盧明華 陶功財 方亞男 尚志忠 綜述 任磊 審校

胃癌是嚴(yán)重危害人類健康的惡性腫瘤，東亞地區(qū)范圍內(nèi)，中國、日本、蒙古、韓國均是高發(fā)區(qū)［1］。目前治療胃癌的主要方法是手術(shù)聯(lián)合化、放療，化療在其中占了很大的比例，成為術(shù)后殺滅微小殘留病灶以及防止復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的主要方式，尤其對于晚期已失去手術(shù)機會的患者而言，化療幾乎是唯一能夠延長生命的方式。然而，腫瘤對化療藥物產(chǎn)生的耐藥性使化療的有效率越來越低，總體有效率不足50%［2］，耐藥是造成化療有效率不高的主要原因。耐藥的原因有多種，不同的化療藥物殺傷腫瘤細胞的機制不同，腫瘤細胞對其產(chǎn)生耐藥的機制也不同，其中缺氧是造成胃癌化療耐藥的一個重要原因［3］。近年來缺氧造成的胃癌化療耐藥日益嚴(yán)重，由于應(yīng)對措施缺乏，成為化療耐藥領(lǐng)域的一個難題，因此，本文對近年來在這一領(lǐng)域的研究進行綜述，以期對改善缺氧引起的胃癌化療耐藥提供參考。

1 導(dǎo)致胃癌組織內(nèi)缺氧的原因及缺氧微環(huán)境的特征

1.1 導(dǎo)致胃癌組織內(nèi)缺氧的原因

1955年，Thomlinson 等［4］首次發(fā)現(xiàn)腫瘤組織內(nèi)部存在缺氧狀況，經(jīng)過60 多年臨床及研究證實缺氧存在于各種實體腫瘤中［5-6］。充分的氧分壓是細胞生長和增殖的必要條件，血管逐層分支形成血管樹，終末為毛細血管網(wǎng)，血液通過毛細血管網(wǎng)攜帶氧到組織，根據(jù)血管樹及毛細血管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，氧氣擴散濃度隨著離毛細血管的距離增加而逐漸降低，正常組織中氧的彌散是以血管為中心呈高斯分布，終末毛細血管與細胞之間具有合適的距離，這個距離能保證每個細胞獲得充足的氧。

導(dǎo)致胃癌組織內(nèi)缺氧原因包括以下幾點：1）胃癌細胞異?？焖偕L和增殖，血管網(wǎng)絡(luò)無法快速建立，即使新生了血管，卻結(jié)構(gòu)異常，形態(tài)扭曲或管腔異常膨大，內(nèi)皮細胞之間不連續(xù)并且缺乏周細胞的覆蓋，同時這些新生的畸形血管分布不均一，有些區(qū)域甚至沒有血管分布，造成運氧障礙［7］。2）隨著胃癌瘤體的增大，微血管之間的距離或者微血管與細胞之間的距離超過氧氣可擴散距離，氧氣無法有效地輸送到缺氧部位［8］，導(dǎo)致胃癌局部供血不足，氧含量自然降低，營養(yǎng)物質(zhì)缺乏并且酸性物質(zhì)堆積。3）胃癌新生血管從功能上來說與正常血管不同。由于癌細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移，新生血管會出現(xiàn)急性栓塞和再通，造成腫瘤細胞急性缺氧即灌流限制性缺氧。有些腫瘤血管起自氧分壓較低的靜脈，有些腫瘤血管中只有血漿流經(jīng)，沒有紅細胞通過，造成血氧不足型缺氧［9］。4）處于高代謝和快速增殖狀態(tài)的腫瘤細胞需要消耗大量的氧以適應(yīng)其快速生長，加重局部缺氧的狀態(tài)［10］。5）胃癌本身能夠造成機體貧血，血紅蛋白降低在腫瘤患者中比較普遍，當(dāng)血紅蛋白低于10 g/d時，癌局部組織中氧氣供應(yīng)量會大幅下降并引起缺氧［11］。6）某些治療因素，如放療、化療也會造成胃癌局部缺氧。某些化療藥物有抑制血管新生的作用［12］，導(dǎo)致胃癌局部血流量進一步下降，形成缺血缺氧的局部微環(huán)境。

缺氧是實體腫瘤生長的微環(huán)境特征之一，胃癌組織生長速度快、能量需求大，在生長過程中，逐漸出現(xiàn)乏氧狀況。同時由于胃處于空腔臟器，胃部血管分布相對較少并且大多數(shù)是終末血管，因此胃癌的缺氧情況更為嚴(yán)重。正常組織及胃癌周圍組織中的氧分壓平均值為40～60 mmHg，而胃癌組織的氧分壓為2.5～30 mmHg，中心的氧分壓幾乎為0［13］。

