自噬与前列腺癌发生发展及治疗关系的研究进展

熊波波,张劲松,王海峰,左毅刚,王剑松

(昆明医科大学第二附属医院泌尿外科，云南省泌尿外科研究所，昆明 650101)

前列腺癌是泌尿系统常见的恶性肿瘤之一。2012年大约有110万患者被确诊为前列腺癌，其中超过70%的患者来自高收入国家，年龄标准化发病率在澳大利亚和新西兰为111.6/10万、北美为97.2/10万、西欧85.8/10万、南美洲南部及非洲为4.5/10万、南美洲中西部为10.5/10万，亚洲地区最低[1]。前列腺癌是全球男性癌症死亡的第五大原因，在加勒比地区(29/10万)和非洲(19.9/10万)等黑人种族国家中的死亡率最高[1]。除少数北欧和亚洲国家外，近年来全球前列腺癌的死亡率普遍下降[2]。英国国家统计局的数据显示，前列腺癌的发病率与年龄密切相关，从50岁开始年龄发病率急剧上升，90岁及以上的发病率最高[3]。前列腺癌的发生发展与很多生物学机制密切相关，如肿瘤抑制基因、癌基因、DNA甲基化、染色体改变和重排、细胞凋亡的全局缺陷、自噬过程异常、多种分子信号转导途径异常等[4]。自噬可作为前列腺癌的启动子或抑制剂起作用。现就自噬的调控过程，前列腺癌在自噬中的作用及目前用于抗前列腺癌治疗的自噬调节剂进行综述，并提出靶向自噬的药物，以期在未来抗前列腺癌治疗中更好地利用自噬。

1 自噬的分子机制及生物学功能

1.1自噬的起源及作用 自噬源自希腊语“吃自我”，最初是由Deter和De Duve[5]在1967年提出，主要基于观察大鼠肝脏溶酶体内线粒体和其他细胞内结构的降解[5]。自噬分为大自噬、微自噬以及分子伴侣介导的自噬，均能促进溶酶体中细胞溶质成分的蛋白水解。自噬通常是保护性的促生存反应，但过度活跃最终会杀死细胞。自噬是对各种内部和外部应激如营养缺乏、缺氧、内质网应激、氧化应激的细胞反应[6]。自噬在饥饿期间是至关重要的，因为非必需的细胞组分的自我消化为应激期间提供了必需的营养[7]。自噬也可用于去除损坏或不正常的细胞器、错折叠蛋白以及外来颗粒包括微生物，从而保护细胞免受感染[6]。自噬在组织发育、分化以及稳态中发挥关键作用，并通过“管家”和质量控制功能调节健康和寿命，影响先天和适应性免疫、神经变性以及衰老和细胞死亡[8]。

1.2自噬的分子机制 自噬由分离膜或吞噬细胞的成核引发，其过程由多个步骤组成。自噬体或自噬泡是在自噬期间形成的双膜或多膜囊泡，自噬泡隔离细胞质的组分并将其递送至溶酶体降解。自噬体的形成包括引发、成核、伸长以及密封[9]。自体吞噬的初始步骤是吞噬泡(也称为隔离膜)的原点形成，吞噬细胞扩张并包围待降解的组织，形成双膜自噬体，也称为“早期自噬泡”(AV-Ⅰ)[10]。动力蛋白马达蛋白帮助自噬体运动以及与溶酶体融合形成自溶酶体，其中腔内容物被溶酶体酸性水解酶降解。含有部分消化物质的自溶酶体被称为“晚期自噬泡”(AV-Ⅱ)。降解过程产生的代谢物被释放到细胞质中，并重新进入代谢反应[10]。

