自噬在胶质母细胞瘤发生发展中的作用*

张 鲁 综述 靳 峰 审校

(济宁医学院临床医学院，济宁 272013；济宁医学院附属医院，济宁 272029)

自噬在肿瘤发生发展中起双重作用。有时它是胶质瘤细胞的保护过程，又称保护性自噬，可以为DNA损伤修复或其他细胞过程提供稳定的营养和能量 ；同时使细胞失去对药物、饥饿等应激状态的敏感性，在不利条件下促进代谢、免疫逃避、侵袭转移，维持肿瘤的存活和生长，引起肿瘤对治疗药物的耐药性[1]，并参与多药耐药(multidrug resistance，MDR)细胞的形成[2]。化疗药物联合自噬抑制剂抑制自噬有利于增强药物的敏感性，减少MDR发生[3]。相反，过度自噬引起独立于凋亡的“Ⅱ型程序性细胞死亡”，又称“自噬细胞死亡”，化疗药物联合自噬诱导剂时自噬过度激活逆转MDR，可能作为耐药胶质瘤新的治疗方向。因此，研究自噬调节在胶质瘤中的发生发展具有重要意义。

1 自噬

1.1 自噬过程

溶酶体-自噬系统是蛋白质降解的主要途径之一，在自噬过程中溶酶体降解细胞质材料并再次循环利用。这一过程依赖众多自噬蛋白(Atg)复合体及多种泛素连接体系的参与。自噬体形成起始于Atg1/ULK1的激活，自噬体膜来自高尔基体，依靠Vps34、 Vps15、Beclin1和Atg14的调控形成自噬体的双层膜结构，类泛素连接体系在自噬体延伸包裹降解底物的过程中发挥作用，形成具有E3泛素连接酶活性的Atg12-Atg5-Atg16L1复合物[4]，LC3-I在Atg4B切割后暴露含有甘氨酸残基的C末端，C末端在Atg7和Atg3介导下经Atg12-Atg5-Atg16L1复合物催化与磷脂酰乙醇胺(PE)结合形成LC3-Ⅱ。LC3-Ⅱ经过Vps34-Atg6/Beclin1复合物催化作为一种材料直至延伸形成完整自噬体[5]。自噬体外膜与溶酶体膜在Rab7和Vps34-Atg6/Beclin1复合物辅助下结合形成自噬溶酶体，溶酶体内的水解酶进入自噬溶酶体内降解底物及自噬体内膜为能量供细胞利用，并通过Atg4B将自噬体外膜的LC3-Ⅱ分割为LC3-I和PE重新利用[6]。

1.2 自噬的分子调节机制

自噬调节的中枢调节因子是哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)，作为一种特殊的环境感受器，它可以对细胞内微环境变化及细胞外应激做出反应。mTOR是自噬的负性调节因子，在营养充足时激活下游mTOR抑制自噬和蛋白质降解；反之，去磷酸化的ULK1从失活的mTOR复合物中解离并磷酸化Atg13诱导自噬发生[7]，灭活的mTORC1进一步激活含有Atg14的Ⅲ型磷脂酰肌醇3-激酶(PIK3C3/VPS34)诱导自噬发生，说明mTOR通过可直接激活PIK3C3调节自溶酶体重组，导致自溶酶体小管分选和溶酶体再生[8]。

PIK3CA突变可激活间变性少突胶质细胞PI3K/AKT/mTOR通路，抑制凋亡及自噬，促进少突胶质细胞瘤恶性转化并促进异种移植物的生长[9]。Wolin等[10]研究显示ConBr凝集素可下调ERK 1/2、Akt和mTORC1的表达，抑制Akt/mTORC1通路并诱导胶质瘤细胞的自噬细胞死亡。靶向PI3K/AKT/mTOR途径介导的自噬可能增强肿瘤细胞的替莫唑胺(TMZ)敏感性，避免MDR肿瘤细胞形成[11]。PI3K-mTOR抑制剂NVP-BEZ 235通过下调PI3K-AKT-mTOR途径，发挥抗肿瘤作用[12]，miR-450a-5p通过抑制EGFR诱导的PI3K/AKT/mTOR信号通路，与吉非替尼协同抑制胶质瘤的发生，从而增强吉非替尼的药物敏感性[13]。雷帕霉素类似物等mTOR特异性抑制剂是治疗恶性胶质瘤的有效药物 ，利用mTOR通路及其抑制剂可以增强胶质母细胞瘤(GBM)对TMZ的敏感性，促进自噬细胞死亡。

1.3 自噬在细胞核水平的调节机制

1.3.1p53 p53可通过增强参与自噬诱导(LKB1，ULK1/2)和自噬体成熟(ATG4，ATG7，andATG10)的基因表达来促进自噬过程。同时P53也是脂质神经酰胺(ceramide)介导的自噬细胞死亡下游靶点 ，Par-4/p53/BNIP3通路在人脑恶性胶质瘤自噬介导的细胞死亡中起着至关重要的作用[14]。下调RabGEF1激活p53时，参与调节AKT和ERK通路，磷酸化的AKT、p70S6K和磷酸化的ERK均降低，诱导胶质瘤细胞自噬[15]。

