细胞自噬在非小细胞肺癌中的研究进展

2023-11-27刘梓键杨志雄

中国医药导报 2023年27期

刘梓键杨志雄

广东医科大学附属医院肿瘤医院肺部肿瘤专科，广东湛江 524000

肿瘤有良恶性之分。恶性肿瘤，即癌症，其发生常常由人体中的细胞异常增殖介导。根据最新全球的流行病学调查结果，肺癌仍然是2022 年诊断的五种主要癌症类型之一，也是中国癌症相关死亡的五大主要原因之一[1]。我国肺癌发病率较高，其中男性中最常见的恶性癌症为肺癌[2]。非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）普遍预后较差，复发率高[3]，这与NSCLC 细胞对放化疗的反应性有限及容易对药物耐药这两大因素的持续存在息息相关。因此，寻求一种新的治疗肿瘤的方法以改善患者的预后至关重要。本文综述了自噬的发生机制，以及自噬在NSCLC 治疗中的作用及作用机制，以期为诊治NSCLC 提供新的思路。

1 自噬的发生机制

自噬是一个进化上保守的过程，自噬相关基因介导一种被称为自噬小体的双膜囊泡的形成，其包裹细胞货物并与溶酶体融合，降解细胞内内容物[4]。自噬是一种分解代谢过程，可以在营养缺乏或感染等剧烈的应激条件下，降解受损的蛋白质和细胞器，促进细胞成分再循环，恢复细胞内稳态。主要分为巨自噬、微自噬和伴侣介导的自噬[5]。巨自噬涉及自噬体的形成，是本文主要讨论的自噬类型，下文简称“自噬”。

自噬主要过程包括吞噬体成核、自噬小体和自噬溶酶体的形成，自噬货物的降解和细胞成分再循环[6]。自噬通过调节细胞内稳态参与人类疾病的发生及发展，阿尔茨海默病[7]、帕金森病[8]和癌症[9]等疾病的发生已被验证与自噬通路的异常调节相关。值得注意的是，癌症中的自噬具有环境依赖性。在某些条件下，自噬对癌症发展产生抑制作用。然而，在特定情况下，自噬促进肿瘤的发生。越来越多的证据证明，自噬在癌症的发生进展和治疗中起双刃剑作用[10]。乳腺癌[11]、胰腺癌[12]、肝癌[13]、肺癌[14]等恶性肿瘤的发生及发展都被报道与自噬相关。人们普遍认为肺癌中的自噬调节是一种有前景的治疗选择，自噬通路有望成为肺癌的有效治疗靶点。

在正常生理条件下，自噬本质上是一个在细胞内发挥作用的稳态质量控制系统。其分子机制高度保守，由自噬相关基因编码的蛋白质执行，这些蛋白与其他蛋白互作结合，在自噬流中形成不同的复合物[15]。主要包括3 个阶段，自噬起始和吞噬体成核；吞噬体的延伸和自噬小体的形成；溶酶体融合与货物的降解。遭遇剧烈的应激条件，如病原体感染、饥饿、缺氧条件下，自噬通常被上调。

1.1 自噬起始和吞噬体成核

在哺乳动物中，吞噬体于内质网发出称为聚合体的富含脂酰肌醇3 磷酸（phosphatidylinositol 3-phosphate，PI3P）的膜结构域。激活自噬过程的信号通常来源于各种应激源，包括能量或营养短缺、缺氧、氧化应激和其他细胞毒性损伤[16]。其中最典型的触发器常见的有两类，第一种是氨基酸剥夺下哺乳动物雷帕霉素复合物1 的失活[17]，第二种是AMP 活化蛋白激酶的激活[18]。这两种激酶通过联合调控unc-51 样自噬激活激酶1 复合物来共同触发自噬起始。被激活的unc-51 样自噬激活激酶1 复合物通过直接磷酸化一种磷脂酰肌醇激酶VPS34 和苄氯素1，进一步激活下游的Ⅲ类磷酸肌醇3-激酶复合物I，最终触发吞噬体的成核[19]。

1.2 吞噬体的延伸和自噬小体的形成

吞噬体膜的延伸主要由两种重要的泛素类蛋白偶联系统发挥功能来实现，分别是自噬相关蛋白ATG12-ATG5 蛋白偶联系统和微管相关轻链B-磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl-ethnolamine，PE）泛素类蛋白偶联系统[20]。ATG12-ATG5 蛋白偶联系统在e1 样酶ATG7 和e2 样酶ATG10 联合介导下，与自噬相关16样蛋白1（AT-G16L1）聚合为超分子复合物ATG12-ATG5-ATG16L。这个超分子复合物进一步被WIPI2 招募到吞噬体中，作为LC3-PE 泛素类蛋白偶联系统的e3样酶，在吞噬体内催化LC3-Ⅰ转化为LC3-Ⅱ。

另一方面，新生的pro-LC3 被半胱氨酸蛋白酶ATG 4B 裂解，暴露出甘氨酸残基[21]。随后，e1 样酶ATG7和e2 样酶ATG3 联合介导处理后的LC3 与ATG12-ATG5-ATG16L 复合物结合到PE 上，将其从LC3-Ⅰ转化为膜状、脂化形式LC3-Ⅱ。LC3-Ⅱ是广泛认可的自噬小体标志物并被认为是吞噬团扩张和关闭所必需的物质[22]。自噬体的形成还涉及ATG4 和磷酸酶YMR1，其分别从自噬体外膜上清除LC3/ATG8 和PI3P 从而介导自噬小体与溶酶体融合。

