自噬在调控乳腺癌化疗耐药中的作用研究进展

董晓雪 王蓓 吕晓皑 郑晨辉

●综述

自噬在调控乳腺癌化疗耐药中的作用研究进展

董晓雪 王蓓 吕晓皑 郑晨辉

乳腺癌化疗药物耐药性产生的机制复杂。自噬是将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体进行消化降解，以胞质内出现自噬体为特征的细胞“自我消化”的一系列生化过程，是在正常细胞和病理状态细胞中普遍存在的生理机制。近年来研究发现，自噬与乳腺癌的化疗耐药密切相关。本文就自噬与乳腺癌化疗耐药的相互作用及分子机制进行综述，探讨将自噬作为逆转乳腺癌化疗药物耐药性靶点的可能性。

自噬乳腺癌化疗耐药PI3K/Akt/mTOR通路

乳腺癌是引起女性死亡的重要病因[1]。目前治疗乳腺癌的主要方法是手术治疗，同时辅助化疗、内分泌治疗以及靶向治疗。其中，化疗在乳腺癌的综合治疗中占据重要地位，对延缓或避免肿瘤复发、延长患者生存期起着重要作用[2]；然而乳腺癌患者对化疗药物的耐药现象普遍存在。自噬作为肿瘤细胞自我调适的现象之一，可单独作用或与凋亡共同作用影响肿瘤细胞对化疗药物的敏感性[3]。近年来多项研究开始关注自噬在乳腺癌化疗耐药中的作用，通过调控自噬通路调节化疗耐药性逐渐成为研究热点，本文就自噬与乳腺癌化疗耐药的相互作用及分子机制作一综述。

1 自噬在肿瘤细胞中的激活

自噬是一种细胞内降解系统，可以将细胞质的配体输送到溶酶体，是所有细胞组成的基本机制；其功能是通过调节蛋白质和细胞器周转促进细胞体内平衡[4]。根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同，哺乳动物细胞自噬可分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬等3种主要方式，但目前研究最为广泛的是巨自噬。自噬可以应对缺氧和营养剥夺等压力，被认为是生存策略[5]。因此，有学者认为自噬可在肿瘤细胞中被激活[6]。当放、化疗后，肿瘤细胞会产生大量的破损细胞器、蛋白等有害成分，此时自噬可以保护肿瘤细胞免受常规抗肿瘤治疗的影响，并提供应急的底物和能量，为修复受损DNA赢得时间和条件[7]。最近一项研究发现，错误地处理ATG7 mRNA会导致ATG7蛋白质下降和自噬的缺陷[8]，剪接因子突变增加细胞转化，又提示自噬可以在早期阶段防止肿瘤生长。

根据肿瘤细胞的存活和繁殖，在未癌变期，自噬作为肿瘤抑制因子抑制肿瘤活性；在抗肿瘤治疗过程中，自噬在代谢和氧化应激下向肿瘤细胞提供营养和能量来促进肿瘤细胞存活。总之，自噬是一种“双刃剑”，可以起保护作用，也可以起损害作用，这种作用可能在肿瘤进展过程中发生变化。

2 乳腺癌化疗耐药机制

化疗是治疗乳腺癌的主要方法，但人体在化疗药物在使用过程中会产生不同程度的耐药性，从而影响治疗效果，降低患者生存率。根据肿瘤细胞耐药特点，耐药可分为原药耐药（primary drug resistance，PDR）和多药耐药（multiple drug resistance，MDR）两大类。PDR是指肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物产生抗药性后，对非同类抗肿瘤药物仍敏感；MDR是肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物产生耐药性的同时，对非同类抗肿瘤药物也产生抗药性，是造成乳腺癌化疗耐药的主要原因。

目前关于乳腺癌化疗药物的耐药机制尚未完全清楚。相关研究表明肿瘤细胞化疗耐药机制主要有以下4种。（1）膜糖蛋白介导：肿瘤细胞通过表面药泵蛋白主动外排化疗药物，以降低药物有效率，从而表现出MDR；其中药泵蛋白以ATP结合盒蛋白最为经典，包括P-糖蛋白、多药耐药相关蛋白1和乳腺癌多药耐药相关蛋白等[9]。（2）DNA修复异常：顺铂、5-氟尿嘧啶、阿霉素等抗肿瘤药物通过损伤DNA进而抑制细胞分裂或导致细胞死亡。肿瘤细胞DNA修复系统活性升高，使肿瘤细胞对以上药物产生耐药。（3）凋亡通路异常：凋亡是目前化疗药物的终末途径，但乳腺癌细胞内源性或获得性的凋亡相关基因（Bcl-2基因、p53基因）异常表达或功能缺陷，造成肿瘤细胞抵抗药物介导的凋亡，从而产生耐药[10]。（4）微环境耐药：器官微环境可以通过调节不同耐药基因表达，影响肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。

