策略。自噬抑制剂与化学疗法的结合可以提高GBM的治疗效果^[27]。自噬抑制剂(巴氟霉素A1、CQ等)目前已经用于改善GBM中TMZ耐药性的研究中^[23]。研究还发现参与自噬过程的一些酶的表达水平的高低也可以影响GBM对TMZ的敏感性^[28]。此外还有基础研究表明包括miRNA在内的一些分子均可以通过影响自噬来调节TMZ耐药性^[29]。总之，不同的自噬调节剂可以改善GBM细胞的TMZ耐药性。

4 展望

TMZ在胶质瘤的综合治疗中起着不可替代的作用，然而接近一半的患者对TMZ表现出耐药性。TMZ耐药受到多种因素的影响，除了以上提到的DNA修复机制，表皮生长因子受体的过表达、半乳凝素-1、抑癌基因p53突变等多个机制也参与了TMZ的耐药^[30]。对于这些机制的研究以及制定相应的措施，可以有效预见和改善TMZ的耐药性，从而改善胶质瘤患者预后。然而目前的研究结果仍不尽如人意，仍需要大量的研究来解决这些问题。

自噬与肿瘤之间存在双重的关系，而自噬在TMZ耐药中起着重要作用。目前已发现多种与之相关的信号通路。对于这些信号通路的进一步研究将有助于我们通过调节自噬来改善TMZ耐药性，从而提高TMZ的疗效，为胶质瘤的治疗提供新的思路与方案。