盐霉素抗肿瘤作用与细胞自噬

周青，程越，陶国娟，倪月秋

（1.沈阳医学院基础医学院2015级医学影像学专业，辽宁 沈阳110034；2.沈阳医学院基础医学院2014级麻醉学专业；3.沈阳医学院基础医学院2014级临床医学专业；4.生理学教研室）

盐霉素，又称沙利霉素，是一种由白色链霉菌发酵而来的聚醚类抗生素。2009年，Gupta等［1］发现，用盐霉素治疗乳腺癌小鼠，可抑制乳腺肿瘤生长并促进肿瘤上皮细胞分化，盐霉素杀灭乳腺癌细胞的作用效果是紫杉醇的100倍。近年来，对盐霉素的研究逐渐成为热点，研究发现盐霉素可有效杀灭肿瘤干细胞，抑制肿瘤生长，诱导凋亡。Yue等［2］发现使用盐霉素治疗乳腺癌患者可以抑制自噬流，对不同细胞系的乳腺癌有不同的敏感性。这提示盐霉素的抗肿瘤机制可能与细胞自噬有关，且联合自噬抑制剂治疗肿瘤有可能取得理想的效果。本文主要对盐霉素抗肿瘤作用与细胞自噬的关系进行阐述。

1 细胞自噬与肿瘤发生发展的关系

细胞自噬是真核生物中一种高度保守的代谢过程，包括巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬，其中以巨自噬最为常见［3］。细胞自噬主要是指通过溶酶体将错误折叠的蛋白质及受损的细胞器降解，在应激、代谢、维持内环境稳定及保持基因组完整性方面发挥重要作用［4］。当细胞受外界因素干扰，如缺氧、饥饿、紫外线、DNA损伤、氧化应激等，自噬就能通过相应的应答协同通路产生，其中包括ROS［5］、PI3K/AKT/mTOR［6］、AMPK［7］信号通路等。自噬与肿瘤和神经退行性疾病，如帕金森病、阿尔茨海默病的发病均有关［8］。

自噬在肿瘤发生发展中具有双重作用，在肿瘤发生最初的阶段，自噬主要是抑制肿瘤生长；随着肿瘤的生长，为了适应缺氧、营养缺乏等恶劣环境或抵抗化疗药物时，肿瘤细胞可通过增强自噬来维持自身代谢，继续存活［4］。Rao等［9］在KRasG12D致癌基因激活的小鼠中进行了自噬基因Atg5缺失突变（部分缺失Atg5fl/+，完全缺失At g5fl/fl），在6周时发现，At g5fl/fl小鼠的增生性肿瘤灶数量显著多于At g5fl/+小鼠，表明自噬在肿瘤形成的早期阶段可起到抑制肿瘤生长的作用；在12和18周时，At g5fl/fl小鼠的肺腺癌进展明显受损，由于自噬功能缺陷，体内肿瘤组织无法耐受缺氧、氧化应激等内环境的变化，肺肿瘤内部出现坏死，肿瘤细胞的增殖受到抑制，细胞死亡增加，降低肿瘤恶性进展，延长荷瘤小鼠生存时间，表明自噬在肿瘤的后期可起到保护的作用。

2 盐霉素抗肿瘤作用与自噬

2.1 盐霉素与黑色素瘤 刘雅菁等［10］检测了盐霉素对人黑色素瘤经典株M21细胞的影响，观察到盐霉素可抑制人黑色素瘤M21细胞的增殖，且给药后M21细胞形态不规则，进而变圆脱落；还发现盐霉素作用48 h后M21细胞内形成了许多自噬小体，细胞内自噬流被抑制，导致自噬小体在细胞内堆积，最终导致细胞死亡。

2.2 盐霉素与肝癌 Klose等［11］研究发现，盐霉素可有效抑制人肝癌细胞的自噬晚期，以时间和剂量依赖的方式抑制肝癌细胞的自噬流，导致线粒体累积和功能异常，活性氧（ROS）产生增加，细胞凋亡增加，从而有效抑制肝癌细胞的增殖。这表明盐霉素对肝癌有一定的治疗效果，然而，盐霉素在体内的作用机制以及潜在风险依然需进一步研究。