可见，乳腺癌化疗耐药是一个多基因、多环节、多途径参与的过程，肿瘤细胞异质性、肿瘤相同基因或信号通路的多重突变，导致治疗药物获得性抵抗力从而失败[11]。自噬是化疗药物产生耐药的主要原因，研究表明化疗药物诱导的自噬主要保护细胞免于化疗引起的DNA损伤[12]；也有研究结果发现化疗耐药是因为化疗药物在杀死肿瘤细胞的同时又会激活抗凋亡信号通路的发生。自噬可能是肿瘤细胞多药耐药产生的机制之一，在逆转多药耐药的同时抑制自噬，可能取得更好的效果。自噬可单独或与凋亡共同作用于乳腺癌化疗耐药。自噬可能在肿瘤获得性抵抗中发挥细胞保护作用，抑制自噬可能是克服表皮生长因子受体（EGFR）突变非小细胞肺癌（NSCLC）患者吉非替尼获得性耐药的一种策略[13]。大多数细胞和动物实验通过药理学方法或自噬调节基因的遗传沉默，显示出对自噬的抑制，促进5-氟尿嘧啶诱导的肿瘤细胞死亡。同时，自噬也起到死亡作用，可能在细胞凋亡、缺陷或难以诱导的某些肿瘤细胞中介导细胞死亡。自噬在癌症治疗中起着至关重要的作用，可以通过自噬促进肿瘤细胞对化疗和放疗的抵抗。

3 自噬与乳腺癌化疗耐药

3.1 自噬在乳腺癌化疗耐药中的作用自噬具有双重作用。在正常细胞中，自噬的缺乏或缺陷导致肿瘤的发生；在肿瘤细胞中，自噬是耐受化疗的重要因素。研究表明，自噬在化疗治疗方面存在两种对立的功能，即死亡性自噬和保护性自噬。在某些肿瘤中，死亡性自噬是肿瘤细胞死亡的重要方式；保护性自噬可能是抗肿瘤治疗的重要途径[14]。化疗能诱导肿瘤细胞的凋亡，也能诱导其产生自噬，但这种条件下诱导的自噬常为肿瘤细胞对抗化疗的保护性机制，从而使肿瘤细胞具有耐药性。刘佳等[15]研究表明自噬抑制剂抑制细胞的自噬活性，但细胞凋亡明显增加。各类乳腺癌化疗药物诱导癌细胞自噬而产生耐药，在使用自噬抑制剂后抗耐药疗效明显增强[16]。自噬抑制可能会克服对其他抗肿瘤药物的耐药性反应[17]。自噬在化疗耐药中到底是扮演什么角色呢？有学者认为自噬的抑制会促进化疗药物诱导的癌细胞死亡[18]。氯喹，一种自噬溶酶体形成抑制剂，通过增强吉非替尼诱导的细胞毒性，半胱天冬酶3和ADP-核糖聚合酶切割的激活，克服了吉非替尼耐药细胞（PC-9/gef）细胞中获得的吉非替尼耐药性；这表明抑制自噬可能是克服EGFR突变NSCLC患者吉非替尼获得性耐药。陈平等[19]研究结果发现，抑制自噬可以增强乳腺癌细胞对化疗的敏感性。3-甲基腺苷（3-MA），一种自噬抑制剂，通过特异性地抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）通路来干扰或阻断自噬体形成。刘博文等[20]通过研究证实，芹菜素在诱导乳腺癌细胞凋亡的同时还能诱导自噬；通过3-MA抑制自噬后能明显促进芹菜素的凋亡诱导效应。在A-549和HT-29细胞中，自噬抑制剂可以促进紫杉醇诱导的凋亡。此外，3-MA是一种应用广泛的自噬抑制剂，它能特异性地抑制PI3K通路，干扰或阻断自噬体形成。3-MA被发现可以增强顺铂在其抗性细胞中的细胞毒性作用[21]，这表明自噬的抑制可能是获得性耐药的治疗靶点。一项对胰腺癌等肿瘤的研究发现，3-MA可以有效地增强某些化疗药物的抗肿瘤疗效[22]。Chittaranjan等[23]研究表明抑制自噬可以提高蒽环类敏感性或抵抗三阴性乳腺癌的疗效。

3.2 自噬调控乳腺癌化疗耐药自噬由各种信号通路调节，包括PI3K/Akt/mTOR、AMPK/mTOR、Beclin-1/Vps34复合物、Ras、p53。

3.2.1 PI3K/Akt/mTOR、AMPK/mTORPI3K/mTOR、AMPK/mTOR信号通路已成为调节自噬的中心通路。mTOR可以通过I型PI3K/Akt通路的生长因子信号激活，并被AMPK、p53抑制，通过磷酸化自噬蛋白复合物（ULK1/2），抑制下游自噬性游离。PI3K/AKT/mTOR是自噬的重要调控通路，该通路的激活抑制自噬[24]。相反，AMPK可抑制TORC1信号，并通过ULK1/2磷酸化刺激自噬。PI3K/Akt/mTOR信号通路在调节自噬中起着关键作用。通过PI3K/Akt/mTOR通路阻断自噬，这显示了克服化疗耐药性和肿瘤细胞再感染抗癌治疗的巨大贡献。3-MA可导致自噬溶酶体蛋白降解，从而抑制PI3KCⅢ。PI3K/AKT信号通路的活化与肿瘤细胞对紫杉醇的耐药性相关。

