自噬在腫瘤中的作用

劉 敏 王 強 宋宇哲 董麗華 劉百龍 (吉林大學白求恩第一醫院放療科，吉林 長春 130021)

自噬不同于凋亡。在自噬過程中，先于核的改變，包括高爾基體、核糖體、內質網等發生降解，但細胞骨架成分(中間絲和微絲)卻大部分保存;而典型的凋亡細胞骨架成分在早期即有破壞，且表現為細胞質的固縮和細胞器的保留〔1〕。近年來，越來越多的研究表明自噬參與腫瘤的發生發展和治療。

1 自噬的過程

自噬過程主要分為3個階段〔2～4〕:(1)自噬體的初步形成:通常在線粒體和內質網連接部位，細胞膜或其他胞質的細胞器包括高爾基體，也可為自噬體的形成提供額外的膜來源。自噬涉及多個分子成分暫時活化，包括UNC-51-樣激酶1(ULK1)、FAK家族激酶相互作用蛋白(FIP200)、自噬相關蛋白(ATG13)ATG101復合物，與自噬負調控雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號復合物1，并啟動細胞自噬。(2)自噬體膜的延伸:是指圍繞在待降解物周圍的雙層膜結構逐漸延伸，將待降解物完整包繞，隨后形成自噬體的過程。該過程需要其他細胞器提供膜結構。(3)溶酶體融合自噬體并降解:幾個SNARE樣蛋白介導溶酶體和自噬體融合;溶酶體內的水解酶對底物進行降解，其降解產物被轉運至胞質再次利用。

2 自噬與腫瘤

2.1 自噬的抑癌機制及其相關基因

2.1.1 啟動自噬性細胞死亡 在腫瘤的多種治療手段中，其對腫瘤細胞的殺傷作用，很多都與啟動自噬性細胞死亡有關。自噬性細胞死亡是另一種細胞死亡方式，不涉及細胞凋亡或壞死的效應分子，或有絲分裂過程中發生〔2〕。瀕死細胞中僅有自噬體存在，特別是當細胞質體積不減少時，不能被認為自噬性細胞死亡的標志。嚴格意義的自噬性細胞死亡是指如果抑制自噬，可以預防細胞死亡或最終的細胞死亡是通過增強的自噬效應所介導的而非凋亡或壞死〔2〕。自噬性細胞死亡在腫瘤治療中發揮著很重要的作用。

一些抗癌藥物的細胞毒作用與誘導自噬性細胞死亡有關。在肝癌細胞中拉帕替尼可以啟動自噬性細胞死亡，抑制肝癌細胞生長〔5〕。雷帕毒素(Rapamycin)作為 mTOR抑制劑，對于藥物敏感的膠質母細胞可以直接誘導自噬和自噬性細胞死亡。而對于rapamycin耐藥細胞，抑制磷酸酰肌醇3激酶(PI3K)和蛋白激酶B(Akt)為誘導自噬性細胞死亡所必需。放療和替莫唑胺均可分別誘導自噬，但放療聯合替莫唑胺可以更有效地誘導自噬性細胞死亡。DNA修復抑制劑:PI3K抑制劑、Akt抑制劑、和mTOR抑制劑可以增強放療敏感性，促進自噬性細胞死亡〔6〕。

2.1.2 通過抑癌基因抑制腫瘤發生 腫瘤抑癌基因如beclin1，自然殺傷受體蛋白(DAP)激酶和磷酸化腫瘤抑制基因抗原(PTEN)均可調節自噬，自噬的缺失或抑制與惡性轉化相關〔7〕。

在腫瘤發生的早期階段，一些ATG基因起到了抑癌基因的作用。然而，一旦腫瘤發生，氧化應激和腫瘤微環境激活自噬發揮促進腫瘤細胞生存。研究表明在卵巢癌、乳腺癌和腦腫瘤中，beclin 1基因缺失。乳腺癌細胞株中beclin 1(ATG6)單等位基因缺失，提示在乳腺癌發生中存在自噬功能減弱。在小鼠腫瘤中，鼠beclin 1基因功能的雜合破壞促進腫瘤發生〔8〕。beclin 1+/-基因敲除小鼠易發生腫瘤，表明自噬的腫瘤抑制作用〔9〕。

2.1.3 提高治療療效 大量研究表明放療可以提高免疫治療療效，但具體機制尚不明確。Kim等〔10〕的最新研究表明，放療誘導的自噬可以使細胞表面的甘露糖-6-磷酸受體(MPR)上調，從而增強免疫治療療效。

2.2 自噬的促存活功能 多種治療抵抗均與自噬有關。

2.2.1 化療耐藥 O'Farrill等〔11〕證實了吉西他濱氣溶膠對于人骨肉瘤肺轉移的作用。然而吉西他濱治療對于一部分腫瘤細胞無效。抑制吉西他濱誘導的自噬可以提高吉西他濱治療的敏感性。帶有BRAFV600E突變的中樞神經系統腫瘤自噬發生率很高，對于藥物或基因水平的自噬抑制敏感。臨床運用Raf抑制劑vemurafenib或標準的化療聯合自噬抑制劑氯喹時，氯喹能提高療效〔12〕。

