基于自噬中医药防治肺癌研究进展*

申宏，李亮，范安安，刘海晔

1.天津中医药大学，天津 300193；2.天津中医药大学第二附属医院，天津 300150

据2018年全球肿瘤统计分析报告显示，肺癌已成为全球发病率与致死率最高的恶性肿瘤之一，2018年，全球新增肺癌病例209万例，我国新增约77万例，其中69万例死于肺癌［1］。肺癌侵袭性强，早期筛查手段缺乏，近68%患者确诊时已属晚期，已成为严重威胁国民健康的疾病之一［2］。目前，肺癌的临床治疗主要采取手术、放疗、化疗、靶向治疗以及免疫治疗等手段，但由于治疗过程中会出现复发转移及耐药性，患者生存率仍偏低。随着细胞自噬相关研究的深入，发现异常的自噬与多种肿瘤疾病的发生发展密切相关，自噬有望成为肿瘤防治的新靶点。中医药治疗恶性肿瘤强调整体观念，具有多靶点、低毒性等优势，可通过提高机体免疫应答、干预肿瘤微环境以及调控凋亡基因靶点、相关信号通路等，发挥防治肺癌的作用［3］。近年来，以自噬为切入点防治肺癌的中医药研究不断深入，现将基于自噬中医药防治肺癌研究现状综述如下。

1 自噬

细胞自噬，即细胞的自我吞噬，是一种存在于细胞内部有赖于溶酶体途径的细胞分解代谢过程，可降解细胞内错误折叠的蛋白质及受损或多余的细胞器，进而起到周转细胞内物质、维持细胞稳态的重要作用［4］。目前，自噬主要分为微自噬、巨自噬和分子伴侣介导的自噬三种类型：其中微自噬即溶酶体直接吞噬并降解小分子物质的过程；巨自噬指待降解的物质被膜包裹形成自噬体，然后与溶酶体结合，降解其内容物的过程；分子伴侣介导的自噬是蛋白借助分子伴侣进入溶酶体被降解的过程，该过程具有选择性［5］。巨自噬与肿瘤细胞关系密切，且研究较多，故下文讨论的自噬主要为巨自噬。当正常细胞发生氧化应激、饥饿及感染等情况时，可通过增强自噬迅速清除受损、多余和病变的蛋白质，避免有害物质堆积，抑制肿瘤的形成。但同时，肿瘤细胞呈高代谢状态，自噬水平的显著提升可为肿瘤细胞生长提供物质能量，促进肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭［6－7］。

2 自噬的主要调控因子

2.1 自噬相关基因（autophagy－related gene，ATG）自噬受多种ATG的调控，高度保守的ATG及其相关蛋白在自噬体的形成过程中起着至关重要的作用［8］。

2.1.1 Unc－51样激酶1（Unc－51 like autophagy activating kinase 1，ULK1）ULK1作为一种丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶，是与ATG1同源的自噬关键启动因子，由一个N－端激酶结构域（kinase domain，KD）、一个脯氨酸／丝氨酸（phosphatidyl serine，PS）结构域和一个C－端结构域（carboxy－terminaldomain，CTD）组成。当上游信号因子激活ULK1后，KD参与激酶活化过程，CTD可使ULK1与自噬相关蛋白mATG13、FIP200和ATG101结合，形成ULK复合体，进一步激活下游相关信号通路，调控自噬［9］。ULK1的活性受哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）和磷酸腺苷蛋白激酶（AMP－activated protein kinase，AMPK）调控。正常生理条件下，AMPK无活性，mTORC1抑制ULK1活化，而当细胞营养缺乏时，AMPK活化，并解除mTORC1对ULK1的抑制作用，启动自噬［10］。

2.1.2 Beclin－1Beclin－1基因与酵母自噬基因ATG6同源，位于人染色体17q21上，是具有调节细胞自噬作用的特异性基因，由BH3（bcl－2－homol－ogy－3）、中央卷曲螺旋区（central coiledcoil domain，CCD）及进化保守区（evolutionary conserved district，ECD）3个主要结构域构成，BH3、CCD、ECD即Beclin－1基因的主要作用位点［11－12］。Beclin－1通过与Vps34特异性结合形成复合体，是调控相关蛋白、参与自噬体形成的关键步骤，Beclin－1－Vps34复合体有3种类型：①ATG14复合体，作用于内质网吞噬泡膜上的Beclin－1复合体，调控自噬形成的初始、关键阶段；②UVRAG复合体，作用于内吞通路中的Beclin－1复合体，同时促进自噬体成熟；③UVRAG－Rubicon复合体，抑制自噬体成熟，减少自噬的发生［13］。研究发现，由Beclin－1基因表达下调导致的细胞自噬能力明显降低，与肺癌的发生发展密切相关，且影响着疾病的转归［14］。

