自噬在肿瘤中的作用

刘 敏 王 强 宋宇哲 董丽华 刘百龙 (吉林大学白求恩第一医院放疗科，吉林 长春 130021)

自噬不同于凋亡。在自噬过程中，先于核的改变，包括高尔基体、核糖体、内质网等发生降解，但细胞骨架成分(中间丝和微丝)却大部分保存;而典型的凋亡细胞骨架成分在早期即有破坏，且表现为细胞质的固缩和细胞器的保留〔1〕。近年来，越来越多的研究表明自噬参与肿瘤的发生发展和治疗。

1 自噬的过程

自噬过程主要分为3个阶段〔2～4〕:(1)自噬体的初步形成:通常在线粒体和内质网连接部位，细胞膜或其他胞质的细胞器包括高尔基体，也可为自噬体的形成提供额外的膜来源。自噬涉及多个分子成分暂时活化，包括UNC-51-样激酶1(ULK1)、FAK家族激酶相互作用蛋白(FIP200)、自噬相关蛋白(ATG13)ATG101复合物，与自噬负调控雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号复合物1，并启动细胞自噬。(2)自噬体膜的延伸:是指围绕在待降解物周围的双层膜结构逐渐延伸，将待降解物完整包绕，随后形成自噬体的过程。该过程需要其他细胞器提供膜结构。(3)溶酶体融合自噬体并降解:几个SNARE样蛋白介导溶酶体和自噬体融合;溶酶体内的水解酶对底物进行降解，其降解产物被转运至胞质再次利用。

2 自噬与肿瘤

2.1 自噬的抑癌机制及其相关基因

2.1.1 启动自噬性细胞死亡 在肿瘤的多种治疗手段中，其对肿瘤细胞的杀伤作用，很多都与启动自噬性细胞死亡有关。自噬性细胞死亡是另一种细胞死亡方式，不涉及细胞凋亡或坏死的效应分子，或有丝分裂过程中发生〔2〕。濒死细胞中仅有自噬体存在，特别是当细胞质体积不减少时，不能被认为自噬性细胞死亡的标志。严格意义的自噬性细胞死亡是指如果抑制自噬，可以预防细胞死亡或最终的细胞死亡是通过增强的自噬效应所介导的而非凋亡或坏死〔2〕。自噬性细胞死亡在肿瘤治疗中发挥着很重要的作用。

一些抗癌药物的细胞毒作用与诱导自噬性细胞死亡有关。在肝癌细胞中拉帕替尼可以启动自噬性细胞死亡，抑制肝癌细胞生长〔5〕。雷帕毒素(Rapamycin)作为 mTOR抑制剂，对于药物敏感的胶质母细胞可以直接诱导自噬和自噬性细胞死亡。而对于rapamycin耐药细胞，抑制磷酸酰肌醇3激酶(PI3K)和蛋白激酶B(Akt)为诱导自噬性细胞死亡所必需。放疗和替莫唑胺均可分别诱导自噬，但放疗联合替莫唑胺可以更有效地诱导自噬性细胞死亡。DNA修复抑制剂:PI3K抑制剂、Akt抑制剂、和mTOR抑制剂可以增强放疗敏感性，促进自噬性细胞死亡〔6〕。

2.1.2 通过抑癌基因抑制肿瘤发生 肿瘤抑癌基因如beclin1，自然杀伤受体蛋白(DAP)激酶和磷酸化肿瘤抑制基因抗原(PTEN)均可调节自噬，自噬的缺失或抑制与恶性转化相关〔7〕。

在肿瘤发生的早期阶段，一些ATG基因起到了抑癌基因的作用。然而，一旦肿瘤发生，氧化应激和肿瘤微环境激活自噬发挥促进肿瘤细胞生存。研究表明在卵巢癌、乳腺癌和脑肿瘤中，beclin 1基因缺失。乳腺癌细胞株中beclin 1(ATG6)单等位基因缺失，提示在乳腺癌发生中存在自噬功能减弱。在小鼠肿瘤中，鼠beclin 1基因功能的杂合破坏促进肿瘤发生〔8〕。beclin 1+/-基因敲除小鼠易发生肿瘤，表明自噬的肿瘤抑制作用〔9〕。

2.1.3 提高治疗疗效 大量研究表明放疗可以提高免疫治疗疗效，但具体机制尚不明确。Kim等〔10〕的最新研究表明，放疗诱导的自噬可以使细胞表面的甘露糖-6-磷酸受体(MPR)上调，从而增强免疫治疗疗效。

2.2 自噬的促存活功能 多种治疗抵抗均与自噬有关。

2.2.1 化疗耐药 O'Farrill等〔11〕证实了吉西他滨气溶胶对于人骨肉瘤肺转移的作用。然而吉西他滨治疗对于一部分肿瘤细胞无效。抑制吉西他滨诱导的自噬可以提高吉西他滨治疗的敏感性。带有BRAFV600E突变的中枢神经系统肿瘤自噬发生率很高，对于药物或基因水平的自噬抑制敏感。临床运用Raf抑制剂vemurafenib或标准的化疗联合自噬抑制剂氯喹时，氯喹能提高疗效〔12〕。

