自噬与前列腺癌治疗抵抗的研究进展

骆广跃 陈先国 梁朝朝

自噬是细胞应对代谢、毒素以及环境压力所产生的一种适应性生理过程。目前普遍认为这种适应能力对于普通细胞是有益的，但对于肿瘤细胞，自噬同样也可以增强其养分利用，促进癌细胞的生长和转移，更重要的是，自噬可以增强肿瘤细胞对各种治疗方法的耐受性，降低各种治疗方法的疗效。在前列腺癌中，雄激素阻断、紫杉醇化疗以及激酶抑制剂均可以引起自噬的变化而出现治疗抵抗，因此，深入探究前列腺癌治疗过程中自噬的动态变化有助于为前列腺癌的治疗提供新思路。

一、自噬概述

细胞自噬是一种基本的细胞应激调控机制，细胞可以通过自噬和溶酶体来消除、降解和消化受损、变性、衰老和失去功能的细胞、细胞器及变性蛋白质与核酸等生物大分子。为细胞的重建、再生和修复提供必须原料，实现细胞的再循环和再利用。它既是体内的“垃圾处理厂”，也是“废品回收站”。根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同，哺乳动物细胞自噬主要可分为3种方式：巨自噬、微自噬以及分子伴侣介导的自噬［1］，通常我们所说的自噬是指巨自噬。事实上，细胞正常情况下很少发生高强度的自噬，除非有诱发因素的存在。这些诱发因素很多，既有来自于细胞外的（如外界中的营养成分、缺血缺氧、生长因子的浓度等），也有细胞内的（代谢压力、衰老或破损的细胞器、折叠错误或聚集的蛋白质等）。由于这些因素的经常性存在，因此细胞保持了一种低水平、基础的自噬活动以维持内环境稳态［2］。自噬维持细胞内环境稳态是通过应急吞噬细胞内受损物质，这就要求自噬的速度要快、量要大，特异性不强。因此自噬的过程一旦启动，必须在度过危机后适时停止，否则，捕获胞质成分的特性将导致细胞发生不可逆的损伤［3］。

二、自噬与肿瘤的关系

自噬作为维持细胞内稳态、降低环境对细胞影响的基本生理活动，与肿瘤发生、发展和治疗的关系十分复杂。目前认为自噬与肿瘤的关系是双面性的。对于不同的细胞，自噬的作用可能不同，相同的细胞在不同的外部因素作用时，自噬的作用也可能不同，在肿瘤发生、发展的不同阶段，自噬的作用也不尽相同。目前大多数学者认为自噬活动可以作为抑制肿瘤发生的保护性因素［4］。自噬相关基因Beclin-1是第一个确认的哺乳动物自噬基因，研究人员发现在40%～75%的乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌中存在Beclin-1基因的缺失，而且存在Beclin-1缺陷的小鼠比正常小鼠更易发生淋巴瘤、肝细胞癌和肺癌［5］。在自噬缺陷的细胞中，泛肽结合蛋白p62表达上调以促进肿瘤的发生，而在正常的细胞中，自噬可通过清除p62而抑制肿瘤的发生。自噬抑制肿瘤的发生机制可能与自噬可以通过对变性蛋白或受损细胞器进行降解以减少氧化应激的产生、避免对DNA的损伤［6］。尽管自噬作为肿瘤发生的保护性因素已被普遍接受，然而自噬仍有可能是促进肿瘤产生和转移的因素。研究人员发现自噬可以抑制细胞应激反应，促使融合基因Bcr-Abl介导的白血病的发生［7］。肿瘤细胞一般都具有特征性的低营养、低氧环境，然后诱导自噬的上调。敲除自噬关键基因Beclin-1、Atg5、Atg7后的肿瘤模型对于环境代谢压力是敏感的，这些都说明自噬可以改善肿瘤细胞的微环境以帮助肿瘤细胞渡过难关［8］。

三、自噬与前列腺癌的关系

前列腺癌是男性最常见的恶性肿瘤之一，最新统计数据显示，美国前列腺癌的发病率居男性癌症的首位，死亡率在男性癌症中仅次于肺癌，居癌症死亡的第2位［9］。许多研究表明自噬与前列腺癌的发生、发展以及治疗关系密切。尤其是在不同治疗方法下自噬的反应状态对治疗效果及预后有很大影响。下面介绍几种前列腺癌常用的治疗方法以及自噬的产生和改变。