2.1.3 微管相关蛋白轻链3（microtubule－associated proteins light chain 3，LC3）LC3是哺乳动物细胞中ATG8的同源物，是参与自噬调控的另一关键基因，表达产物为LC3Ⅰ和LC3Ⅱ［15］。在细胞自噬过程中，LC3被具有蛋白内切酶活性的ATG4在羧基端切除，生成LC3Ⅰ，LC3Ⅰ通过参与泛素样反应，生成脂质化形式的LC3Ⅱ，LC3Ⅱ作为自噬体的结构蛋白，附着于自噬体膜上发挥作用，其含量与自噬活性呈正相关，在降解过程开始后，LC3Ⅱ被ATG4B移除后回收，LC3Ⅰ则与自噬体一起被降解［16］。目前，LC3作为公认自噬的标记性基因，是检测自噬表达水平的关键因子。

2.1.4 p62作为研究发现最早的自噬接头蛋白，p62含有9个功能结构域，可与其他蛋白相互作用，其中LC3相互作用结构域（LC3－interactionregion，LIR）诱导p62与LC3结合，在自噬体的形成和降解中发挥重要作用［17］。p62参与调节选择性自噬，C末端的泛素相关结构域可将自噬底物蛋白与p62相互作用，形成聚集体，经LIR介导，进入溶酶体降解［18］。研究表明，p62表达下降时，细胞自噬活性增强；p62表达增强时，细胞自噬活性缺陷或降低，二者呈负相关［19］。

2.2 自噬相关通路任何一条自噬信号途径的激活或抑制均可导致自噬水平的波动［20］。其中，磷脂肌醇3－激酶／蛋白激酶B／哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（phosphninositide3－kinase／protein kinase B／the mammalianta target of rapamycin，PI3K／Akt／mTOR）被认为是调控自噬的关键通路，而丝裂原活化蛋白激酶（mitogen－activated protein kinase，MAPK）、AMPK及信号转导与转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription3，STAT3）信号通路在诱导细胞自噬中的作用也日益突出。

2.2.1 PI3K／Akt／mTOR通路PI3K／Akt／mTOR通路在调节细胞分裂、分化、代谢和结构重组方面起着重要作用，能够抑制细胞凋亡，促进肿瘤细胞的存活［21］。PI3K蛋白是上游关键启动因子，可被生长因子受体等相关信号激活；Akt在该通路中发挥着重要作用，活化的Akt可直接或间接磷酸化以mTOR信号通路为代表的下游靶点因子，将信号转导入核，与靶点结合，发挥生物效应［22］。研究表明，PI3K／Akt／mTOR信号通路活化可通过调节促癌基因复制、转录及自噬相关蛋白表达，下调肿瘤细胞自噬表达水平，促进肿瘤细胞增殖，抑制其凋亡［23］。

2.2.2 MAPK通路MAPK作为一条经典的信号传导通路，诱导细胞发生多种反应，进而调控细胞的增殖、分化以及凋亡［24］。MAPK家族有细胞外信号调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、P38MAPK及c－Jun氨基末端激酶（c－Jun N－terminal kinase，JNK）3个主要成员。其中，p38MAPK主要参与自噬的活化，当受到免疫因子、病原体及应激等因素刺激后，p38MAPK通路活化，调控下游因子，参与调节细胞自噬［25］。

2.2.3 AMPK通路自噬是一种既依赖能量又生成能量的生物学过程。AMPK是高度保守的细胞能量感受器，在细胞内处于能量缺乏状态时，AMPK信号通路被激活，促使自噬的发生［26］。一方面，AMPK可通过作用于Beclin－1基因，调控细胞自噬水平；另一方面，AMPK可通过抑制mTORC1活性，阻断其对ULK1的抑制作用，从而调节细胞自噬［27］。

2.2.4 STAT3通路STAT3作为STATs家族的重要成员之一，对肺癌细胞具有重要的调控作用，与肺癌的发生、发展及预后有很大关联［28］。STAT3是调控炎－癌转化的重要途经，由白细胞介素6（interleukin 6，IL－6）等炎性细胞因子结合表面受体激活，激活的STAT3从细胞质转移到细胞核，与下游靶点基因结合，一方面促进肿瘤细胞的增殖、分化，另一方面抑制细胞自噬的发生，导致肿瘤细胞增殖、转移［29］。

