腫瘤的自噬機(jī)制及自噬相關(guān)治療

司新紅，高睿，商雨婷，李若謹(jǐn)，王澈

（1.遼寧師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，遼寧大連 116029；2.遼寧省生物技術(shù)與分子藥物研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連 116081）

1 細(xì)胞自噬的分子機(jī)制

細(xì)胞自噬是進(jìn)化過程中高度保守的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，可分為巨自噬（或大自噬，Macroautophagy）、微自噬（或小自噬，Microautophagy）和分子伴侶介導(dǎo)的自噬（Chaperone-mediated autophagy）。巨自噬通過形成具有雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體（autophagosome），包裹細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)并與溶酶體結(jié)合形成自噬溶酶體，繼而在自噬溶酶體中將物質(zhì)降解，最終將降解后的物質(zhì)用于細(xì)胞生存和功能維持；微自噬是通過溶酶體或液泡表面直接吞噬特定的細(xì)胞器將其降解；分子伴侶介導(dǎo)的自噬則是通過分子伴侶將胞漿蛋白導(dǎo)入溶酶體內(nèi)腔進(jìn)行降解的過程[1-2]。巨自噬與微自噬通常是非選擇性的過程，而分子伴侶自噬為選擇性降解過程。在分子伴侶自噬過程中，熱休克蛋白（HSC70）特異性識(shí)別具有KFERQ基序的底物，只有被識(shí)別之后的這一類底物才可以被運(yùn)送至溶酶體進(jìn)行降解[3]。

在腫瘤細(xì)胞中，自噬主要是以巨自噬方式進(jìn)行。巨自噬過程中包裹物質(zhì)的自噬溶酶體由自噬體與溶酶體結(jié)合形成，自噬體形成主要分3步：（1）聚集ULK1-Atg13-FIP200蛋白復(fù)合物，形成自噬體前體；（2）通過由Beclin1、Atg14L、Vps15和Vps34組成的PI3K-Beclin1蛋白復(fù)合物調(diào)控，加速自噬體前體形成雙層膜結(jié)構(gòu)；（3）自噬相關(guān)蛋白Atg5、Atg12與Atg16一起形成Atg5-Atg12-Atg16蛋白復(fù)合體，同時(shí)，LC3-I被Atg4切割，然后通過Atg3和Atg7與磷脂酰乙醇胺（PE）綴合形成LC3-II，LC3-II與Atg5-Atg12-Atg16蛋白復(fù)合體以及P62一起相互作用促進(jìn)自噬體前體延伸，使自噬體閉合形成雙層膜結(jié)構(gòu)[4]。這個(gè)雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體與溶酶體結(jié)合形成自噬溶酶體，進(jìn)而降解自噬溶酶體內(nèi)部包裹的物質(zhì)。

自噬體溶酶體形成后，它內(nèi)部包裹的物質(zhì)被降解用以維持細(xì)胞的生存。自噬的激發(fā)以及機(jī)制（如圖1）主要包括：當(dāng)細(xì)胞能量不足時(shí)，ATP/AMP比率低的細(xì)胞通過誘發(fā)LKB1-AMPK的激活，活化的AMPK直接啟動(dòng)ULK1-Atg13-FIP200蛋白復(fù)合物介導(dǎo)的自噬體形成，或者通過刺激TSC1/2抑制mTOR誘導(dǎo)自噬體的形成[5]。DNA損傷和缺氧也有助于激活A(yù)MPK通路。除AMPK通路外，缺氧還能夠通過激活線粒體上的BNIP3促進(jìn)自噬體的形成，DNA損傷刺激可以激活REDD1，誘發(fā)巨自噬[6]。其他的誘導(dǎo)信號(hào)包括生長因子刺激、胰島素刺激，當(dāng)生長因子或胰島素與其酪氨酸激酶受體相互作用時(shí)，誘發(fā)PI3K通路的激活，在質(zhì)膜上產(chǎn)生第二信使PIP3，PIP3與細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)蛋白AKT和PDK1結(jié)合，然后激活的AKT磷酸化TSC2以減少TSC1/2復(fù)合物的形成，進(jìn)而抑制mTOR，誘導(dǎo)自噬體形成。該過程可以被PTEN抑制[7]。當(dāng)某些細(xì)胞內(nèi)外因素使細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)生理功能紊亂，鈣穩(wěn)態(tài)失衡，細(xì)胞會(huì)激活一些信號(hào)通路，引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）應(yīng)激反應(yīng)，ER應(yīng)激能夠刺激增加p62的水平，促進(jìn)自噬體形成。ER應(yīng)激還可以開啟ER跨膜傳感器IRE1激活Jun N末端激酶（JNK），JNK的激活可以抑制磷酸化的BCL2，使得Beclin-1與BCL2解離，促進(jìn)自噬前體復(fù)合物Beclin1-Atg14L-Vps15-Vps34形成[8]。當(dāng)氨基酸被消耗處于缺乏狀態(tài)時(shí)，Rag GTP酶（RagA/BGDP-RagC/DGTP）異二聚體不能激活mTOR并因此誘導(dǎo)自噬[9]。