1.3自噬的生物学功能 自噬是一种进化上保守的动态分解代谢过程。过度或缺乏自噬可导致疾病发生。在肿瘤中，自噬既可作为肿瘤抑制因子，也可作为肿瘤促进因子。研究表明，自噬在肝脏肿瘤的发生中起基础作用，决定非功能性蛋白质和细胞器的积累，引发氧化应激，导致基因毒性应激和基因改变，缺乏自噬可促使细胞改变其代谢状态，并转变为恶性细胞[11]。Jin等[12]提出，自噬作为一种存活机制，可通过消除错误折叠的蛋白质和减少DNA损伤抑制肿瘤生长，这取决于细胞环境和功能状态；在血液系统恶性肿瘤中，自噬功能障碍可能与多种疾病的发生、发展密切相关，其通过多种信号通路在血液系统肿瘤中发挥双重作用。自噬与p53之间存在重要联系。White[13]的研究发现，自噬可以抑制p53，而p53可激活自噬。通过自噬抑制p53可促进肿瘤的发生，还可用于预防组织变性或p53对自噬的激活。自噬调节也可影响细胞的免疫应答过程。Ma等[14]指出，自噬隔离了各种细胞质结构，并参与溶酶体降解，包括降解受损的细胞器和入侵的微生物。抗原供体细胞中的自噬反应会影响细胞因子的释放，迫使先天免疫效应物引发同源免疫应答，并影响抗原供体细胞的免疫性、抗原呈递细胞以及T淋巴细胞的活性。

2 自噬参与前列腺癌发生的相关机制

雄激素参与调节前列腺的生理发育和疾病的病理过程。雄激素是类固醇激素，其通过结合并激活靶蛋白雄激素受体(androgen receptor，AR)发挥作用。配体介导的雄激素激活控制着大量基因的表达，这些基因使AR-配体复合物能够在广泛的细胞过程中发挥调节活性，但雄激素发挥调节作用的机制目前仍不明确[15]。自噬在AR介导的前列腺癌细胞的生长中发挥作用。Shi等[16]的研究表明，在多种细胞模型中，当雄激素促进前列腺癌细胞生长时，自噬被激活，即雄激素通过AR，利用自噬促进前列腺癌细胞生长。雄激素可通过增加细胞内活性氧类的水平刺激自噬。Scherz-Shouval等[17]的研究同样证实，活性氧类水平升高导致自噬增加，雄激素可通过增加细胞内活性氧类的水平刺激自噬。Shi等[16]认为，雄激素可增加前列腺癌细胞的自噬通量。自噬可改变细胞内脂质的积累，也可影响雄激素介导的细胞内脂质的积累。Singh等[18]研究发现，抑制体外培养的肝细胞和小鼠肝脏中的自噬可增加脂滴中三酰甘油的储存，明确了自噬在脂质代谢中的作用。使用免疫荧光共聚焦显微镜与HCS LipidTOX染色高度特异性的中性脂质可确定雄激素介导的细胞内脂质水平升高与自噬的出现相关，得出自噬可增加雄激素介导的细胞内脂质积累的结论[16]。

3 自噬在前列腺癌中的作用

目前自噬在癌症中的作用仍存在争议。癌细胞倾向于重新编程其代谢机制以逃避细胞死亡，在这种情况下，肿瘤微环境缺氧且营养不良时，自噬可能有助于癌细胞适应不断变化的环境，防止其凋亡；然而对人类肿瘤的研究发现，肿瘤细胞中自噬调节基因易发生突变，表明自噬的抗癌作用[19]。编码前自噬蛋白Beclin 1的基因在人乳腺癌、卵巢癌以及前列腺癌中丢失，其可作为肿瘤抑制因子，而致癌蛋白Bcl-2可直接与Beclin 1相互作用以抑制自噬[20]。