1.雄激素剥夺治疗：目前晚期前列腺癌的标准治疗是雄激素剥夺治疗，多数患者初期采用雄激素剥夺治疗有效，但雄激素剥夺治疗后几乎所有患者均转化为去势抵抗性前列腺癌（castration resistant prostate cancer，CRPC）。最近的一些研究表明，抗雄激素治疗可以激活自噬活动，以致CRPC的发生。雄激素在自噬活动中是一个重要角色，雄激素受体可以负向调控自噬活动，而针对雄激素受体的抑制剂则可以使自噬活动增强。比卡鲁胺，一种非甾体类雄性激素受体拮抗剂，在没有其他因素的压力下可以使前列腺癌细胞的自噬活动增强。进一步的研究发现雄激素受体拮抗剂恩扎鲁胺可以在体内或体外的前列腺癌模型中诱导出明显的自噬潮［10］。这些研究表明抗雄激素治疗可以增强自噬活动从而增加细胞的适应能力以克服雄激素撤退的代谢压力。抗雄激素治疗可以提高自噬活动，mTOR发挥了关键角色，雄激素受体可以促进mTOR mRNA的合成，而抗雄激素治疗会直接影响mTOR活动。这一发现已经被先前研究证实，雄激素剥夺会减少mTOR的下游代谢产物［11］。使用恩扎鲁胺进行长时间的雄激素受体阻断可以激活AMP依赖的蛋白激酶 （adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK），最终通过mTOR调控蛋白抑制mTOR。研究已经表明AMPK能够直接调控mTOR活动以应对细胞能量失衡，增加AMP／ATP的比率。缺氧是抗雄激素治疗可以提高自噬活动的一个间接原因，雄激素撤退阻碍血管生成和营养合成以致缺氧进一步刺激自噬。上述事实可以证实雄激素受体对自噬潮的影响，但不能完全解释自噬的调控，例如，雄激素剥夺治疗仍然可以使缺乏雄激素受体的PC3细胞系自噬上调［12］。可能的原因包括原癌基因的改变例如PTEN，肿瘤抑制因子的改变如细胞肿瘤抗原P53，以及雄激素受体下游的异常代谢产物。

考虑到雄激素和雄激素受体在前列腺癌治疗中的重要地位，并且雄激素剥夺治疗获益的局限性可能在于自噬，目前大量的研究在探索自噬的调控是否可以改善雄激素剥夺治疗的效果。有证据表明雄激素受体和自噬抑制剂表现为协同作用，促进细胞死亡，并且这种抑制是剂量和时间依赖性的［13］。Bennett等［14］研究发现，使用自噬抑制剂三甲基腺嘌呤协同比卡鲁胺是单独使用比卡鲁胺处理细胞的细胞死亡率的1.5倍。Colquhoun等［15］也发现，使用比卡鲁胺和二甲双胍处理LNCaP细胞会使集落形成率明显降低，这种现象在PC3细胞系仍然存在，虽然后者需要更高的剂量。

2.紫杉醇化疗：目前晚期前列腺癌的标准治疗是内分泌治疗，多数患者初期采用内分泌治疗有效，但治疗后几乎所有患者均转化为CRPC。多西他赛目前是CRPC患者的一线疗法，国外研究显示，以多西他赛为基础的联合化疗方案可延长CRPC患者中位生存时间2个月左右，目前用自噬理论还很难解释此种化疗方法疗效有限性的原因［16］。早期的研究表明，以多西他赛为基础的化疗会导致自噬活动不同程度的变化，有些研究显示会诱导自噬［17］，而有些相反［18］，这些研究结果的差异在一定程度上可以通过使用不同浓度的紫杉醇和不同的细胞系来解释。有学者通过对乳腺癌细胞研究发现，自噬小体对于紫杉醇的反应是环境依赖性的，治疗时间和环境压力都会影响自噬活动的程度［19］。尽管目前研究结果各不相同，但自噬与紫杉醇之间还是有固有的联系。理论上说紫杉醇会抑制自噬，因为紫杉醇针对的目标是微管（自噬体形成和运输的核心组成部分），然而这种说法具有一定的局限性，有研究人员发现紫杉醇可以上调自噬活动［20］。可能的原因是紫杉醇仅仅针对的是微管上的特殊部位例如纺锤体而留下足够的功能区来完成自噬活动，有的则认为微管结构的破坏会触发Raf-1的信号级联反应以致诱导自噬［21］。Notte等［19］发现了紫杉醇诱导自噬的两条关键通路，第一是紫杉醇抑制了mTOR，第二则是涉及到c-Jun氨基末端激酶的激活，使Bcl-2和Bcl-XL磷酸化进而激活自噬。有趣的是，尽管上面两条通路有相似的功能，但不同的紫杉醇治疗时间和不同的环境压力对自噬的激活差异却很大。