1.2 缺氧微環(huán)境的特征

缺氧微環(huán)境的主要特征是缺氧的腫瘤細胞為自身需求所發(fā)生的對缺氧環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)。主要包括以下幾個方面［14］：1）內(nèi)壁細胞過度表達、還原能力增強。2）進行無氧糖酵解，pH 變小。3）產(chǎn)生保護性應(yīng)激蛋白：如促紅細胞生成素、HIF-1 等。通過這些蛋白的表達提高，進而影響下游相關(guān)基因蛋白的表達，改變正常的細胞生長秩序。4）腫瘤細胞基因穩(wěn)定性受到影響，血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、血小板源性生長因子-B

（platelet-derived growth factor-B，PDGF-B）、TGF-β、胰島素樣生長因子-2 及表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）表達明顯升高，促進腫瘤新生血管的生成，葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（glucose transporter，GLUT）及各種糖酵解酶上調(diào)，幫助腫瘤細胞能量代謝。相關(guān)基因表達改變獲得更有侵襲性的表型，使細胞侵襲、增殖能力增加。另外，MMP-9 表達上調(diào)，黏附分子表達下調(diào)，腫瘤轉(zhuǎn)移更加容易。5）發(fā)生上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。6）維持干細胞特性。7）缺氧嚴(yán)重的情況下，能夠?qū)е履[瘤細胞直接凋亡或壞死。腫瘤細胞的一系列適應(yīng)性反應(yīng)也可加重缺氧，在缺氧的腫瘤局部形成惡性循環(huán)。

2 缺氧引起胃癌化療耐藥的現(xiàn)狀及原因

缺氧能夠引起腫瘤細胞對化療藥物產(chǎn)生耐藥性，在實體腫瘤中更為嚴(yán)重［15-16］。雷婷等［17］的研究發(fā)現(xiàn)，缺氧顯著增加了SGC-7901 細胞對氟尿嘧啶、長春新堿、順鉑等5 種化療藥物的耐受性，尤其是對5-氟尿嘧啶和長春新堿的耐受更為明顯。Chen等［18］的研究表明缺氧使胃癌AGS 細胞對5-FU 產(chǎn)生耐藥。Rohwer等［19］的研究表明缺氧引起胃癌AGS細胞株和MKN-28 細胞株對5-FU 和順鉑聯(lián)合用藥產(chǎn)生抵抗。還有研究證實缺氧造成胃癌患者對鉑類藥物的化療抵抗［20-21］，Danza 等［22］發(fā)現(xiàn)缺氧使胃癌患者對卡倍他濱耐藥性增強。

缺氧已成為造成胃癌化療抵抗的一個主要因素，這與化療藥物的作用機制有關(guān)，有的化療藥物如鉑類，進入腫瘤細胞后生成自由基，自由基需要從生化途徑奪獲電子傳遞給氧從而起到殺傷作用，這類藥物發(fā)揮作用需要有氧環(huán)境，缺氧環(huán)境對藥物發(fā)揮作用不利。另外，在缺氧微環(huán)境中，腫瘤細胞基因穩(wěn)定性受到影響，基因的改變必然導(dǎo)致相關(guān)信號通路中蛋白表達的改變，大多數(shù)化療藥物通過各種途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡實現(xiàn)對腫瘤的治療，因此缺氧微環(huán)境中相關(guān)基因蛋白的改變會影響這些化療藥物發(fā)揮作用。尤其是缺氧引起缺氧誘導(dǎo)因子1（hypoxia inducible factor，HIF）表達進而與下游調(diào)控基因的缺氧敏感元件（hypoxia response-element，HRE）結(jié)合，啟動下游MDR1、VEGF 等耐藥基因蛋白的轉(zhuǎn)錄，MDR1編碼的p-gp蛋白能夠?qū)⒁堰M入細胞內(nèi)的化療藥物泵出，VEGF基因蛋白表達增高促進腫瘤新生血管的形成，間接增加了對化療藥物的抵抗。VEGF的上調(diào)還能夠誘導(dǎo)Bcl-2 表達上調(diào)，抑制細胞凋亡，造成相關(guān)化療藥物產(chǎn)生耐藥。其次，缺氧時由于腫瘤體積的快速增長，血管分布稀少，化療藥物很難到達遠端腫瘤組織，加重耐藥［23-24］。