2.3 盐霉素与神经胶质瘤 Yu等［12］用盐霉素作用于人神经胶质瘤U87MG细胞，结果发现，盐霉素通过诱导ROS产生，进一步诱导U87MG细胞凋亡、内质网应激及自噬；使用ROS清除剂N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）能够抑制盐霉素诱导的细胞凋亡、内质网应激及自噬；4-苯基丁酸对内质网应激的抑制，可抑制盐霉素诱导的细胞凋亡和自噬；此外，盐霉素可诱导U87MG细胞中自噬水平的提高，用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-MA）进行预处理后，可以提高由盐霉素诱导的U87MG细胞凋亡率。这些结果表明，盐霉素通过ROS介导的内质网应激诱导U87MG细胞凋亡，同时内质网应激诱导的自噬对U87MG细胞起保护作用。盐霉素有潜力作为人神经胶质瘤的化学治疗剂，但还需进一步进行临床前研究，以确认其临床治疗胶质瘤的有效性。

2.4 盐霉素与胰腺癌 胰腺导管腺癌对目前已知的化疗药物具有高度抵抗力。Schenk等［13］用盐霉素治疗患胰腺导管腺癌小鼠，发现胰腺肿瘤的生长得到抑制，且盐霉素有效抑制肿瘤向肝脏及腹膜转移，其作用机制是抑制RhoA活性，通过破坏肌动蛋白应激纤维和影响RhoA/Rac-GTPase的平衡来发挥作用，从而抑制癌灶转移。Endo等［14］采用3种胰腺癌细胞株研究盐霉素与自噬的关系，结果发现盐霉素能够抑制胰腺癌细胞增殖，使CD133阳性率降低；盐霉素以浓度依赖的方式诱导胰腺癌细胞自噬，若抑制自噬，可使胰腺癌细胞对盐霉素更敏感，表明盐霉素诱导的自噬对胰腺癌细胞有保护作用，盐霉素、自噬抑制剂、抗癌药物联合使用的新治疗策略有望为胰腺癌的治疗带来希望。

2.5 盐霉素与乳腺癌 Kim等［15］将人乳腺癌细胞系MDA-MB-231细胞和MCF-7细胞分别用盐霉素处理，结果发现，不同浓度盐霉素作用下，MCF-7细胞比MDA-MB-231细胞更加敏感，盐霉素可诱导MDA-MB-231细胞产生ROS，导致线粒体功能障碍，从而导致细胞凋亡；盐霉素可诱导MDA-MB-231细胞自噬，ROS清除剂NAC能够减弱盐霉素诱导的细胞凋亡和自噬，抑制自噬可提高盐霉素诱导的细胞凋亡率。Verdoodt等［16］研究发现，盐霉素在乳腺癌细胞系（MCF-7、MDA-MB-453、T47D）中以浓度依赖的方式降低了细胞活力，诱导细胞凋亡，但仅在MDA-MB-453细胞中激活了凋亡蛋白酶3和7；盐霉素诱导MCF-7细胞产生ROS，并通过激活JNK/MAPK途径介导自噬，以不依赖凋亡蛋白酶的机制诱导MCF-7细胞死亡；ROS清除剂NAC可部分抑制盐霉素介导的细胞死亡。

2.6 盐霉素与肺癌 Li等［17］用盐霉素处理3种人非小细胞型肺癌（NSCLC）细胞系：A549、CALU-1和H15，发现盐霉素可诱导NSCLC发生细胞自噬，还发现盐霉素通过激活内质网应激，上调ATF4和DDIT3的表达，通过ATF4-DDIT3/CHOP-TRIB3-AKT1-mTOR轴抑制AKT1-mTOR的活性，进而诱导自噬产生，而自噬对NSCLC细胞存活起保护作用，减弱细胞凋亡的级联反应；盐霉素在抑制CDH1表达的A549细胞中引发更多的凋亡和更少的自噬，这些结果表明，盐霉素和自噬抑制剂的联合治疗可能是消除癌细胞和癌症干细胞的有效治疗策略。