1.3 溶酶体融合与货物的降解

自噬小体的外膜与溶酶体融合为自噬溶酶体[23]。自噬小体-溶酶体融合涉及3 个蛋白家族的功能：Rab GTPases 蛋白家族、膜系因子及可溶性甲基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白。其中Rab GTPases 作为桥梁，连接相反的脂质双分子层。最终自噬货物被一系列溶酶体酸水解酶降解。降解产生的营养物质最终被释放回细胞质，用于蛋白质合成和维持细胞内稳态。

2 自噬在NSCLC 治疗中的作用

2.1 自噬与自噬调节剂

当人们认识到自噬对肺癌发生及发展有影响且起双刃剑作用后，越来越多的研究表明[24，25]，对自噬水平进行调节是控制和治疗肺癌的新方向。根据目前实验研究及临床药物研究发现，肺癌中自噬抑制剂主要包括Beclin1 抑制剂、自噬体/自噬体形成抑制剂和其他抑制剂等三大类。其中氯喹，原作为抗疟药物使用，是一种已知的自噬抑制剂，该药通过抑制晚期核内体与溶酶体的融合来抑制自噬的最后阶段[24]。同时，最新研究表明，哌酮安定是一种通过类泛素化途径发现的新的自噬激活剂[25]。其已被证明通过类泛素化显著增加细胞凋亡和自噬。

2.2 自噬与化疗

目前，化疗仍然是晚期NSCLC 患者的主要治疗选择，部分患者在化疗后出现治疗进展、肿瘤转移和化疗耐药[26]。NcRNA 被报道在化疗耐药中起着重要作用。Cui 等[27]研究结果表明，miR-101-3p 可以通过调节ATG4D 介导的自噬来调节NSCLC 细胞对顺铂的敏感性。Yuwen 等[28]则通过对铂耐药患者与铂敏感患者肿瘤组织中的miRNA 表达差异性分析，发现铂耐药患者对铂类治疗反应降低的机制之一是由于差异表达miR-425-3p 通过靶向AKT1 上调自噬水平所介导。此外，有研究人员尝试通过联合用药激活细胞自噬从而达到增加化疗效果的目的[26]。ABTL0812 是一种在1b/2a 期临床试验中完成首次人体试验显示出良好的安全性和疗效的化学药物。研究人员将ABTL0812 与化疗联合用于治疗晚期和转移性NSCLC，通过激活肺癌细胞系中自噬，抑制Akt/mTOR 轴，显著提高化疗的治疗效果[29]。

另一方面，表观遗传学的研究领域近年来已发展成为肿瘤疾病治疗的重要组成部分，表观遗传变化涉及DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA 的活性，通常介导基因表达的变化及其相互作用[30]。有研究发现β-榄香烯可以通过m6A 甲基转移酶METTL3 介导的细胞自噬逆转NSCLC 细胞对吉非替尼的耐药[31]。溴代多巴胺和额外末端结构域家族蛋白是一种重要表观遗传调节因子，Zhou 等[32]验证了，抑制溴代多巴胺和额外末端结构域家族蛋白表达与紫杉醇和顺铂化疗结合，可以以协同的方式抑制细胞自噬从而抑制NSCLC 细胞的生长。

因此，在NSCLC 中，通过调节ncRNA 表达、影响表观遗传学过程及联合用药的方式介导细胞自噬水平变化是增强化疗效果及逆转耐药的有效治疗方式。

2.3 自噬与放疗

放疗是对肺癌患者最有效的治疗方法之一，常单独使用或与其他治疗方法联合使用。立体定向体放疗目前是NSCLC 的标准治疗方法之一。有实验结果表明，可通过对立体定向体放疗耐药细胞系A549/IR 和H1975/IR 细胞中高表达的KCNQ1OT1 进行沉默从而使耐药细胞对辐射重新敏感[33]。另一项研究表明，NSCLC 组织在接受8 Gy 放射治疗后，组织中Aurora激酶A 的表达显著增加。体外对Aurora 激酶A 的沉默会导致细胞的放射敏感性增强[34]。因此，在NSCLC中，针对ncRNA 及自噬相关蛋白的调节可能是一种新的临床策略，为增强放疗对NSCLC 的疗效提供新的思路。

2.4 自噬与免疫治疗

免疫治疗已成为NSCLC 的一线治疗方案。阻断PD-1 和PD-L1 功能的抗体均被批准为肺癌治疗药物。Booth 等[35]发现，培美曲塞与西地那非的联合用药可以改变肺癌细胞的免疫原性。联合用药通过在NSCLC 中降低了PD-L1、PD-L2 和鸟氨酸脱羧酶的表达，从而进一步增加了Ⅰ类MHC 分子MHCA 的表达，使自噬依赖性的组蛋白去乙酰化酶表达下调，增强细胞的免疫治疗反应。同时，Limagne 等[36]阐明了丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）在抑制化疗-免疫治疗效果方面的作用。使用MAP2K/MEK 抑制剂联合化疗抑制MAPK 通路可促进细胞的线粒体吞噬。线粒体DNA 在线粒体被自噬体和自噬内涵体降解后被释放出来，与Toll 样受体9相互作用。Toll 样受体9 的激活可促进癌细胞产生趋化因子CXCL10，提高T 细胞的募集，提高免疫治疗的效果。由此可以推测，通过调节NSCLC 中的自噬水平提高免疫治疗的效果或许是一种可行的治疗方案。