Kallenbach J, Atri Roozbahani G, Heidari Horestani M, Baniahmad A. Distinct mechanisms mediating therapy-induced cellular senescence in prostate cancer. Cell Biosci. 2022 Dec 15;12(1):200. doi: 10.1186/s13578-022-00941-0. PMID: 36522745; PMCID: PMC9753376.
背景： 前列腺癌（PCa）是一种与年龄相关的男性恶性肿瘤，发病率高。由于癌细胞耐药性和许多绕过机制来逃避治疗，PCa治疗面临许多障碍。根据PCa的复杂性，许多标准疗法正在根据PCa阶段使用，包括根治性前列腺切除术，放射治疗，雄激素受体（AR）靶向治疗（雄激素剥夺治疗，超生理雄激素和AR拮抗剂）和化疗。上述大多数疗法都与诱导细胞衰老有关。细胞衰老被定义为G1期稳定的细胞周期停滞，是防止癌症增殖的机制之一。
结果： 在本综述中，我们提供并分析了PCa中治疗诱导衰老（TIS）的不同机制及其对肿瘤的影响。有趣的是，癌细胞似乎使用不同的分子途径来治疗TIS。由于其在肿瘤发生中的作用，了解细胞衰老的复杂性和潜在机制非常重要。作为TIS的PCa中最普遍的分析途径是p53 / p21WAF1/CIP1，p15INK4B/p16INK4A/pRb/E2F/Cyclin D， the ROS/ERK， p27基普1/CDK/pRb和p27基普1/skp2/c/EBP β信令。尽管有生长抑制，但衰老细胞具有高度的代谢活性。此外，它们的分泌组，称为衰老相关分泌表型（SASP），影响肿瘤微环境中与非肿瘤和肿瘤细胞相邻，从而可能调节肿瘤的生长。因此，诱导癌细胞衰老是一把双刃剑，可导致肿瘤生长减少或增强。
结论： 因此，取决于衰老诱导剂的类型和特定的衰老诱导细胞途径，开发特异性衰老细胞的特异性senolytic化合物是有用的，以驱逐衰老细胞，从而减少SASP副作用。
前列腺癌（PCa）是西方国家男性中诊断最多的癌症之一，也是癌症相关死亡的第二大原因[1]。局限性PCa可通过手术切除治疗，包括根治性前列腺切除术、外照射或质子放疗和近距离放射治疗[2]。局部PCa的生长和进展以及晚期/转移性PCa的早期阶段取决于雄激素，雄激素通过雄激素受体（AR）介导其作用。因此，局部治疗后复发并进展至晚期的PCa通常采用ADT（ADT）治疗[3]。ADT通过抑制沿下丘脑-睾丸轴线产生睾酮来降低血清睾酮浓度[4，5]。这种方法优先通过使用LHRH激动剂或拮抗剂（如戈舍瑞林、亮丙瑞林、地加瑞克或瑞卢戈利）进行药物去势来实现，这些药物可减少人体自身雄激素的产生[6]。大多数患者最初反应为肿瘤负荷降低和PSA水平降低[7]。ADT的一种可能的肿瘤抑制机制是诱导患者PCa肿瘤的细胞衰老[8]。
然而，一段时间后，尽管雄激素消融从雄激素依赖性、去势敏感阶段到去势抵抗性 PCA （CRPC），但 PCA 对治疗产生耐药性并进展，但主要仍依赖于 AR。
ADT耐药性的发展依赖于AR信号的适应性改变和再激活，包括PCa组织内肿瘤内雄激素产生、AR基因扩增、AR点突变和组成活性AR剪接变异[9-11]。此外，包括激酶（如Src-AKT和MAPK信号通路）在内的其他信号传导机制的激活参与雄激素难治性增殖[9，12，13]。在PCa的这个阶段，ADT通常与其他治疗联合使用，包括醋酸阿比特龙和AR拮抗剂（抗雄激素），以改善患者的预后。醋酸阿比特龙干扰肾上腺产生睾酮前体[14]。已有几种抗雄激素药物被批准用于PCa治疗，包括第一代抗雄激素药物（如比卡鲁胺、氟他胺）以及第二代非甾体抗AR拮抗剂（如恩杂鲁胺、达罗鲁胺和阿帕鲁胺）[15-17]。与第一代拮抗剂相比，第二代AR拮抗剂的疗效和效力有所提高，对转移性CSPC、非转移性和转移性CRPC有效[18]。此外，临床试验调查了恩杂鲁胺联合多西他赛化疗对转移性CRPC男性的影响，与单独使用恩杂鲁胺相比，PSA水平降低，结局改善[19，20]。最近的研究表明，包括AR靶向治疗，放疗和化疗在内的几种PCa疗法在体外和体内诱导衰老。在以下段落中，我们将讨论PCa疗法诱导衰老的不同机制及其对肿瘤的影响。
细胞衰老
细胞衰老是一种多方面的应激反应，涉及肿瘤抑制、组织修复、衰老以及癌症治疗[21]。衰老细胞在细胞周期的G1期被阻止。衰老提供了一种抑制癌细胞生长的机制，但可能对肿瘤产生有益或不利影响[22]。一般来说，细胞衰老是通过外源性和内源性兴奋剂介导的，导致细胞形态和基因表达的变化。重要的是，细胞衰老在脊椎动物胚胎发生过程中自然发生，是一个正常的程序，并调节发育中的模式[23，24]。
自然地，衰老细胞随着年龄的增长在迄今为止分析的所有组织中积累。衰老细胞保持代谢活性，并表现出一种特殊但多样化的分泌组，称为衰老相关分泌表型（SASP）。SASP含有可能影响组织微环境（包括肿瘤微环境）的趋化因子和趋化因子[25，26]。此外，SASP可以诱导全身性促炎改变，并在微环境中诱导炎症过程[27]。值得注意的是，老化的前列腺还含有衰老细胞，其中SASP与良性前列腺增生和PCa有关[28]。
