自噬与鼻咽癌关系的研究进展▲

2019-03-18周芳亮罗晶婧范婧莹何迎春1

广西医学 2019年5期

蔺婷周芳亮罗晶婧范婧莹何迎春1，2，

(湖南中医药大学1 中医药防治眼耳鼻咽喉疾病湖南省重点实验室，2 湖南省中医药防治眼耳鼻咽喉疾病与视功能保护工程技术研究中心，3 中西医结合学院，4 医学院，长沙市 410208，电子邮箱:linting17@126.com)

【提要】细胞自噬是一种程序化的细胞内降解机制，是细胞通过溶酶体降解其自身胞质成分的过程。已有研究证实自噬与多种恶性肿瘤关系密切，且自噬对肿瘤具有促进和抑制的双重作用。鼻咽癌是一种上皮源性恶性肿瘤，绝大多数属于低分化鳞状细胞癌，恶性程度高。研究表明，自噬在鼻咽癌中具有重要的作用。本文对自噬与肿瘤的关系及自噬与鼻咽癌的关系进行综述。

鼻咽癌是由鼻咽部上皮细胞在各种因素的刺激下发生诸多基因和表观遗传变异所致，基因和表观遗传的变异涉及细胞内在机制以及细胞周围微环境的改变。鼻咽癌是目前世界上发病率、复发率和死亡率均较高的恶性肿瘤之一[1-3]。我国两广地区鼻咽癌发病率和死亡率比西欧国家高出数十倍[4-6]，而说广东话及定居国外常说广东语的人群患鼻咽癌的概率高于其他语言人群[7]。日常饮食习惯(如常吃腌制肉类食物)、生活环境、EB病毒和基因遗传等因素也与鼻咽癌的发生密切相关[8]。由于鼻咽癌的发病机制尚不明了[9]，因此该病的治愈率低、死亡率高。鼻咽癌的发病人群主要集中在中老年人[10]，其发病率日益上升，由此带来的癌症负担也不断增加。目前研究证实，自噬在鼻咽癌的发生发展过程中具有抑癌和促癌的双重性[11]。对细胞自噬深入研究不但有助于认识鼻咽癌，同时有望为有效治疗鼻咽癌提供新策略。本文对自噬与鼻咽癌的双重作用进行综述。

1 自噬

自噬是细胞内能量代谢和自我更新的经典机制，在生物发育和维持机体稳态过程中发挥重要作用，广泛存在于人体的正常细胞和恶性肿瘤细胞中[12]。自噬是真核细胞在饥饿、营养缺乏等环境下所做出的一种应激反应，即通过消耗细胞器或细胞质蛋白给细胞本身提供足够的能量以维持细胞代谢平衡及细胞环境稳定[13]。自噬的发生过程为：由内质网或高尔基体等膜结构形成的双层膜或单层膜将细胞器(如线粒体、过氧化物酶体等)或蛋白质等物质包裹[14]，形成自噬体，也称为初始自噬泡；随后溶酶体与自噬体外膜融合形成自噬溶酶体[15]，最后膜内包裹的物质被自噬溶酶体内的酶降解[16]。在细胞自噬早期阶段，线粒体和内质网最先被破坏，随着外界因素的持续刺激，细胞自噬过程延续，细胞膜和细胞核最终也被破坏降解。细胞自噬可分为大自噬、小自噬和分子伴侣介导的自噬[17-18]，它们通过清理细胞内受损、变性、衰老和失去功能的细胞器和变性蛋白质等，及维持细胞内物质循环，而在正常细胞的生理功能、诱导细胞癌变过程中发挥重要作用[18-19]。

