鹽霉素抗腫瘤作用與細胞自噬

周青，程越，陶國娟，倪月秋

（1.沈陽醫(yī)學院基礎醫(yī)學院2015級醫(yī)學影像學專業(yè)，遼寧 沈陽110034；2.沈陽醫(yī)學院基礎醫(yī)學院2014級麻醉學專業(yè)；3.沈陽醫(yī)學院基礎醫(yī)學院2014級臨床醫(yī)學專業(yè)；4.生理學教研室）

鹽霉素，又稱沙利霉素，是一種由白色鏈霉菌發(fā)酵而來的聚醚類抗生素。2009年，Gupta等［1］發(fā)現，用鹽霉素治療乳腺癌小鼠，可抑制乳腺腫瘤生長并促進腫瘤上皮細胞分化，鹽霉素殺滅乳腺癌細胞的作用效果是紫杉醇的100倍。近年來，對鹽霉素的研究逐漸成為熱點，研究發(fā)現鹽霉素可有效殺滅腫瘤干細胞，抑制腫瘤生長，誘導凋亡。Yue等［2］發(fā)現使用鹽霉素治療乳腺癌患者可以抑制自噬流，對不同細胞系的乳腺癌有不同的敏感性。這提示鹽霉素的抗腫瘤機制可能與細胞自噬有關，且聯合自噬抑制劑治療腫瘤有可能取得理想的效果。本文主要對鹽霉素抗腫瘤作用與細胞自噬的關系進行闡述。

1 細胞自噬與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關系

細胞自噬是真核生物中一種高度保守的代謝過程，包括巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬，其中以巨自噬最為常見［3］。細胞自噬主要是指通過溶酶體將錯誤折疊的蛋白質及受損的細胞器降解，在應激、代謝、維持內環(huán)境穩(wěn)定及保持基因組完整性方面發(fā)揮重要作用［4］。當細胞受外界因素干擾，如缺氧、饑餓、紫外線、DNA損傷、氧化應激等，自噬就能通過相應的應答協同通路產生，其中包括ROS［5］、PI3K/AKT/mTOR［6］、AMPK［7］信號通路等。自噬與腫瘤和神經退行性疾病，如帕金森病、阿爾茨海默病的發(fā)病均有關［8］。

自噬在腫瘤發(fā)生發(fā)展中具有雙重作用，在腫瘤發(fā)生最初的階段，自噬主要是抑制腫瘤生長；隨著腫瘤的生長，為了適應缺氧、營養(yǎng)缺乏等惡劣環(huán)境或抵抗化療藥物時，腫瘤細胞可通過增強自噬來維持自身代謝，繼續(xù)存活［4］。Rao等［9］在KRasG12D致癌基因激活的小鼠中進行了自噬基因Atg5缺失突變（部分缺失Atg5fl/+，完全缺失At g5fl/fl），在6周時發(fā)現，At g5fl/fl小鼠的增生性腫瘤灶數量顯著多于At g5fl/+小鼠，表明自噬在腫瘤形成的早期階段可起到抑制腫瘤生長的作用；在12和18周時，At g5fl/fl小鼠的肺腺癌進展明顯受損，由于自噬功能缺陷，體內腫瘤組織無法耐受缺氧、氧化應激等內環(huán)境的變化，肺腫瘤內部出現壞死，腫瘤細胞的增殖受到抑制，細胞死亡增加，降低腫瘤惡性進展，延長荷瘤小鼠生存時間，表明自噬在腫瘤的后期可起到保護的作用。

2 鹽霉素抗腫瘤作用與自噬

2.1 鹽霉素與黑色素瘤 劉雅菁等［10］檢測了鹽霉素對人黑色素瘤經典株M21細胞的影響，觀察到鹽霉素可抑制人黑色素瘤M21細胞的增殖，且給藥后M21細胞形態(tài)不規(guī)則，進而變圓脫落；還發(fā)現鹽霉素作用48 h后M21細胞內形成了許多自噬小體，細胞內自噬流被抑制，導致自噬小體在細胞內堆積，最終導致細胞死亡。

2.2 鹽霉素與肝癌 Klose等［11］研究發(fā)現，鹽霉素可有效抑制人肝癌細胞的自噬晚期，以時間和劑量依賴的方式抑制肝癌細胞的自噬流，導致線粒體累積和功能異常，活性氧（ROS）產生增加，細胞凋亡增加，從而有效抑制肝癌細胞的增殖。這表明鹽霉素對肝癌有一定的治療效果，然而，鹽霉素在體內的作用機制以及潛在風險依然需進一步研究。

