自噬在卵巢癌中的研究进展

孙娜娜 匡野 张志鸿 宿佳

卵巢癌是是女性生殖器常见的三大恶性肿瘤之一。卵巢癌的致死率居妇科恶性肿瘤首位[1]。由于卵巢位于盆腔深部，早期病变不易发现，卵巢癌被发现时，病程多已是晚期。尽管近年来手术方法有所改进，但卵巢癌患者总的5年生存率仅30%～40%[2]。主要原因在于大多数晚期患者易复发，并逐渐出现耐药，使卵巢癌患者的总体疗效欠佳。因此，寻找新的方法来治疗卵巢癌是有必要的。越来越多的研究表明，自噬和卵巢癌之间有着密切的联系，这将为卵巢癌的治疗提供新的思路。

一、自噬

1.概念：细胞自噬是一种进化上保守的细胞“自体消化”的方式，它通过再循环细胞内依赖溶酶体的可溶性大分子、细胞器和微生物来维持机体稳态[3]。与凋亡(I型程序性死亡)的不同的是，自噬必须依赖自身溶酶体且形成特征结构—自噬体，故又被称为“II型程序性死亡”。自噬的生理功能有：(1)清除受损细胞、细胞器等，维持内环境稳态；(2)调节固有免疫和适应性免疫；(3)诱导细胞死亡；(4)延长细胞寿命。正常情况下，各类细胞的自噬表达均为基础水平，通过各种应激如饥饿、感染、激素、癌基因、氧化应激和内质网应激，可以被显著激活。根据细胞物质运到溶酶体内的方式，自噬分为三类[4]；大自噬，即非溶酶体来源的膜包绕待降解物形成自噬体，然后与溶酶体融合并降解其内容物；小自噬指溶酶体或液泡内膜直接内陷将底物包裹并降解的过程；分子伴侣介导的自噬，是指胞浆内蛋白先结合到分子伴侣后被转运到溶酶体腔中，然后被溶酶体酶消化。本文的自噬指大自噬。

2.机制：自噬的过程受自噬相关基因(autophagy associated gene,Atg)调控，自噬分为四个步骤[5]：(1)起始阶段，当细胞处于饥饿状态或遭受应激时，ULK1复合体被激活，从细胞质转移至内质网，激活III型PI3K复合体。III型PI3K复合体定位于内质网且具有自噬特异性。随后，它转移至线粒体、内质网和高尔基体，再利用核内体或细胞膜，形成一种隔离膜叫吞噬泡。(2)延伸和形成阶段，“货物”的识别和吞噬泡的延伸促进了双层膜结构的形成，即自噬体。有人指出，在自噬过程中，双层膜结构自噬体的形成是具有里程碑意义的事件，它的形成需要两个泛素化复合体：一个是ATG12-ATG5-ATG16泛素化复合体，另一个是PE-LC3泛素化复合体。微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3)存在两种形式：存在于细胞质的LC3-I和定位于吞噬泡膜上的LC3-II，LC3合成后以非活性形式存在，即LC3前体。LC3前体需被ATG4裂解成可溶性的LC3-Ⅰ，在ATG3和ATG7的作用下与一分子磷酯酰乙醇胺(phosphatidyl ethanolamine，PE)共价结合，形成LC3-II。(3)成熟阶段—融合，自噬体完成“货物封存”后，与溶酶体膜融合，形成自噬溶酶体。(4)降解阶段，溶酶体酶降解自噬体的内容物，“货物”被分解后释放到细胞质(图1[6])。

在自噬的过程中，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)扮演着至关重要的角色，在自噬的调控中起着枢纽的作用。目前研究发现，与自噬相关的信号通道有：依赖mTOR的信号通路，包括：P13K-AKT-mTOR通道、LKB1-AMPK-mTOR通路；非依赖mTOR的信号通路，包括：MAPK通路、Ras/Raf/MEK/ERK通路、p53通路、Beclin-l通路、Bcl-2通路等。