越来越多的研究表明，微管相关蛋白1轻链3(microtubule associated protein 1 light chain3，MAP1LC3，简称LC3)可作为自噬标志分子，其活性与自噬水平呈正相关[20-21]。LC3作为自噬相关基因(autophagy-related gene，ATG)8的同源蛋白，以LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ两种形式分别存在于细胞质和自噬体膜上[22]。当细胞发生自噬时，细胞内的LC3被ATG4B剪切成LC3-Ⅰ，然后与磷脂以酰胺共价键结合形成 LC3-Ⅱ，并聚集在自噬体膜上[23]。随着自噬过程中自噬体的形成增多，LC3-Ⅱ的表达量增加[24]。Beclin1是酵母自噬基因ATG6的同系物，其可调控ATG蛋白定位到前自噬体，是参与自噬过程的关键蛋白[25]。已有研究证实上调Beclin1蛋白表达可促进自噬的发生[26]。Zhang等[27]发现，白藜芦醇诱导肺癌A549细胞自噬过程中，LC3-Ⅱ蛋白表达明显增加。Li等[28]在顺铂诱导骨肉瘤MG63细胞自噬中发现，LC3-Ⅱ和Beclin1蛋白表达较不加顺铂的正常完全培养液培养的MG63细胞增加。研究表明，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是调节细胞增殖和细胞周期的重要信号分子，以该分子为靶点的磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)/mTOR信号通路与细胞自噬密切相关[29]，该信号通路可负反馈调节细胞自噬[30-31]。Jiang等[32]在关于羟基红花黄色素A诱导人单核细胞白血病THP-1细胞自噬的研究中发现，在羟基红花黄色素A作用下THP-1细胞的LC3-Ⅱ和Beclin1蛋白表达上升，P62蛋白表达下降，且磷酸化mTOR和磷酸化AKT蛋白表达下降，表明羟基红花黄色素A通过下调PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导THP-1细胞发生自噬。Li等[33]对肺炎链球菌诱导A549细胞自噬的作用机制进行研究发现，磷酸化PI3K、AKT和mTOR蛋白表达均显著下降。

2 自噬与肿瘤的关系

研究表明，自噬与肿瘤的发生发展密切相关，其参与肿瘤的发生、发展、转移和能量代谢等诸多过程[34]。

2.1 自噬对肿瘤的抑制作用自日本科学家Matsuura等在酵母中发现了自噬过程并克隆出第一个自噬基因Apg1p(哺乳动物同源基因Atg1)起[35]，自噬开始成为生命科学研究中继凋亡之后的又一热点。随后Liang等[36]在哺乳动物中克隆出第一个自噬基因Beclin1，并发现Beclin1蛋白在乳腺癌细胞中的表达远远低于正常乳腺上皮细胞，提示Beclin1的高表达可促进人乳腺癌细胞发生自噬并抑制其体内外成瘤的能力。Fu等[37]发现激活Beclin1蛋白可以诱导细胞自噬，进而抑制肿瘤的发生。Lewinska等[38]的研究结果也表明高表达的Beclin1能够减缓肿瘤细胞的生长，抑制人乳腺癌细胞MCF-7细胞、MDA-MB-231细胞、SK-BR-3细胞周期的进程。Degenhardt等[39]发现自噬有利于肾上皮细胞在代谢压力下存活，同时还能抑制细胞炎症反应。这是自噬具有抑制炎症反应作用的首次报道。Saitoh等[40]发现，小鼠中自噬相关基因ATG16L1缺失会导致炎症因子白细胞介素-1β和白细胞介素IL-18合成增多。炎症微环境通过提供促存活因子、促生长因子及促血管生成因子等促进细胞转化，从而诱发肿瘤生长[41]。柯佳佳等[42]发现，自噬被抑制后，HepG2细胞凋亡明显减少，增殖能力降低，提示自噬在肿瘤发生发展过程中具有促进细胞凋亡和抑制肿瘤生长的作用。细胞自噬具有抑制肿瘤发生发展的作用不仅见于肝癌，还见于肺癌、膀胱癌、胶质瘤等恶性肿瘤[43-45]。

