李原 綜述 張玲 審校

細(xì)胞有絲分裂是真核細(xì)胞產(chǎn)生體細(xì)胞的過程，具有周期性。有絲分裂周期分為四個(gè)階段(G1、S、G2和M)。當(dāng)細(xì)胞周期檢查點(diǎn)出現(xiàn)異?；蚣忓N體結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷會造成細(xì)胞死亡，這種現(xiàn)象稱為有絲分裂危象。細(xì)胞周期檢查點(diǎn)是保證細(xì)胞有絲分裂周期正常運(yùn)行的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)[1]，由DNA損傷檢查點(diǎn)、DNA復(fù)制檢查點(diǎn)、紡錘體裝配檢查點(diǎn)構(gòu)成。紡錘體裝配檢查點(diǎn)監(jiān)測染色體正確排列和分離，并確保子細(xì)胞基因組的完整性。對于進(jìn)入有絲分裂的細(xì)胞，紡錘體裝配檢查點(diǎn)控制細(xì)胞走出M期[2]。消化系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞為四倍體，由于缺乏細(xì)胞周期的控制和受損的細(xì)胞死亡信號而易發(fā)生多極化有絲分裂[3]。姐妹染色體在分離時(shí)發(fā)生錯誤，細(xì)胞表現(xiàn)出非整倍性。非整倍體細(xì)胞不受控于紡錘體裝配檢查點(diǎn)，無法通過下一個(gè)細(xì)胞周期中的M期而死亡。有絲分裂危象是一種新的細(xì)胞死亡方式，發(fā)展至終末期會以三種方式誘發(fā)細(xì)胞死亡：不退出有絲分裂后死亡；細(xì)胞進(jìn)入下一個(gè)細(xì)胞周期的G1期后死亡；退出有絲分裂后死亡[4]。消化系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象，電鏡下表現(xiàn)為染色體過早凝結(jié)、染色體斷裂和微核以及核分裂缺陷導(dǎo)致形成的巨大多核細(xì)胞[5]。

1 有絲分裂危象在消化系統(tǒng)腫瘤領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

1.1 胰腺癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象

胰腺癌惡性程度極高，確診時(shí)往往已經(jīng)不可治愈，且死亡率高，中位生存期僅為6個(gè)月，5年生存率僅為6%[6]。目前胰腺癌的主要治療手段為手術(shù)治療。胰腺癌對放化療具有高度耐藥性，有研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌細(xì)胞所處的微環(huán)境成分以及生長因子和細(xì)胞因子等可溶性蛋白質(zhì)之間的復(fù)雜相互作用，使得這些蛋白質(zhì)具有化療耐藥性、促進(jìn)腫瘤生長、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、支持免疫逃逸和干擾藥物輸送等功能[7]。如何控制胰腺癌細(xì)胞的增殖是胰腺癌研究領(lǐng)域的難點(diǎn)和焦點(diǎn)問題。有研究表明，Aurora蛋白激酶家族(AURKA)可以通過空間和時(shí)間控制磷酸化與有絲分裂調(diào)控相關(guān)的蛋白機(jī)制，包括表觀遺傳調(diào)節(jié)因子、致癌基因和表觀遺傳調(diào)節(jié)因子之間的相互作用導(dǎo)致胰腺癌的發(fā)生。AURKA抑制劑可通過阻滯G2/M期，進(jìn)而抑制胰腺癌細(xì)胞增殖。目前AURKA已經(jīng)成為胰腺癌治療的分子靶點(diǎn)[8]。Mathison等[9]發(fā)現(xiàn)甲基賴氨酸9組蛋白3(Methyl lysine 9 histone 3，H3K9me)通路的HP1γ(CBX3)被AURKA磷酸化來支持正常的有絲分裂過程。HP1γ與H3K9組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(Histone methyl transferase，HMT)G9a、GLP、SUV39H1和SUV39H2等結(jié)合，形成一個(gè)多聚體復(fù)合體K9H3me。在共聚焦顯微鏡和電子顯微鏡下，以及細(xì)胞周期分析下，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用AURKA抑制劑可引發(fā)Chk1-Cdc25c-Cdk1依賴性G2/M期阻滯，延緩胰腺癌細(xì)胞的生長。與H3K9me HMT抑制劑聯(lián)合使用時(shí)，會調(diào)節(jié)檢查點(diǎn)蛋白使其繞過G2/M期阻滯并下調(diào)Chk1-p53途徑，并且提高了胰腺癌的生長抑制效果。這種聯(lián)合使用產(chǎn)生的細(xì)胞毒性，可以誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象而死亡。Florio等[10]發(fā)現(xiàn)苯并咪唑類驅(qū)蟲藥-帕苯達(dá)唑通過抑制Wnt/β-連環(huán)蛋白信號傳導(dǎo)途徑改變微管組織和形成異常紡錘體而抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖、克隆和遷移。帕苯達(dá)唑還可通過阻滯G2/M期而干擾細(xì)胞周期進(jìn)程，使胰腺癌細(xì)胞形成巨大的多倍體細(xì)胞后發(fā)生有絲分裂危象。對于死亡率很高的胰腺癌，有絲分裂危象有望成為治療胰腺癌的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