3 自噬与肺癌

自噬与肿瘤的发生、发展、治疗以及预后密切相关，在癌症的不同阶段发挥不同作用，一方面，自噬可减少细胞应激损伤，抑制肿瘤基因过度表达，发挥抗肿瘤作用；另一方面，自噬可提高肿瘤细胞对缺氧微环境、饥饿、药物治疗等的耐受，促进疾病进展［30］。因此，自噬在肺癌细胞中起着双刃剑的作用。

3.1 自噬对肺癌的抑制作用基于自噬防治肺癌主要表现在抑制肿瘤细胞生成、增殖，促进肿瘤细胞自噬性死亡或凋亡。由Beclin－1基因表达下调引起的细胞自噬能力显著降低，与肺癌的发生发展密切相关，且影响着疾病的转归［31］。ATG5是调控自噬的另一个关键基因，Rao等［32］通过观察ATG5基因缺乏小鼠，发现实验组小鼠患肺癌数量较对照组多，说明自噬可以抑制肿瘤发生。Zhou等［33］通过检测肺癌细胞中AMPK、ULK1及蛋白表达水平，发现AMPK和ULK1的激活可增强细胞自噬，抑制肺癌细胞的增殖。自噬在抗肿瘤药物介导细胞凋亡中亦发挥重要作用。周巧等［34］发现吉非替尼可明显促进肺癌A549和H1975细胞凋亡，可能与降低PI3K、mTOR蛋白表达、增强细胞自噬有关。研究表明，氟苯达唑作用于肺癌A549、H460细胞，可上调LC3 II／I的比值，减少p62蛋白，抑制肿瘤细胞增殖［35］。自噬基因的缺失或抑制会导致肺癌的发生，而自噬的激活可抑制肺癌的发生、发展。

3.2 自噬对肺癌的促进作用自噬对肿瘤的促进作用表现在3方面：为肿瘤提供能量并促进肿瘤细胞存活；抑制肿瘤细胞凋亡；增强肿瘤细胞对放化疗的耐受性。高晓会等［36］研究发现，微小RNA－21通过上调LC3B－Ⅱ蛋白表达、下调p62蛋白表达激活肺癌A549细胞的自噬，促进细胞增殖和侵袭。研究表明，放射治疗后的肺癌细胞，p62蛋白水平下降，自噬水平提高，以保护肿瘤细胞，降低放疗敏感性［37］。Lee等［38］研究发现，缺氧条件下，肺癌细胞LC3 II／I明显升高，应用化疗药物后，缺氧组细胞存活率高于对照组，表明缺氧介导的细胞自噬增强了肿瘤细胞的化疗抗药性。

4 中医药通过调控自噬防治肺癌

中医药能够从整体出发，多靶点、多环节地综合调控细胞自噬，在肿瘤发生、发展的不同阶段及治疗过程中起着重要作用。

4.1 中医药调控自噬相关基因防治肺癌张云珍等［39］将白藜芦醇作用于非小细胞肺癌A549细胞，采用Western blot检测相关蛋白，发现Beclin 1、LC3Ⅱ／Ⅰ、活化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶－3（cysteinasparate protease－3，Caspase－3）表达升高，p62及抑制凋亡蛋白Bcl－2表达下降，说明白藜芦醇可通过促进肿瘤细胞过度自噬，诱导细胞凋亡，发挥抗肿瘤作用。邵鑫等［40］研究发现，苯甲酰乌头原碱可抑制肺癌细胞增殖，促进其自噬与凋亡，且疗效与药物剂量、作用时间呈正相关，这可能与苯甲酰乌头原碱调节LC3Ⅱ、p62、Beclin－1的mRNA和蛋白表达有关。研究发现，丹参酮可通过诱导自噬，降低细胞周期蛋白CyclinD1的表达，抑制肺癌细胞增殖［41］。王雪林等［42］用黄芪多糖处理肺癌A549细胞后，细胞自噬体数量明显减少，且LC3B、Beclin－1蛋白表达降低，抑制自噬，降低细胞对抗应激能力，促使A549细胞凋亡。方彪彪等［43］发现，苦参碱能够抑制肺癌A549细胞增殖，并提高Beclin－1、LC3B和p62表达水平，透射电镜下可见自噬体增多以及被溶酶体降解的线粒体。程建超等［44］应用芪玉三龙汤灌胃治疗Lewis肺癌细胞移植瘤小鼠后，芪玉三龙汤组瘤体重量明显降低，且可见片状坏死的肿瘤细胞，细胞核裂解，这可能与芪玉三龙汤调控自噬相关基因Beclin1、Atg5 mRNA的转录有关。研究表明，鸦胆子油乳可促进自噬相关蛋白LC3－I向LC3－II转化，同时下调p62蛋白表达，诱导自噬，抑制肺癌细胞增殖和迁移［45］。补中益气汤可通过调节LC3、ATG7蛋白表达，促进肺癌细胞自噬性死亡，发挥抗肿瘤作用［46］。