就像紫杉醇可以影响自噬一样，自噬似乎也是出现紫杉醇抵抗的重要因素，尤其是在前列腺癌细胞中。LNCaP-AI是一种雄激素非依赖性前列腺癌细胞系，当位于雄激素缺乏的培养液，LNCaP-AI细胞系对于多西紫杉醇的耐受能力是普通LNCaP细胞系的2.5倍，而当恢复培养液中的雄激素，LNCaP-AI细胞系依然对多西紫杉醇敏感，当再加入三甲基腺嘌呤抑制自噬，多西紫杉醇的细胞毒性倍增，由此可以看出自噬是出现多西紫杉醇抵抗的影响因素［14］。

3.激酶抑制剂：酪氨酸激酶是信号转导的重要中介，这些激酶的任何异常活动都有可能会导致细胞异常增殖、分化、凋亡和代谢。Src家族酪氨酸激酶（Src family kinases，SFK）在肿瘤进展中发挥重要作用，其中包括胶质母细胞瘤、结肠癌、肺癌、乳腺癌和前列腺癌［22］。SFK的激活与前列腺癌的侵袭和转移潜能有着密切联系，尤其对于前列腺癌的骨转移。SFK能激活雄激素受体，而SFK的活动在雄激素剥夺时又受许多生长因子的影响，包括表皮生长因子、胃泌素、IL-6、IL-8，这些生长因子也可以激活许多重要的增殖通路，其中就包括 Ras／Raf／Erk和 PI3K／Akt途径［23］。目前已纳入临床研究的酪氨酸激酶抑制剂包括达沙替尼和塞卡替尼等。研究表明塞卡替尼可以减少前列腺癌细胞株的转移，然而SFK抑制剂在诱导细胞凋亡的水平上很明显是失败的，这可能是由于自噬的影响［24］。当SFK被抑制PI3K／Akt／mTOR／S6K信号级联反应被阻碍，可导致自噬的上调。尽管很多研究模型都证明了前列腺癌中SFK的异常激活，并且针对SFK的抑制对于肿瘤的治疗能够获得收益，然而自噬提供的逃避机制限制了这类药物的治疗潜能。在使用SFK抑制剂的同时使用自噬抑制剂或许能够提高这类药物的疗效。有研究建立了异种小鼠的前列腺癌模型，一组使用塞卡替尼处理，另一组使用塞卡替尼联合氯喹处理，观察14d后肿瘤的生长情况，发现后者抑制肿瘤生长率达64%，而单独使用塞卡替尼组则仅为26%［25］。总而言之，激酶在前列腺癌细胞代谢和增殖过程中起着很重要的作用，并且针对激酶的抑制剂可以影响前列腺癌的进展，SFK抑制剂治疗效果的局限性可能是由于交叉的分子通路重叠所导致同时出现的治疗效果和治疗抵抗，幸运的是，自噬抑制剂或许可以破坏这种治疗抵抗。

四、展望

随着医学的发展，我们对前列腺癌的认识也不断深化。自噬的动态变化在前列腺癌的进展中是一种潜在的可变因素，针对前列腺癌的干预性治疗和肿瘤自身的进展程度决定了自噬活动对肿瘤本身的利与弊，因此适当的调控自噬活动以获得最大的治疗效果显得尤为重要。目前很多针对前列腺癌自噬调控的临床试验正在展开，但是调控自噬的过程相对缺乏特异性，并且对于非癌组织的影响也不确定。希望在不久的未来，我们能深入理解前列腺癌进展和治疗中自噬的动态变化，通过特异性的自噬调节来诱导前列腺癌细胞凋亡以达到治疗目的，这或许是前列腺癌治疗的一个可行策略。

［1］ Majeski AE，Dice JF.Mechanisms of chaperone-mediated autoph-agy［J］.Int J Biochem Cell Biol，2004，36（12）：2435-2444.

［2］ Mizushima N，Levine B，Cuervo AM，et al.Autophagy fights disease through cellular self-digestion［J］.Nature，2008，451（7182）：1069-1075.

［3］ Maiuri MC，Zalckvar E，Kimchi A，et al.Self-eating and self-killing：crosstalk between autophagy and apoptosis［J］.Nat Rev Mol Cell Biol，2007，8（9）：741-752.

［4］ Chen N，Debnath J.Autophagy and tumorigenesis［J］.FEBS Lett，2010，584（7）：1427-1435.