S100A8屬于S100鈣結合蛋白家族，其在白血病細胞的藥物抵抗中起重要作用?；熌退幍陌籽〖毎曛蠸100A8水平明顯增高。阿霉素和長春新堿提高了人白血病細胞的S100A8水平，上調自噬。過表達S100A8增加了藥物抵抗，提高自噬水平。S100A8和自噬調控基因BECN1相互作用，通過調控自噬，出現化療耐藥〔13〕。順鉑作為臨床最常用的化療藥，其耐藥機制與自噬有關，因此抑制自噬有望克服順鉑耐藥〔14〕。

Chatterjee等〔15〕研究表明在紫衫醇耐藥的肺癌細胞中miR-17-5p表達明顯下降。miR-17-5p可以作用于自噬調控基因beclin 1的3’-UTR。miR-17-5p表達下降，beclin 1上調，自噬水平增高，從而造成紫杉醇耐藥。Chittaranjan等〔16〕研究表明抑制自噬可以提高蒽環敏感或抵抗的三陰性乳腺癌的療效。結腸癌干細胞的自噬與化療抵抗明顯相關〔17〕。

2.2.2 放療抵抗 對于多藥耐藥的卵巢癌細胞株(SKVCR)，放療所誘導的自噬為腫瘤細胞抵抗放療提供了生存的途徑。自噬抑制劑(3MA)，可以提高放療的殺傷效應〔18〕。在人食管鱗癌中，同單純放療相比，3MA聯合放療能顯著減少細胞活力，并減少自噬發生，降低beclin-1和LC3-Ⅱ蛋白水平。抑制自噬提高了放療所誘導的凋亡及G2/M期細胞比例〔19〕。

2.2.3 內分泌治療耐藥 對于ER+的乳腺癌，抗雌激素治療(如他莫昔芬或氟維司群)是重要的治療手段。然而50%的乳腺癌發展成為獲得性耐藥。自噬被認為是這種獲得性耐藥的主要原因。運用羥化氯喹(HCQ)、自噬抑制劑可以恢復抗雌激素治療的敏感性。因此，自噬抑制劑和抗雌激素治療聯合應用于臨床有望克服耐藥，提高療效〔20〕。

轉移性前列腺癌經一段時間的去雄激素治療后發展為去勢抵抗很常見。在去勢抵抗的前列腺癌細胞中對雄激素受體抑制劑、Enzalutamide(MDV-3100，ENZA)耐藥的機制中，自噬發揮了很重要的作用。抗雄激素治療誘導的自噬通過AMPK激活和mTOR抑制調控。通過藥物或基因水平的自噬阻斷可顯著減少前列腺癌細胞的存活。因此對于抗雄治療耐藥的前列腺癌運用自噬抑制劑有望恢復抗雄治療的敏感性〔21〕。

2.2.4 分子靶向治療耐藥 索拉非尼是進展期肝癌的一線治療藥物，然而索拉非尼獲得性耐藥限制了其療效，Akt激活與其獲得性耐藥有關。抑制Akt可以恢復對索拉非尼的敏感性，使自噬從保護腫瘤細胞的作用轉化為促進細胞死亡〔22〕。

克唑替尼對于ALK陽性的非小細胞肺癌獲得了很好的臨床療效，然而，獲得性耐藥在運用1年時幾乎不可避免地發生。自噬與獲得性耐藥相關。運用自噬抑制劑氯喹可以恢復克唑替尼耐藥細胞株 H3122CR-1對克唑替尼的敏感性〔23〕。Li等〔24〕的研究表明抑制自噬可以進一步提高表皮生長因子受體(EGFR)突變的非小細胞肺癌中厄洛替尼的敏感性，表明自噬起到保護腫瘤細胞的作用。

2.2.5 其他治療耐藥 Oleanolic acid可以促進很多腫瘤細胞凋亡。然而一些腫瘤細胞對Oleanolic acid的促凋亡作用出現抵抗。研究表明這與Oleanolic acid誘導的保護性自噬有關。抑制自噬可以提高Oleanolic acid的抗腫瘤療效〔25〕。

自噬在腫瘤中的不同作用如圖〔1，26〕，自噬可以通過減少炎癥和基因的不穩定性來抑制腫瘤發生。一旦腫瘤形成，自噬可以通過促進轉移和對治療的抵抗使得腫瘤進展。此外，自噬可以通過啟動自噬性細胞死亡殺滅腫瘤細胞。自噬是一把雙刃劍。只有充分理解自噬在腫瘤發生發展中的作用，才能更好地控制腫瘤，并針對自噬為腫瘤治療提高新靶點。

圖1 自噬在腫瘤中的作用〔26〕

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