自噬对肿瘤发生发展保护性作用的研究进展

王晓娜，任庆源，李雨桐，张泽兵

（吉林大学口腔医院病理科，吉林长春130021）

自噬对肿瘤发生发展保护性作用的研究进展

王晓娜，任庆源，李雨桐，张泽兵＊

（吉林大学口腔医院病理科，吉林长春130021）

自噬在许多有机体的各种生理过程中起着重要作用，包括应激反应、肿瘤抑制、细胞内蛋白和细胞器的质量控制等［1，2］。自噬在肿瘤细胞中具有双重作用，一方面，通过排除致癌性的蛋白底物和受损的细胞器，抵抗DNA损伤，维持细胞内稳态，限制肿瘤的生长；另一方面，自噬介导细胞内能量和代谢产物循环利用，维持肿瘤的代谢和生长［25］。肿瘤细胞在代谢压力、缺氧、营养缺乏及抗肿瘤治疗等恶劣的细胞外环境下表现出较强的凋亡抗性，肿瘤细胞能够在这样艰难的环境中生存，自噬起着关键性作用［69］。到目前为止，自噬对肿瘤的保护性作用机制还不是很清楚，自噬作为肿瘤细胞逃避凋亡的一种重要机制，近年来成为研究肿瘤发生发展及治疗的热点。针对自噬对肿瘤生长的保护性作用，依据现有的研究归纳为以下几种可能。

1 拮抗DNA损伤，促进DNA修复

外源性和内源性因素都是DNA完整性的威胁。外源性环境因素（如紫外线，电离辐射，遗传毒性的化学品）和内源性因素如活性氧（ROS）等代谢副产物可引起DNA结构改变即DNA损伤。DNA损伤会上调自噬来保持细胞成分的合成、降解与循环利用的平衡状态，维持基因组的稳定性以及降低细胞内ROS水平和氧化应激［7，1012］。自噬相关基因的缺陷会引起过量ROS积累、DNA损伤和基因组不稳定［8］。研究表明，线粒体引起的ROS是DNA氧化损伤的一个来源。线粒体更新可调节ROS的产量，自噬是线粒体更新的主要途径，因此自噬可抵抗ROS引发的DNA损伤［12，13］。自噬能为DNA修复提供核苷酸或能提高DNA修复结构的功能，促进DNA修复［8］。自噬缺陷能激活DNA损伤反应，促进基因组损伤，可能给DNA修复机制造成负担［14］。许多试剂不论是损伤DNA还是抑制DNA修复都被成功应用于临床，自噬抑制剂加强它们的作用效果，考虑可能自噬与DNA修复机制之间存在一定调节机制来控制这个过程［2］。

2 抗失巢凋亡

失巢凋亡是一种程序性细胞死亡，发生在细胞与细胞外基质（ECM）脱离接触时，在机体发育、疾病发生和肿瘤转移中起到重要作用［15，16］。Kenific等学者发现，自噬是保护脱离细胞外基质的上皮细胞免受失巢凋亡的一种机制［17］。对ECM的粘附是上皮组织稳定和行使功能的关键，与ECM分离的乳腺动物上皮细胞能够迅速活化自噬，为细胞生存提供可能，ECM分离引发的失巢凋亡会产生代谢压力而诱发自噬［18，19］。自噬通过降低ATP的产量来抵抗失巢凋亡，可促进肿瘤细胞进入休眠状态，使其在应激和代谢压力等恶劣条件下存活［20，21］。Lock等人的研究表明，自噬会帮助与ECM分离的癌细胞逃避失巢凋亡，延迟由游离整合素到自噬发生装置的信号传递，维持肿瘤细胞生存、传播和转移。应激条件下，自噬会诱导侵袭性肿瘤细胞的休眠，对于促进休眠细胞的生存至关重要。如果此时自噬功能减弱，可能阻碍肿瘤细胞休眠甚至导致休眠细胞死亡［22］。