衰老有两种基本类型：加速衰老和慢性或复制性衰老。外在应激源、化学和物理制剂（如氧化应激）、化疗药物（如阿霉素治疗）和 X 射线照射可能诱导细胞加速衰老。而持续的细胞应激，例如伴有DNA复制的延长增殖、端粒长度减少和基因组损伤的积累，可能会引发慢性衰老[29]。
一些标志与衰老有关，包括形态学变化，例如增大、扁平的形状和增加的粒度，衰老相关的β半乳糖苷酶活性（SA β-gal）的上调，细胞周期抑制剂水平升高，表观遗传变化，例如衰老相关的异染色质病灶（SAHF），核包膜改变和SASP的表达[26，30，31].虽然衰老细胞不能再分裂，但它们是代谢活跃和分泌因子，其介导旁分泌对组织微环境中邻近非衰老细胞的影响[32，33]。
长期以来，细胞衰老一直被认为是一种抗癌现象，而新的发现表明，衰老细胞可能具有双重活性，要么抑制或促进癌症生长，要么至少在阻止肿瘤生长方面无效[34-36]。一般来说，p53/p21WAF1/CIP1途径 [37， 38] 和/或 P16INK4a/pRb通路是诱导癌组织中细胞衰老的两种主要通路[39，40]。然而，似乎在PCa中可以通过治疗激活其他途径。
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治疗诱导的PCa细胞衰老
累积的数据表明，PCa暴露于不同的抗癌化合物，电离辐射和选定的AR配体会诱导衰老表型，这被称为治疗诱导的细胞衰老（TIS）。重要的是，最近的研究表明，诱导细胞衰老作为癌症治疗可能对患者有益[41-43]。由于与细胞死亡相反，TIS大多在低剂量的抗癌治疗下启动，因此可能会减少与毒性相关的副作用并延长患者生存期[8，44-46]。此外，已经表明，先天免疫应答在衰老期间通过上调靶向肿瘤细胞的炎性细胞因子被激活，因此具有有益作用[47-49]。因此，衰老程序代表了防止癌细胞肿瘤生长的替代机制，这些癌细胞绕过了许多抗增殖途径，但仍对衰老程序的激活敏感[41，44]。
然而，另一方面，据报道衰老细胞也可能促进肿瘤生长。值得一提的是SASP的肿瘤促进特性，包括慢性炎症，血管生成，干性，迁移和侵袭[49，50]。因此，TIS是患者临床结局治疗反应的重要决定因素，并且研究不足。了解TIS在PCa中的确切机制和作用可能有助于预防治疗耐药性并延长患者的生存期。
辐射诱导的细胞衰老
局部癌症治疗的主要使用策略之一是放射治疗或放射治疗（RT）。近 50% 的患者在患病期间接受放射治疗。对于许多癌症，放疗是主要治疗方法，也可考虑作为新辅助或与化疗等其他治疗联合使用[51]。RT根据辐射源以两种形式存在，内部治疗或放射性核素植入物和外部治疗或线性能量转移[52]。RT基于高能量辐射源，如伽马和X射线辐射，电子或质子。它被广泛认为是PCa的一种治疗方法，但约30%的患者表现为疾病复发[52]。肿瘤放疗改变细胞的敏感性、活力和活性，并改变肿瘤微环境[53]。RT在癌细胞中的另一个潜在作用是诱导细胞衰老[51，53]。对良性前列腺增生（BPH）或PCa的原代前列腺上皮细胞进行γ照射（2-75 Gy）显示集落形成能力降低，而对细胞活力的影响不超过20%。与此一致，伽马射线照射通过诱导细胞衰老而不是细胞凋亡来抑制细胞生长（表（表1）1) [52]。
放疗后的主要激活因子之一是p53肿瘤抑制蛋白，其响应于DNA双链断裂而激活（图）。1).p53活化导致细胞周期停滞，并且可以介导细胞凋亡或细胞衰老。人PCa细胞系DU145和PC3对辐射具有抗性，并具有成对的p53失活等位基因，导致p53功能丧失。另一方面，具有至少一个野生型p22等位基因的人PCa细胞系LNCaP和1Rv53对RT敏感，具有相似的灵敏度[54，55]，这表明辐射的TIS是通过p53介导的。
图1
PCa衰老诱导疗法的分子途径。几种应用疗法包括放疗、化疗和雄激素受体（AR）靶向治疗（雄激素剥夺疗法，ADT;超生理雄激素水平，SAL;AR拮抗剂）。放疗和化疗导致持续的DNA损伤，从而触发ATM或ATR信号传导，最后触发p53和p21WAF1/CIP1激活。第21页WAF1/CIP1抑制CDK并通过pRb的低磷酸化介导衰老。此外，化疗通过 ROS-ERK-ETS-p16 诱导衰老INK4a和 P27基普1-pRb途径。SAL通过p15介导衰老INK4b-第16页INK4a-pRb-E2F1通路。AR 拮抗剂通过 p15 诱导衰老INK4b-第16页INK4a.衰老细胞分泌许多细胞因子、生长因子和外泌体，称为衰老相关分泌表型（SASP）。这些因素对周围的肿瘤微环境施加不同的自分泌/旁分泌作用，从而促进或抑制肿瘤生长（创建于 Biorender.com 年）
一般来说，基因改变通常与RT抗性的增加一致。由于DU145细胞具有抗辐射性，因此很少有细胞响应辐射而进入细胞凋亡或细胞衰老。通过在4天内使用5 Gy照射，只有5%的DU145细胞（p53mut / mut）显示出SA β-gal活性，而相似剂量的照射导致在LNCaP（p75wt/wt）和50Rv53（p22wt/mut）中分别诱导SA β-gal活性约1%或53%。然而，高剂量的照射诱导DU30中高达145%的细胞衰老[56]，表明TIS途径也可以通过p53非依赖性机制激活[56]。有趣的是，DU145具有截短的、无功能的口袋蛋白pRb，并且缺乏功能性p53，该细胞系中p53转基因的表达足以表达辐照诱导的衰老表型。提示，其他一些因子，如口袋蛋白家族p107/p130作用于p53诱导的衰老的下游[54，57]。此外，显性p53突变体在LNCaP阻断和22Rv1中的过表达降低了辐照诱导的细胞衰老表型[54]。
