自噬在甲狀腺惡性腫瘤中的研究進(jìn)展*

郝鵬宇 楊云祥 張 貝 田江北 趙 醒 張 剛

1 承德醫(yī)學(xué)院,河北省承德市 067000; 2 保定市第一中心醫(yī)院; 3 承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院

甲狀腺癌是頭頸部外科最為常見的惡性腫瘤之一,其起源于甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞或濾泡旁細(xì)胞,包括甲狀腺乳頭狀癌(Papilary thyroid carcinoma,PTC)、甲狀腺濾泡癌(Follicular thyroid carcinoma,FTC)、甲狀腺髓樣癌(Medullary thyroid carcinoma,MTC),及甲狀腺未分化癌(Anaplastic thyroid carcinoma,ATC)。作為全球范圍內(nèi)發(fā)病率增長最快的惡性腫瘤之一,其在女性發(fā)病率中位于第五位[1]。目前,外科手術(shù)治療、放射性碘治療、抑制促甲狀腺激素治療是甲狀腺惡性腫瘤的主要治療方法。但近年來其治療方法與研究進(jìn)展較緩慢,針對傳統(tǒng)治療方法無效的患者有必要尋找新的治療方法。

自噬是細(xì)胞通過自噬體將胞質(zhì)內(nèi)成分轉(zhuǎn)運至溶酶體進(jìn)行降解的生理過程[2]。自噬的溶酶體降解過程在細(xì)胞和組織中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,包括適應(yīng)代謝應(yīng)激、清除危險貨物(如蛋白質(zhì)聚集體、受損的細(xì)胞器、胞內(nèi)的病原體)、分化和發(fā)育過程中的修復(fù)以及預(yù)防基因組的損傷[3-4]。目前,研究發(fā)現(xiàn)自噬在癌癥的發(fā)生發(fā)展過程中起著關(guān)鍵作用。越來越多的研究證實自噬在甲狀腺惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和抑制過程中起著重要作用。

本文將從信號通路、甲狀腺癌治療中的研究及應(yīng)用等方面簡要探討各類常見甲狀腺惡性腫瘤發(fā)生自噬的相關(guān)機(jī)制,為臨床診斷和治療提供參考。

1 自噬

當(dāng)ChristiandeDuve在1963年首次將細(xì)胞器和胞漿進(jìn)入溶酶體的過程稱為“自噬”之后的幾十年間,各國學(xué)者對其進(jìn)行了廣泛深入的研究[4]。自噬是指在外界因素作用下,無核糖體的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫落一部分雙層膜,逐漸包裹部分胞漿、細(xì)胞器、蛋白質(zhì)等需要成為核糖體的成分在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行降解,然后與溶酶體相互融合形成自噬體并被其所降解,起到新陳代謝的作用。自噬的整個過程涉及多種進(jìn)化上保守的基因,即自噬相關(guān)基因(Atg)。自噬的過程分為：自噬的起始、自噬體的形成、自噬溶酶體的形成和降解物質(zhì)3個階段。自噬包括巨噬、伴侶介導(dǎo)的自噬(CMA)和微自噬三種形式。其中,巨噬是最主要的發(fā)生途徑,巨噬是機(jī)體調(diào)節(jié)維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)形式;CMA是選擇性溶酶體降解的過程,主要針對蛋白質(zhì)進(jìn)行降解;微自噬是一種非選擇性溶酶體降解的過程,溶酶體直接吞噬胞漿內(nèi)的內(nèi)容物[5-6]。自噬具有復(fù)雜的過程和調(diào)控機(jī)制,在正常生理和病理學(xué)上具有重要的意義。近年來的研究發(fā)現(xiàn),自噬與機(jī)體新陳代謝、惡性腫瘤疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病有著密切關(guān)聯(lián)。