3 改善缺氧導(dǎo)致的胃癌化療耐藥的措施

3.1 針對性措施

針對缺氧微環(huán)境中各種基因蛋白表達的變化，可利用分子生物學(xué)手段糾正不利于化療藥物殺傷的基因改變。其中，針對HIF-1α基因的研究較多，用反義寡核苷酸、siRNA、shRNA等方法干擾HIF-1α的表達，或者直接敲除HIF-1α基因，減少HIF-1α高表達引起的下游一系列造成胃癌化療耐藥的不良影響，從而提高胃癌化療有效率［25-27］。有研究發(fā)現(xiàn)一些藥物能夠抑制HIF-1α基因的高表達，如Chen等［28］發(fā)現(xiàn)質(zhì)子泵抑制劑能夠下調(diào)V-ATPases/PI3K/Akt/mTOR/HIF-1α信號通路進而減少胃腺癌的化療抵抗。Chen等［18］用傳統(tǒng)中藥黃芩能夠下調(diào)PTEN/Akt/HIF-1α信號通路從而減少胃癌AGS細胞對5-FU的化療抵抗。除此之外，也有針對缺氧微環(huán)境中直接引起化療耐藥的基因的應(yīng)對措施，如Xuan等［29］利用二氯乙酸鹽調(diào)節(jié)糖代謝相關(guān)的基因能夠降低胃癌對5-FU的化療耐藥，Hwang等［30］的研究發(fā)現(xiàn)將VEGF-1和VEGF-2受體封閉后能夠促進紫杉醇對胃癌細胞的敏感性。然而，這種針對性的措施只能解決某一方面的問題，只要腫瘤微環(huán)境中缺氧的狀態(tài)持續(xù)存在，缺氧引起的化療抵抗仍會持續(xù)存在，而且缺氧微環(huán)境中的情況非常復(fù)雜，改變其中某種單一因素并不能徹底改變由于缺氧引起的化療抵抗現(xiàn)象。

3.2 補氧治療措施

缺氧狀態(tài)引起的腫瘤化療抵抗，通過提高氧含量可能得到改善，因此提高氧分壓是一種最簡單直接的方法，目前提高氧分壓的手段中高壓氧是公認(rèn)效果最好的一種，有研究表明高壓氧聯(lián)合化療對化療藥物耐藥有較好的改善［31-33］。然而胃癌組織處于空腔臟器的內(nèi)部，普通的吸入式或面罩式高壓氧給氧方式使胃癌組織獲得的氧分壓很難達到預(yù)期效果［34］。目前高壓氧用于臨床的常用方法一般采用多人高壓氧艙，即使進行單人純氧艙給氧，胃癌組織獲得的氧分壓仍然十分有限，多人氧艙每個人獲得的氧分壓則更低。且高壓氧的各種給氧方式存在一些弊端，如單人純氧艙容易造成CO2蓄積、吸氧阻力增大等。近年來關(guān)于高壓氧治療本身對腫瘤生長的作用也存在爭議，惡性腫瘤在很長一段時期內(nèi)被視為高壓氧治療的禁忌證。Chen等［35］利用納米顆粒攜氧為缺氧的胰腺癌補氧，發(fā)現(xiàn)能夠改善胰腺癌的化療效果，但是納米顆粒無法定向地專為腫瘤區(qū)域補氧，這種方法使腫瘤局部獲得的氧分壓提升有限。最近有研究者利用間充質(zhì)干細胞表達血紅蛋白基因，使其攜氧，由于間充質(zhì)干細胞對腫瘤細胞［36-37］包括胃癌具有天然的靶向趨化性［38］，攜氧的間充質(zhì)干細胞進入體內(nèi)后能夠定向遷移至胃癌局部，將氧攜至缺氧的胃癌局部改善缺氧狀態(tài)，從而改善胃癌化療效果［39］。這為臨床提供了一條新的思路，但間充質(zhì)干細胞體內(nèi)應(yīng)用的安全性是其面臨的主要挑戰(zhàn)。

綜上所述，缺氧造成胃癌化療耐藥的現(xiàn)象越來越受到重視，但由于缺氧微環(huán)境的復(fù)雜性及胃癌生長的不可控性，相關(guān)研究進展緩慢。本文從缺氧形成的原因、缺氧微環(huán)境的特征、目前胃癌組織內(nèi)缺氧導(dǎo)致化療耐藥的現(xiàn)狀、缺氧導(dǎo)致化療耐藥的原因以及目前改善這種狀況的方法幾個方面進行了綜合介紹，以期更多研究者在此領(lǐng)域進行深入探索，使化療敏感性得到提高，讓更多患者獲益。