內質網應激及其誘導自噬與凋亡在順鉑耳毒性機制中的地位

黃凌飛，林瀚青，張濤，賈海英＊

（1. 暨南大學 第一臨床醫學院，廣東 廣州 510000；2.暨南大學附屬第一醫院 耳鼻喉科，廣東 廣州 510000）

0 引言

癌癥已被確定為經濟較發達和欠發達國家的主要死亡原因。根據GLOBOCAN 2012的估計，由于全球人口的增長和老齡化，預計到2025年，每年新增癌癥病例將大幅增加至1930萬例。這可能會導致癌癥化療藥物的使用增加。順鉑是第一種用于抗腫瘤的重金屬化合物，自1978年獲得FDA批準以來，它是癌癥治療中最廣泛使用的藥物之一。同時，順鉑具有廣泛的毒性，涉及胃腸、血液、腎和聽覺系統，而對抗其耳毒性的保護措施一直未被有效應用于臨床，其機制亦尚未明了。

1 順鉑的研究背景

1.1 順鉑在腫瘤中的應用。順鉑是第一種用于抗腫瘤的重金屬化合物，自1978年獲得FDA批準以來，它是癌癥治療中最廣泛使用的藥物之一。它已單獨或與其他化療劑聯合使用，甚至與放射療法聯合使用，用于治療多種類型的癌癥[1]。目前，順鉑被認為是兒童和成人中最有效的癌癥化療藥物之一，其對許多癌癥都具有有效性，同時，順鉑具有廣泛的毒性，涉及胃腸、血液、腎和聽覺系統。

隨著社會人口增長和老齡化的發生，腫瘤發病率的不斷增加，必然會導致癌癥化療藥物（如順鉑）的使用增加。但與此同時，順鉑由于其廣泛的細胞毒性，所造成的副作用的損傷也會大大增加。因此，深入了解順鉑細胞毒性的機制，可以為預防、治療其毒副作用以及更好運用順鉑抗腫瘤治療提供堅實的理論及實驗依據。

1.2 順鉑的毒副作用

1.2.1 順鉑耳毒性特點：順鉑是鉑類化合物中最具神經毒性的藥物，也是臨床實踐中最具耳毒性的藥物之一。耳毒性的癥狀包括耳聾、耳痛和耳鳴，近年來研究愈能驗證鉑類藥物誘導的耳毒性具有不可逆性、延遲性、進展性等特征。順鉑誘導的耳毒性與高劑量和在耳蝸中的積累有關，在耳蝸中，藥物在治療后會保留很長時間[2]。因此，順鉑主要損害外感覺毛細胞，但也可能損害耳蝸中存在的螺旋神經節神經元。40%～80%接受順鉑化療的患者會出現永久性聽力損失，常表現為進行性和不可逆的雙側高頻感音神經性聽力損失，這類耳毒性常見于兒童，而且與其他化療藥物相比，鉑類化合物導致更長時間的神經性癥狀[3]。順鉑引起的神經毒性和耳毒性具有累積性和劑量依賴性。臨床前藥理學策略已經評估了降低順鉑耳毒性作用的方法卻沒有一個得到美國食品和藥物管理局的批準。過去的保護藥研究以抗氧化及抗炎癥反應的藥物較多，針對自噬和凋亡的途徑研究近年來才愈發受重視，而關于他們的具體保護藥物相關研究則尚未完善。

1.2.2 順鉑耳毒性的機制：關于順鉑介導產生耳毒性的機制，主要集中在抗氧化防御系統失衡、炎癥反應、細胞凋亡。分子靶標包括：IL-6的產生；細胞色素c的釋放；Caspases 1、3、8和9的激活；NF-kb的激活；谷胱甘肽的減少；超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性升高；谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽還原酶活性降低；NOX3的激活，PARP的裂解；TNF-α的增加和JNK通路的誘導等等，順鉑還通過降低Nrf2和血紅素加氧酶-1（HO-1）的表達以及降低Akt的磷酸化來影響Akt-Nrf 2-HO-1途徑[4]。除此之外，自噬被認為是順鉑誘導的耳毒性中細胞死亡的機制，所以，耳保護的主要策略除了抗炎、抗氧化、抗凋亡，抑制順鉑誘導的過度自噬和抑制組蛋白去乙酰化酶也被認為是預防順鉑耳毒性的機制。順鉑的細胞毒性機制可以理解為順鉑與DNA的結合抑制轉錄、DNA復制并導致細胞死亡[4]。修復順鉑-DNA加合物的不成功嘗試導致癌細胞凋亡。結合到DNA上的順鉑在腫瘤細胞中產生強烈的氧化應激反應[5-6]。脫氧核糖核酸結合和加合物形成似乎是順鉑在腫瘤細胞中的主要靶點。