S100A8属于S100钙结合蛋白家族，其在白血病细胞的药物抵抗中起重要作用。化疗耐药的白血病细胞株中S100A8水平明显增高。阿霉素和长春新碱提高了人白血病细胞的S100A8水平，上调自噬。过表达S100A8增加了药物抵抗，提高自噬水平。S100A8和自噬调控基因BECN1相互作用，通过调控自噬，出现化疗耐药〔13〕。顺铂作为临床最常用的化疗药，其耐药机制与自噬有关，因此抑制自噬有望克服顺铂耐药〔14〕。

Chatterjee等〔15〕研究表明在紫衫醇耐药的肺癌细胞中miR-17-5p表达明显下降。miR-17-5p可以作用于自噬调控基因beclin 1的3’-UTR。miR-17-5p表达下降，beclin 1上调，自噬水平增高，从而造成紫杉醇耐药。Chittaranjan等〔16〕研究表明抑制自噬可以提高蒽环敏感或抵抗的三阴性乳腺癌的疗效。结肠癌干细胞的自噬与化疗抵抗明显相关〔17〕。

2.2.2 放疗抵抗 对于多药耐药的卵巢癌细胞株(SKVCR)，放疗所诱导的自噬为肿瘤细胞抵抗放疗提供了生存的途径。自噬抑制剂(3MA)，可以提高放疗的杀伤效应〔18〕。在人食管鳞癌中，同单纯放疗相比，3MA联合放疗能显著减少细胞活力，并减少自噬发生，降低beclin-1和LC3-Ⅱ蛋白水平。抑制自噬提高了放疗所诱导的凋亡及G2/M期细胞比例〔19〕。

2.2.3 内分泌治疗耐药 对于ER+的乳腺癌，抗雌激素治疗(如他莫昔芬或氟维司群)是重要的治疗手段。然而50%的乳腺癌发展成为获得性耐药。自噬被认为是这种获得性耐药的主要原因。运用羟化氯喹(HCQ)、自噬抑制剂可以恢复抗雌激素治疗的敏感性。因此，自噬抑制剂和抗雌激素治疗联合应用于临床有望克服耐药，提高疗效〔20〕。

转移性前列腺癌经一段时间的去雄激素治疗后发展为去势抵抗很常见。在去势抵抗的前列腺癌细胞中对雄激素受体抑制剂、Enzalutamide(MDV-3100，ENZA)耐药的机制中，自噬发挥了很重要的作用。抗雄激素治疗诱导的自噬通过AMPK激活和mTOR抑制调控。通过药物或基因水平的自噬阻断可显著减少前列腺癌细胞的存活。因此对于抗雄治疗耐药的前列腺癌运用自噬抑制剂有望恢复抗雄治疗的敏感性〔21〕。

2.2.4 分子靶向治疗耐药 索拉非尼是进展期肝癌的一线治疗药物，然而索拉非尼获得性耐药限制了其疗效，Akt激活与其获得性耐药有关。抑制Akt可以恢复对索拉非尼的敏感性，使自噬从保护肿瘤细胞的作用转化为促进细胞死亡〔22〕。

克唑替尼对于ALK阳性的非小细胞肺癌获得了很好的临床疗效，然而，获得性耐药在运用1年时几乎不可避免地发生。自噬与获得性耐药相关。运用自噬抑制剂氯喹可以恢复克唑替尼耐药细胞株 H3122CR-1对克唑替尼的敏感性〔23〕。Li等〔24〕的研究表明抑制自噬可以进一步提高表皮生长因子受体(EGFR)突变的非小细胞肺癌中厄洛替尼的敏感性，表明自噬起到保护肿瘤细胞的作用。

2.2.5 其他治疗耐药 Oleanolic acid可以促进很多肿瘤细胞凋亡。然而一些肿瘤细胞对Oleanolic acid的促凋亡作用出现抵抗。研究表明这与Oleanolic acid诱导的保护性自噬有关。抑制自噬可以提高Oleanolic acid的抗肿瘤疗效〔25〕。

自噬在肿瘤中的不同作用如图〔1，26〕，自噬可以通过减少炎症和基因的不稳定性来抑制肿瘤发生。一旦肿瘤形成，自噬可以通过促进转移和对治疗的抵抗使得肿瘤进展。此外，自噬可以通过启动自噬性细胞死亡杀灭肿瘤细胞。自噬是一把双刃剑。只有充分理解自噬在肿瘤发生发展中的作用，才能更好地控制肿瘤，并针对自噬为肿瘤治疗提高新靶点。

图1 自噬在肿瘤中的作用〔26〕

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