自噬在胃癌中作用的研究进展△

马玉梅，王亚平，马颖才

青海省人民医院消化内科，西宁810000

在世界范围内，胃癌是第五大常见的恶性肿瘤，也是每年肿瘤相关死亡的第三大原因[1]。尽管手术和辅助治疗的方法有所改进，但胃癌晚期易复发，患者的5年总生存率＜25%[2]。目前人类表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）、人类表皮生长因子受体 1（human epidermal growth factor receptor 1，HER1）、表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）、雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，MTOR）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等生物分子被认为是胃癌治疗的靶点，但接受相关治疗的胃癌患者的总生存时间仍低于1年[3]。宿主相关因素和环境因素有助于疾病的发展，其中慢性幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，Hp）感染被认为是胃癌发生的主要危险因素[4]，然而，胃癌发生发展的分子机制尚未完全被阐明。

自噬是一种高度调节的分解代谢途径，负责降解蛋白质和破坏细胞内的细胞器，在维持细胞内稳态中起关键作用。自噬通过防止代谢物或毒素的累积，在一定条件下有利于肿瘤细胞存活[5]，所以自噬是一种自我防御途径。但是，异常的细胞自噬活动可以导致蛋白质和细胞器不适当降解，最终导致自噬细胞死亡，这是维持肿瘤细胞生存的必须条件[6]。

自噬在人类诸多疾病的病理生理过程中发挥极重要的作用，包括血管疾病[7]、神经退行性疾病[8]、炎性反应[9]和肿瘤[10]。自噬是肿瘤发生发展和治疗的重要途径，但其在肿瘤中的具体作用仍是一个难题。目前的共识是，自噬在肿瘤的发生发展中是一把双刃剑。一方面，自噬通过防止受损的细胞器和聚集的蛋白质积累，抑制肿瘤的发生发展；另一方面，自噬是肿瘤细胞生存的关键。本文对近年来自噬参与胃癌发生发展的研究进展作一综述，探讨自噬相关蛋白在胃癌预后评估中的潜在价值，以了解自噬在调节胃癌发病机制中的作用，为临床肿瘤治疗提供参考。

1 自噬现象概述

根据溶酶体内细胞物质转运的途径不同，自噬分为3种类型：微自噬、巨自噬和分子伴侣介导的自噬（chaperonemediated autophagy，CMA）[11]。微自噬是溶酶体膜直接内陷，吞噬细胞成分。巨自噬是来源于内质网的膜包绕聚集的蛋白质或受损的细胞内细胞器等降解物而形成自噬体，与溶酶体融合并降解其内容物[12]。无论是微自噬还是巨自噬均可以是选择性或非选择性的自噬。选择性自噬可以消除特定的细胞器，包括过氧化物酶、病原体和线粒体[11]。非选择性自噬是导致大量细胞质退化的原因。CMA是一种选择性溶酶体降解途径，细胞质内的蛋白被分子伴侣传递给溶酶体。巨自噬被认为是最普遍的自噬类型，并且被认为与人类肿瘤有关，因此本文主要讨论巨自噬（以下简称自噬）与胃癌的相互作用。

