自噬：極具前景的膠質瘤靶向治療方法

包洪恩 李雅娟 包恩榮

摘要：膠質瘤是最常見和最具侵襲性的腦腫瘤類型，分為間變性星形細胞瘤和多形性膠質母細胞瘤（GBM），其中GBM的惡性程度最高。目前的治療方法包括手術、放化療及免疫治療，但GBM的生存率平均在22個月左右。GBM對各種治療方法產生的耐受性是由于其本身所存在的高度突變的基因組;這些基因變化會導致一些信號通路被激活導致腫瘤侵襲性增加以及對細胞凋亡的顯著抵抗;而凋亡抵抗恰恰是高度侵襲性腫瘤細胞的標志。由于在膠質瘤中存在著凋亡缺陷，所以通過誘導自噬從而使細胞死亡是進一步有效清除腫瘤細胞的替代方法。然而，自噬是一把“雙刃劍”，腫瘤細胞的自噬可以促進細胞死亡從而達到抑瘤目的，但細胞自噬所產生的ATP又可以促進腫瘤細胞增殖從而達到促瘤目的。本文綜述了自噬在高級別膠質瘤中的抑癌或促癌機制，以及基礎研究和臨床研究中通過抑制或誘導自噬改善膠質瘤患者預后的方法，旨在進一步提高膠質瘤細胞的治療效率。

關鍵詞：自噬;神經膠質瘤;化療;耐藥

【中圖分類號】R781.05 【文獻標識碼】A 【文章編號】1673-9026（2022）03--01

一、膠質瘤及其耐藥性的概述

中樞神經系統的原發腫瘤約占全身惡性腫瘤的2%，發病率為5-8/100，000膠質瘤是最常見的原發性腦腫瘤，可分為低度膠質瘤、間變膠質瘤或多形性膠質母細胞瘤[1]。其中GBM是侵襲性最強的一種類型。其特征是有絲分裂活性高，有豐富的組織壞死、炎癥、細胞增殖以及血栓形成[3]。目前認為膠質母細胞瘤可能來源于多形性膠質母細胞瘤，也可能繼發于從低級（II級）或間變膠質瘤（III級間變星形細胞瘤） 。膠質母細胞瘤一般呈浸潤性生長，這使得它們對放化療或免疫治療出現抵抗; GBM對一系列治療的耐受性主要是由于基因組高度突變和酪氨酸激酶受體過度激活，例如表皮生長因子受體（EGFR）、血小板來源生長因子受體（PDGFR）和血管內皮生長因子受體（VEGFR）均在GBM中發現上調。而PDGFR、EGFR和VEGFR通過其配體的刺激誘導下游信號通路的激活，如RAS-RAF-MAPK（包括ERK、JNK和p38）和PI3K-AKT-mTOR，這些信號轉導可以通過激活轉錄因子，如NF-κB、FOXO、HIF-1α和β-catenin調控細胞增殖、凋亡、自噬、炎癥、血管生成和侵襲 [2]。約85%的GBM病例表現出RAS/MAPK和PI3K/AKT通路的過度調控與磷酸酶和緊張素同源物（PTEN）功能的喪失有關。在一些膠質瘤干細胞系以及患者活檢的細胞中觀察到RAS表達增加和RAS- gtp水平升高。此外，RAS/RAF的激活是由于RAS和RAF的致癌突變[3]。GBM細胞的遺傳改變還涉及腫瘤抑制基因（PTEN、P16、RB和TP53）的失活[4]，通過增加抗凋亡蛋白（Bcl-2、Mcl-1、Bcl-xL、HIAP-1、HIAP-2、和XIAP）和凋亡蛋白前體（Bid， Bak， Bax， Bad， Bim， PUMA， NOXA， caspase -8，-10，-9， Apaf， DR4， Fas，和FADD）的減少[5]。

二、膠質瘤與自噬的相關性

通過細胞自噬促進細胞死亡可能是一種清除腫瘤細胞的替代治療方法。矛盾的是，自噬既可以促進腫瘤細胞的死亡，也可以促進腫瘤細胞的存活。自噬作為一種死亡機制在癌細胞中的調節已經促使了自噬抑制劑和誘導劑的使用。很明顯，在臨床試驗中，阻斷自噬可以顯著提高膠質瘤細胞對細胞毒性治療的敏感性，增強治療效果。本文綜述了自噬在膠質瘤中作為抑制或誘導致癌機制的作用，以及在臨床前和臨床研究中抑制或誘導自噬的治療策略，旨在提高耐藥膠質瘤的綜合治療效果。

