自噬在調(diào)控乳腺癌化療耐藥中的作用研究進展

董曉雪 王蓓 呂曉皚 鄭晨輝

●綜述

自噬在調(diào)控乳腺癌化療耐藥中的作用研究進展

董曉雪 王蓓 呂曉皚 鄭晨輝

乳腺癌化療藥物耐藥性產(chǎn)生的機制復雜。自噬是將細胞內(nèi)受損、變性或衰老的蛋白質(zhì)以及細胞器運輸?shù)饺苊阁w進行消化降解，以胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)自噬體為特征的細胞“自我消化”的一系列生化過程，是在正常細胞和病理狀態(tài)細胞中普遍存在的生理機制。近年來研究發(fā)現(xiàn)，自噬與乳腺癌的化療耐藥密切相關(guān)。本文就自噬與乳腺癌化療耐藥的相互作用及分子機制進行綜述，探討將自噬作為逆轉(zhuǎn)乳腺癌化療藥物耐藥性靶點的可能性。

自噬乳腺癌化療耐藥PI3K/Akt/mTOR通路

乳腺癌是引起女性死亡的重要病因[1]。目前治療乳腺癌的主要方法是手術(shù)治療，同時輔助化療、內(nèi)分泌治療以及靶向治療。其中，化療在乳腺癌的綜合治療中占據(jù)重要地位，對延緩或避免腫瘤復發(fā)、延長患者生存期起著重要作用[2]；然而乳腺癌患者對化療藥物的耐藥現(xiàn)象普遍存在。自噬作為腫瘤細胞自我調(diào)適的現(xiàn)象之一，可單獨作用或與凋亡共同作用影響腫瘤細胞對化療藥物的敏感性[3]。近年來多項研究開始關(guān)注自噬在乳腺癌化療耐藥中的作用，通過調(diào)控自噬通路調(diào)節(jié)化療耐藥性逐漸成為研究熱點，本文就自噬與乳腺癌化療耐藥的相互作用及分子機制作一綜述。

1 自噬在腫瘤細胞中的激活

自噬是一種細胞內(nèi)降解系統(tǒng)，可以將細胞質(zhì)的配體輸送到溶酶體，是所有細胞組成的基本機制；其功能是通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)和細胞器周轉(zhuǎn)促進細胞體內(nèi)平衡[4]。根據(jù)細胞內(nèi)底物運送到溶酶體腔方式的不同，哺乳動物細胞自噬可分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬等3種主要方式，但目前研究最為廣泛的是巨自噬。自噬可以應對缺氧和營養(yǎng)剝奪等壓力，被認為是生存策略[5]。因此，有學者認為自噬可在腫瘤細胞中被激活[6]。當放、化療后，腫瘤細胞會產(chǎn)生大量的破損細胞器、蛋白等有害成分，此時自噬可以保護腫瘤細胞免受常規(guī)抗腫瘤治療的影響，并提供應急的底物和能量，為修復受損DNA贏得時間和條件[7]。最近一項研究發(fā)現(xiàn)，錯誤地處理ATG7 mRNA會導致ATG7蛋白質(zhì)下降和自噬的缺陷[8]，剪接因子突變增加細胞轉(zhuǎn)化，又提示自噬可以在早期階段防止腫瘤生長。

根據(jù)腫瘤細胞的存活和繁殖，在未癌變期，自噬作為腫瘤抑制因子抑制腫瘤活性；在抗腫瘤治療過程中，自噬在代謝和氧化應激下向腫瘤細胞提供營養(yǎng)和能量來促進腫瘤細胞存活?？傊允墒且环N“雙刃劍”，可以起保護作用，也可以起損害作用，這種作用可能在腫瘤進展過程中發(fā)生變化。

2 乳腺癌化療耐藥機制

化療是治療乳腺癌的主要方法，但人體在化療藥物在使用過程中會產(chǎn)生不同程度的耐藥性，從而影響治療效果，降低患者生存率。根據(jù)腫瘤細胞耐藥特點，耐藥可分為原藥耐藥（primary drug resistance，PDR）和多藥耐藥（multiple drug resistance，MDR）兩大類。PDR是指腫瘤細胞對一種抗腫瘤藥物產(chǎn)生抗藥性后，對非同類抗腫瘤藥物仍敏感；MDR是腫瘤細胞對一種抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐藥性的同時，對非同類抗腫瘤藥物也產(chǎn)生抗藥性，是造成乳腺癌化療耐藥的主要原因。