与RT诱导的细胞衰老一致，用Nutlin-3（一种小分子化合物）处理，通过破坏p53-MDM2相互作用起作用，从而稳定p53以增强肿瘤抑制，浓度为5-10μM，通过诱导p2依赖性介导的细胞衰老，有效地使PCa细胞对临床相关的53Gy剂量的照射敏感[54，58]。在照射22 h后的1Rv24细胞系中，p53蛋白水平仍保持升高。第21页WAF1/CIP1对p53的蛋白质反应延迟，但升高至少5天。此外，有人提出蛋白激酶ATM作为DNA损伤反应，可以磷酸化p53并导致53Rv22细胞表达的p1的稳定，并随后反激活其靶基因p21WAF1/CIP1 [54]. 尽管 22Rv1 细胞的基因组完整性和克隆生成存活率可能受到 p21 延迟反式活化的影响WAF1/CIP1，亲本22Rv1细胞在无线电灵敏度上没有显着差异。因此，综上所述，p53活化介导PCa中细胞衰老的诱导以响应RT（表（表1）1) [54]。
有趣的是，该化合物白藜芦醇使p53阴性的PCa细胞对RT敏感。白藜芦醇（反式-3，4，5-三羟基二苯乙烯）是一种多酚化合物，天然存在于葡萄中。多项研究表明，白藜芦醇具有不同的功能，包括神经保护、免疫调节、抗炎、抗氧化和抗肿瘤[59-61]。白藜芦醇可能与RT协同抑制PC3细胞增殖和细胞存活[55]。PC3集落的百分比以Gy依赖性方式降低。单独用白藜芦醇治疗，也以剂量依赖性方式（3-2μM）降低PC50菌落的百分比。有趣的是，在与RT和白藜芦醇（50μM）联合处理后，细胞增殖和PC3集落协同减少。因此，它表明白藜芦醇强烈地使PC3细胞对RT敏感。与此一致，用3μM白藜芦醇和50Gy处理的PC8细胞显示出p15的高mRNA水平INK4b，衰老标志物，细胞周期蛋白B和Cdk2降低。尽管编码细胞周期蛋白D的mRNA水平在单独处理的细胞中增加。联合治疗导致细胞周期蛋白D表达降低。此外，p-H2A.X作为细胞衰老的另一个标志物在双重处理中显着更高。这些数据表明，细胞衰老可能是抑制生长和克隆生成性的潜在机制，导致白藜芦醇用RT治疗的协同作用[21，55]。
有趣的是，使用辐射和聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）抑制剂联合治疗也揭示了细胞衰老途径的协同诱导[62]。PARP抑制剂已被批准用于治疗PCa[63，64]。此外，已经表明PARP抑制剂rucaparib增加了PCa细胞系的放射增敏[62]。联合处理后，PC3和DU145细胞系显示出丰富的衰老细胞[65，66]，表明PC3和DU145细胞中的PARP抑制增强了RT敏化和细胞衰老。
雄激素剥夺诱导的细胞衰老
ADT仅在雄激素依赖性PCa细胞亚群中可阻止细胞增殖并诱导细胞凋亡[67]。无法忍受细胞死亡的肿瘤细胞可能在体外和体内发展出衰老样生长停滞[68，69]。虽然细胞凋亡在雄激素剥夺（AD）后72小时内达到最大值，但肿瘤细胞衰老需要3-6天才能获得[41，70]。根据这些发现，体外研究表明，包括LNCaP和LAPC-4在内的不同PCa细胞系在木炭剥离血清（CSS）培养后会衰老，CSS会消耗雄激素和其他类固醇、甲状腺和维生素D3激素[67]。在这些条件下，超过50%的细胞群在7天后表现出衰老特征，而在CSS中培养80天后，百分比增加到10%以上。相比之下，AR阴性和雄激素非依赖性PCa细胞系PC3在AD下没有经历衰老。始终如一地，PCa细胞需要AR信号传导才能从G1期过渡到S期，基于此，建议AD导致增殖停滞[71，72]。
AD诱导衰老的分子标志物是G1/S阻断、低磷酸化pRb、SA β-Gal活性染色阳性、SAHF发展、HP1γ的核表达，HP67γ改变染色质结构，从而调节衰老癌细胞中的基因表达[3]。此外，据报道，可能含有胰岛素样生长因子结合蛋白3（IGFBP73）[67]和组织蛋白酶B的SASP表达增加[<>]。
从机制上讲，ADT诱导的衰老部分由细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂p27介导基普1，这可能取决于 Skp2（表（表1）1) [74]此外，转录因子CCAAT/增强子结合蛋白（C/EBP β）在AD时在雄激素依赖性PCa细胞中上调，并且是衰老表型发展所必需的[75]。C/EBP β刺激衰老相关因子IL-6/IL-8的转录，降低几种E2F靶基因的表达，是pRb-E2F依赖性衰老的一部分[76，77]。此外，Burton等人认为ROS诱导的DNA损伤和p16INK4a细胞培养和人肿瘤来源前列腺组织中的通路[68]。在这项研究中，p53和p21的水平WAF1/CIP1在延长CSS培养时甚至降低，表明AD诱导的衰老不是通过p53-p21介导的WAF1/CIP1而不是由ROS诱导的DNA损伤反应和p16的增加INK4a或 Skp2-p27基普1-pRb通路（图。1).