1.2 結(jié)直腸癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象

結(jié)直腸癌是一種由遺傳和表觀遺傳因素引起的異質(zhì)性疾病，是全球第三大最常見的癌癥，且復(fù)發(fā)率高，5年生存率低[11]。結(jié)直腸癌化療效果差，主要是因?yàn)殚L時(shí)間的化療會使癌細(xì)胞產(chǎn)生多藥耐藥性。多藥耐藥性的發(fā)生可能是通過腫瘤細(xì)胞的遺傳、表觀遺傳或宿主因子實(shí)現(xiàn)的，有研究指出多藥耐藥性的發(fā)生與腫瘤干細(xì)胞相關(guān)。腫瘤干細(xì)胞是癌癥中的一類特殊細(xì)胞，腫瘤干細(xì)胞不能被化療藥物消滅是導(dǎo)致藥物治療后腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的原因之一[12]。目前臨床治療結(jié)直腸癌使用較多的是靶向微管藥物，通過促進(jìn)微管聚合或解聚來干擾微管生物化學(xué)動力學(xué)，從而損傷紡錘體的正常形成，進(jìn)而導(dǎo)致紡錘體檢查點(diǎn)的激活，細(xì)胞周期發(fā)生阻滯[13]。Zdioruk等[14]研究發(fā)現(xiàn)水溶性微管蛋白抑制劑—鳥氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶-449(OAT-449)，在6～30 nM的濃度范圍內(nèi)可顯著抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞(HT-29)的增殖。OAT-449作用HT-29細(xì)胞18 h后，激活了Cdk1、NuMa、組蛋白H3和Aurora B的細(xì)胞信號通路；作用24 h后，HT-29細(xì)胞停滯在G2/M期，并抑制了微管蛋白聚合，導(dǎo)致微管和紡錘體之間缺乏張力。這阻止了紡錘體組裝檢查點(diǎn)的通路，使其未能完成M期，在HT-29細(xì)胞中引起有絲分裂危象；作用72 h后，發(fā)生非凋亡性細(xì)胞死亡。有絲分裂危象的發(fā)生涉及到p21/waf1/cip1蛋白的細(xì)胞質(zhì)積累，當(dāng)p21/waf1/cip1蛋白位于細(xì)胞質(zhì)中時(shí)具有抑制凋亡的能力。Králová等[15]發(fā)現(xiàn)低濃度的氟苯達(dá)唑可以在體外抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)發(fā)生有絲分裂危象和早衰。氟苯達(dá)唑作用結(jié)腸癌細(xì)胞后，通過β-微管蛋白亞單位上的秋水仙素結(jié)合位點(diǎn)來抑制微管蛋白聚合，激活凋亡通路，使含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-2(Caspase-2)和Caspase-3/7活性升高并伴有聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶切割。Caspase-2通過介導(dǎo)細(xì)胞骨架干擾物來誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。針對多藥耐藥性且無法手術(shù)的結(jié)直腸癌患者，誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象有望成為新型治療方案。

1.3 肝癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象

肝癌是全球第六大常見癌癥[16]，肝癌的發(fā)生是由于Raf/Ras/絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen activated protein kinase，MAPK)通路的激活和促血管生成因子的過度表達(dá)[17]。手術(shù)是肝癌最佳治療方法，因?yàn)楦伟┘?xì)胞Bcl-xL的過表達(dá)導(dǎo)致其對各種化療藥物有耐藥性。Bcl-xL是一種抗凋亡蛋白，其作用是阻止細(xì)胞毒性刺激誘導(dǎo)的線粒體細(xì)胞色素C釋放到胞質(zhì)溶膠中。多激酶抑制劑索拉非尼是目前唯一用于治療不可切除肝癌的藥物，Sonntag等[18]發(fā)現(xiàn)索拉非尼通過抑制MAPK通路和下調(diào)Cyclin D1來阻滯細(xì)胞周期進(jìn)程，誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象后死亡。蒽環(huán)類抗生素多柔比星是治療肝癌最重要的抗癌藥物。但多柔比星副作用較多，尤其是心臟毒性。Seok等[19]發(fā)現(xiàn)阿霉素誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡所需濃度約為5～10 μg/mL，而阿霉素誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象所需的濃度僅為0.025～0.15 μg/mL，可避免對正常組織的損傷。因此對于無法手術(shù)的肝癌患者，尋求一種可以誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象的藥物至關(guān)重要。