三、細胞自噬的概述

自噬是一種分解代謝過程，有助于細胞成分的更新，以應對應激條件，從而促進細胞平衡的恢復。目前將其分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬。巨自噬包括自噬小體（囊泡）的形成，它與溶酶體融合以降解細胞內的細胞質;微自噬涉及溶酶體的內陷，靶蛋白或細胞器在其中。在分子伴侶介導的自噬中，熱休克同源70-kDa （HSC70）蛋白將識別靶蛋白中的kferq基元，并通過溶酶體相關膜蛋白2A （LAMP2A）受體促進其轉位到溶酶體。

而由于自噬在細胞死亡和存活中的調節作用，自噬在膠質母細胞瘤中在腫瘤起始、促進和進展中的作用仍然存在爭議。自噬被認為是一種腫瘤啟動的抑制劑，它可以去除受損的蛋白質和細胞器，保護細胞免受活性氧（ROS）、壞死、炎癥、基因組不穩定和代謝改變的影響。然而，有人提出，膠質瘤細胞在缺乏營養、酸中毒、氧化或缺氧應激等不利環境下促進自噬以維持生存，逃避對癌癥和治療的生理反應[6]。綜上所述，自噬對膠質瘤的預后有著促瘤及抑瘤的雙重影響。

四、自噬在膠質瘤中的抑癌作用

已有研究證明自噬作用于腫瘤發展的起始階段，在腫瘤進展的過程中清除腫瘤細胞。與低級別星形細胞瘤相比，星形細胞瘤和膠質母細胞瘤細胞的自噬相關蛋白水平較低[7];另一方面，已經證明星形細胞腫瘤的進展與自噬能力的下降有關。Shukla等人報道，與正常腦樣本相比，膠質母細胞瘤患者的ULK1和ULK2 mRNA和蛋白水平顯著降低，通過損害自噬促進星形細胞轉化。此外，自噬小體起始和延伸的重要基因如Beclin-1、UVRAG、Bif1、Atg4c和atg5的低表達或缺失已在GBM中有所報道。膠質母細胞瘤中Beclin-1轉錄本和蛋白水平較低。值得注意的是，在表現評分較差的GBM患者中，LC3和Beclin-1蛋白水平的升高與生存率的提高有關[8]。與低級別膠質瘤相比，在III級和IV級膠質瘤中AKT和mTOR的過度磷酸化更為強烈，這與膠質母細胞瘤患者預后較差有關。

此外，mTOR信號通路的激活與自噬過程的抑制相關，有利于膠質瘤干細胞的增殖和多能性。同樣，膠質瘤干細胞促進了治療抵抗、腫瘤浸潤、治療、失敗和復發。有人提出，在GBM組織中Beclin-1表達的下降增強了EGFR的過表達;因此，較高的EGFR水平和Beclin-1蛋白水平的降低與腫瘤進展和較差的預后有關[9]。Wang等報道，在膠質母細胞瘤患者中，miR-33a高表達通過阻斷抑癌蛋白UVRAG與不良預后相關。miR-224-3p在低氧條件下膠質母細胞瘤細胞中下調;它在膠質母細胞瘤中的表達很低。miR-224-3p通過抑制ATG5和FIP200抑制自噬，其過表達抑制膠質母細胞瘤細胞的發生[10]。miR-224-3p在低氧條件下膠質母細胞瘤細胞中下調;它在膠質母細胞瘤中的表達很低。miR-224-3p通過抑制ATG5和FIP200抑制自噬，其過表達抑制膠質母細胞瘤細胞的發生。BNIP3是Bcl-2在缺氧時上調，誘導膠質瘤細胞株的自噬。