有证据表明，AD处理细胞系可选择CRPC[78]。重要的是，在AD下培养3天的细胞能够在雄激素充足的培养基中恢复增殖，而在CSS培养基中14天后将细胞改回FBS培养基时，未检测到增殖。
此外，少量细胞群（~0.1%）能够在培养3-4周后在CSS培养基中形成集落。为了支持这些结果，数周的周期性/反复暴露于雄激素剥夺条件下，会促进抗衰老雄激素难治性LNCaP和LAPC-4变异体的生长[68]。这些亚群表现出临床去势抵抗的特征，包括增强的存活素和AR水平以及前列腺基底干细胞标志物TAp63[79，80]。因此，这些数据表明AD诱导的衰老与肿瘤进展有关，并且可能通过细胞从衰老中逃逸来促进CRPC发育和化学抗性。这是通过细胞自主重编程和促肿瘤SASP的形成而发生的[68，81]。
在阉割裸鼠中使用LuCaP异种移植肿瘤的体内研究提供了进一步的证据，揭示了AD增加了SA β-Gal活性，增加了两种p27的表达基普1和HP1γ和增殖标志物Ki-67的表达降低，细胞凋亡最小。在根治性前列腺切除术前接受AD治疗的前列腺肿瘤中观察到类似的衰老增加结果[67]。
此外，新辅助ADT治疗后，衰老细胞会在PCa组织中长时间积聚[8]。值得注意的是，在ADT开始后1个月内，PCa患者样本中溶酶体β-半乳糖苷酶（GLB1）蛋白水平（由半乳糖苷酶β6基因编码的蛋白质）升高[8]。重要的是，据报道，GLB1 mRNA升高是PCa结局改善的标志[82]，这表明PCa衰老是有益的。
因此，衰老PCa细胞的总体后果仍然没有定论。通过SASP的PCa衰老细胞可能在肿瘤微环境中介导抗性机制，可导致去势耐药和耐药肿瘤的发展[26，83]但AD诱导的TIS似乎对患者有益。
AR 信号传导或 AR 配体诱导的衰老
AR激动剂诱导细胞衰老
双相雄激素治疗（BAT）是一种新颖的，乍一看是临床试验中使用的悖论方法，用于治疗转移性CRPC患者[84]。BAT包括去势水平和睾酮超生理水平之间的周期性振荡。在细胞系和小鼠异种移植模型系统中观察到高剂量雄激素以AR依赖性方式抑制PCa的生长[85]。这与PCa细胞增殖的双相雄激素反应一致。虽然低雄激素水平增加，但SAL会降低PCa细胞增殖[86]。BAT也被认为是防止PCa细胞适应低雄激素水平的一种选择[87]。AR激动剂，包括二氢睾酮或SAL的合成甲基三烯醇酮，诱导细胞衰老[86，88，89]。有趣的是，SAL治疗在各种PCa模型系统中诱导细胞衰老，包括CSPC，CRPC细胞系，3D-PCa球状体，以及天然患者来源的PCa组织（肿瘤样）[86，89]。
SAL诱导的细胞衰老依赖于AR并导致p16上调INK4a和 p15INK4b并相应地对pRb进行低磷酸化。减少pRb磷酸化靶向E2F蛋白以下调E2F靶基因，例如编码细胞周期蛋白D1的CCND1[86]。低磷酸化的pRb将抑制E2F1介导的转录活性，从而进展到S期。siRNA介导的p16敲低INK4a或 p15INK4b降低衰老细胞的水平，表明，p15INK4b-第16页INK4a-pRb-E2F1通路（表（表1）1）调节PCa细胞中雄激素介导的细胞衰老[86，90]。
有趣的是，SAL在非基因组水平上增强了磷酸化-AKT（p-AKT）和磷酸化-S6（p-S6）水平。后者是AKT的下游靶标[88，90]。值得注意的是，AKT抑制剂AKTi抑制PCa细胞系中SAL介导的细胞衰老[91]，这表明非基因组AR-AKT信号传导介导雄激素诱导的细胞衰老[90]。自从p15被击倒以来INK4b减少SAL介导的细胞衰老，但不抑制SAL诱导的AKT磷酸化，揭示AR-AKT相互作用在p15的上游INK4b在SAL诱导的衰老途径中（图。1) [90]. RNA-seq数据表明存在相关基因集，并可能控制SAL介导的细胞衰老。有趣的是，在PCa细胞系和SAL治疗的天然肿瘤样患者中，鉴定出一种长非编码RNA（LncRNA），即被SAL有效上调的lncRNASAT1[90]。令人惊讶的是，lncRNASAT1的敲低抑制了SAL处理后AKT在S473处的磷酸化，并减少了SAL介导的细胞衰老，这表明lncRNASAT1信号传导位于AKT的上游[90]。因此，AR-lncRNASAT1-AKT-p15INK4b是介导SAL诱导的细胞衰老的新轴[90]。
AR拮抗剂诱导细胞衰老
值得注意的是，PCa细胞中的细胞衰老也可以通过用非甾体AR拮抗剂，比卡鲁胺，阿曲里酸，恩杂鲁胺和达罗他胺治疗来诱导（表（表1）1) [92-94]。
此外，氨基甾体AR拮抗剂诱导细胞衰老表明，除了SAL治疗抑制AR介导的AR介导的反式活化外，AR拮抗剂以AR依赖性方式诱导细胞衰老。数据表明，AR拮抗剂并没有使所有AR信号通路失活，而是拮抗剂诱导细胞衰老程序[95]。
比卡鲁胺是第一代拮抗剂之一。该拮抗剂与AR的配体结合域结合并改善无进展生存期。比卡鲁胺，通过增加CDK抑制剂p16的水平INK4a和 p27基普1，诱导细胞衰老[92，93]。
恩杂鲁胺作为第二代AR拮抗剂的成员，阻断AR-雄激素相互作用并抑制AR向细胞核的易位，从而减少AR与DNA之间的相互作用。恩杂鲁胺与AR结合的亲和力比比卡鲁胺高5-93倍[96，97，88]。恩杂鲁胺可阻止PCa中的细胞增殖并诱导细胞衰老[16]。恩杂鲁胺诱导细胞衰老伴有p<>INK4a感应。与单次治疗相比，恩杂鲁胺治疗与 RT 联合治疗可高度诱导雄激素依赖性 PCa 细胞（LNCaP 和 PC3-AR-T877A）中 SA β-gal 染色检测到的细胞衰老，而这种诱导在野生 AR 型阴性 PCa 细胞（PC3 和 PC3-AR-V7）中并不显着。因此，恩杂鲁胺通过在表达AR的细胞中诱导辐照依赖性细胞衰老来放射增敏PCa细胞[98，99]。
达罗鲁胺是第二代AR拮抗剂。与恩杂鲁胺类似，达罗他胺也上调p16INK4a在LNCaP和C4-2细胞中，引起细胞衰老[15，94，100]。