3.2.2 Beclin-1/Vps34复合物Beclin1是最早发现与自噬相关的基因，它作为一种抑癌基因已基本达成共识；可以上调Beclin1蛋白表达来诱导肿瘤细胞发生自噬性细胞死亡。研究表明Beclin1过表达可以提高细胞自噬能力，原因可能是Beclin1过表达会导致与凋亡调控蛋白Bcl-2/Bcl-xl解离，通过ECD区与Vps34结合提高自噬。Beclin1蛋白具有BH3蛋白区，Bcl-2和Bclxl与BH3蛋白区结合抑制自噬的发生[25]。然而，这种机制受到挑战，且已有学者提出BH3模拟物质可能仅通过在达到其直接靶标后，发生一段时间的间接机制影响自噬[26]。自噬与凋亡具有协同效应。Beclin1通过促进凋亡和过度自噬等机制可以明显提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。抑制Beclin 1表达后，顺铂诱导耐药卵巢癌细胞A2780的自噬能力明显降低，凋亡蛋白Caspase-3的表达却明显增强，而且耐药细胞对顺铂的敏感性明显提高。这表明Beclin 1可能促进细胞保护效应的自噬产生，也可能抑制细胞凋亡，从而导致耐药的形成。此外，有研究结果提示Beclin 1可以抑制PI3K/Akt信号通路的活化[27-28]。

3.2.3 p53和Rasp53促进细胞凋亡并抑制自噬。核p53诱导自噬和多种凋亡基因的转录，在外在和内在凋亡通路中起着重要作用。细胞质p53通过AMPK/mTOR通路抑制自噬。此外，p53抑制介导的自噬可以通过缺氧或营养饥饿来保护细胞免于凋亡，提示为自噬的抗凋亡作用。mTOR被认为是前生存因子，是一种细胞凋亡抑制剂。在应激过程中，mTOR消耗抑制细胞生长和增殖，并增加自噬和凋亡。相比之下，细胞质p53灭活mTOR信号并抑制自噬。Ras是一种小型GTPase，可以作为GDP绑定的无活性和GTP绑定活动形式之间的循环切换[29]。Ras可以调节癌细胞中的自噬水平，而自噬可能影响Ras驱动的肿瘤进展。活化Ras可以诱发PI3K/AKT/mTOR通路输出，由于各种细胞内和细胞外信号、能量状态、不同的刺激以及与其他信号通路的串扰会影响mTOR活性，将mTOR抑制剂与促凋亡或抗自噬分子结合可能有效。

4 自噬抑制剂临床应用前景

现如今，乳腺癌化疗耐药现象越来越普遍。自噬在肿瘤治疗中的作用是双重的，在抗肿瘤治疗中可以诱导细胞死亡性自噬；但在耐药肿瘤细胞中，自噬又表现为一种保护性机制。研究表明抑制自噬却能提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，自噬抑制剂在逆转乳腺癌化疗耐药的具体机制仍未明确。Beclin1调控的自噬通路与凋亡相互影响，不利于区别逆转化疗耐药的效应。AMPK/mTOR、Ras和p53在调控自噬中最终都通过PI3K/Akt调控。PI3K/Akt/mTOR信号通路是通过调节细胞生长、运动、蛋白质合成、细胞代谢、细胞存活和响应各种刺激的细胞死亡的自噬中心通路[29]，其表达异常被证实与多种肿瘤的发生以及肿瘤化疗耐药性的产生有关。因此，可以通过多种方法来干预PI3K/Akt/mTOR的活性，逆转肿瘤细胞的耐药性。NVP-BEZ235是一种新型的PI3K和mTOR双重抑制剂，通过抑制这条信号通路的相关蛋白，增强自噬通量，阻滞细胞周期，以抵抗实体瘤的耐药性[30]。双青蒿素也可以通过抑制mTOR的活化来诱导保护性自噬，使卵巢癌细胞产生耐药性[31]。LY294002同样通过抑制PI3K/Akt通路参与肿瘤的耐药[32]。陈菊英等[33]研究发现紫草素可以通过抑制PI3K/Akt通路来促进人乳腺癌MCF-7细胞自噬。多项研究证实抑制PI3K/Akt/mTOR自噬通路是一种克服化疗耐药、增强抗肿瘤敏感性的方法，且该通路相关研究的有效性和临床试验的安全性已被美国FDA批准。

随着自噬在乳腺癌化疗耐药方面研究的深入，许多抗肿瘤药物包括新型靶向治疗通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路来逆转自噬，为肿瘤细胞提供生存优势[3]。目前需要进一步探索，只有完全阐明自噬在控制化学耐药性的所有决定因素时，才能征服化学耐药。

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10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.23.2017-930

浙江省自然科学基金青年项目（LQ17H270004）

310053杭州，浙江中医药大学第一临床医学院（董晓雪、郑晨辉）；浙江中医药大学附属第一医院乳腺病中心（王蓓、吕晓皑）

王蓓，E-mail：jhwbei@163.com

2017-04-23）

（本文编辑：陈丹）