自噬以多種方式發揮其抑瘤功能。自噬可以通過去除受損的細胞器來保護基因組的完整性，而受損的細胞器會產生活性氧（ROS），導致基因組不穩定，改變基因表達，增加染色體的損失率，從而導致腫瘤進展。此外，還可以通過去除p62標記的聚集物而抑制腫瘤發生。p62的積累導致DNA、蛋白質和線粒體損傷和ROS的產生，從而促進基因組的不穩定性和腫瘤的進展。有報道稱，在GBM患者中p62過表達，預后較差[42]。p62抑制Twist1的自噬體和蛋白降解，有利于上皮-間充質轉化[43]。自噬還通過介導衰老抑制惡性轉化[44]。細胞衰老是一種穩定的增殖滯留狀態，限制惡性轉化。有報道稱TMZ誘導膠質瘤細胞自噬后衰老。Filippi-Chiela等報道，白藜蘆醇增強TMZ的抗腫瘤作用，導致膠質瘤細胞衰老后的有絲分裂停止[45]。Yuan等人也證實白藜蘆醇通過增加ROS的產生來增強TMZ的毒性，從而誘導AMPK的活化，抑制mTOR通路，降低Bcl-2[46]。chalcone抑制U251、T98和U87 GBM細胞系的細胞增殖，通過內質網應激介導的自噬激活和衰老;同時也使AKT/mTOR通路失活[47]。自噬抑制腫瘤形成或進展的另一個機制可能是通過ATG蛋白誘導細胞凋亡。有研究表明，Beclin-1可能通過抑制Bcl-xL和Bcl-2的抗凋亡功能而發揮促凋亡作用。

五、目前存在的問題及展望

多形性膠質母細胞瘤（GBM）因其異質性、腫瘤微環境和侵襲性而成為最難治療的腫瘤之一，此外，GBM中含有膠質瘤干細胞且具有很強的增殖和自我更新能力，對腫瘤的發生和發展起著至關重要的作用。有學者提出藥物耐藥性是由于高濃度的抗凋亡蛋白（bcl - 2， Bcl-xL和mcl1）和低表達proapoptotic蛋白導致的，這些物質激活了體內的致癌基因，促進腫瘤細胞生存并使放化療及免疫治療耐藥。目前，細胞自噬已成為腫瘤細胞對抗耐藥的一種熱點研究，在臨床上，自噬誘導劑和抑制劑都已被廣泛使用，或作為單一治療或與酪氨酸激酶抑制劑，如EGFR、PDGR和VEGFR，以及EGFR/PI3K/AKT抑制劑聯合使用。這些治療僅能延長GBM患者的生存期，但只獲得了短暫的獲益反應，其抗腫瘤作用較為短暫，大多數腫瘤最終還是出現持續進展，并在治療后出現較高的遷移和侵襲能力，隨后出現復發，并對各種治療產生耐藥性，以及這些藥物的不良作用主要是由于自噬的雙重作用，因為自噬的增加可能有利于防止腫瘤的形成和進展，而自噬抑制可能會導致腫瘤細胞“死灰復燃”。因此，自噬在多大程度上導致細胞生存的平衡是目前存在的難題，因此在充分了解分子，細胞，和表觀遺傳背景以及腫瘤細胞的異質性和微環境的前提條件下進一步深入探討自噬對細胞的影響對未來基礎研究應用與臨床十分重要。

參考文獻：

1.Deangelis， L.M.BrainTumors.N. Engl. J. Med.2001，344

2.Kleihues，P .; Ohgaki，H Primary And Secondary Glioblastomas： Neuro Oncol.1999，1

4.Biernat，Alterations Of Cell Cycle Regulatory Genes.Acta Neuropathol.1997，9

5.Gramatzki，D.; et al. Glioblastoma In The Canton Of Zurich， Switzerland Revisited： 2005 To 2009.Cancer2016，122

6 .Biernat E：And Egfr Mutations，.Ann.Oncol.Off.J.Eur.Soc.Med.Oncol.1997

7.Katz， A.M：Astrocyte-Specific Expression PatternsAssociatedWithThePdgf-InducedGliomaMicroenvironment.PLoS ONE2012，7， E32453

8.Sjostrom， S.; et al. Genetic Variations In Vegf And Glioblastoma Outcome.J.NeuroOncol.2011，10

9.Sathornsumetee，ResponseAndSurvivalIn Astrocytoma Patients Treated With Bevacizumab Clin. Oncol.2008

10.Cancer Genome Atlas Research Network. Comprehensive Genomic Characterization Defines Human Glioblastoma Genes And Core Pathways.Nature2008，455

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