2.3 鹽霉素與神經膠質瘤 Yu等［12］用鹽霉素作用于人神經膠質瘤U87MG細胞，結果發(fā)現，鹽霉素通過誘導ROS產生，進一步誘導U87MG細胞凋亡、內質網應激及自噬；使用ROS清除劑N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）能夠抑制鹽霉素誘導的細胞凋亡、內質網應激及自噬；4-苯基丁酸對內質網應激的抑制，可抑制鹽霉素誘導的細胞凋亡和自噬；此外，鹽霉素可誘導U87MG細胞中自噬水平的提高，用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤（3-MA）進行預處理后，可以提高由鹽霉素誘導的U87MG細胞凋亡率。這些結果表明，鹽霉素通過ROS介導的內質網應激誘導U87MG細胞凋亡，同時內質網應激誘導的自噬對U87MG細胞起保護作用。鹽霉素有潛力作為人神經膠質瘤的化學治療劑，但還需進一步進行臨床前研究，以確認其臨床治療膠質瘤的有效性。

2.4 鹽霉素與胰腺癌 胰腺導管腺癌對目前已知的化療藥物具有高度抵抗力。Schenk等［13］用鹽霉素治療患胰腺導管腺癌小鼠，發(fā)現胰腺腫瘤的生長得到抑制，且鹽霉素有效抑制腫瘤向肝臟及腹膜轉移，其作用機制是抑制RhoA活性，通過破壞肌動蛋白應激纖維和影響RhoA/Rac-GTPase的平衡來發(fā)揮作用，從而抑制癌灶轉移。Endo等［14］采用3種胰腺癌細胞株研究鹽霉素與自噬的關系，結果發(fā)現鹽霉素能夠抑制胰腺癌細胞增殖，使CD133陽性率降低；鹽霉素以濃度依賴的方式誘導胰腺癌細胞自噬，若抑制自噬，可使胰腺癌細胞對鹽霉素更敏感，表明鹽霉素誘導的自噬對胰腺癌細胞有保護作用，鹽霉素、自噬抑制劑、抗癌藥物聯合使用的新治療策略有望為胰腺癌的治療帶來希望。

2.5 鹽霉素與乳腺癌 Kim等［15］將人乳腺癌細胞系MDA-MB-231細胞和MCF-7細胞分別用鹽霉素處理，結果發(fā)現，不同濃度鹽霉素作用下，MCF-7細胞比MDA-MB-231細胞更加敏感，鹽霉素可誘導MDA-MB-231細胞產生ROS，導致線粒體功能障礙，從而導致細胞凋亡；鹽霉素可誘導MDA-MB-231細胞自噬，ROS清除劑NAC能夠減弱鹽霉素誘導的細胞凋亡和自噬，抑制自噬可提高鹽霉素誘導的細胞凋亡率。Verdoodt等［16］研究發(fā)現，鹽霉素在乳腺癌細胞系（MCF-7、MDA-MB-453、T47D）中以濃度依賴的方式降低了細胞活力，誘導細胞凋亡，但僅在MDA-MB-453細胞中激活了凋亡蛋白酶3和7；鹽霉素誘導MCF-7細胞產生ROS，并通過激活JNK/MAPK途徑介導自噬，以不依賴凋亡蛋白酶的機制誘導MCF-7細胞死亡；ROS清除劑NAC可部分抑制鹽霉素介導的細胞死亡。

2.6 鹽霉素與肺癌 Li等［17］用鹽霉素處理3種人非小細胞型肺癌（NSCLC）細胞系：A549、CALU-1和H15，發(fā)現鹽霉素可誘導NSCLC發(fā)生細胞自噬，還發(fā)現鹽霉素通過激活內質網應激，上調ATF4和DDIT3的表達，通過ATF4-DDIT3/CHOP-TRIB3-AKT1-mTOR軸抑制AKT1-mTOR的活性，進而誘導自噬產生，而自噬對NSCLC細胞存活起保護作用，減弱細胞凋亡的級聯反應；鹽霉素在抑制CDH1表達的A549細胞中引發(fā)更多的凋亡和更少的自噬，這些結果表明，鹽霉素和自噬抑制劑的聯合治療可能是消除癌細胞和癌癥干細胞的有效治療策略。