3 自噬基因过表达，促进血管生成

近几年很多学者在自噬基因方面的研究发现，自噬基因参与肿瘤细胞的增殖迁移和血管形成。Capparelli等人发现，自噬对肿瘤发生发展的保护性作用与自噬基因的过表达有关。端粒酶永生化的成纤维细胞中自噬相关基因（如BNIP3，CTSB和ATG16L1）表达产生自噬性成纤维细胞。这些转基因成纤维细胞进行线粒体自噬，代谢方式转向糖酵解。更重要的是，这些自噬成纤维细胞有效地促进肿瘤的生长和转移。实验中还证明单一的自噬基因过度表达足以驱动诱导自噬。自噬会释放营养物质进入肿瘤微环境促进肿瘤生长，促进独立新生血管的形成［23］。Salem等人通过DRAM基因过表达上调间质成纤维细胞的自噬，是反式激活p53和p53依赖的细胞自噬的关键。实验中发现，自噬性成纤维细胞由于关键基因如DRAM和LKB1的过表达激活AMPK激酶途径从而引发自噬，有效地促进肿瘤的生长［24］。Lee等学者发现，自噬基因Beclin1与血管生成之间存在联系，对肿瘤的发生发展有重要影响。原代黑色素瘤小鼠模型的杂合子小鼠在缺氧条件下可促进血管生成，促进肿瘤细胞增殖、迁移［25］。在肿瘤微环境中，自噬能够增强肿瘤细胞在各种应激因子如放疗、化疗等条件下的生存能力。抗血管新生治疗引起的血行阻断会加重乏氧状态，但有些肿瘤可通过激活AMPK和乏氧诱导因子HIF－1α通路诱导自噬来促进肿瘤细胞的血管形成，从而逃避抗血管新生治疗在乏氧状态下存活［26］。

4 增强癌细胞侵袭力

随着研究的不断深入，自噬对肿瘤保护性作用的实验依据逐渐被发掘出来。Macintosh等人使用神经胶质瘤细胞系诱导产生shRNA来靶向作用于自噬必需基因Atg12。下调Atg12与未下调Atg12的组相比，他们发现抑制自噬不会影响肿瘤细胞的活力、增殖或迁移能力，但会明显降低肿瘤细胞在三维器官模型中的侵袭力。实验数据还表明自噬可能在肿瘤细胞由良性转变成恶性的过程中起到关键性作用［27］。Pàez－Ribe等学者发现，在小鼠胰腺神经内分泌癌和胶质细胞瘤模型中，血管生成抑制剂靶向作用于血管内皮生长因子通路表现出抗肿瘤作用，肿瘤在抗血管生成治疗后反应性增强自噬，可能增加肿瘤细胞的侵袭力［28］。高分化结肠腺瘤中缺氧诱导的自噬因LC3A、Beclin－1和HIF1α过表达而增强。实验证实，腺瘤中缺氧诱导的自噬与发育不良的腺瘤的早期侵袭或恶变有关［29］。

5 小结与展望

自噬贯穿于正常细胞生长发育和生理病理过程，对于细胞自噬和自噬性细胞死亡的研究不仅具有理论意义，而且具有非常重要的临床应用价值。通过对自噬作用机制的深入研究，我们希望可以通过调控细胞自噬水平来控制癌症或者其它自噬相关疾病的发展。现在很多学者已经将自噬抑制剂应用于研究和临床试验，通过抑制自噬达到控制或治疗肿瘤的目的。FDA唯一通过的抑制自噬的药物是氯喹（CQ），它的衍生物羟氯喹（HCQ）能够通过干扰溶酶体酸化来阻断自噬［30］。抗癌药与自噬抑制剂CQ或HCQ联合应用，增加肿瘤细胞对各种抗癌治疗的敏感性［31］。研究中广谱BCL2抑制剂Gx15－070应用于在胸腺上皮性肿瘤细胞，通过mTOR通路抑制自噬依赖的细胞凋亡，从而抑制胸腺上皮性肿瘤细胞的生长［32］。Jin等学者认为使肿瘤细胞处于应激条件下，联合使用自噬抑制剂能够提高肿瘤治疗的效果、改善肿瘤预后［33］。Ⅰ期临床试验评价mTOR抑制剂替西罗莫司时，联合使用HCQ组转移性黑色素瘤患者73%表现出肿瘤生长稳定，而单用替西罗莫司的患者病情继续发展［34］。

目前亟待解决的问题是如何把握不同肿瘤对自噬的反应，有效地控制自噬水平，消除自噬对肿瘤的保护性作用，有效地抑制肿瘤的发展。因此，考虑到自噬在肿瘤中的复杂效应，深入研究它的功能将有助于找到抑制肿瘤生长的有效途径，这对肿瘤发病机制的研究及临床治疗均有重要的意义。另外自噬到底是不是一个癌症治疗中合适的靶点仍需考虑。以上问题都有待于我们进一步研究。相信随着对自噬研究的不断深入、基因技术与药学的快速发展、基因的靶向治疗及靶向药物的研制将为肿瘤治疗开辟出新的道路。

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2014－05－06）

1007－4287（2015）06－1035－03

吉林省科技厅科技引导项目资助课题（201105101）；吉林省卫生厅项目（20131004）

＊通讯作者