阿曲酸是一种天然AR拮抗剂，可抑制增殖并诱导细胞培养中的细胞衰老，包括雄激素依赖性（LNCaP）和去势抗性（C4-2）PCa细胞，以及源自前列腺切除术的人PCa类肿瘤的离体[91，101]。有趣的是，阿曲酸既能抑制野生型，也能抑制那些介导AR拮抗剂（如比卡鲁胺和恩杂鲁胺）耐药的AR突变体[101]。阿曲酸抑制AR反式活化并增加胞质局部AR.用PP2（作为Src抑制剂）和阿曲酸的组合处理LNCaP细胞以剂量依赖性方式减少细胞衰老。此外，用阿曲酸和AKT抑制剂共同处理LNCaP细胞也会降低细胞衰老水平。这表明，阿曲酸通过AR-Src和AR-AKT相互作用诱导细胞衰老。p53-p21WAF1/CIP1使用阿曲酸拮抗剂后的信号通路大多保持无变化，而诱导p16INK4a检测pRb、E2F、细胞周期蛋白D1的表达和下调。此外，在前列腺切除术样品治疗后，在肿瘤样品中SA β-gal活性并且还诱导p16INK4a但不是p21WAF1/CIP1可检测到mRNA水平。综上所述，数据表明p16INK4a-pRb- E2F1细胞周期蛋白D1信号通路介导阿曲酸诱导的细胞衰老[91]。
邻氨基苯甲酸酯是特异性AR拮抗剂[102]。一种邻氨基苯甲酸酯衍生物是C28，它介导抑制AR反式激活、核易位，并诱导细胞衰老[102]。提示，细胞衰老由各种AR拮抗剂介导，不依赖于特定的拮抗剂结构。
化疗诱导的细胞衰老
尽管在治疗选择方面取得了许多进展，但转移性激素难治性疾病患者面临的主要挑战是生存期有限，约为12个月，并且缺少延长这些患者生存期的治疗选择[103，104]。 化疗与激素治疗或其他疗法的联合治疗成为症状性激素难治性PCa男性减轻疼痛，提高生活质量和提高反应率的有效策略[105，106]。 最近的研究调查了恩杂鲁胺与化疗多西他赛联合治疗转移性CRPC男性，导致PSA水平降低并改善患者结局[19，20]。此外，与单独使用ADT相比，多西他赛联合ADT[107]显示出更长的总生存期[108，109]。这表明联合治疗有可能是有益的。
大多数癌细胞在化疗后会出现生长停滞或细胞死亡[110]。抗癌药物诱导细胞损伤最初导致短暂生长停滞[111，112]。 然而，在药物移除后，一些在治疗中幸存下来的癌细胞恢复了增殖能力或死于有丝分裂灾难[113]。值得注意的是，一小部分癌细胞经历长时间的生长停滞，具有衰老的特征[114]。大量证据表明，高剂量化疗药物会导致细胞死亡，而低剂量药物显示出更明显的细胞抑制作用，这可能反映了DNA损伤的量[114]。与细胞死亡相反，药物诱导的衰老需要数天才能建立[41]。
越来越多的数据表明，选定的化疗药物可诱导PCa中具有细胞衰老表型特征的永久性生长停滞[114-116]。这些药物使用不同的机制来启动衰老，涉及DNA损伤、氧化应激和DNA甲基化改变[117]。研究表明，DNA损伤剂（如阿霉素）在体外诱导衰老方面比多西他赛等微管靶向剂更有效[118]。
剂量为5nM的多西紫杉醇可启动雄激素依赖性LNCaP细胞系（AR阳性和野生型p53）的衰老特征，表现为形态学改变、增殖失败和多核[116]。然而，多西他赛在任何剂量下都没有在激素难治性DU145细胞（AR阴性和突变p53）中诱导衰老表型。然而，DU145和LNCaP细胞在用低剂量阿霉素（25nM）治疗3日后均出现衰老样表型[116]。另一方面，阿霉素浓度增加（100nM和250nM）可诱导细胞凋亡[115]。多柔比星属于蒽环类药物家族，其插入DNA并抑制拓扑异构酶II，导致DNA和RNA合成的抑制[119，120]。阿霉素诱导细胞衰老的详细潜在机制尚未得到研究。
然而，已经分析了阿霉素诱导的衰老细胞在微环境中的作用。有趣的是，阿霉素诱导的衰老癌细胞通过旁分泌信号传导增加了体外共培养细胞的增殖[121]。然而，与衰老成纤维细胞共培养相比，这种增殖旁观者效应显着较小，表明环境中的影响不同。相比之下，衰老癌细胞不会增加裸鼠LNCaP和DU145异种移植物的增殖和生长[121]。研究表明，在衰老细胞存在的情况下，肿瘤甚至更小，衰老细胞在肿瘤中持续5周，这表明在PCa中诱导衰老不会促进肿瘤生长[121]。
在LNCaP和DU5中鉴定出药物诱导衰老期间上调的不同标志物（多西他赛、多柔比星和145-氮杂胞苷），包括CSPG2、CXCL14、Adlican和COL1A1[116]。重要的是，一些上调的基因具有促肿瘤作用，而另一些基因可能抑制肿瘤生长。研究发现乳腺癌肿瘤周围细胞外基质中蛋白酶CSPG2水平升高，这表明CSPG2促进肿瘤侵袭[122]。
然而，趋化因子CXCL14的过表达抑制了LAPC4异种移植物的生长，表明其在PCa中具有肿瘤抑制作用[123]。仍然需要阐明化疗诱导的基因对PCa进展的影响。由于这些衰老诱导的基因在p53缺陷细胞中也上调，因此化疗药物诱导衰老似乎是有效的，独立于p53状态[41，114]。
米托蒽醌是蒽环类药物中用于治疗PCa的另一种成员，已与泼尼松龙联合使用，以减轻晚期激素难治性PCa患者的疼痛并改善其生活质量[105]。该药物诱导SASP因子并增加衰老标志物p16的mRNA表达INK4a和 p21WAF1/CIP1在1种不同的前列腺上皮癌细胞系中，来自PCa患者的BPH-1、RWPE-3和PC32以及前列腺切除术样本[<>]。
另一类通过改变DNA结构和功能诱导衰老的抗癌药物是抗代谢物。5-氮杂胞苷属于这一类，在低浓度下作为DNA甲基转移酶抑制剂起作用。持续处理的DU145和LNCaP细胞在7天内衰老，表明表观遗传变化可导致细胞衰老[116]。