1.3.2转录激活因子EB(TFEB) 哺乳动物Atg8蛋白(mAtg8s)是调节mTOR和溶酶体系统的TFEB的上游调节因子，在营养缺乏时TFEB激活自噬[16]，mTOR、ERK2和GSK3B是磷酸化TFEB的主要激酶。TFEB蛋白的表达和寡聚影响胶质瘤及其干细胞的耐药性，抑制TFEB的表达和寡聚作用可促进肿瘤细胞化疗敏感性[17]。

1.3.3叉头框转录因子O亚型1(FoxO) FoxO通常被认为是肿瘤抑制因子，但它也能促进癌症的进展。内源性FoxG1的表达与GBM的进展呈正相关，FoxG1通过下调FoxO/Smad信号来抑制胶质母细胞瘤的差异反应，从而发挥肿瘤细胞因子的作用[18]。抑制PI3K/mTOR通路诱导FoxO高表达可增强GBM细胞株干细胞基因表达，FoxO调节自噬诱导(ULK1、ULK2、SESN3)、成核(BECN1、ATG14、PI3KⅢ)、延伸(MAP1LC3B、ATG4、ATG5、ATG12、GABARALI)和自噬体-溶酶体融合(Rab7和另一种转录因子TFEB)的基因[19]。

1.3.4PTEN PTEN是常见的抑癌基因，在胶质瘤中广泛存在PTEN基因突变和缺失，与患者不良预后正相关。在PTEN-PI3K/AKT/mTOR信号通路，PTEN可减少AKT的活化并阻止所有由AKT调控的下游信号传导事件，负调控mTOR，促进自噬发生。药物诱导DNA损伤激活ATM，在丝氨酸113处磷酸化PTEN ，诱导PTEN的核易位，核易位后，PTEN诱导自噬，与激活p-Jun-SESN2/AMPK通路有关。这些结果表明，ATM介导的PTEN磷酸化对PTEN核易位和DNA损伤后自噬的诱导至关重要[20]。下调miRNA-494通过诱导PTEN表达介导Akt/mTOR途径， 诱导细胞凋亡自噬[21]。

2 自噬在GBM发生发展中的作用

2.1 自噬与GBM的发生

自噬在GBM发生和发展中具有相关性。在生长受限条件下，自噬抑制的胶质瘤细胞不能维持活跃的生长信号，容易衰老。自噬调节参与肿瘤免疫反应，肿瘤细胞免疫逃避可通过自噬降解主要组织相容性复合物I(MHC-I)和非标准自噬吞噬死亡的肿瘤细胞来介导；相反，死亡肿瘤细胞的自噬激活可以通过释放炎症信号刺激免疫原性细胞死亡[22]。此外，自噬可以通过调节受体酪氨酸激酶(RTK)信号和内吞运输来支持肿瘤生长。自噬抑制增强了GBM对辐射和化疗的敏感性，包括TMZ、HDAC抑制剂和RTK靶向分子，均提示操纵自噬可能是GBM的一种新的治疗方向。

2.2 自噬与GBM的侵袭

自噬可能通过调节上皮-间充质转化(EMT)过程和Met信号在肿瘤细胞侵袭中发挥作用。胶质瘤通过EMT途径获得侵袭性，而自噬可以影响胶质瘤的表型变化。N-cadherin水平降低会损害其黏附力可增强胶质瘤细胞迁移能力[23]，自噬刺激下调EMT主要调节因子SNAIL和SLUG并促进N-cadherin表达，说明自噬刺激可能抑制GBM的侵袭。相反，有实验显示自噬抑制剂阻断Meg3介导的胶质瘤EMT、侵袭及转移[24]。核心蛋白多糖过表达通过c-Met/Akt/mTOR轴诱导自噬，抑制胶质瘤的侵袭和EMT表型。并且参与调节间充质标志物Slug、vimentin、Twist以及上皮标志物E-cadherin的表达[25]。

2.3 自噬与GBM的多药耐药

保护性自噬促进MDR发展，沉默Atgs抑制自噬使MDR细胞对化疗药敏感，有证据显示自噬对蒽环类诱导的MDR反应并保护MDR细胞免受损伤。一般情况下，自噬阻断凋亡的诱导，然而特殊情况下自噬细胞死亡有助于诱导细胞凋亡或坏死，它受PI3K/AKT/mTOR信号和ROS通路相关的调控[26]，通过消除受损的细胞器和回收正常细胞中的降解产物来发挥抗癌作用。自噬还可以在凋亡缺陷的MDR细胞中发挥促死亡作用并介导化学药物增敏逆转MDR[27]。

3 小结与展望

GBM是最难治疗的脑肿瘤之一，自噬调节是一种有潜力的靶向治疗方案。保护性自噬使细胞免于凋亡并增强耐药性，参与MDR细胞生成。自噬抑制剂与化疗药物联合应用具有巨大的前景，临床中自噬抑制剂已开始应用，它既能单独使用又可以与RTK抑制剂或EGFR/PI3K/AKT抑制剂联合使用，并有效延长患者生存期。相反，自噬诱导剂诱导的自噬性细胞死亡直接杀伤癌细胞并逆转MDR细胞。但是由于自噬的双重作用，目前无法判断抑制剂或激活剂的应用窗口，建立化疗药物的阈值剂量来选择自噬作用方向是当前亟需解决的问题，并且需要进一步研究开发新的和特定的调节剂。重点将是解决保护性自噬提供的能量供应，寻找引起自噬细胞死亡的有效靶点，为患者提供个性化治疗方案，对当前治疗方案提供补充。

利益冲突：所有作者均申明不存在利益冲突。