2.7 盐霉素与前列腺癌 Kim等［6］研究发现，自噬抑制剂3-MA预处理可提高盐霉素诱导的前列腺癌细胞凋亡；还发现盐霉素可降低前列腺癌细胞中AKT和mTOR的磷酸化；用自噬和PI3K抑制剂LY294002预处理后，通过降低AKT和mTOR活性并抑制自噬来增强盐霉素诱导的细胞凋亡；用ROS清除剂NAC进行预处理可抑制盐霉素诱导的自噬；用PD98059和SB203580（一种细胞外信号调节激酶（ERK）和p38抑制剂）进行预处理可以通过逆转ERK和p38的上调来抑制盐霉素诱导的自噬，研究结果表明，盐霉素可诱导前列腺癌细胞凋亡，这与PI3K/AKT/mTOR和ERK/p38MAPK信号通路和ROS介导的自噬有关。

2.8 盐霉素与成骨细胞瘤 Zhu等［18］的研究发现，盐霉素可诱导成骨细胞瘤细胞U2OS和MG-63的凋亡和自噬，3-MA抑制自噬提高了盐霉素诱导的细胞凋亡；还发现抑制AMPK可以抑制盐霉素诱导的自噬；ROS清除剂NAC则显著抑制了盐霉素诱导的AMPK激活和自噬，结果表明盐霉素通过ROS-AMPK途径诱导自噬，负调控细胞凋亡，抑制AMPK-自噬可能是治疗成骨细胞瘤的一种新策略，可以提高盐霉素的抗癌作用。

3 盐霉素应用的局限性

盐霉素的应用也有一定的局限性。Ojo等［19］研究了盐霉素对雄性小鼠生殖系统的毒性作用，发现小鼠睾丸中的生精小管附睾上皮破坏，常出现空泡坏死；睾丸间质细胞细胞质肥大，细胞核缩小，线粒体固缩，内质网增生，脂滴数量有所增加；盐霉素还会降低精子活动度，增加精子数量，导致不孕的异常精子数量增多；睾丸中的睾酮和促黄体生成素水平降低，而血清中的睾酮和促黄体生成素水平升高；睾丸和附睾的超氧化物歧化酶及还原性谷胱甘肽的消耗增加了脂质过氧化，导致了氧化应激。Boehmerle等［20］研究发现，盐霉素具有明显的神经和肌肉毒性，其毒性作用是由细胞质中Na+浓度升高介导的，通过细胞膜中的Na+/Ca2+交换剂（NCXs）引起细胞质Ca2+的增加，导致钙蛋白酶激活，触发凋亡蛋白酶依赖性凋亡；抑制钙蛋白酶和NCXs可显著降低盐霉素的细胞毒性。另外，化疗药物如顺铂、卡铂、紫杉醇等均有一定程度的不良反应，它们都具有耳毒性［21-24］。然而，对于盐霉素是否具有耳毒性，以及是否具有其他化疗药物常见的毒副作用，仍未有相关的研究结果。

4 小结与展望

盐霉素作为一种新兴的化疗药物，得到广泛应用。盐霉素可诱导多种癌细胞发生细胞凋亡并诱导细胞自噬，抑制自噬可提高癌细胞对盐霉素的敏感性，因此盐霉素与自噬抑制剂联合应用可能是消除癌细胞和肿瘤干细胞的有效治疗策略。将盐霉素与其他药物联用进行化疗，也得到了不错的效果。盐霉素与白藜芦醇（RSVL）联合应用，增强了盐霉素对三阴性乳腺癌的抗癌潜力［25］。盐霉素与一种新型银纳米颗粒（AgNP）（可在各种类型的人类癌细胞中引起细胞毒性）联合作用于卵巢癌细胞，可显著诱导细胞自噬体积累，导致线粒体功能障碍，细胞活力丧失［26］。

目前，化疗药物的应用均会产生一定的毒副作用，如2019年有研究发现，乳腺癌化疗的常规用药紫杉醇可促进肿瘤的肺转移，甚至改变肺部微环境，促进肿瘤在肺部定植［27］。盐霉素也具有对生殖系统、神经、肌肉的毒性作用，其他毒副作用还需进一步深入研究，设计预防盐霉素引起的毒副作用的策略对其临床应用非常重要。

单一药物治疗肿瘤屡见不鲜，如何多重联合用药以达最优治疗效果，以及如何尽可能减少药物的不良反应，很有可能成为未来的研究热点。盐霉素作为新型抗肿瘤药物，其抗肿瘤机制及安全性仍需进一步深入研究。