现代医学对自噬相关基因在肿瘤发生发展过程中具体机制的研究逐渐深入，但以ATG、LC3和p62等自噬相关基因为作用靶点的西药制剂还未出现。研究表明，中医药治疗可有效干预自噬相关基因表达，防治肺癌，但具体机制需进一步深入研究。

4.2 中医药调控自噬相关信号通路防治肺癌罗敏等［47］发现，和厚朴酚可诱导肺癌A549细胞自噬增强，这与LC3Ⅱ水平升高、mTOR水平降低有关。研究证明，龙葵碱可通过提高有氧代谢产物活性氧水平，下调AKT、mTOR表达，诱导自噬，发挥抗肿瘤作用［48］。研究表明，中药单体苦参碱、白藜芦醇联合顺铂以及复方肺积宁方、益气解毒方均可明显降低p－PI3K、p－AKT、p－mTOR蛋白表达，调控PI3K／Akt／mTOR信号通路，抑制肺癌细胞增殖，促进肺癌细胞自噬，诱导其凋亡［49－52］。研究发现，柘木总黄酮作用于荷Lewis肺癌小鼠，可上调IL－6表达，诱导细胞自噬，可能与激活STAT3信号通路有关，同时柘木总黄酮还可提高机体免疫功能，抑制肿瘤生长［53］。和厚朴酚、姜黄通过调控AMPK信号通路，发挥诱导肺癌细胞自噬和促凋亡作用［54－55］。王伟等［56］将雷公藤甲素作用于肺癌A549细胞后，LC3、p－ERK／ERK蛋白表达水平显著上升，表明雷公藤甲素可通过调控MAPK信号通路参与介导自噬，抑制肺癌细胞活性。

信号通路在组织细胞中普遍存在，且多条通路交叉影响，与西药单通路、单靶点特性相比，中药多成分的特性决定了其可同时干预多条信号通路，中医药通过调控自噬相关信号通路防治肺癌更具优势。

4.3 中医药干预细胞器调控自噬防治肺癌研究表明，姜黄素可通过抑制mTOR活化、激活转录因子EB（transcription factor EB，TFEB）提高肿瘤细胞溶酶体酶活性，促进肿瘤细胞的自噬性死亡，发挥抗肿瘤的作用［57］。张雪琴等［58］研究发现，迭鞘石斛乙醚提取物可明显上调p62蛋白表达水平，诱发内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）反应，使细胞的自我修复机制异常，启动自噬和凋亡进程，加速肿瘤细胞死亡，表明迭鞘石斛乙醚提取物可通过调控内质网自噬，发挥抗肿瘤作用。毛娟娟等［59］研究发现，重要黄连提取物小檗碱可以提高肺癌细胞A549内活性氧水平，提高cleaved－caspase－3表达，抑制Bcl－2表达，通过促进肿瘤细胞线粒体自噬和凋亡机制，发挥抗肿瘤作用。相关研究表明，中药活性成分补骨脂素、白屈菜红碱及丹参酮均可调控细胞内活性氧水平，增强LC3Ⅱ表达，诱导线粒体自噬，发挥抑制肺癌细胞活性及诱导细胞凋亡的作用［60－62］。

5 讨论与展望

目前，细胞自噬与肿瘤发生发展的关系作为现代医学的研究热点取得了较好的成果，但自噬的调控机制尚未完全阐明。中医药治疗肺癌疗效确切，中药多靶点调控自噬优势明显，有望成为临床治疗肺癌的新方向。现代医学关于微自噬和分子伴侣介导的自噬在肿瘤发生发展中的调控机制研究较少，中医药可以此为靶点深入探索。目前，中医药干预自噬相关研究存在一定局限性：研究尚处于表浅阶段，大部分临床试验设计简单，研究质量较低，对具体机制的研究较少；中医药通过PI3K／AKT／mTOR信号通路调控自噬的实验研究较多，但对于MAPK、AMPK、STAT3信号通路的研究较少，对相关蛋白靶点的研究也较为单一；对于调控自噬的中药单体有效成分研究较多，而较少涉及复方研究；实验研究以体外细胞水平居多，体内研究较少，缺乏临床应用证据。今后需在中医整体观念和辨证论治观念的指导下，继续发掘调控自噬的中药单体、复方和中医疗法，结合现代医学的先进技术手段，从自噬角度阐明中医药防治肺癌的相关机制，为中医药防治肺癌提供更多客观有力的证据。