阿糖胞苷是一种脱氧胞苷类似物，主要作用于肿瘤细胞S增殖期，可通过抑制细胞DNA的合成，从而干扰肿瘤细胞增殖、达到治疗目的，在急性白血病（AL）的治疗中发挥重要作用。不同的遗传背景以及药物吸收、代谢和消除的效率，可能导致含阿糖胞苷治疗方案的有效性发生变化，影响AL患者的生存。文章就阿糖胞苷在AL中的耐药机制研究进展进行综述。
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经标准方案诱导治疗的成年人急性髓系白血病（AML）的完全缓解率为60%~80%，其中30%~50%的患者复发耐药[1,2]。阿糖胞苷（Ara-C）是细胞毒性的胞嘧啶类抗代谢药物，主要作用于肿瘤细胞S增殖期，作为治疗急性白血病（AL）的核心化疗药物，在诱导、强化、巩固等治疗中有着不可或缺的重要地位，但时常出现患者耐药的情况。
DCK是Ara-C进入人体后磷酸化的关键酶，被认为是Ara-C发挥毒性作用的限速酶。人们已经注意到DCK在原始的人AML样本中就存在水平上的差异，这些差异可能与Ara-C的化疗敏感性有关。其次，在Ara-C抵抗的细胞中，DCK的功能缺失被证实是最关键的耐药原因。有研究通过使用RNA-seq测序发现在Ara-C耐药的小鼠AML细胞株中，DCK基因存在移码突变和错义突变，导致DCK蛋白表达明显下调[3,4]。Klanova等[5]以5株套细胞淋巴瘤（MCL）细胞株，经长期培养获得Ara-C耐药克隆。实验发现DCK mRNA和蛋白表达的明显下调是所有被检测的耐药MCL细胞株和原代MCL细胞中与Ara-C耐药相关的最重要的分子事件，印证了上述观点。此外，DCK不仅催化Ara-C的第一次磷酸化，还催化大多数核苷类似物在抗癌治疗中的作用，故Ara-C耐药的血液肿瘤细胞中DCK下调使其对其他核苷类似物如吉西他滨、氟达拉滨和克拉屈滨等也产生交叉耐药性[4,5]。
hENT1-hENT4又称SLC29A1-SLC29A4，属于人类核苷转运体蛋白家族。其中hENT1/SLC29A1已被证明是细胞摄取Ara-C的主要转运体，其在细胞和组织中的丰度在一定程度上决定了Ara-C的化疗敏感性。hENT1/SLC29A1基因定位于染色体6p21.1~p21.2，编码1个具有11个跨膜区和1个胞外糖基化位点的蛋白[6]。hENT1 mRNA在肾、乳腺、前列腺、子宫、卵巢、子宫颈、胃肠道等组织中均有表达。研究证实，hENT1/SLC29A1水平更丰富是婴幼儿急性淋巴细胞白血病对Ara-C敏感性增加的原因[7]。对于核苷类似物耐药表型的产生可能是由于hENT1/SLC29A1表达不足或基因畸变所致。
CDA脱氨作用于Ara-C和吉西他滨等核苷类似物，防止了这些药物的三磷酸衍生物在细胞内的积累，使药物失活。Medina-Sanson等[8]对一组墨西哥儿童AML患者进行基因分析后发现，CDA 79C基因野生型是预测死亡风险的最有意义的预后因素之一。Brennig等[9]将CDA基因和MDR 1基因转导至髓样32D造血细胞和原始谱系标志阴性小鼠骨髓细胞中，发现在Ara-C和蒽环类药物的应用中产生了对细胞的保护作用，减弱了化疗药物的不良反应。还有研究发现，低CDA/DCK表达率的患者更容易受到Ara-C特异性毒性损害，包括小脑和肺毒性等[10]。
NT5C2属于5'-核苷酸酶（5'-NT）家族中胞质型的一种。NT5C2在该家族中与核苷酸类药物关系最为密切。它的活性与DCK相反，通过去磷酸化Ara-CMP，减少Ara-C活性形式的产生，降低了AML患者的无病生存率和总生存率。有研究检测NT5C2 mRNA在儿童初诊白血病及对照组（非恶性血液病患儿）中的表达水平，发现其在儿童AML、B-ALL组中的表达水平显著高于对照组。并且在完全缓解后表达水平明显降低、复发后升高。NT5C2高表达的AML患儿在未缓解率、微小残留病阳性率、复发率等方面均高于低表达组，是儿童AL预后不良的相关危险因素[11]。唐晋清等[12]研究长期传代后HL-60细胞内NT5C2基因表达与Ara-C耐药性的关系时发现，在传代过程中耐药细胞的NT5C2 mRNA表达明显高于非耐药株，提示NT5C2高表达可降低Ara-C化疗敏感性。上述研究均提示NT5C2与部分AL复发有关，其水平增高可影响Ara-C的正常代谢、引起耐药。