［5］ Brech A，Ahlquist T，Lothe RA，et al.Autophagy in tumour suppression and promotion［J］.Mol Oncol，2009，3（4）：366-375.

［6］ Mathew R，Karp CM，Beaudoin B，et al.Autophagy suppresses tumorigenesis through elimination of p62［J］.Cell，2009，137（6）：1062-1075.

［7］ Altman BJ，Jacobs SR，Mason EF，et al.Autophagy is essential to suppress cell stress and to allow BCR-Abl-mediated leukemogenesis［J］.Oncogene，2011，30（16）：1855-1867.

［8］ Mathew R，Karantza-Wadsworth V，White E.Role of autophagy in cancer［J］.Nat Rev Cancer，2007，7（12）：961-967.

［9］ Siegel R，Ma JM，Zou ZH，et al.Cancer statistics，2014［J］.CA Cancer J Clin，2014，64（1）：9-29.

［10］ Nguyen HG，Yang JC，Kung HJ，et al.Targeting autophagy overcomes Enzalutamide resistance in castration-resistant prostate cancer cells and improves therapeutic response in a xenograft model［J］.Oncogene，2014，33（36）：4521-4530.

［11］ Xu YY，Chen SY，Ross KN，et al.Androgens induce prostate cancer cell proliferation through mammalian target of rapamycin activation and post-transcriptional increases in cyclin D proteins［J］.Cancer Res，2006，66（15）：7783-7792.

［12］ Li MQ，Jiang XJ，Liu D，et al.Autophagy protects LNCaP cells under androgen deprivation conditions［J］.Autophagy，2008，4（1）：54-60.

［13］ Ziparo E，Petrungaro S，Marini ES，et al.Autophagy in prostate cancer and androgen suppression therapy［J］.Int J Mol Sci，2013，14（6）：12090-12106.

［14］ Bennett HL，Stockley J，Fleming JT，et al.Does androgenablation therapy（AAT）associated autophagy have a pro-survival effect in LNCaP human prostate cancer cells？［J］.BJU Int，2013，111（4）：672-682.

［15］ Colquhoun AJ，Venier NA，Vandersluis AD，et al.Metform-in enhances the antiproliferative and apoptotic effect of bicalutamide in prostate cancer［J］.Prostate Cancer Prostatic Dis，2012，15（4）：346-352.

［16］ Tannock IF，de Wit R，Berry WR，et al.Docetaxel plus prednisone or mitoxantrone plus prednisone for advanced prostate cancer［J］.N Engl J Med，2004，351（15）：1502-1512.

［17］ Viola G，Bortolozzi R，Hamel E，et al.MG-2477，a new tubulin inhibitor，induces autophagy through inhibition of the Akt／mTOR pathway and delayed apoptosis in A549cells［J］.Biochem Pharmacol，2012，83（1）：16-26.

［18］ Veldhoen RA，Banman SL，Hemmerling DR，et al.The chemotherapeutic agent paclitaxel inhibits autophagy through two distinct mechanisms that regulate apoptosis［J］.Oncogene，2013，32（6）：736-746.

［19］ Notte A，Ninane N，Arnould T，et al.Hypoxia counteracts taxol-induced apoptosis in MDA-MB-231breast cancer cells：role of autophagy and JNK activation［J］.Cell Death Dis，2013，4：e638.

［20］ Long BH，Fairchild CR.Paclitaxel inhibits progression of mitotic cells to G1phase by interference with spindle formation without affecting other microtubule functions during anaphase and telophase［J］.Cancer Res，1994，54（16）：4355-4361.

［21］ Eum KH，Lee M.Crosstalk between autophagy and apoptosis in the regulation of paclitaxel-induced cell death in v-Haras-transformed fibroblasts［J］.Mol Cell Biochem，2011，348（1-2）：61-68.

［22］ Yeatman TJ.A renaissance for SRC［J］.Nat Rev Cancer，2004，4（6）：470-480.

［23］ DaSilva J，Gioeli D，Weber MJ，et al.The neuroendocrinederived peptide parathyroid hormone-related protein promotes prostate cancer cell growth by stabilizing the androgen receptor［J］.Cancer Res，2009，69（18）：7402-7411.

［24］ Kung HJ.Targeting tyrosine kinases and autophagy in prostate cancer［J］.Horm Cancer，2011，2（1）：38-46.

［25］ Li Y，Luo P，Wang J，et al.Autophagy blockade sensitizes the anticancer activity of CA-4via JNK-Bcl-2pathway［J］.Toxicol Appl Pharmacol，2014，274（2）：319-327.