1.4 胃癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象

據(jù)2020年世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)調(diào)查數(shù)據(jù)，全球新發(fā)腫瘤病例1 929萬例，其中胃癌新發(fā)病例109萬例[16]。目前胃癌發(fā)病率趨向年輕化，大約有3%的胃癌病例可能發(fā)生在35歲或更年輕的人群中。年輕患者的胃癌已被證實(shí)是一種雖然少見但是致命的疾病[20]。晚期胃癌患者的5年生存率低于10%[21]。胃癌細(xì)胞對化療耐藥主要是由于生存素的存在。生存素是一類凋亡抑制蛋白[22]，能抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞增殖和調(diào)節(jié)細(xì)胞有絲分裂。有研究發(fā)現(xiàn)，生存素能促進(jìn)胃癌細(xì)胞克服G0/G1和G2/M檢查點(diǎn)的控制，使胃癌細(xì)胞對化療高度耐藥。抑制胃癌細(xì)胞中生存素的功能可阻斷生存素與有絲分裂紡錘體的聯(lián)系，增加胃癌細(xì)胞對細(xì)胞毒性藥物的敏感性并誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象。Tu等[22]發(fā)現(xiàn)反義和突變基因Cys84Ala在體外和體內(nèi)引起胃癌細(xì)胞紡錘體裝配檢查點(diǎn)的失調(diào)以及微管組裝和功能的缺陷，導(dǎo)致有絲分裂危象，引發(fā)胃癌細(xì)胞死亡。微管是細(xì)胞骨架的重要組成部分，還是很多基本細(xì)胞功能的組成蛋白。Qu等[23]發(fā)現(xiàn)白屈菜堿可抑制微管蛋白聚合，破壞微管結(jié)構(gòu)，改變細(xì)胞骨架，影響紡錘體的形成和功能。白屈菜堿作用胃癌SGC-7901細(xì)胞系24 h后，可抑制SGC-7901細(xì)胞進(jìn)入M期。作用48 h后，可誘導(dǎo)SGC-7901細(xì)胞在G2/M期阻滯。作用72 h后，受損紡錘體未能得到徹底修復(fù)的情況下，細(xì)胞越過檢查點(diǎn)進(jìn)入下一個(gè)細(xì)胞周期的G1期，形成具有大量微核的多倍體偽G1細(xì)胞，無法存活。巨細(xì)胞長時(shí)間停滯M期，表現(xiàn)多個(gè)不同大小的微核，表明SGC-7901發(fā)生有絲分裂危象。經(jīng)白屈菜堿處理后，SGC-7901細(xì)胞系的Caspase-3蛋白表達(dá)隨時(shí)間逐漸增加，有絲分裂危象的發(fā)生可能與Caspase-3依賴的信號通路有關(guān)。Song等[24]發(fā)現(xiàn)低劑量(<40 μM)2，4-二叔丁基苯酚可誘導(dǎo)人胃腺癌AGS細(xì)胞的p21和Rb上調(diào)以及β-半乳糖苷酶活性的增加，使人胃腺癌AGS細(xì)胞衰老。高劑量的(>40 μM)2，4-二叔丁基苯酚通過抑制人胃腺癌AGS細(xì)胞的人組蛋白去乙?；?(HDAC6)的活性，使聚合微管蛋白—乙?；?微管蛋白比例增加，誘導(dǎo)有絲分裂危象發(fā)生并產(chǎn)生多核細(xì)胞。目前有研究發(fā)現(xiàn)，從大蒜中提取的含硫化合物大蒜素，對消化系統(tǒng)腫瘤有抑制作用，其還可與其他抗腫瘤藥物聯(lián)合使用，增加抑制腫瘤增殖的作用，降低藥物的耐藥性。

2 小結(jié)與展望

本文總結(jié)了消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生有絲分裂危象的研究現(xiàn)況。相較傳統(tǒng)化療藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡，精準(zhǔn)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象治療效果顯著，并且還可以聯(lián)合其他化療藥物增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對化療藥物的敏感性。目前消化系統(tǒng)腫瘤確診病例逐年升高，迫切需求新型治療方案。誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生有絲分裂危象成為治療消化系統(tǒng)惡性腫瘤的熱點(diǎn)研究方向，但是其發(fā)生的分子生物學(xué)機(jī)制及相關(guān)信號通路尚不明確，需要我們深入研究與探討。