圖1說明了巨自噬的過程，包括起始、成核、擴(kuò)增以形成自噬體，以及自噬體-溶酶體融合成為自溶酶體。

圖1 巨自噬過程

2 基于自噬調(diào)控的抗腫瘤機(jī)制

許多研究揭示了自噬的分子機(jī)制，但是調(diào)節(jié)自噬究竟介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的存活還是死亡仍然存在爭議。因此，需要了解自噬與腫瘤細(xì)胞的相互作用，以更好地認(rèn)識(shí)自噬對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響。

2.1 自噬維持腫瘤細(xì)胞存活

自噬通過降解腫瘤細(xì)胞內(nèi)的受損細(xì)胞器或其他物質(zhì)，為腫瘤細(xì)胞的快速增殖提供了大量的營養(yǎng)物質(zhì)。在葡萄糖或氨基酸缺乏的條件下，腫瘤細(xì)胞自身的生長增殖受到抑制，在這樣的條件下誘導(dǎo)自噬，可以給腫瘤細(xì)胞提供能量維持腫瘤細(xì)胞的快速增殖和存活。一方面，在低葡萄糖條件下能夠引起AMPK的活化，誘導(dǎo)自噬促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活[10]。另一方面，當(dāng)減少亮氨酸或精氨酸時(shí)，可以通過亮氨酸傳感器Sestrin2和精氨酸傳感器mTORC1破壞Rag介導(dǎo)的mTOR激活，進(jìn)而誘發(fā)自噬促進(jìn)細(xì)胞存活[11]。這兩種途徑都能夠誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬，提供營養(yǎng)物質(zhì)保證腫瘤細(xì)胞的快速增殖和存活。

2.2 自噬促進(jìn)腫瘤細(xì)胞死亡

細(xì)胞中常見的死亡方式有自噬和凋亡，分別被稱為Ⅰ型程序化細(xì)胞死亡和Ⅱ型程序化細(xì)胞死亡，自噬與凋亡存在某種聯(lián)系。一方面，自噬具有拮抗凋亡的作用，當(dāng)抑制自噬時(shí)凋亡反應(yīng)會(huì)加強(qiáng)。Bauvy等[12]用硫化舒林酸來誘導(dǎo)HT-29結(jié)腸癌細(xì)胞的自噬和凋亡反應(yīng)，然后使用自噬抑制劑作用于HT-29細(xì)胞時(shí)，凋亡活性得到進(jìn)一步增強(qiáng)，加速腫瘤細(xì)胞死亡。另一方面，誘導(dǎo)自噬也可以加劇凋亡反應(yīng)。在涎腺腺樣囊性癌細(xì)胞中，用二膦酸鹽治療涎腺腺樣囊性癌時(shí)能夠阻斷甲羥戊酸途徑，同時(shí)也誘導(dǎo)自噬和細(xì)胞凋亡，LC3-II和半胱天冬酶（Caspase-3）表達(dá)同時(shí)增加[13]。

3 問題與展望

腫瘤治療一直是世界上難以攻克的難題，而自噬在腫瘤細(xì)胞中有著非常復(fù)雜的作用，人們對(duì)于自噬在腫瘤中的作用的研究一直在不斷的發(fā)展，越來越多的人期望從自噬入手找到治療腫瘤的新方向。目前，對(duì)于如何研究開發(fā)出高選擇性和有效的自噬抑制劑和誘導(dǎo)劑來達(dá)到抑制腫瘤生長已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。同時(shí)研究這些藥物在患者體內(nèi)如何發(fā)揮效應(yīng)也是一個(gè)很好的研究方向。在今后的研究中，隨著自噬檢測技術(shù)的不斷改進(jìn)，自噬對(duì)腫瘤細(xì)胞影響的研究將更加深入，基于細(xì)胞自噬的腫瘤治療將會(huì)為腫瘤的臨床治療提供更好的研究思路。