目前關(guān)于乳腺癌化療藥物的耐藥機制尚未完全清楚。相關(guān)研究表明腫瘤細胞化療耐藥機制主要有以下4種。（1）膜糖蛋白介導：腫瘤細胞通過表面藥泵蛋白主動外排化療藥物，以降低藥物有效率，從而表現(xiàn)出MDR；其中藥泵蛋白以ATP結(jié)合盒蛋白最為經(jīng)典，包括P-糖蛋白、多藥耐藥相關(guān)蛋白1和乳腺癌多藥耐藥相關(guān)蛋白等[9]。（2）DNA修復異常：順鉑、5-氟尿嘧啶、阿霉素等抗腫瘤藥物通過損傷DNA進而抑制細胞分裂或?qū)е录毎劳觥Ｄ[瘤細胞DNA修復系統(tǒng)活性升高，使腫瘤細胞對以上藥物產(chǎn)生耐藥。（3）凋亡通路異常：凋亡是目前化療藥物的終末途徑，但乳腺癌細胞內(nèi)源性或獲得性的凋亡相關(guān)基因（Bcl-2基因、p53基因）異常表達或功能缺陷，造成腫瘤細胞抵抗藥物介導的凋亡，從而產(chǎn)生耐藥[10]。（4）微環(huán)境耐藥：器官微環(huán)境可以通過調(diào)節(jié)不同耐藥基因表達，影響腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。

可見，乳腺癌化療耐藥是一個多基因、多環(huán)節(jié)、多途徑參與的過程，腫瘤細胞異質(zhì)性、腫瘤相同基因或信號通路的多重突變，導致治療藥物獲得性抵抗力從而失敗[11]。自噬是化療藥物產(chǎn)生耐藥的主要原因，研究表明化療藥物誘導的自噬主要保護細胞免于化療引起的DNA損傷[12]；也有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)化療耐藥是因為化療藥物在殺死腫瘤細胞的同時又會激活抗凋亡信號通路的發(fā)生。自噬可能是腫瘤細胞多藥耐藥產(chǎn)生的機制之一，在逆轉(zhuǎn)多藥耐藥的同時抑制自噬，可能取得更好的效果。自噬可單獨或與凋亡共同作用于乳腺癌化療耐藥。自噬可能在腫瘤獲得性抵抗中發(fā)揮細胞保護作用，抑制自噬可能是克服表皮生長因子受體（EGFR）突變非小細胞肺癌（NSCLC）患者吉非替尼獲得性耐藥的一種策略[13]。大多數(shù)細胞和動物實驗通過藥理學方法或自噬調(diào)節(jié)基因的遺傳沉默，顯示出對自噬的抑制，促進5-氟尿嘧啶誘導的腫瘤細胞死亡。同時，自噬也起到死亡作用，可能在細胞凋亡、缺陷或難以誘導的某些腫瘤細胞中介導細胞死亡。自噬在癌癥治療中起著至關(guān)重要的作用，可以通過自噬促進腫瘤細胞對化療和放療的抵抗。

3 自噬與乳腺癌化療耐藥

3.1 自噬在乳腺癌化療耐藥中的作用自噬具有雙重作用。在正常細胞中，自噬的缺乏或缺陷導致腫瘤的發(fā)生；在腫瘤細胞中，自噬是耐受化療的重要因素。研究表明，自噬在化療治療方面存在兩種對立的功能，即死亡性自噬和保護性自噬。在某些腫瘤中，死亡性自噬是腫瘤細胞死亡的重要方式；保護性自噬可能是抗腫瘤治療的重要途徑[14]?；熌苷T導腫瘤細胞的凋亡，也能誘導其產(chǎn)生自噬，但這種條件下誘導的自噬常為腫瘤細胞對抗化療的保護性機制，從而使腫瘤細胞具有耐藥性。劉佳等[15]研究表明自噬抑制劑抑制細胞的自噬活性，但細胞凋亡明顯增加。各類乳腺癌化療藥物誘導癌細胞自噬而產(chǎn)生耐藥，在使用自噬抑制劑后抗耐藥療效明顯增強[16]。自噬抑制可能會克服對其他抗腫瘤藥物的耐藥性反應[17]。自噬在化療耐藥中到底是扮演什么角色呢？有學者認為自噬的抑制會促進化療藥物誘導的癌細胞死亡[18]。氯喹，一種自噬溶酶體形成抑制劑，通過增強吉非替尼誘導的細胞毒性，半胱天冬酶3和ADP-核糖聚合酶切割的激活，克服了吉非替尼耐藥細胞（PC-9/gef）細胞中獲得的吉非替尼耐藥性；這表明抑制自噬可能是克服EGFR突變NSCLC患者吉非替尼獲得性耐藥。陳平等[19]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抑制自噬可以增強乳腺癌細胞對化療的敏感性。3-甲基腺苷（3-MA），一種自噬抑制劑，通過特異性地抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）通路來干擾或阻斷自噬體形成。劉博文等[20]通過研究證實，芹菜素在誘導乳腺癌細胞凋亡的同時還能誘導自噬；通過3-MA抑制自噬后能明顯促進芹菜素的凋亡誘導效應。在A-549和HT-29細胞中，自噬抑制劑可以促進紫杉醇誘導的凋亡。此外，3-MA是一種應用廣泛的自噬抑制劑，它能特異性地抑制PI3K通路，干擾或阻斷自噬體形成。3-MA被發(fā)現(xiàn)可以增強順鉑在其抗性細胞中的細胞毒性作用[21]，這表明自噬的抑制可能是獲得性耐藥的治療靶點。一項對胰腺癌等腫瘤的研究發(fā)現(xiàn)，3-MA可以有效地增強某些化療藥物的抗腫瘤療效[22]。Chittaranjan等[23]研究表明抑制自噬可以提高蒽環(huán)類敏感性或抵抗三陰性乳腺癌的療效。