2 自噬在胃癌发生中的作用

2.1 自噬在Hp感染所致的胃癌发生中的调节作用

Hp是一种鞭毛状革兰氏阴性微嗜氧菌，与胃内壁密切相关。Hp感染是与胃癌发生有关的主要已知危险因素。流行病学研究报告显示，2%～3%的Hp感染者最终患胃癌[13]。Terebiznik等[14]的研究显示，短期（6 h）感染Hp的胃上皮细胞诱导自噬的方式与细胞毒素相关基因A（cytotoxin associated gene A，CagA）及脲酶无关，但是依赖于空泡毒素A（vacuolating cytotoxin A，VacA）。这表明自噬作用是感染细胞和限制毒素诱导的细胞损伤的机制，因此有利于肿瘤细胞存活。随后的一项研究显示，胃黏膜上皮细胞长时间接触VacA，可以破坏抗吞噬通路，使有缺陷的自噬体在细胞内积聚[15]。此外，在感染有毒菌株VacA S1M1患者的胃活检组织中自噬介导的p62表达水平高于感染无毒菌株VacA S2M2的患者[15]。Hp在自噬调节中的作用与胃细胞、巨噬细胞自噬相关基因表达的改变有关[16]。与此相一致，在Hp感染的胃组织中观察到微管相关蛋白1轻链3A变体1（microtubule-associated protein 1 light chain 3A variant 1，MAP1LC3Av1）甲基化沉默[17]。研究显示，Hp主要通过VacA调节自噬。此外，虽然CagA在自噬中的作用最初被Terebiznik等[14]所抛弃，但是后来CagA被确认为感染无功能VacA S1M2的患者和胃腺癌细胞AGS胃黏膜自噬的负调节因子[18]。因此，CagA可能通过c-Met-PI3K/AKT-MTOR信号通路抑制自噬。此外，与感染CagA阴性菌株的患者相比，感染CagA阳性菌株的患者胃活检中p62表达水平更高[19]。Hp CagA参与调节胃细胞自噬的可能性值得进一步研究。自噬在肿瘤的早期阶段起着质量控制的作用，可以推断，在癌前级联反应开始时抑制这一过程会增加活性氧的产生，导致持续的氧化应激，而这反过来又会对获得特征造成选择性压力，如生长、侵袭和转移增加[20]。对于胃癌来说，这将有利于前驱病变的进展。因此，Hp感染和自噬的紧密联系可能与胃癌的进展有关。

2.2 自噬在胃癌中的促死亡和促生存作用

研究显示，自噬可以使肿瘤细胞死亡，具有抑制肿瘤细胞生长的功能[21-22]。自噬细胞死亡不同于细胞凋亡，在胃癌的药物治疗研究中已有显示[18，23]。相反，在胃癌细胞中，自噬和凋亡同时进行已经在许多研究中得到证实[24-26]。虽然自噬和凋亡在分子机制上有很大区别，但两者的作用机制在多方面相通[27]。值得注意的是，自噬与凋亡的相互作用。首先，凋亡和自噬途径可能既平行又独立地控制胃癌细胞。值得关注的是，野生型或耐药胃癌细胞或许各自决定发生凋亡和自噬细胞死亡，自噬和细胞凋亡途径主要取决于细胞内的信号环境和细胞的状态[28]。Eisenberg-Lerner等[29]提出自噬与凋亡可能以协同方式导致细胞死亡。抗肿瘤药物木通皂苷PA可引起胃癌AGS细胞凋亡和自噬细胞死亡，抑制凋亡相关蛋白caspase 3表达对自噬无影响，而抑制caspase 3的激活会使自噬阻滞[30]。研究显示，干扰自噬适配器p62/SQSTM1会导致货物配装失败，使细胞保护性自噬转化为自噬能力降解不足，最终导致细胞凋亡[31]。由此可见，自噬和凋亡相互作用又相对独立地调节细胞死亡，凋亡存在于自噬的下游，自噬是细胞凋亡的必要条件。其次，自噬是一种有利于肿瘤细胞存活的肿瘤发生途径，自噬抑制剂氯喹和巴弗洛霉素A1对胃癌细胞的细胞毒性有增敏作用[32-34]，说明对于胃癌化疗，自噬抑制剂可能是理想的选择。自噬促进肿瘤生存功能的具体机制目前尚不清楚。研究显示，自噬拮抗胃癌细胞凋亡是通过介导高速泳动族蛋白B1（high-mobility group box-1，HMGB1），从而释放到细胞外环境中[35]。另外，引人注意的是胃癌的化疗耐药性[36]。有证据强调在胃癌的化疗中自噬具有抵抗作用。自噬过度激活在耐药胃癌细胞株中表现明显，而氯喹的自噬阻滞则显著增强了细胞的药物敏感性[37]。根据自噬可以确保化疗、耐药的胃癌细胞存活，可以通过自噬抑制解决化疗的不良反应，改善患者预后[38]。