2 自噬與甲狀腺惡性腫瘤

2.1 分化型甲狀腺癌(Differentiated thyroid carcinoma,DTC) DTC包括甲狀腺乳頭狀癌(PTC)和甲狀腺濾泡狀癌(FTC)。PTC是最常見的甲狀腺惡性腫瘤,生長緩慢,惡性程度低,在分化型甲狀腺癌中占85%,10年生存率約93%,其分化良好,局部侵襲、復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移(區(qū)域或遠(yuǎn)處)的概率較低[7]。PTC 的標(biāo)準(zhǔn)治療包括手術(shù)切除、化療和放療等。但對于轉(zhuǎn)移性甲狀腺癌的治療,目前尚缺乏有效的治療措施。FTC較為少見,且惡性程度較高,預(yù)后差。自噬參與了許多生理病理過程,并且在DTC中自噬已經(jīng)成為研究腫瘤發(fā)生的新靶點。以下是DTC發(fā)生自噬的相關(guān)研究報道。(1)轉(zhuǎn)錄因子 E3(TFE3)誘導(dǎo)發(fā)生自噬：TFE3位于X染色體11.22的短臂上,是小眼睛家族之一。近年來,MiT/TFE 家族被確定為自噬的調(diào)節(jié)因子。研究表明,TFE3可與許多溶酶體基因啟動子區(qū)的CLEAR元件結(jié)合,并在不同細(xì)胞中調(diào)控溶酶體。Hongsheng Lu等研究發(fā)現(xiàn)PTC中的自噬可以由TFE3誘導(dǎo)發(fā)生,P62/sqstm1蛋白表達(dá)上調(diào)和 LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值增加證實了該結(jié)論,因此,TFE3在PTC的自噬—溶酶體系統(tǒng)中起正向調(diào)節(jié)作用[8]。(2)P62可通過AKT/AMPK/mTOR信號通路誘導(dǎo)發(fā)生自噬：序列蛋白1(SQSTM1)又稱P62,位于染色體5q35,是泛素化系統(tǒng)中的一個接頭蛋白,也是選擇性自噬中的一個載體蛋白受體,在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白降解中起重要作用。P62由440個氨基酸組成,包括10多個結(jié)構(gòu)域和結(jié)合位點,因此,它是調(diào)節(jié)細(xì)胞多種活動的關(guān)鍵。Fangqin Yu等發(fā)現(xiàn)P62基因敲除后LC3Ⅱ的表達(dá)增加,促進(jìn)AKT的磷酸化,抑制了AMPK的表達(dá),并導(dǎo)致mTOR的激活,抑制了自噬的發(fā)生,P62可通過激活 AKT/AMPK/mTOR信號通路誘導(dǎo)PTC細(xì)胞發(fā)生自噬[9]。(3)Wilms’tumor 1(WT1)可通過AKT/mTOR和ERK/P65信號通路誘導(dǎo)發(fā)生自噬：WT1位于染色體11p13,是編碼N端富含脯氨酸/谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域和C端4個鋅指DNA結(jié)合域的轉(zhuǎn)錄因子。據(jù)報道在多種惡性腫瘤中既是癌基因又是腫瘤抑制基因的WT1,不僅在細(xì)胞存活、增殖和分化中起著關(guān)鍵作用,WT1的表達(dá)水平也是各種癌癥的獨立預(yù)后因素。研究發(fā)現(xiàn)WT1可激活 BRAFV600E PTC細(xì)胞中的 AKT/mTOR和ERK/P65信號通路,WT1的高表達(dá)可明顯抑制PTC細(xì)胞的凋亡和促進(jìn)自噬的發(fā)生[10]。(4)乳酸脫氫酶A(LDHA)通過AMPK信號通路誘導(dǎo)發(fā)生自噬：LDHA通過將丙酮酸和NADH轉(zhuǎn)化為乳酸來催化Warburg效應(yīng),這導(dǎo)致了腫瘤的酸性微環(huán)境,促進(jìn)了上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)變(EMT)和轉(zhuǎn)移。LDHA的降低明顯抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)化和明顯延遲腫瘤形成。研究證實LDHA基因敲除后,AMPK的磷酸化水平升高,自噬活性增強,在PTC細(xì)胞中發(fā)揮了保護(hù)性自噬作用[11]。

2.2 甲狀腺髓樣癌(Medullary thyroid carcinoma,MTC) MTC 是起源于甲狀腺濾泡旁細(xì)胞的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤,占所有惡性甲狀腺腫瘤的2%～4%[12-13]。因其發(fā)生率低且臨床多表現(xiàn)為單一的甲狀腺結(jié)節(jié),故難以在手術(shù)前明確診斷,唯一的治療方式是通過手術(shù)切除病灶。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)MTC細(xì)胞中存在以下幾種自噬機(jī)制。通過miRNA誘導(dǎo)發(fā)生自噬;miRNA (micro-RNAs,mirna)是一種內(nèi)生的、長度為20～24個核苷酸的小RNA,在細(xì)胞內(nèi)具有重要的調(diào)節(jié)作用。研究已經(jīng)證明miRNA 在胚胎發(fā)育、組織分化、增殖和細(xì)胞死亡過程中具有重要作用。Justin S Gundara等對MTC細(xì)胞株TT和MZ-CRC轉(zhuǎn)染Mir-9-3p后分析得出以下結(jié)果：自噬基因表達(dá)顯著下降(PIK3C3,mTOR和LAMP-1),自噬是MTC細(xì)胞中的一種腫瘤細(xì)胞存活機(jī)制,一旦失活,便具有了治療意義,同時推測出Beclin-1的表達(dá)可能是一種侵襲性疾病的預(yù)后標(biāo)志物[14]。