Ewald等人开发了一种高通量方法来鉴定诱导PCa细胞系衰老的新化合物。四种先导化合物二氮醌、联硫醇、二氯酚和吡啶硫酮诱导与 SA β-Gal 染色增加和衰老标志基因 Glb1（编码 β-半乳糖苷酶-1）、BRAK 和 CSPG2 表达升高相关的持续生长停滞。二嗪醌是一种DNA烷化剂，具有广泛的抗肿瘤活性，包括可移植的鼠肿瘤[124]。有趣的是，细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂p27基普1由二氮醌在LNCaP，PC3和DU145细胞中诱导（表（表1）。1).p27的负调节器基普1泛素连接酶Skp2是TIS的重要调节因子，因为连接酶的过表达抑制二氮醌对衰老和p27诱导的作用基普1 [125]根据这些发现，Skp2表达升高与PCa预后不良有关[126]。
吡啶硫酮是一种锌2+通过ERK活化产生氧化应激的离子载体（图）。1）导致生长停滞[127，128]。 然而，联硫醇和二氯酚如何诱导衰老仍然未知[115]。
总之，TIS应考虑对患者既有益又有不利影响。衰老的主要积极影响依赖于靶细胞的生长抑制，从而限制疾病进展[42]。此外，研究报告了衰老向邻近癌细胞的扩散，表明肿瘤抑制作用[45，129]。然而，TIS也可能促进肿瘤进展，SASP可能是一个重要因素。
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衰老细胞对肿瘤微环境的影响
治疗诱导的 SASP
一般来说，衰老细胞分泌几种炎性细胞因子，如IL6和IL8也称为CXCL8，[26，130]，趋化因子，生长因子和蛋白酶（图）。1).衰老细胞通过Bcl-2抗凋亡蛋白家族和其他因子的上调而变得细胞凋亡抵抗[25，26]。SASP可以改变组织微环境[130]，导致与年龄相关的病理[131，132]。 它可以搅动正常组织的结构和功能，并促进附近细胞中的恶性表型[133，134]。 虽然细胞衰老通常被认为是一种天然的肿瘤抑制机制，但衰老的前列腺成纤维细胞填充老化组织，可能分泌可溶性生长因子，这些生长因子能够改变微环境并影响非衰老成纤维细胞[133]。此外，正常老年前列腺的衰老有助于前列腺组织生长，导致BPH[135]。衰老的成纤维细胞代谢活跃，释放高水平的上皮生长因子和基质金属蛋白酶[136，137]。 因此，衰老成纤维细胞的积累可以改变周围的微环境;促进启动的人前列腺上皮细胞的生长和肿瘤进展[138，139]。
治疗诱导的SASP（例如化疗和电离放疗）由急性应激相关表型发展而来，通常在PCa治疗开始后5-8日出现[140，141]。 衰老细胞中的急性应激相关表型是对细胞毒性药物的相对快速的细胞反应。它在治疗后24小时和衰老标志物SASP出现之前分泌[141]。同样，通过DNA损伤治疗（如博来霉素、米托蒽醌）、放射和非DNA损伤治疗（包括前列腺成纤维细胞系PSC27的多西他赛、紫杉醇、长春新碱）诱导细胞衰老表明，p38（一种应激诱导的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK））主要通过DNA损伤治疗而非非DNA损伤治疗激活[141].值得注意的是，p38通过PI3K/AKT/mTOR途径调节正常人成纤维细胞中的SASP[132]。此外，还证明ATM-TRAF6-TAK1轴在PSC27细胞中进行基因毒性处理后迅速形成。TAK1磷酸化p38，发生在急性应激相关表型和SASP表达之间[141]。
SASP的另一个重要调节因子是表观遗传调节因子赖氨酸脱甲基酶KDM4。KDM4属于去甲基化酶亚家族，靶向赖氨酸3位和9位上的组蛋白H36，从而改变染色质重塑[142]。H3K9/H3K36甲基化降低和KDM4上调与PCa患者化疗后生存率低相关[143]。已经表明，用不同的化疗剂（如顺铂、卡铂、沙普铂、米托蒽醌和多柔比星）处理 PSC27 细胞可诱导 KDM4 家族成员并增加衰老标志物，包括 p16INK4a， p21WAF1/CIP1以及特定的SASP因子CXCL8[143]。一致地，在化疗后PCa患者的生物标本中观察到类似的结果。与此一致，通过使用KDM4抑制剂ML324，CXCL8、CSF2、CCL20、IL-1α、CXCl1和IL-6作为SASP因子，在mRNA和蛋白质水平上表达降低，衰老标志物不变[143]。这表明KDM4抑制通过表观基因组重塑影响SASP，同时保留细胞衰老。
IL-1α被认为是SASP因子。有趣的是，IL-1α与衰老细胞上的细胞表面受体（IL1R1）结合，但不由衰老细胞分泌，因此可能不会对微环境中的邻近细胞产生影响。然而，在衰老刺激的存在下，它在衰老细胞表面的丰度显着增加，在建立和维持SASP中起关键作用[76]。
外泌体
此外，衰老细胞分泌小的细胞外囊泡（sEVs）[144]。sEV是膜囊泡的异质群体[145]，包括外泌体和外泌体[146]。外泌体被磷脂双层包围。它们的尺寸范围约为30-100nm[147]。外泌体通过内体膜向内出芽而来源于内体晚期隔室的腔内囊泡，并在晚期内体膜外膜与质膜融合后从细胞中释放出来[148]。大多数细胞能够分泌外泌体（图）。1).它们携带蛋白质、mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA和DNA等成分[149]。外泌体中的蛋白质包括膜转运蛋白，如膜联蛋白、弗洛林、GTP酶、热休克蛋白、四蛋白、乳粘蛋白、血小板衍生生长因子受体、跨膜蛋白、脂质相关蛋白和磷脂酶[150]。重要的是要强调外泌体含量因它们起源的细胞而异。因此，它们的内容可能被用作各种疾病的特异性生物标志物。除了这些特定的标记物外，外泌体还有共同的标记物。由于其内体起源，外泌体含有蛋白质标志物，如弗洛林、CD9、CD63等，这些标志物存在于不同细胞的外泌体中[150]。
外泌体在细胞间通讯和信号传导中起重要作用[151]。值得注意的是，它们参与调节肿瘤微环境中的肿瘤-正常细胞通讯[152]。它们可以根据其含量对受体细胞施加不同的影响[153]。
