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图1 BH3小肽调整MOMP阈值。上半部分：Bcl-2蛋白家族一个促凋亡成员的升高，或者一个抗凋亡成员的降低，诱导MOMP，引起了细胞以凋亡（细胞色素释放）和非凋亡（内膜去极化作用）的方式死亡。下半部分：使用衍生于促凋亡Bcl-2蛋白的BH3小肽治疗有化疗抗性的体外肿瘤细胞，可以降低其MOMP阈值，提高其对抗肿瘤药物的敏感性。
大多数患有白血病和已扩散癌症的病人都会使用细胞毒性的化疗药物进行治疗，这些药物可以阻止恶性肿瘤细胞的增殖，甚至也可能杀死一些肿瘤的癌细胞，但这种杀伤作用仅对部分肿瘤有效，其中的机制我们目前仍不清楚。最近，Ni Chonghaile等人发现了一个由Bcl-2家族蛋白控制的、线粒体诱发的凋亡机制，这种机制能够决定病人是否对细胞毒性的抗肿瘤药物敏感。 Bcl-2家族蛋白调节程序性细胞死亡（即细胞凋亡，apoptosis）。该蛋白家族在人类细胞中有超过25种不同的蛋白分子。过表达抗凋亡蛋白Bcl-2后，体外培养的白血病细胞和小鼠体内的胸腺细胞获得了对细胞毒性抗肿瘤药物的抗性，这一观察结果让我们看到了Bcl-2家族蛋白和细胞对化疗药物反应的关联。由此形成了一个假说，即这些药物虽然有无数种不同的生物化学机制，但最终都是通过同一条通路来影响细胞死亡，而这条通路可以由Bcl-2家族蛋白阻断。 虽然究竟什么才是最终引起细胞死亡的特异性生物化学事件依然存在争议，但是我们已经知道的是，Bcl-2家族蛋白可以控制线粒体外膜透化作用（MOMP），这种透化作用可以诱发细胞凋亡，也可以引起非凋亡性细胞死亡机制（图1）。抗凋亡和促凋亡的Bcl-2家族蛋白分别抑制和促进MOMP作用，而在其它的有害事件中，MOMP允许细胞色素c（cytochrome c）逃逸到细胞质中，并且在那里激活会导致细胞凋亡的半胱天冬酶（caspase）家族的一些蛋白酶。 细胞色素c逃逸还会干扰线粒体内电子传递链（electron transport chain），以此扰乱线粒体的产能作用[这会导致跨越线粒体内膜的电化学梯度（electrochemical gradient, ??）的缺失]，同时造成活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）浓度上升，这两种机制都能促进细胞的死亡。除了MOMP途径外，Bcl-2家族蛋白还能通过其它直接或间接的机制影响细胞线粒体内膜电化学梯度??。 Ni Chonghaile等人提出了一个问题，Bcl-2家族蛋白对MOMP的阈值设置是否和癌症病人对化疗药物的临床反应相关？他们使用了衍生于促凋亡Bcl-2家族蛋白（对应其BH3结构域）的一个小肽，加入到来源于病人的体外培养的恶性肿瘤细胞中，以测量细胞电化学梯度??的丧失。促凋亡Bcl-2家族蛋白的BH3结构域可以中和抗凋亡Bcl-2家族蛋白的作用。 一些具备BH3结构域的促凋亡Bcl-2家族蛋白可以和其它促凋亡Bcl-2家族蛋白结合，激活其MOMP诱导的功能。通过经验性的测试，将这些细胞在一些不同浓度的BH3肽段中暴露一段时间后，Ni Chonghaile等人发现至少一种BH3小肽（在一个适当浓度，作用适当长的时间）对于他们尝试的每种恶性肿瘤——多发性骨髓瘤、急性髓系白血病、急性淋巴细胞白血病以及卵巢癌都有影响。在此小肽作用下，经受线粒体去极化过程的细胞比例和病人对化疗的临床反应相关，在某些情况下，还和病人的无进展存活（progression-free patient survival）以及无病存活（disease-free patient survival）相关。Ni Chonghaile等人还将这一现象称为在一些肿瘤细胞里的“线粒体诱导效应”（mitochondrial priming），这些细胞对BH3小肽诱导的线粒体去极化阈值很低（与化疗敏感（chemosensitivity）相关），而其它细胞则阈值较高（与化疗抗性（chemoresistance）相关）。 当然，使用不同细胞毒性化疗药物治疗四种不同类型的恶性肿瘤，所造成的BH3小肽的“线粒体诱导效应”和病人对化疗的临床反应的统计学显著性差异也令人印象深刻。Ni Chonghaile等人对比了化疗敏感组织和化疗抗性组织，与BH3小肽“线粒体诱导效应”相关一样，这一发现也为抗肿瘤药物毒性研究提供了新思路。然而，一些问题也应该引起我们重视，例如参与分析的病人数量太少（每种类型的恶性肿瘤病人仅有不到20人），病人生物样本的收集直接来自临床采样机会，因此取样不够随机。同时，对于应答组和非应答组在“线粒体诱导效应”结果上具有的差别强度比较有限，这让我们怀疑我们的结论在生物学上是否真的有意义（比如在卵巢癌病人中，临床应答组和非应答组统计学显著性差异不大，两组对BH3小肽诱导的线粒体去极化作用细胞数分别为78%和60%）。尽管如此，考虑到为数众多的因素都能够影响到临床上病人对化疗的反应（细胞增殖率、药物吸收和排出、药物代谢、前期治疗、所使用的化疗药物类型和联合用药状况），将体外实验中BH3小肽对病人癌细胞的线粒体诱导效应作用和临床上病人对化疗反应的体内效应关联起来依然是一项非常值得关注的工作。 线粒体诱导效应在所有类型的肿瘤中，尤其是实体瘤中，是否真的起到一种很重要的作用，依然需要研究和讨论。Ni Chonghaile等人的恶性表型测试中使用的都是在悬浮液中培养的非粘附细胞。而实体瘤则主要由一批在复杂的肿瘤微环境中生长的粘附细胞构成，在这种条件下生存信号由细胞与胞外基质间粘附、细胞与细胞间接触（肿瘤-间质, tumor-stroma）以及原位产生的可溶性的存活因子（survival factor）传递。实际上，Ni Chonghaile等人发现将多发性骨髓瘤细胞（multiple myeloma cell）和基底细胞（stroma cell）混合培养可以提高线粒体诱导的阈值。另外，即使对于非粘附的恶性肿瘤细胞，病人的长期生存（而不是短期反应）的决定因素在于化疗药物完全消除肿瘤微环境下生存位（survival niches）中癌细胞的能力，因为这些生存位（survival niches）能够保护休眠期的癌细胞免受化疗药物的伤害。 在这个靶向“非细胞毒性”癌症疗法（如蛋白激酶，DNA修复酶以及表观遗传靶点）的新时代，刚刚建立的线粒体诱导效应与临床反应以及病人长期生存的关联依然有待检验。尽管如此，体外实验中BH3小肽对病人癌细胞的线粒体诱导作用和临床上病人对化疗反应的体内效应联系的建立，即使仅仅对于血液肿瘤有效，这项研究也预示着多种多样的BH3模拟疗法正在走向临床应用的大路上。 |
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