人体内细胞凋亡是一个连续反应的过程，细胞在接受凋亡信号后，经凋亡调控分子的相互作用，蛋白水解酶（Caspase）活化引起级联反应而发生凋亡。途径可分为膜受体通路和线粒体通路，以后者为主。线粒体途径缺陷可导致多药耐药。该途径中发挥重要作用的bcl-2家族有众多成员，其中抗凋亡蛋白bcl-2、bcl-xl、Mcl-1在AML患者细胞膜通透性较高。过量表达的bcl-2、bcl-xl可导致细胞核内氧化还原平衡改变，降低Caspase活性，使肿瘤细胞抵抗多种化疗药物的毒性作用。因此，bcl-2是AL预后的重要指标。有研究者应用小分子bcl-2拮抗剂YC137联合Ara-C治疗耐药的AML细胞株HL-60，可产生比单用Ara-C更大量的细胞凋亡[13]。
p53基因也是最常见的凋亡调控因子。它可以上调促凋亡基因Bax、下调抗凋亡基因bcl-2和Mcl-1，诱导细胞凋亡；诱导p21、Cyclin B1等蛋白转录表达，阻滞细胞周期；参与DNA损伤的修复。同时，p53可抑制多药耐药基因MDR1，减少其编码的P糖蛋白（P-gp）及其介导的药物外泵作用，增加化疗药物在细胞内的聚集，提高药物效力。但在白血病中有10%~15%的患者可能出现p53基因异常，其编码的突变型p53蛋白不能正常激活细胞凋亡途径，却能抑制野生型p53活性，导致细胞恶性增殖及耐药[14,15]。
Abraham等[16]研究Ara-C代谢和转运相关基因的RNA表达时发现，在Ara-C敏感的标本中，TEGT（BAXI 1）、Mcl-1、SERPINB 2、NOD 2、PAK 1等抗凋亡基因下调，它们也可能是针对Ara-C无应答组的潜在候选基因。
多药耐药的发生与多种因素有关，如多药耐药基因及其编码的P-gp、多药耐药相关蛋白（MRP）表达增加、谷胱甘肽S-转移酶（GST）活性增强等。
MDR1可以编码一种相对分子质量约170×103的P-gp，该蛋白是细胞膜上依赖能量ATP的外排泵，可将细胞内的药物泵出胞外，属于ATP结合盒转运体B家族。它分布于有分泌功能的肠上皮细胞、肾近曲小管细胞和肝胆管细胞膜，在脑、睾丸、胎盘血管上皮细胞中也有分布。既参与机体外源性毒物的清除，又参与体内保护屏障的构成。有相关研究已经证明P-gp过度表达可导致细胞内药物浓度降低从而发生化疗耐药[17]。张艳君等[18]利用慢病毒载体介导的短发夹RNA（shRNA）靶向沉默同源盒A10（HOXA 10）基因，能降低MDR1的表达水平，逆转白血病细胞耐药。
近期研究证实MRP4（又称ABCC4）在AML中大量表达，Ara-C可被MRP4有效运输，促进Ara-C及其单磷酸代谢产物的流出。这一过程代表了一种潜在的次要机制：MRP4可以防止Ara-C在细胞内的过度累积，也可以诱发耐药。此外，MRP4缺乏与Ara-C介导的髓系祖细胞和中性粒细胞减少的毒性增加有关。结果表明，MRP4是Ara-C毒性的一个重要的、以前未被认识到的贡献者，对Ara-C介导的白血病细胞损伤具有保护作用。同时，MRP5的过度表达也被证实可引起对核苷类似物Ara-C和曲沙他滨的耐药性，但对吉西他滨不产生耐药性[19,20]。
GST是一类广泛分布的Ⅱ相解毒酶家族，催化多种活性亲电体与谷胱甘肽（GSH）结合。GST是c-Jun N-末端激酶1（Jnk 1）的抑制剂，主要包括α、μ、π、θ等亚型。其中，高水平的GSTπ可能通过Jnk 1介导的丝裂原活化蛋白激酶途径的抗凋亡作用，参与凋亡信号的传递。编码GSTπ的基因GSTP1定位于染色体11q13，GSTP1水平升高与肿瘤的预后不良和多种常用抗癌药物的耐药性有关，在众多的GST中，引起了广泛关注。肖镇等[21]检测AL患者GST-π及MRP1的表达，发现GST-π和MRP1的高表达与AL临床耐药有关，GST-π和MRP1表达阳性的AL患者完全缓解率明显降低，GST-π和MRP1表达时白血病患者预后不良。
有研究发现，长期化疗导致的白血病细胞耐药，也可能与细胞某些性质的变化有关，如增殖率、免疫原性和自噬保护机制等。