癌细胞分泌外泌体，外泌体可能参与调节与肿瘤促进、免疫逃逸、耐药性和抗凋亡特征相关的信号通路[154，155]。 此外，癌细胞来源的外泌体可以刺激细胞凋亡，从而抑制肿瘤生长。例如，人胚胎肾细胞系HEK293和纤维肉瘤细胞系HT-1080分泌的外泌体可以抑制p53缺陷细胞的生长和增殖[156]。此外，从A549衰老细胞（肺癌上皮细胞）分离出的外泌体（PTEN正常）将这种因子递送至PTEN缺陷的PC3细胞，导致生长停滞[150]。
除了生长停滞外，外泌体在PCa的发生和治疗耐药性（如多西他赛耐药）中也起着积极作用[147]。事实上，来源于PCa细胞的外泌体会影响PCa进展、间充质干细胞分化为促血管生成和促侵袭性肌成纤维细胞[157]、耐药性[158]和骨转移。外泌体产生的肌成纤维细胞的功能特性强化了癌症外泌体具有促癌作用的假设[157]。此外，PCa来源的外泌体可以调节骨转移生态位中的成骨细胞功能，特别是由于其miRNAs[159，160]。更详细地说，源自MDA-PCa-141b细胞的外泌体miR-3-2p调节成骨细胞活性并增加骨质蛋白表达[159]。此外，来源于C940-4细胞的外泌体has-miR-2刺激人间充质干细胞的成骨分化[161]。此外，含有circRNA的外泌体不仅调节癌症进展，还影响人类癌症的化学敏感性[162]。例如，外泌体介导的circ-XIAP，circRNA X连接细胞凋亡抑制剂，通过调节miR-1182 / TPD52轴增强PCa细胞系的多西紫杉醇抗性，因为circ-XIAP直接靶向miR-1182。因此，circ-XIAP可以通过外泌体转运到微环境中[147]。
为了诊断 AR 拮抗剂耐药性，已经报道了外泌体 AR 剪接变异体 7 （ARv7） 和 P-糖蛋白 （P-gp）。ARv7剪接变异缺乏雄激素结合结构域，并介导对雄激素靶向治疗的耐药性。建议外泌体ARv7 mRNA可作为诊断恩杂鲁胺或阿比特龙耐药的标志物[163]。由MDR1基因编码的P-gp可作为药物外排泵，有助于化疗耐药的发展[1]。P-gp蛋白水平不仅存在于多西他赛耐药PCa细胞（PC164-R）分泌的外泌体中，而且在多西他赛耐药癌症患者血清中分离的外泌体中检测到更高的水平[3]。此外，CD165v44-8 mRNA 可能参与 PCa 中的多西紫杉醇耐药性。因此，血清外泌体CD10v44-8mRNA可作为多西他赛耐药CRPC的诊断标志物[10]。除了CD166v44-8 mRNA，前列腺特异性膜抗原（PSMA）可以作为标志物。与其他器官相比，PSMA是一种细胞表面抗原，在前列腺中高表达，特别是在晚期PCa中[10]。PSMA可能是分离PCa特异性外泌体的绝佳靶标。因为与健康志愿者或无转移的PCa患者的血浆相比，PSMA在晚期PCa和去势和化疗耐药PCa患者的血浆中高度表达。这表明外泌体水平较高[167]。因此，PSMA是诊断标志物的良好候选者，也有助于更准确地分离PCa相关外泌体。到目前为止，尚不清楚肿瘤微环境中的外泌体是否会导致PCa中的细胞衰老。
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感官治疗剂
衰老诱导的益处值得商榷，因为越来越多的报道表明，特异性SASP可能导致肿瘤生长[93]。因此，用感疗剂靶向特异性衰老的肿瘤细胞可能是PCa治疗的有用策略[93]。Senotherapeutics通过特异性杀死衰老细胞（senomorphic）或通过抑制其部分或全部特征（senomorphics）来降低衰老细胞与非衰老细胞的比例[169，170]。Senolytic化合物通过暂时阻断衰老细胞中激活的促存活/抗凋亡途径来增强衰老细胞的死亡。这包括PI3K / AKT和/或Bcl-2 / Bcl-xl途径的激活，这些途径在衰老过程中被激活[28，171]。
值得注意的是，衰老细胞和癌细胞具有相同的抗细胞凋亡特性。因此，靶向抗凋亡蛋白的药物，如抑制Bcl-263家族成员的Navitoclax（ABT-737）、ABT-1155463和A115（A-2）表现出senolytical特性[28，31，172，173]。 据报道，ABT-263和A-115诱导XRA-TIS PCa细胞中的细胞死亡。事实上，在单剂量XRA（3Gy）诱导细胞衰老后，用0.625μM ABT-263或0.3125μM A-115处理LNCaP和PC6细胞系8天，导致细胞死亡增加高达80%。这表明ABT-263和A-115可用作诱导XRA-TIS PCa细胞系凋亡的senolytics[21]。然而，在通过SAL[263]或恩杂鲁胺[88，21]诱导LNCaP细胞衰老后用ABT-88处理不会增加衰老细胞的死亡率。此外，AR配体诱导的衰老LNCaP细胞中检测到的裂解PARP（c-PARP）比对照处理的细胞少，表明前者对诱导细胞凋亡有抵抗力[88]。因此，可以暗示Bcl-2家族抑制剂可有效杀死XRA-TIS细胞，但在AR配体诱导的衰老PCa细胞中可能没有任何衰老作用[21，88]。有趣的是，各种衰老诱导剂可能导致衰老细胞表达不同的升高的促生存/抗凋亡途径。这可能会限制单一血清溶解药物选择性靶向其中一种途径的能力[88]。因此，可以得出结论，XRA-TIS对DNA的损伤是使Bcl-2家族致敏的关键因素[21]。
抗凋亡蛋白髓细胞白血病-1（Mcl-1）属于抑制细胞凋亡的Bcl-2家族[174]。许多肿瘤类型通常表现出Mcl-1的过表达，这与癌变、预后不良和耐药性密切相关[175，176]。 当前列腺癌细胞（PC3和LNCaP）用多西他赛和palbociclib治疗时，它们变得衰老，并使用编号：S63845，一种Mcl-1抑制剂，降低了SA β-gal阳性细胞的百分比。它导致衰老细胞凋亡和裂解半胱天冬酶3增强[177]。因此，S6345可以建议作为另一种senolytic药物，其靶向并抑制PCa细胞系中的Mcl-1[176，177]。