2.3 甲狀腺未分化癌(Anaplastic thyroid carcinoma,ATC) ATC是一種少見的癌癥,占甲狀腺癌的1%～4%,好發(fā)于老年女性,是一種局部晚期的惡性腫瘤,經(jīng)常浸潤周圍的器官、血管和頸部皮膚,可能出現(xiàn)副腫瘤表現(xiàn),其中約有一半以上的患者會出現(xiàn)肺部和頭顱的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。ATC患者的中位生存期為1～6個月[15]。以下是ATC發(fā)生自噬的相關(guān)研究報道。(1)通過AKT-mTOR信號通路誘導(dǎo)自噬：阿帕替尼(apatinib)作為血管內(nèi)皮生長因子受體2(VEGFR-2)的小分子抑制劑,可誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞死亡,抑制腫瘤生長。其已被廣泛應(yīng)用于乳腺癌、食管癌、大腸癌、肝癌和非小細(xì)胞肺癌等多種惡性腫瘤的研究。Haoran Feng等研究[16]證實隨著apatinib濃度的增加,LC3-Ⅱ、Beclin-1和Atg7的表達(dá)量增加,P62的表達(dá)量減少。即阿帕替尼可以以劑量依賴的方式誘導(dǎo)ATC細(xì)胞自噬的形成。進(jìn)一步通過對照實驗證實了AKT/mTOR信號通路在apatinib誘導(dǎo)細(xì)胞自噬的調(diào)控中起著重要作用。(2)轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-α誘導(dǎo)自噬的發(fā)生：TGF-α與表皮生長因子(EGF)密切相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn),TGF-α與EGFR結(jié)合,能起到刺激腫瘤的作用。此外,TGF-β1/Smad信號通路在甲狀腺癌中也有重要意義,特別是在ATC中,TGF與Smad、AKT等的相互作用也已被發(fā)現(xiàn)。TGF-α過表達(dá)可誘導(dǎo)ATC細(xì)胞發(fā)生自噬,抑制其發(fā)生凋亡[17]。(3)肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1(MALAT1)抑制自噬的發(fā)生：MALAT1是一種長鏈非編碼RNA(lncRNAs),與人類癌癥存在緊密聯(lián)系,在包括甲狀腺癌在內(nèi)的多種惡性腫瘤疾病的發(fā)生發(fā)展中都可以看它的身影。研究報道,MALAT1在不同亞型的甲狀腺癌中作為癌基因或腫瘤抑制基因發(fā)揮作用[18-19]。Lisha Gou等證實通過抑制MALAT1可增強GFP-LC3陽性信號,并促進(jìn)SW1736和8505C 細(xì)胞中Beclin-1蛋白的高表達(dá),提高了LC3-Ⅱ/LC3-l比值,即導(dǎo)致了自噬的發(fā)生[20]。

3 自噬在甲狀腺癌細(xì)胞中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn),自噬在不同的腫瘤細(xì)胞及不同的外界刺激下可得出相反的結(jié)論：抑制或促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。因此,可以通過給予藥物干預(yù)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞或者抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生自噬,從而起到治療的效果[21]。因此自噬可以作為一種手段用來治療惡性腫瘤疾病。

黃芩素是中藥黃芩中含量最高的黃酮類化合物,具有降低腦血管阻力、改善腦循環(huán)、增加腦血流量和抗血小板凝集的作用。通過Western blot實驗,Yi S等學(xué)者發(fā)現(xiàn)黃芩素可以通過NF-κB信號通路增加Beclin-1和LC3Ⅱ自噬相關(guān)蛋白的表達(dá),并呈劑量依賴性[22]。大蒜素是從大蒜的鱗莖(大蒜頭)中提取出來的有機(jī)硫化合物,在過去的幾年中,亞洲人使用大蒜素作為傳統(tǒng)中藥用于治療各種疾病。據(jù)報道,大蒜素具有抗感染、抗氧化、抗炎和抗病毒作用,大蒜素在體外也被評估作為肺癌、白血病、大腸癌、前列腺癌和肝細(xì)胞性肝癌等疾病的抗腫瘤藥物,其能夠抑制癌細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,增加活性氧類的積累。Xiang Y等發(fā)現(xiàn)大蒜素通過抑制Akt/mTOR信號通路誘導(dǎo)了SW1736和HTH-7細(xì)胞發(fā)生了自噬性死亡[23]。姜黃素是一種多酚類化合物,其抗癌效果顯著,但生物利用度仍然很低。姜黃素對許多癌細(xì)胞能起誘導(dǎo)自噬發(fā)生的作用。Zhang L等研究發(fā)現(xiàn)姜黃素通過抑制 AKT和激活MAPK,從而抑制了mTOR通路,誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生了自噬性死亡,加入自噬抑制劑3-MA后,可減緩姜黃素誘導(dǎo)的甲狀腺癌細(xì)胞死亡的發(fā)生[24]。

4 小結(jié)

自噬既能促進(jìn)又能抑制惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展,雖然自噬在甲狀腺癌中的相關(guān)研究已經(jīng)取得很大的進(jìn)展,許多國內(nèi)外學(xué)者及專家在大量文獻(xiàn)中報道了相關(guān)研究結(jié)論,但其具體作用機(jī)制及生物學(xué)作用仍需要進(jìn)一步研究明確。所以有必要深入探索自噬的具體發(fā)生機(jī)制,何種信號傳導(dǎo)通路參與自噬的發(fā)生。誘導(dǎo)自噬發(fā)生的相關(guān)基因和自噬相關(guān)蛋白也許可以作為治療惡性腫瘤的靶點,這對于藥物的研發(fā)提供了理論支撐,為惡性腫瘤的“治愈”提供了新的思路。