NK细胞是机体免疫的重要效应细胞，其功能发挥依赖表面可调节细胞毒反应的各种受体。其中有一种活化性受体NKG2D，属于C型凝集素超家族，表达于所有的NK细胞表面。NKG2D发挥作用需要与配体MICA、MICB和ULBP家族结合。研究发现AL患者白血病细胞表面NKG2D表达水平低于健康人，且不表达或弱表达上述配体，但血清中游离配体sMICA和sMICB水平高于健康人，差异有统计学意义。说明MICA和MICB的脱落以及白血病细胞ULBP表达的缺失可能是白血病细胞免疫逃逸的机制之一[22,23]。Ogbomo等[24]实验发现接受Ara-C治疗并耐药的T细胞白血病细胞系对NK细胞的攻击敏感性更高，这种敏感性的增加与NK细胞激活NKG2D配体的高表达有关，并证实这是由于ERK通路更活跃导致NKG2D的配体表达增加所致。
自噬是一种溶酶体降解机制，可以保护正常细胞免受有害代谢条件伤害，但也可以保护癌细胞免受化疗药物损伤。Cheong等[25]以Ara-C敏感的U937白血病细胞系和耐Ara-C的U937/AR细胞系为研究对象检测各种自噬相关基因的表达。结果表明，与正常U937细胞相比，耐药细胞株在相同环境中的自噬活性都有所增高。Ara-C和自噬抑制剂联合作用可克服Ara-C的耐药性。同时，U937细胞在饥饿状态下也可表现出抗Ara-C的能力。说明自噬在保护U937细胞不受Ara-C的侵害和Ara-C抗性的发展中均有重要的作用。有研究对自噬抑制剂3-甲基腺苷（3MA）处理前后的Ara-C诱导HL-60白血病细胞的死亡情况进行了评价，发现3MA对白血病细胞的自噬抑制作用可增强Ara-C的抗白血病作用[26]。
miRNA是调节基因表达的非编码小RNA，在转录后通过与特定的靶mRNA的3'非翻译区（3'UTR）碱基配对结合，抑制蛋白质合成。研究发现许多单个miRNA的失调与AML患者的治疗反应及预后有关[27,28]。Shibayama等[29]对109例接受强化治疗的AML患者的miR-126-5p/3p表达水平与总生存期的关系进行了研究，发现高于miR-126-5p/3p中位数的高表达水平与患者的总体生存率较低有关。将模拟miR-126-5p转染AML细胞KG-1后，细胞对Ara-C的敏感性降低。
stathmin1蛋白是一种具有微管解聚活性的胞质磷酸蛋白，研究发现在白血病等恶性疾病中，该蛋白高表达导致微管系统的动态平衡被破坏，引起细胞周期的紊乱，细胞增殖不受控制。徐建萍等[30]发现stathmin1蛋白和mRNA在AL初治及复发患者体内高表达，而在缓解后体内仍有弱表达的患者，具有一定的复发风险。
Wnt通路是人体内一条调控细胞生长发育及增殖的重要信号转导通路，受到Dvl蛋白、Axin蛋白、APC蛋白、Wnt抑制因子1、β-catenin蛋白等调节。主要分为经典的Wnt-β-catenin、Wnt-PCP和Wnt-Ca2+ 3条通路，这些通路的异常激活可以导致多种肿瘤的发生[31]。有研究发现该通路也可能与Ara-C抗性有关，一种可以阻断Wnt信号转导的蛋白-Dab 2在两种小鼠白血病的Ara-C耐药细胞株中均表达下调。Dab 2蛋白可联合轴蛋白（Axin）参与β-catenin介导的Wnt通路信号阻滞，负向调节该通路，这提示Wnt-β-catenin信号可能在Ara-C抗性的发展过程中表达增加[3]。
Hedgehog通路是调控胚胎发育的重要通路，在哺乳动物体内主要由配体Hh蛋白、跨膜受体Ptch蛋白、7次跨膜受体样蛋白Smo及转录因子神经胶质瘤相关癌基因同源蛋白Gli蛋白及其下游基因构成。人们已发现该通路的异常激活与胰腺、肝脏、肺、乳腺等实体肿瘤的发生有关[32,33]，其与AL预后及白血病耐药的相关性也已得到证实。在哺乳动物中存在3个Gli蛋白同源物：Gli1、Gli2和Gli3。Wellbrock等[34]对104例初诊AML患者的标本分析后发现Gli2的表达对无事件生存、无复发生存和总生存期有显著的负面影响，并与FLT 3突变状态相关。Gli1也对预后有负面影响。而使用Gli抑制剂GANT 61或敲除Gli1/2基因可诱导AML细胞凋亡、减少增殖。Zahreddine等[35]观察到Gli1蛋白和UDP-葡萄糖醛酸转移酶（UGT1A）家族在Ara-C耐药AL细胞中升高，耐药AML细胞经过Hedgehog-Gli信号通路Gli上游靶点抑制剂处理后，Ara-C的葡糖糖醛酸化程度减低，可恢复对Ara-C的敏感性。
在AL的治疗过程中，引起Ara-C耐药的因素众多，且常为多因素共同作用的结果。了解耐药机制有利于研究者们探索具有针对性的解决方式，以提高AL患者的治疗有效率和生存率。
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