胃癌与自噬的研究进展△

袁玲，马颖才#，荣光宏，张雪晴

1苏州大学医学部，江苏 苏州215000

2青海省人民医院消化内科，西宁8100000

胃癌是起源于胃黏膜上皮细胞的恶性肿瘤，是常见的消化系统恶性肿瘤之一。近年来，随着胃癌早期诊断率的提高、手术技术和传统放化疗的发展以及新辅助治疗的实施，胃癌的发病率及病死率总体呈下降趋势，但仍是全球第四大常见恶性肿瘤和第二大恶性肿瘤死亡原因。全球每年新增胃癌病例约95 万例，新增胃癌死亡病例约72 万例[1]。既往研究表明，胃癌的发病率具有广泛的地域差异，50%以上的新发病例发生在发展中国家[2-3]。中国胃癌的发病率和病死率均居全部恶性肿瘤第二位[4-5]，但其流行存在着很大的地理及人群分布差异，其在西北地区的发病率较高，而在广东、广西等地区的发病率相对较低。胃癌的发病机制目前尚不十分明确，幽门螺杆菌感染被认为是最主要的危险因素。研究显示，在有胃癌家族史的人群中，根除幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，Hp）治疗可降低胃癌的发生风险，其他危险因素包括环境因素、饮食因素[6]。自噬通过降解细胞内组分并向细胞提供降解产物，在维持和调节细胞稳态中发挥重要作用，本文总结了胃癌与自噬的相关研究进展。

1 自噬概述

自噬是细胞维持稳态的重要机制，是指细胞内缺陷蛋白和（或）因蛋白质错误折叠而损害的细胞器被降解和回收，最早由Dove于1963年提出[7]。自噬受30 多个自噬相关基因（autophagy related gene，ATG）的严格调控[8-10]，包括自噬诱导、囊泡延伸、自噬体形成、自噬溶酶体形成和降解4 个过程[11]。正常情况下，机体细胞很少会发生自噬，但饥饿、缺氧等细胞应激条件可诱导自噬的发生。

2 自噬相关信号通路

自噬调控与自噬相关信号通路密切相关，研究较为广泛的是雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）相关信号通路，肿瘤细胞中MTOR 相关信号通路上调，从而抑制自噬发生[12]。MTOR相关信号通路包括腺苷一磷酸活化蛋白 激 酶（AMP- activated protein kinase，AMPK）/MTOR信号通路和磷脂酰肌醇-3-羟激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）/MTOR信号通路。

2.1 AMPK/MTOR 信号通路

MTOR 是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，包含MTOR1 和MTOR2 两 种复 合物，MTORC1 可 以被雷帕霉素抑制，是重要的自噬调节因子[13]。MTOR1 可以使unc-51 样自噬激活激酶1（unc-51 like autophagy activating kinase 1，ULK1）复合物和ATG13 磷酸化，从而直接抑制自噬，ATG13是与自噬小体形成有关的重要基因[1]。在饥饿状态时，细胞内腺苷一磷酸（adenosine monophosphate，AMP）及腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）生成减少，从而抑制AMPK 的激活，AMPK 也属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其下游的TSC 复合体亚基2（TSC complex subunit 2，TSC2）、TSC 复合体亚基1（TSC complex subunit 1，TSC1）复合物可被激活的AMPK 磷酸化，抑制MTORC1 的生成，从而抑制自噬，同时激活的AMPK 可直接抑制MTORC1 的生成[14]。另一方面，AMPK 可以直接激活ULK1 复合物，使Ser317 及Ser777 位点磷酸化，从而促进自噬[15-16]。

2.2 PI3K/AKT/MTOR 信号通路

PI3K 是一种细胞内磷脂酰肌醇激酶，可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，其中Ⅰ型PI3K 与肿瘤的发生密切相关。Ⅰ型PI3K 是由p110 催化亚基和p85 调节亚基形成的稳定异二聚体，亚基通过酪氨酸激酶和G蛋白偶联受体转导信号[17]。通常p85 亚基对p110亚基具有抑制作用，但当受到外部因素（如细胞因子等）刺激后，PI3K 发生空间构象变化，失去了亚基抑制作用，从而激活PI3K[18]。PI3K 激活后可将磷脂酰肌醇-4, 5-二磷酸（phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate，PIP2）磷酸化生成磷脂酰肌醇-3,4,5-二磷酸（phosphatidylinositol-3, 4, 5-bisphosphate，PIP3），PIP3 属于第二信使，可以招募具有保守PH同源体结构域的分子，使其在细胞膜上被激活[19]。而该磷酸化过程可以被磷酸酶和张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）抑 制，PTEN是一类重要的抑癌基因，通过其内源性的脂质磷酸酶参与细胞自噬。PIP3 可以与AKT 结合，通过3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1（3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1，PDK1）将AKT 上的丝氨酸/苏氨酸结合位点磷酸化，从而激活AKT。而AKT 的激活可以抑制TSC2、TSC1 复合物形成，最终抑制自噬的发生。TSC2、TSC1 复合物是鸟苷三磷酸酶激活蛋白（GTPase-activating protein，GAP），可促进Rheb-鸟苷三磷酸（guanosine triphosphate，GTP）转化为Rheb-鸟苷二磷酸（guanosine diphosphate，GDP），Rheb-GTP 可以激活MTORC1，而Rheb-GDP 不能[19]。此外，MTORC2也可以使AKT 磷酸化，激活其下游调节因子，从而抑制自噬[20]。