PI3K/AKT/mTOR通路中，存在影响自噬的两条途径：一方面，mTOR磷酸化下游p70S6，促使核糖体黏附在内质网上，抑制自噬体膜的形成；另一方面，mTOR可直接调控自噬基因ULK-Atg13-FIP200复合物，从自噬起始环节抑制自噬发生。

MAPK信号通路是广泛存在于细胞内的重要转导通路，能够影响自噬的发生发展。MAPK主要包括c-Jun氨基末端激酶(c-JunN-terminal kinase，JNK)，p38MAPK和ERK三个亚家族。JNK通路可通过依赖或不依赖于Beclin1途径调控自噬；p38MAPK信号通路也广泛参与自噬的调控。Ras/Raf/MEK/ERK信号通路，是一条可被广泛激活的MAPK通路。

图1 自噬的过程

3.与肿瘤的关系：目前研究发现，自噬与多种疾病密切相关，许多调节自噬的药物已经被用于临床疾病治疗的研究中，自噬有望成为疾病治疗的新靶点。自噬在肿瘤发生中的作用较为复杂，具体作用目前并不明确。学者们较为认可的是，Alec C.Kimmelman提出的自噬在癌症中的动态作用学说，即肿瘤生成阶段，自噬以抑制作用为主；肿瘤形成之后，自噬则以致癌作用为主，在保护肿瘤和拮抗肿瘤治疗方面发挥关键作用[7]。可见，自噬对肿瘤是一把双刃剑，它既可以启动自噬性死亡抑制肿瘤的发生发展，又可以是肿瘤细胞的一种适应性反应，可以保护肿瘤细胞，减少营养缺乏和药物治疗带来的损伤。

二、自噬与卵巢癌的关系

1.相关信号通路：研究发现，PI3K-AKT-mTOR通路、LKB1-AMPK-mTOR通路、Ras/Raf/MEK/ERK通路等与卵巢癌有密切的联系。在卵巢癌的癌细胞中发现持续性的PI3K激活[8]。AKT活性在人卵巢癌细胞中异常升高，正性调节其下游蛋白mTOR，抑制细胞的自噬作用[9]。卵巢癌细胞本身具有核孔的表达和转运因子的表达升高的特点，促使ERK能够顺利进入细胞核，细胞增殖，同时活化其下游mTOR，抑制自噬活性[10]。例如，研究证明,抑制PI3K/AKT/mTOR和Ras/MAPK信号通路，激活自噬，可以限制卵巢癌发展[11]；巴拉米等指出,monepantel阻断mTOR/p70S6K信号通路，增强人类卵巢癌细胞的自噬[12]；甲基莲心碱激活p38MAPK/JNK信号通路，诱导人卵巢癌细胞的自噬[13]。

2.自噬相关蛋白：(1)LC3-II：在自噬的过程中，LC3-II位于自噬体膜表面，与吞噬泡的数量成正比，这表明LC3-II含量的多少代表了自噬发生的程度。研究表明，与良性和交界性卵巢肿瘤相比，卵巢癌组织中的LC3水平较低；卵巢癌FIGO III期和IV期患者的LC3表达水平比I期和II期低[14]；自噬相关细胞死亡的增加，需上调卵巢癌组织和细胞的LC3-II水平[15]。(2)Beclin1：在自噬体形成过程中，Beclin1参与III型PI3K(VPS34)复合体(Beclin1-VPS34-Atg14)的形成。健康人、良性和交界性卵巢肿瘤患者体内的Beclin1含量，显著高于恶性的上皮性卵巢癌患者[14]；Beclin1的水平与卵巢癌FIGO临床分期和组织学分级是呈负相关的[14]；Beclin1水平高的患者比Beclin1水平低的患者的生存时间更长[16]。(3)Bcl-2：Bcl-2(B淋巴细胞瘤-2蛋白)与Beclin1结合，可抑制自噬。研究表明，卵巢癌患者Beclin1的表达与Bcl-xL的表达呈负相关，Bcl-xL是Bcl-2家族的一个抗凋亡蛋白[17]；低Beclin1/高Bcl-xL卵巢癌组表现出最低的存活率[17]。