3.1促进前列腺癌的发生 自噬在前列腺癌中发挥促进作用的机制是：①自噬可能是癌细胞维持基因组稳定和细胞器稳态所必需的；②自噬介导的降解和再循环可满足肿瘤存活和进展所需的关键中间体；③自噬可能是肿瘤的一种维持抵抗机制以响应癌症治疗，如放疗和化疗[21]。Zhao等[22]使用去势抵抗前列腺癌(castration resistance to prostate cancer，CRPC)模型证明，内皮细胞分泌大量CC类趋化因子配体5，并通过抑制前列腺癌细胞系中AR的表达诱导自噬，升高的自噬加速了黏着斑蛋白的分解，并促进了前列腺癌的侵袭。Niture等[23]研究了肿瘤坏死因子-α诱导蛋白8在前列腺癌中的作用发现，癌细胞存活、耐药以及细胞周期相关蛋白的失调通常与自噬相关，肿瘤坏死因子-α诱导蛋白8促进了前列腺癌细胞的存活和耐药。

3.2抑制前列腺癌的发生 自噬在前列腺癌中发挥抑制作用的机制是：①自噬可在肿瘤发生的早期阶段维持细胞器正常、染色体稳定以及基因组的完整性；②自噬可能促进致癌基因诱导的衰老，可导致永久性细胞周期停滞，并抑制癌细胞增殖；③一些化疗药物可通过自噬诱导的内在凋亡途径杀死肿瘤细胞[21]。Tao等[24]调查了非诺贝特在前列腺癌中的作用发现，与对照组相比，采用非诺贝特治疗的前列腺癌显示出更多的细胞凋亡，非诺贝特诱导的自噬最终是通过调节AMP活化的蛋白激酶/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白途径阻断在前列腺癌细胞中的完全通量，启动内在凋亡途径。该研究表明，非诺贝特是前列腺癌的有效抑制剂。Liu等[25]研究了人类前列腺癌细胞系和PC3异种移植物中GSK650394处理和糖皮质激素诱导激酶1沉默(或过表达)的细胞应答发现，糖皮质激素诱导激酶1的表达与人前列腺癌进展及转移呈正相关；进一步结果表明，糖皮质激素诱导激酶1抑制诱导抗转移的作用至少部分是通过自噬介导的Snail下调，抑制上皮-间充质转化实现的。

4 自噬在前列腺癌治疗中的运用

目前，早期激素敏感型前列腺癌患者可以采用激素、手术、放疗等治疗方式。前列腺癌可能发展成CRPC，因此需要进一步研究阐明自噬与前列腺癌及CRPC发生、发展的关系，寻找新的治疗和预防策略。根据前列腺癌发展程度不同,自噬作用也发生改变,其可能成为前列腺癌和CRPC更佳的治疗靶点[26]。

雄激素剥夺疗法(androgen deprivation therapy，ADT)是一种常见的激素治疗方法，自噬抑制可能在ADT中发挥重要作用。动物研究显示，ADT能诱导肿瘤微环境缺氧，低氧通过多种途径诱导肿瘤细胞自噬，从而抵抗ADT；对上皮前列腺癌细胞进行研究发现，阻断自噬增强了雄激素消融介导的细胞死亡的功效[19]。该研究还提出，自噬还参与免疫调节，而免疫也参与ADT，转化生长因子-β诱导的自噬可能是激活ADT抗性的机制之一。目前，转化生长因子-β信号转导抑制剂在临床试验中作为抗癌剂显示出有益效果[27]。另外Mortezavi等[28]认为，自噬上调是前列腺癌细胞在醋酸阿比特龙抗肿瘤治疗中存活的机制之一，将人前列腺癌 LNCaP细胞系在无类固醇培养基中培养并用醋酸阿比特龙处理后，自噬被3-甲基腺嘌呤、氯喹以及自噬相关基因5小干扰RNA抑制，与单独醋酸阿比特龙处理相比，醋酸阿比特龙与自噬抑制相结合可显著损害细胞活力，增加细胞凋亡，醋酸阿比特龙激活自噬可作为LNCaP前列腺癌细胞的保护机制。