因此，自噬对胃癌来说是一把双刃剑。自噬的促死亡（肿瘤抑制因子）、促生存（肿瘤启动子）作用与细胞凋亡密切相关，但对胃癌细胞的死亡机制来说，这两条途径之间的识别点是否存在一定的调节机制，目前尚不明确。

3 自噬相关蛋白在胃癌中的预后价值

多种分子标志物对胃癌的预后有重要的意义，包括微卫星不稳定性（microsatellite instability，MSI）、生长因子（如HER2）、凋亡相关调节因子（如Bcl-2、Fas）、微小RNA等。更令人关注的是，这些生物标志物的表达水平可以用来反映疾病的预后。下面主要讨论自噬过程中自噬相关蛋白对预后的影响。

很少有文献报道胃癌组织中自噬相关蛋白LC3的水平，而有文献报道在其他肿瘤中LC3的作用不同。LC3在肝细胞癌和直肠癌中表达增加，而在前列腺癌、宫颈鳞状细胞癌中表达降低；LC3高表达的食管鳞状细胞癌患者的生存情况较差；相反，高表达LC3的前列腺癌、卵巢癌、直肠癌和宫颈鳞状细胞癌患者有较好的生存期，提示LC3在不同肿瘤中的作用复杂多样[39-44]。研究显示，LC3在胃癌组织中的表达水平明显低于癌旁正常组织，而LC3低表达预示胃癌患者预后较差。这提示胃癌组织中自噬作用可能减弱，从而导致预后不良。此外，LC3表达与淋巴结转移、肿瘤发生、肿瘤分期呈负相关。

酵母ATG6同源物Beclin-1是自噬体形成的第一步，是自噬的重要引发者之一[44]。研究显示，Beclin-1是胃癌患者的独立预后因素，胃癌组织中Beclin-1蛋白表达水平明显高于非胃癌组织，Beclin-1表达水平与腺癌分级有关[45-46]。相似的研究亦显示，Beclin-1在胃癌组织中的表达水平高于非肿瘤胃黏膜组织[47-48]。研究显示，Beclin-1在胃癌I、Ⅱ期的表达水平较高，在Ⅲ、Ⅳ期的表达水平较低，Beclin-1在不同临床分期的胃癌组织中具有复杂的表达模式，随着肿瘤的发展，其自噬作用可能增强[46]。

p62/SQSTM1是选择性自噬的底物，是一种泛素结合蛋白[49]。p62/SQSTM1表达上调和（或）低效降解与肿瘤的发生有关[50]。自噬缺陷引起的p62/SQSTM1持续表达足以改变核因子κB（nuclear factor of kappa B，NF-κB）的调控和基因表达，从而促进肿瘤的形成[48]。研究显示，在胃癌组织中检测到p62/SQSTM1和泛素的表达水平升高，而在正常胃组织中的表达均较弱[50]。此外，p62/SQSTM1表达与胃癌的分化程度及淋巴结转移有关，其表达水平升高，预示胃癌低分化且淋巴结转移较少[50]。

4 小结

自噬和肿瘤的研究（包括胃癌）已经进行了多年，但对于自噬在肿瘤中的具体作用仍处于初步认识阶段。细胞凋亡与自噬相互作用，导致胃癌细胞死亡，细胞凋亡不是程序性细胞死亡的唯一途径。虽然自噬在化疗中的研究已经有了很大的发展，但自噬在肿瘤的促进和抑制中起着双重作用，因此，自噬激活是否会导致肿瘤的存活或细胞死亡，仍是一个有争议的问题。了解自噬的新功能可能会有助于人们制定出一种新的治疗策略，提高化疗的效果。作为自噬相关蛋白，可能成为肿瘤治疗的预后指标和新靶点。对自噬相关蛋白的进一步认识，为胃癌的预后指标和治疗靶点提供了新的选择。