随着卵巢癌的进展，自噬相关蛋白的含量显著地变化，即自噬的水平明显地改变。可见，自噬相关蛋白的含量对卵巢癌的进展程度有判断价值。

3.肿瘤抑制基因：(1)Ras同源基因家族成员Ⅰ(A ras homologue member I,ARHI)是一种抑制肿瘤的印记基因，主要是启动细胞程序性死亡和抑制癌细胞生长。研究表明，约60%的卵巢癌患者的ARHI表达降低[17]；ARHI过表达抑制PI3K/AKT信号通路，并减少Bcl-2在卵巢癌细胞的表达，引起自噬水平的上升[17]。(2)p53是一个重要的抑癌基因，通过使癌细胞凋亡而防止癌变。研究表明，超过96%的高分化浆液性卵巢癌患者的p53基因发生了突变，突变的p53基因促进肿瘤分化、转移以及应答类固醇激素，导致卵巢癌进展[18]；Kong等人发现，野生型p53诱导细胞凋亡，并减弱自噬，使多药耐药的人类卵巢癌细胞株对长春新碱、顺铂、吡柔比星和依托泊苷变得敏感。而突变型p53增加自噬性细胞死亡-坏死和凋亡，逆转多药耐药[19]。尽管大量证据表明p53和自噬之间有密切的关系，但目前有关卵巢癌自噬与p53联系的研究是有限的。(3)磷酸酶和张力蛋白同源物(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten，PTEN)蛋白是一种最常见的经受突变的肿瘤抑制基因的产物，具有双特异性磷酸酶活性。PTEN可使PI3K/AKT/mTOR信号通路中的磷脂酰肌醇三磷酸去磷酸化，启动自噬。而PTEN基因缺失的癌细胞减弱自噬，促进肿瘤的发生。此外，研究发现卵巢癌细胞经常发生PTEN基因突变[18]。

肿瘤抑制基因突变、缺失或表达水平改变等情况，可调控自噬的活性，进一步导致卵巢癌的发生发展。但目前卵巢癌自噬与肿瘤抑制基因关系的研究是不充分的，尚需进一步的探究。

4.miRNAs：miRNAs是最受欢迎的调控基因表达的非编码RNA之一，它在转录后水平调控基因的表达。在卵巢癌，致癌的miRNA miR-30d可直接抑制许多自噬相关基因，包括Beclin1、BNIP3L、ATG12、ATG5 、ATG2，并抑制LC3-I转化为LC3-II，减弱自噬[20]。此外，转染肿瘤抑制基因miR-29b，可以直接抑制卵巢癌细胞ATG9 mRNA的表达[21]，由此推测ATG9可能是miR-29b的直接靶点。我们可见一斑，有些miRNA是自噬相关mRNA直接靶点，可以直接调控细胞自噬，参与卵巢癌的发展。卵巢癌自噬和miRNAs之间有广泛的潜在联系，但其相互作用机制未明了，需未来的进一步研究。

5.化疗耐药：顺铂是卵巢癌的一线治疗药物。然而，很多卵巢癌患者逐渐对顺铂产生耐药性，导致治疗失败。研究人员使用自噬抑制剂和自噬基因Beclin1小干扰RNA后，卵巢癌细胞的自噬被抑制，顺铂所致的细胞死亡和凋亡明显增加[22]；Bao等发现，NF-E2相关因子(nuclear factor erythroid 2-related factor)激活卵巢癌自噬，导致顺铂耐药[23]；肖兰等人的研究表明，癌蛋白和Yes相关蛋白可增加人类卵巢癌细胞的自噬，诱导顺铂耐药性的产生[24]。

紫杉醇同样为卵巢癌化疗的一线药物，也存在化疗耐药。张松法等人发现，卵巢癌自噬可以使卵巢癌对紫杉醇耐药；硫氧还蛋白域17可增强卵巢癌自噬，导致卵巢癌对紫杉醇耐药[25]。

自噬在顺铂治疗卵巢癌时发挥保护癌细胞的作用，即自噬导致人类卵巢癌顺铂耐药的发生；同样，自噬可拮抗紫杉醇的治疗作用。由此推断，自噬可能导致人类卵巢癌化疗耐药的发生。