除上述化合物外，HSP90抑制剂如geldanamycin也可以被认为是senolytic药物。这些抑制剂抑制促生存的AKT途径，因为HSP90保护AKT免受蛋白酶体降解[178]。Pungsrinont等人引入了HSP90抑制剂Ganetespib作为预处理PCa细胞中的senolytic化合物。在SAL诱导的细胞衰老后，它显著提高了细胞凋亡和c-PARP蛋白水平，但在恩杂鲁胺诱导的LNCaP细胞系细胞衰老后没有[88]。此外，该抑制剂在SAL诱导的细胞衰老后增加了细胞分离并降低了SA β-Gal阳性细胞的百分比。有人提出AR拮抗剂处理的LNCaP细胞对加尼特斯皮布诱导的细胞凋亡具有抗性，并且在SAL处理的细胞后加内特斯皮具有较高的抗衰老活性[88]。使用AKT抑制剂MK2206作为具有AR拮抗剂特异性的senolytic药物导致细胞分离增加，LNCaP细胞系中c-PARP水平也很高，表明MK2206作为恩杂鲁胺诱导的细胞衰老的senolytic。虽然MK2206对AR激动剂诱导的衰老细胞有相反的作用，但它表明SAL可以发展出针对这种抑制剂的防御机制[88]。结果，根据AR配体的种类，MK2206或ganetespib揭示了PCa细胞系中的特异性senolytic活性。
除senomorphic化合物外，一些SASP抑制剂被称为senomorphics。它们可以通过抑制转录因子NF-κB、JAK-STAT信号转导途径、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶mTOR或其他有助于SASP启动和维持且无细胞毒性的途径，直接或间接衰减衰老细胞的SASP[178]。例如，雷帕霉素和二甲双胍作为senomorphic导致SASP表达的减少。二甲双胍通过降低二甲双胍处理的衰老细胞中RAS诱导衰老的促炎细胞因子的表达水平来减弱SASP作用[179]。在用来自衰老成纤维细胞的条件培养基处理的PC3细胞系中，二甲双胍处理后，通过抑制NF-κB功能向细胞核的易位而受到抑制，IκB和IKKα/β磷酸化减少[179]。雷帕霉素是一种mTORC1复合物抑制剂。衰老型PSC6成人前列腺雷帕霉素治疗下IL-8和IL-27分泌减少[180]。此外，衰老细胞中的IL-1α蛋白水平降低，但转录本没有降低[180]，表明在雷帕霉素存在下翻译后对照。值得注意的是，IL-1α还原降低了调节大部分SASP的NF-κB的转录活性[132，180]。因此，它表明雷帕霉素和二甲双胍减少了衰老细胞对附近细胞的SASP增殖，迁移和侵袭作用的刺激[180，181]。
一般来说，除其他新兴治疗选择外，Senothera治疗药物可能能够通过消除衰老细胞来减缓PCa的生长。
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结论和进一步评论
治疗转移性PCa的主要挑战是对现有疗法的耐药性的发展，并进展到疾病状态，这仍然无法治愈。了解导致疾病进展的分子机制对于开发PCa的新治疗策略非常重要。值得注意的是，许多治疗方法，如放疗、AR 靶向治疗（ADT、AR 激动剂、AR 拮抗剂）和化疗已被证明可以诱导 PCa 衰老。因此，这些标准治疗不仅通过诱导细胞凋亡，而且通过衰老表现出抗癌作用。需要注意的是，对细胞凋亡产生抗性机制的肿瘤细胞仍可以通过衰老靶向。有趣的是，诱导细胞周期停滞的分子途径因疗法而异。在PCa中，AR配体的TIS似乎激活了p15INK4b-第16页INK4a-pRb信号传导是诱导细胞衰老的关键途径[90，91]。相比之下，p53-p21WAF1/CIP1在放疗诱导的衰老期间，检测到的通路最多，表明该治疗类型诱导了首选的TIS通路。此外，在化疗和ADT中，ROS-ERK-ETS-p16INK4a和 P27基普1-pRb途径被激活以诱导TIS。与PCa细胞具有不同的细胞内信号传导以诱导TIS一致。
该领域的主要挑战之一是鉴定选择性和途径特异性衰老诱导化合物和更可靠的衰老标志物。
应该考虑到TIS可能既有有益影响，也有不利影响。衰老细胞激活先天免疫反应，靶向肿瘤细胞并杀死它们。然而，衰老细胞也分泌可溶性炎症生长因子（SASP）和细胞外囊泡，如外泌体，它们改变肿瘤微环境并可能促进肿瘤生长。研究表明，衰老细胞分泌的外泌体分子是诊断PCa耐药性的潜在标志物。
尽管如此，治疗诱导的衰老细胞对肿瘤微环境的直接和长期影响知之甚少。因此，有必要更详细地研究这些衰老细胞对PCa疾病进展的影响。最近，人们引入了食热疗法作为靶向治疗诱导的衰老细胞的新方法。有必要进一步分析PCa的敏感性治疗药物的临床实践，以验证对患者的潜在不良反应。对癌症治疗中细胞衰老的理解仍然是一个广泛的研究领域，其中包含许多未开发的未来可能性。
导致TIS的不同治疗可能会激活SASP成分的差异。因此，与其他治疗方法相比，某些治疗方法可能会在肿瘤微环境中诱导更强的炎症信号传导，并导致不同的预后。此外，由于已知各种类型的衰老诱导剂，其可能覆盖TIS，例如功能失调的线粒体，表观遗传变化，基因组不稳定，反应性代谢物和氧化应激以及病毒感染，因此衰老诱导的遗传程序和SASP组成可能不同。人工智能可用于定义PCa肿瘤中细胞衰老水平的异质性。最近一项分析肿瘤微环境中单细胞谱的细胞衰老的研究表明，与基因组和免疫途径有关，这些途径可能能够预测免疫治疗反应和患者预后（包括PCa）[182]。同样，生物信息学工具可用于建立细胞衰老相关基因预后指数，以预测PCa的转移和放射耐药性[183]。然而，必须验证这些预测，以验证衰老水平作为PCa生物标志物与患者预后之间的联系，这些预后可能在未来用作治疗干预的基础。
