GPX4介导的铁死亡在脑胶质瘤化疗增敏效应中的应用研究

周刚 杜伟

1)河南省直第三人民医院神经外科 郑州 450000; 2) 郑州大学第一附属医院神经外科 郑州 450000

胶质瘤好发于50岁以下的中青年群体,其发病机制与基因、遗传、外部环境等多种因素相关;开颅切除术为早期胶质瘤患者的首选治疗方法[1],但对中晚期患者,手术效果并不理想[2]。对最大限度切除胶质瘤术后患者,相关指南推荐替莫唑胺化疗方案[3]。但长期化疗会增加耐药性而影响治疗效果。铁死亡是一种不同于细胞凋亡、焦亡或坏死、可调控的细胞死亡形式,为铁诱导脂质过氧化的特定调控途径。研究指出,铁死亡可以波浪形式从一个细胞扩散至周围邻近细胞,诱导细胞铁死亡抑制肿瘤细胞增殖,并产生化疗增敏效应[4]。目前认为,氧化还原反应在多种生物体代谢过程中均有重要作用,谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)为反映机体氧化还原反应的重要因子,其表达水平与脂质过氧化密切相关,下调GPX4表达能一定程度抑制脂质过氧化,对促使细胞发生铁死亡并改善患者预后或有积极意义[5]。本研究旨在分析GPX4介导的铁死亡在脑胶质瘤化疗增敏效应中的应用效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料本文为前瞻性研究,已获本院伦理委员会批准(73737)。纳入我院2020-01—2022-05收治的脑胶质瘤患者。纳入标准:(1)均符合胶质瘤诊断要点,并符合化疗指征[6]。(2)经影像学检查确认靶病灶直径均≤5 cm。可见颅内压增高、颅内骨性病变。排除标准:(1)病灶可经手术完全切除的早期患者。(2)伴有严重认知障碍、出血、凝血功能异常等手术相关禁忌证者。退出标准:(1)依从性差不能配合研究者。(2)体力状态ECOG评分[7]≥3分,预后较差者。依据化疗方案的不同将患者分为替莫唑胺组(对照组)和姜黄素辅助替莫唑胺组(观察组)。

1.2 方法2组患者均由同一组医生实施胶质瘤切除术,具体手术方式参考文献[8]。对照组:术后口服替莫唑胺(批号:H20040637,江苏天士力帝益药业有限公司)150 mg/m2,1次/d,持续用药5 d,停药8 d,再持续给药4 d。28 d为一个治疗周期,治疗3个周期后评估疗效。观察组:每次替莫唑胺化疗后,口服姜黄胶囊(批号:G20040809,武汉宜芝林医药技术开发有限公司,规格:450 mg/粒)3粒/次,2次/d,连续服药28 d为一个疗程。3个疗程后评估疗效。

1.3 观察指标(1)治疗前24 h内及治疗1个周期、2个周期、3个周期后,采用AU5800型全自动生化分析仪[批号:国食药监械(进)字2010第2402510号,美国贝克曼库尔特公司]以酶联免疫吸附法检测患者的血清GPX4表达情况。(2)于治疗开始前24 h内、治疗3个周期后采用免疫组化法检测酯酰辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)、P53、活性氧(ROS)铁死亡调控因子表达情况。(3)参考体肿瘤疗效评估标准[9],治疗后头颅CT探查靶病灶最大直径和基线水平较治疗前减小>30%为完全缓解(CR),减小20%～30%为部分缓解(PR),<20%但病灶未生长为病情稳定(SD),病灶再次生长为疾病进展(PD)。客观缓解率(ORR)=(CR+PR)例数/总例数×100%,疾病控制率(DCR)=(CR+PR+SD) 例数/总例数×100%。(4)统计治疗后随访1 a期间的生存率。采用肿瘤患者生存质量[10]中的功能状态评分标准(KPS)、生活质量评分(QOL)、体力状态评分(ZPS)评估生存质量。KPS、QOL满分均为100分,分值越高表明生存质量越好。ZPS分值为6分,分值越高表明生存质量越差。

2 结果

2.1 基线资料研究周期内共有符合纳排标准的患者100例,每组50例。2组患者的基线资料差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 2组患者的基线资料比较