2.7 鹽霉素與前列腺癌 Kim等［6］研究發(fā)現，自噬抑制劑3-MA預處理可提高鹽霉素誘導的前列腺癌細胞凋亡；還發(fā)現鹽霉素可降低前列腺癌細胞中AKT和mTOR的磷酸化；用自噬和PI3K抑制劑LY294002預處理后，通過降低AKT和mTOR活性并抑制自噬來增強鹽霉素誘導的細胞凋亡；用ROS清除劑NAC進行預處理可抑制鹽霉素誘導的自噬；用PD98059和SB203580（一種細胞外信號調節(jié)激酶（ERK）和p38抑制劑）進行預處理可以通過逆轉ERK和p38的上調來抑制鹽霉素誘導的自噬，研究結果表明，鹽霉素可誘導前列腺癌細胞凋亡，這與PI3K/AKT/mTOR和ERK/p38MAPK信號通路和ROS介導的自噬有關。

2.8 鹽霉素與成骨細胞瘤 Zhu等［18］的研究發(fā)現，鹽霉素可誘導成骨細胞瘤細胞U2OS和MG-63的凋亡和自噬，3-MA抑制自噬提高了鹽霉素誘導的細胞凋亡；還發(fā)現抑制AMPK可以抑制鹽霉素誘導的自噬；ROS清除劑NAC則顯著抑制了鹽霉素誘導的AMPK激活和自噬，結果表明鹽霉素通過ROS-AMPK途徑誘導自噬，負調控細胞凋亡，抑制AMPK-自噬可能是治療成骨細胞瘤的一種新策略，可以提高鹽霉素的抗癌作用。

3 鹽霉素應用的局限性

鹽霉素的應用也有一定的局限性。Ojo等［19］研究了鹽霉素對雄性小鼠生殖系統的毒性作用，發(fā)現小鼠睪丸中的生精小管附睪上皮破壞，常出現空泡壞死；睪丸間質細胞細胞質肥大，細胞核縮小，線粒體固縮，內質網增生，脂滴數量有所增加；鹽霉素還會降低精子活動度，增加精子數量，導致不孕的異常精子數量增多；睪丸中的睪酮和促黃體生成素水平降低，而血清中的睪酮和促黃體生成素水平升高；睪丸和附睪的超氧化物歧化酶及還原性谷胱甘肽的消耗增加了脂質過氧化，導致了氧化應激。Boehmerle等［20］研究發(fā)現，鹽霉素具有明顯的神經和肌肉毒性，其毒性作用是由細胞質中Na+濃度升高介導的，通過細胞膜中的Na+/Ca2+交換劑（NCXs）引起細胞質Ca2+的增加，導致鈣蛋白酶激活，觸發(fā)凋亡蛋白酶依賴性凋亡；抑制鈣蛋白酶和NCXs可顯著降低鹽霉素的細胞毒性。另外，化療藥物如順鉑、卡鉑、紫杉醇等均有一定程度的不良反應，它們都具有耳毒性［21-24］。然而，對于鹽霉素是否具有耳毒性，以及是否具有其他化療藥物常見的毒副作用，仍未有相關的研究結果。

4 小結與展望

鹽霉素作為一種新興的化療藥物，得到廣泛應用。鹽霉素可誘導多種癌細胞發(fā)生細胞凋亡并誘導細胞自噬，抑制自噬可提高癌細胞對鹽霉素的敏感性，因此鹽霉素與自噬抑制劑聯合應用可能是消除癌細胞和腫瘤干細胞的有效治療策略。將鹽霉素與其他藥物聯用進行化療，也得到了不錯的效果。鹽霉素與白藜蘆醇（RSVL）聯合應用，增強了鹽霉素對三陰性乳腺癌的抗癌潛力［25］。鹽霉素與一種新型銀納米顆粒（AgNP）（可在各種類型的人類癌細胞中引起細胞毒性）聯合作用于卵巢癌細胞，可顯著誘導細胞自噬體積累，導致線粒體功能障礙，細胞活力喪失［26］。

目前，化療藥物的應用均會產生一定的毒副作用，如2019年有研究發(fā)現，乳腺癌化療的常規(guī)用藥紫杉醇可促進腫瘤的肺轉移，甚至改變肺部微環(huán)境，促進腫瘤在肺部定植［27］。鹽霉素也具有對生殖系統、神經、肌肉的毒性作用，其他毒副作用還需進一步深入研究，設計預防鹽霉素引起的毒副作用的策略對其臨床應用非常重要。

單一藥物治療腫瘤屢見不鮮，如何多重聯合用藥以達最優(yōu)治療效果，以及如何盡可能減少藥物的不良反應，很有可能成為未來的研究熱點。鹽霉素作為新型抗腫瘤藥物，其抗腫瘤機制及安全性仍需進一步深入研究。