三、自噬在卵巢癌中的治疗

1.靶向治疗：高强度的自噬通常导致细胞凋亡，故增强自噬可作为卵巢癌的一种治疗方式。对此，人们已进行了广泛的研究。达沙替尼和双联苄类化合物可诱导LC3-II、Beclin1和Atg12的表达，抑制卵巢癌细胞的生长[26]；MORAB-003是一个人源化的抗叶酸受体α的单克隆抗体，可增加卵巢癌LC3-II表达并促进吞噬泡形成，引起人类卵巢癌细胞死亡[26]。这些结果的吸引人之处—这些药物与顺铂不同，其通过增强自噬来治疗卵巢癌。

目前，研究者已对自噬治疗卵巢癌的机制进行了深入的研究。靶向调控P13K-AKT-mTOR通道、LKB1-AMPK-mTOR通路、MAPK信号通路通路等信号通路可为卵巢癌的治疗提供新思路。达沙替尼是一种酪氨酸激酶抑制剂，能降低AKT、mTOR活性，诱导卵巢癌细胞自噬性死亡，并与Bcl-2的表达有关[27]；白藜芦醇、染料木黄酮不仅能抑制卵巢癌细胞对葡萄糖的摄取，而且能诱导自噬的产生而抑制细胞生长，其机制同样与抑制P13K-AKT-mTOR通路有关[28]。

2.氧化应激：大量研究表明，氧化应激中产生的活性氧能诱导自噬发生，而自噬能缓解氧化应激引起的损伤，从而保护细胞存活。研究证实，在卵巢癌裸鼠移植瘤模型，子宫内膜样癌SKOV-3细胞对苯胂酸是耐药的。这是由于其能够对抗苯胂酸诱发的氧化应激，氧化应激诱导自噬，从而保护癌细胞免遭死亡；联合应用mTORC1抑制剂和苯胂酸可以协同抑制SKOV-3细胞扩增；最近，Wang等[29]人认为，自噬可以保护卵巢癌相关的成纤维细胞免受氧化应激的伤害，阻断自噬可以提高卵巢癌相关成纤维细胞对化疗药物顺铂的敏感性。如何通过抑制自噬来提高氧化应激，将为卵巢癌的治疗提供新的思路。

3.化疗：有研究表明，自噬是卵巢癌化疗的一个拮抗因子。顺铂耐药的卵巢癌与自噬的上调有关，抑制顺铂耐药卵巢癌细胞的自噬，可提升顺铂的治疗效果。研究发现，双氢青蒿素、硼替佐米及蛋氨酸合成酶还原酶基因的表达沉默，可抑制卵巢癌细胞的自噬，阻碍顺铂耐药的发生并增强顺铂的抗癌效果[30]；最近的研究显示，一种新型自噬抑制剂—洋橄榄叶素可高效地治疗卵巢癌，在缺氧条件下或与顺铂联合应用时，洋橄榄叶素可降低细胞活性[31]。上述研究表明，化疗联合抑制自噬可能成为卵巢癌的替代疗法，并能够增强特定类型化疗药物的癌症杀伤作用。在一些特定的临床背景下，自噬抑制剂与肿瘤化疗联合或能取得良好的疗效。

4.放疗：卵巢癌的一线化疗方案失败后，放射治疗可作为一种姑息治疗。研究表明，放射治疗卵巢癌的机制与自噬有关。最近一项体内研究表明，穿心莲内酯可增加Beclin1、ATG5和LC3-II的水平，它是人类卵巢癌SKOV3移植瘤的强效放疗增敏剂[32]。自噬在卵巢癌放疗中具有巨大的潜在价值，需要进一步的研究。

四、结论与展望

综上所述，自噬在卵巢癌中发挥动态的双重作用，这是目前学者们较认可的观点。自噬在卵巢癌中的作用机制，涉及到自噬相关信号通路的激活或抑制、自噬相关的肿瘤抑制基因的突变或缺失和miRNAs及自噬相关蛋白的异常表达等。尽管大量证据表明自噬有望成为卵巢癌潜在的治疗靶点，但卵巢癌自噬的确切机制尚需研究。

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