2 內質網功能與順鉑耳毒性

內質網是分泌蛋白合成和折疊的位點。然而，在各種生理病理條件下，如中毒、缺血、病毒感染、pH值變化等，蛋白質合成的正常進程被破壞，統稱為內質網應激。內質網應激（Endoplasmic Reticuilum，ERS）是由錯誤折疊的蛋白質的積累引起的，這些蛋白質的折疊會干擾細胞內鈣的穩態。內質網是蛋白質、脂質、磷脂、膽固醇以及寡糖合成和修飾的場所，同樣也是鈣離子貯存以及內源性和外源性物質脫毒的場所[13-14]。

2.1 內質網的自噬。內質網自噬是調節內質網的碎片化，并把其遞呈給溶酶體進行清除的一種選擇性自噬的方式[15-16]。它的主要功能是降解多余的內質網膜，控制內質網的體積和維持細胞穩態。自噬是指一個由溶酶體介導的對細胞內組分及細胞器降解和再利用的代謝過程，使得細胞能夠通過消耗部分細胞質內含物以進行營養的自我調配。此外，細胞也能通過這種方式對過量的蛋白質或細胞器或有毒的物質進行特異性的降解。最近有多項研究表明ERS促進細胞凋亡，提出ERS介導細胞自噬和凋亡的機制[7-8]。相反，Lee H等人針對亨廷頓舞蹈病的研究表明，ER應激會通過IRE1-TRAF2途徑損害自噬通量，從而增強mtHTT的細胞蓄積[9]。因此，ERS對細胞命運的確切影響及其在CDDP誘導的細胞損傷中的作用尚不清楚。

2.2 內質網應激途徑。參與內質網應激的經典途徑有三，第一個途徑是平移衰減，激活的PERK在內質網應激過程中磷酸化其目標蛋白起始因子（eIF2），并抑制蛋白質合成，從而阻止跟多蛋白質流入內質網[17]。第二個途徑是ATF6上調分子伴侶的表達，如免疫球蛋白結合蛋白（Bip）/葡萄糖調節蛋白78（GRP78）等，還有蛋白二硫化物異構酶、Ca2+-ATPase2從而增加ER蛋白的折疊能力[18-19]。第三個途徑與游離Ca2+-NF-kB通路引發的膜蛋白的積累有關，因此也稱為ER過載響應（EOR），IkB的退化激活了NF-kB，引發了儲存在內質網的離子鈣釋放以及活性氧媒介的后續效應[20]。

每個通路最終調節相關基因表達的轉錄調控，這一過程試圖重建ER穩定狀態[10]。慢性不可修復因子可通過CHOP導致細胞功能障礙并最終誘導細胞凋亡[11]。ER的攝動是轉錄因子C / EBP同源蛋白（CHOP）亦稱DNA損傷誘導基因153（GADD153）的強大誘導物。盡管已經證明ER的過度或不利應激會觸發細胞凋亡，但尚不清楚CHOP誘導這些過程的具體機制。據報道，過表達CHOP可導致細胞周期阻滯和/或細胞凋亡，CHOP已被證明可以調節多種抗凋亡基因，包括Bcl-2、TRB3和GADD34。Chop誘導凋亡一個被廣泛接受的機制是對促生存蛋白Bcl-2的抑制，內質網應激下，CHOP可下調Bcl-2而非Bcl-X的表達，使細胞致敏凋亡[21]。到目前為止，CHOP誘導的內質網應激細胞凋亡已經牽涉到許多人類疾病中，例如神經退行性疾病，糖尿病，局部缺血性疾病，腫瘤等[12]。今年 Pan等人發現CHOP與C/EBPα蛋白的結合增加，C/EBPα蛋白作為ASIC1a的負調控因子被競爭性抑制，進一步增加ERS，導致神經元凋亡。CHOP可能作為轉錄因子激活ERS，參與胰島素缺乏引起的神經細胞凋亡。這些結果進一步證實了ERS與神經細胞凋亡的相關性。

3 展望

順鉑目前在臨床上對多種腫瘤的顯著療效使其在當今腫瘤治療的研究上有難以撼動的地位，而對順鉑引發的副作用的防治仍任重道遠。顯然內質網應激以及由其引發的一系列反應在順鉑造成的耳毒性中占一席之地，但目前針對此路徑的研究及其保護藥的開發尚欠深入發展，因此，通過內質網應激-自噬及內質網應激-凋亡及其下游相關通路的探究，可進一步了解并驗證順鉑耳毒性機制，并對目前仍未在臨床推出使用的順鉑耳毒性保護藥的研究開發具有指導意義。