经过一段时间的雄激素剥夺治疗后，CRPC最常见于转移性前列腺癌患者，多西紫杉醇是治疗CRPC的一线药物。研究发现，自噬参与多西紫杉醇治疗CRPC。Wang等[29]探讨了多西紫杉醇的耐药机制，采用免疫荧光法和膜联蛋白Ⅴ-异硫氰酸荧光素/碘化丙啶双染流式细胞仪分析PC3和DU145细胞的凋亡和自噬情况，结果发现，多西紫杉醇可诱导自噬和凋亡，同时增加p-Jun氨基端激酶、p-Bcl-2以及Beclin 1的表达，自噬水平显著降低。该研究认为，多西紫杉醇通过激活Jun氨基端激酶途径，然后磷酸化Bcl-2以及解离Beclin 1诱导CRPC细胞保护性自噬，从而增加多西紫杉醇在CRPC细胞中的治疗功效。另外Hu等[30]提出，多西紫杉醇诱导的自噬被信号转导及转录激活因子3抑制，而信号转导及转录激活因子3的表达与肿瘤的生长、转移以及预后相关，同时也与自噬的调节相关，在化疗期间发现信号转导及转录激活因子增加了线粒体损伤，并降低了CRPC细胞活力，表明信号转导及转录激活因子3通过调节自噬有助于CRPC细胞的存活和化学抗性。

Koukourakis等[31]认为，强化自噬可使前列腺肿瘤细胞对放疗更加敏感。Wang等[32]比较了3种前列腺癌细胞系(DU145、PC-3和LNCaP)和正常人前列腺上皮细胞系(RWPE-1)中miR-205的表达水平，探讨放疗诱导的自噬对癌细胞放射敏感性的影响以及miR-205对放疗诱导的自噬的影响，结果发现，miR-205的异位表达显著降低了DU145和LNCaP细胞放疗后的存活率，并抑制了放疗诱导的自噬，放疗诱导的自噬可作为前列腺癌细胞的保护机制。该研究认为，miR-205介导的自噬途径可能是调节前列腺癌细胞放射敏感性的重要分子机制，是前列腺癌潜在的治疗靶点。

Naponelli等[33]研究表明，许多天然化合物通过特异性下调蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白途径诱导自噬，在前列腺癌中上调的蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白途径参与细胞存活和细胞凋亡。Endo等[34]研究发现，蜂胶中的衍生物artepillin C(ArtC)能诱导细胞凋亡，用自噬抑制剂(氯喹、渥曼青霉素或U0126)共处理可加剧ArtC诱导的细胞凋亡。因此，ArtC与自噬抑制剂的组合可能是前列腺癌的新型补充替代治疗方法。自噬具有复杂的双重性质，作为肿瘤形成和进展的启动子或抑制剂，导致靶向自噬诱导或抑制的治疗策略，一些自噬调节药物如雷帕霉素和他莫昔芬已被批准用于癌症的治疗，自噬已被确定为癌症治疗的靶点[21]。

5 展 望

自噬已成为前列腺癌发病机制中潜在的可修饰因素，从根本上说，自噬活动的程度非常重要，太少或太多都预示着有害后果。自噬在前列腺癌中起着“双刃剑”的作用，为抗癌治疗提供更多机会的同时自噬也与前列腺癌的发生、发展密切相关，需考虑肿瘤微环境和自噬调节的复杂性。许多信号通路参与自噬的调节，未来需要通过更多的研究来阐述自噬参与前列腺癌发生、发展的相关机制。更好地了解自噬中涉及的潜在的分子机制以及自噬与癌症之间的内在联系，以自噬调节作为辅助治疗前列腺癌的目标可能在不久的将来会实现。迄今为止，已经进行了多种癌症自噬治疗的临床试验，有试验在后期阶段已表现出良好的治疗效果[35]。前列腺癌特异性自噬治疗的临床试验正在进行中，希望这些研究尽快运用到临床中，并与临床上观察到的情况相结合，开辟前列腺癌治疗的新方法。