2.2 自噬对肿瘤的促进作用虽然大量的研究证明自噬对肿瘤的发生具有抑制作用，但仍有一部分的研究结果显示自噬能提高肿瘤细胞应对压力的能力和代谢适应性[46]。一定水平的自噬对肿瘤细胞的存活和发展具有重要意义[47]。在肿瘤早期，自噬可清除衰老细胞中的损伤细胞器，进而阻止染色体变异，抑制肿瘤发生的启动[48]。2003年，Qu等[49]对Beclin1的研究发现，Beclin1基因缺失的小鼠发生肺癌和淋巴癌的时间较野生型小鼠早，并且Beclin1基因缺失的小鼠还会自发肝癌并促进HBV诱导的肝脏癌前病变组织的恶性进程。Yue等[50]的研究也证实，Beclin1杂合性基因缺失会显著增加小鼠自发肿瘤的概率。除了自噬基因Beclin1及其相关蛋白外，其他ATGs也同样受到学者们的广泛关注。例如Takamura等[51]发现敲除小鼠肝脏特异性ATG7及嵌合ATG5等均导致小鼠出现自发性肝癌。魏亮等[52]对膀胱癌BIU-87细胞进行研究发现，自噬抑制后，BIU-87细胞出现凋亡高峰。同时还有学者在胶质瘤U251细胞[53]、胃癌GC-7901和BGC-823细胞[54]以及人肝癌SMMC-7721细胞[55]的研究中发现，自噬可通过保护肿瘤细胞和减少肿瘤细胞凋亡来促进肿瘤的发生发展。

3 自噬与鼻咽癌的双重关系

自噬对鼻咽癌的发生发展具有重要影响，这为鼻咽癌的治疗开辟了新思路。研究表明，自噬对鼻咽癌细胞的增殖和生长具有促进作用：Wang等[56]认为，鼻咽癌CNE-2细胞在放疗过程产生的自噬可提高CNE-2细胞的存活率，从而对CNE-2细胞起到保护作用，但是在体外抑制自噬后其却能增加CNE-2细胞对放疗的敏感性，减少CNE-2细胞的存活率；宋乐乐等[57]的研究表明，自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤能明显增强鼻咽癌细胞对放疗和化疗的敏感性；Chow等[58]发现，次黄芩素可诱导鼻咽癌细胞发生凋亡和自噬，诱发的自噬可通过抑制mTOR/P70S6K激酶通路而抑制鼻咽癌细胞凋亡。

此外，自噬对鼻咽癌细胞的增殖和生长具有抑制作用。卢小迪等[59-61]发现，经磷酸腺苷激活的蛋白激酶活化抑制剂处理，可降低鼻咽癌CNE-2细胞自噬标志物 LC3的表达水平，减少自噬小体；对经此抑制剂处理的CNE-2细胞进行X线照射，可促进CNE-2细胞凋亡，这表明CNE-2细胞自噬受抑制后其放射敏感性增强、细胞凋亡增加。秦鑫等[62]发现食管癌相关基因ECRG4的高表达可以增强自噬标志蛋白LC3的表达，并增强人鼻咽癌细胞株CNE1对顺铂的敏感性，说明自噬活化后有助于增强鼻咽癌对顺铂的敏感性，抑制肿瘤细胞的增殖和生长。Cai等[63]在针对鼻咽癌的研究中发现，二芳基喹啉化合物STM-57可以通过增加三磷酸腺苷的消耗、改变线粒体膜的通透性和增加细胞内钙离子的浓度等方式诱导鼻咽癌CNE-2细胞发生自噬，其发生自噬的机制依赖于Akt/mTOR信号通路；STM-57诱导的自噬可促进鼻咽癌细胞死亡。这提示自噬对鼻咽癌细胞具有抑制生长和促进凋亡作用。Li等[64]的研究表明，神经酰胺及抗肿瘤药物拓扑替康可通过激活c-Jun氨基末端激酶信号通路诱导鼻咽癌CNE-2细胞自噬。