2.2GPX4表达情况治疗前2组患者的GPX4表达水平差异无统计学意义(P>0.05)。治疗1个周期、2个周期、3个周期后,2组患者的GPX4表达水平均较治疗前逐渐降低,其中观察组患者的水平均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 2组患者治疗前后GPX4表达情况比较

2.3 铁死亡调控因子治疗前2组患者的铁死亡调控因子差异无统计学意义(P>0.05)。治疗后,2组患者的ACSL4表达量均较术前升高,P53及ROS相对表达量均较术前降低。其中,观察组患者的ACSL4表达量高于对照组,P53及ROS相对表达量均低于对照组。差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 2组患者的铁死亡调控因子比较

2.4 近期疗效观察组患者的ORR、DCR均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 2组患者的近期疗效比较[n(%)]

2.5 远期生存情况观察组患者1 a内的总生存率、KPS、QOL评分均高于对照组,ZPS评分低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表5。

表5 2组患者的远期生存情况比较

3 讨论

胶质瘤的临床症状与肿瘤的大小、位置、生长速度密切相关,由于其无明显边界,可累及多种组织器官,故有较高的发病率和病死率[11]。手术是早期患者的主要治疗措施,对位置适当、体积较小的靶病灶进行彻底切除后辅助化疗,能有效提升治疗效果和改善患者的预后[12]。替莫唑胺是常用的化疗药物,其抗肿瘤机制主要是对3-甲基-(三嗪-1-)咪唑-4-甲酰胺的细胞毒性作用及DNA分子去甲基化、基因错配修复[13]。但相关研究表明,化疗耐药反应及病情复发为影响患者预后的重要原因[14]。

研究指出,诱导细胞铁死亡能一定程度控制肿瘤组织生长、增殖,对铁诱导的脂质过氧化进行有效抑制,能产生一定化疗增敏效应,有助于改善治疗效果和患者的预后[15]。目前认为,氧化还原系统为导致化疗耐药反应的重要原因,在细胞的铁死亡进程中亦可产生重要影响。GPX4过表达为抗铁死亡的关键因子,下调GPX4表达水平有可能成为诱导细胞铁死亡并产生化疗增敏效应的新靶点[16-17]。

GPX4介导的氧化还原稳态是导致机体对替莫唑胺化疗产生耐药反应的重要原因。姜黄素为一种具有良好抗炎、抗癌特性的天然化合物,可通过抑制肿瘤细胞生长并诱导细胞分化、凋亡而起到抗癌效果,已广泛应用于多种恶性肿瘤的治疗[18]。姜黄素的类似物可通过诱导AR泛素化而破坏氧化还原稳定并增强化疗敏感性,对抑制肿瘤细胞生长、下调GPX4水平并诱导肿瘤细胞发生铁死亡均有积极作用[19]。本研究结果显示,观察组患者不同时间点的GPX4表达水平均低于对照组,治疗后的ACSL4相对表达量高于对照组,P53及ROS相对表达量均低于对照组,差异均有统计学意义。提示姜黄素在抑制GPX4表达后,可实现对铁死亡调控因子的有效调节。

刘春波等[20]的研究指出,目前可用于诱导肿瘤细胞铁死亡的相关药物主要包括4个种类,其中包含可抑制胶质母细胞瘤生长并促使细胞铁死亡的姜黄素类似物。本研究中,观察组患者治疗后的ORR、DCR均高于对照组,提示抑制GPX4表达并诱导细胞铁死亡能增强替莫唑胺的化疗效果,对患者获益有积极意义。本研究结果还显示,观察组治疗后1 a内的生存率高于对照组,生存质量优于对照组,提示将GPX4介导的铁死亡作为治疗脑胶质瘤的作用靶点,有利于改善患者的远期预后。

综上所述,GPX4介导的脂质过氧化为导致脑胶质瘤发生化疗耐药的主要原因,下调GPX4表达并诱导细胞铁死亡,能产生一定化疗增敏效应,抑制GPX4表达有望成为治疗脑胶质瘤的新靶点。该结论仍需更大样本量的前瞻性随机对照研究予以证实。