3 自噬在胃癌中的作用

自噬与胃癌的发生、发展、治疗及预后均有关，研究认为，自噬在胃癌中具有双重作用，包括细胞保护性自噬和抑制性自噬[21-23]。

3.1 自噬对胃癌的抑制作用

自噬被认为是人类胃癌发生的保护机制，是机体应对不良刺激的反应。自噬可以通过减少氧化应激及降解错误折叠的蛋白质和受损细胞器从而抑制胃癌的发生[24-25]。同时，自噬可以提供维持细胞能量代谢的物质，如氨基酸、核苷酸等。在胃癌患者中可以检测到多种自噬相关蛋白的缺失及基因突变[26-29]。有研究者通过诱导胃癌细胞自噬并介导细胞凋亡的发生，抑制胃癌细胞的增殖，而抑制自噬可以促使胃癌的发生和转移[30-31]。Wang等[32]研究发现，抑制自噬可以促进程序性死亡受体配体1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也称PD-L1）的表达，从而抑制机体T 细胞功能，使肿瘤细胞逃避免疫系统介导的排斥反应。肿瘤发生转移是预后不良的主要标志，通过增加肿瘤细胞的自噬，抑制其分裂增殖能力可抑制肿瘤细胞发生转移[33]。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）在胃癌细胞转移过程中具有关键作用。研究证实，自噬被诱导后可降低MMP 的表达，并通过调控AKT/MTOR 通路引起胃癌细胞死亡[34-35]。Li 等[36]研究发现，过表达E2F 转录因子2（E2F transcription factor 2，E2F2）可以通过调控PI3K/AKT/MTOR 自噬相关通路抑制自噬的发生，从而促进肿瘤细胞的迁移和侵袭，而抑制E2F2 可以激活自噬进而抑制胃癌细胞迁移和侵袭。

Hp 感染是已知引起胃癌的重要原因之一，其致病作用主要通过空泡毒素相关蛋白A（vacuolating cytotoxin associated protein A，Vac A）及细胞毒素相关基因A（cytotoxin-associated gene A，Cag A）两种细胞毒力因子，在Hp 感染初期，固有免疫识别外源性感染后诱导自噬，以维持细胞内环境稳态[37]，但当Hp持续存在时，自噬水平下调，从而促进胃癌的发生[38]。研究发现，Hp感染后可以通过抑制MTOR1促进自噬的发生，进而诱导慢性炎症及上皮-间充质转化，形成具有肿瘤干细胞特性的细胞[39]。Li 等[40]通过调控微小RNA（microRNA，miRNA）-1298-5p 的表达抑制胃癌细胞自噬并促进肿瘤的生长。Lee 等[41]通过阻断AMPK 通路促进自噬，从而抑制Hp感染相关的胃癌发生。

自噬在胃癌的治疗中也具有重要作用，通过激活自噬的发生可以抑制胃癌的生长、提高机体对化疗药物的敏感性。研究显示，黄连素可以通过诱导细胞自噬抑制胃癌细胞生长[25]，而Wei 等[42]也发现促进自噬发生可以增强5-氟尿嘧啶对胃癌的治疗作用。

3.2 自噬对胃癌的促进作用

自噬不仅对胃癌具有抑制作用，在很多方面也具有促进作用。在已发展的胃癌中，在细胞能量及营养缺乏时可以通过降解细胞内物质以提供能量和重要化合物，这种自噬可以防止毒素的积累，有利于肿瘤细胞的生存[22,43]。胃癌与自噬的发生密切相关，自噬相关信号通路PI3K/AKT/MTOR 能够促进胃癌的发生、发展，当阻断该通路时细胞迁移及侵袭能力明显下降，细胞凋亡增多[44-45]。肿瘤细胞可以通过自噬发生增殖和转移，与疾病不良预后有关[46]。

在治疗方面，自噬的激活可影响化疗药物的疗效，一些细胞毒性化疗药物可以激活自噬，从而使细胞产生耐药性[47]。研究显示，抑制自噬可提高胃癌细胞对顺铂的敏感性[48-49]。然而异常或过度的自噬会导致维持肿瘤细胞生存所必需的细胞器不适当降解，最终导致自噬细胞死亡，抑制肿瘤的发展[50]。当应用自噬抑制剂时，可使抗肿瘤药物对肿瘤细胞的细胞毒性增强[51-52]，提示自噬抑制剂有望成为胃癌的治疗药物之一。

4 小结

综上所述，自噬对胃癌的发生、发展可能具有促进和抑制双重作用，在胃癌的治疗过程中，自噬的激活或抑制会对化疗药物的疗效产生不同的影响。自噬相关蛋白有望成为胃癌新的标志物，ATG可能是胃癌预后的标志物，而自噬相关信号通路AMPK/MTOR 及PI3K/AKT/MTOR 是自噬发生的关键，可以通过抑制或激活以上信号通路靶向干预胃癌的治疗。在胃癌发生发展的不同阶段抑制或激活自噬的发生，能够使化疗药物的疗效最大化。因此有必要对自噬在胃癌中的具体作用进行进一步的研究，从而寻找胃癌靶向治疗的新方向。