3.2 自噬調(diào)控乳腺癌化療耐藥自噬由各種信號通路調(diào)節(jié)，包括PI3K/Akt/mTOR、AMPK/mTOR、Beclin-1/Vps34復合物、Ras、p53。

3.2.1 PI3K/Akt/mTOR、AMPK/mTORPI3K/mTOR、AMPK/mTOR信號通路已成為調(diào)節(jié)自噬的中心通路。mTOR可以通過I型PI3K/Akt通路的生長因子信號激活，并被AMPK、p53抑制，通過磷酸化自噬蛋白復合物（ULK1/2），抑制下游自噬性游離。PI3K/AKT/mTOR是自噬的重要調(diào)控通路，該通路的激活抑制自噬[24]。相反，AMPK可抑制TORC1信號，并通過ULK1/2磷酸化刺激自噬。PI3K/Akt/mTOR信號通路在調(diào)節(jié)自噬中起著關(guān)鍵作用。通過PI3K/Akt/mTOR通路阻斷自噬，這顯示了克服化療耐藥性和腫瘤細胞再感染抗癌治療的巨大貢獻。3-MA可導致自噬溶酶體蛋白降解，從而抑制PI3KCⅢ。PI3K/AKT信號通路的活化與腫瘤細胞對紫杉醇的耐藥性相關(guān)。

3.2.2 Beclin-1/Vps34復合物Beclin1是最早發(fā)現(xiàn)與自噬相關(guān)的基因，它作為一種抑癌基因已基本達成共識；可以上調(diào)Beclin1蛋白表達來誘導腫瘤細胞發(fā)生自噬性細胞死亡。研究表明Beclin1過表達可以提高細胞自噬能力，原因可能是Beclin1過表達會導致與凋亡調(diào)控蛋白Bcl-2/Bcl-xl解離，通過ECD區(qū)與Vps34結(jié)合提高自噬。Beclin1蛋白具有BH3蛋白區(qū)，Bcl-2和Bclxl與BH3蛋白區(qū)結(jié)合抑制自噬的發(fā)生[25]。然而，這種機制受到挑戰(zhàn)，且已有學者提出BH3模擬物質(zhì)可能僅通過在達到其直接靶標后，發(fā)生一段時間的間接機制影響自噬[26]。自噬與凋亡具有協(xié)同效應。Beclin1通過促進凋亡和過度自噬等機制可以明顯提高腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。抑制Beclin 1表達后，順鉑誘導耐藥卵巢癌細胞A2780的自噬能力明顯降低，凋亡蛋白Caspase-3的表達卻明顯增強，而且耐藥細胞對順鉑的敏感性明顯提高。這表明Beclin 1可能促進細胞保護效應的自噬產(chǎn)生，也可能抑制細胞凋亡，從而導致耐藥的形成。此外，有研究結(jié)果提示Beclin 1可以抑制PI3K/Akt信號通路的活化[27-28]。

3.2.3 p53和Rasp53促進細胞凋亡并抑制自噬。核p53誘導自噬和多種凋亡基因的轉(zhuǎn)錄，在外在和內(nèi)在凋亡通路中起著重要作用。細胞質(zhì)p53通過AMPK/mTOR通路抑制自噬。此外，p53抑制介導的自噬可以通過缺氧或營養(yǎng)饑餓來保護細胞免于凋亡，提示為自噬的抗凋亡作用。mTOR被認為是前生存因子，是一種細胞凋亡抑制劑。在應激過程中，mTOR消耗抑制細胞生長和增殖，并增加自噬和凋亡。相比之下，細胞質(zhì)p53滅活mTOR信號并抑制自噬。Ras是一種小型GTPase，可以作為GDP綁定的無活性和GTP綁定活動形式之間的循環(huán)切換[29]。Ras可以調(diào)節(jié)癌細胞中的自噬水平，而自噬可能影響Ras驅(qū)動的腫瘤進展?；罨疪as可以誘發(fā)PI3K/AKT/mTOR通路輸出，由于各種細胞內(nèi)和細胞外信號、能量狀態(tài)、不同的刺激以及與其他信號通路的串擾會影響mTOR活性，將mTOR抑制劑與促凋亡或抗自噬分子結(jié)合可能有效。

4 自噬抑制劑臨床應用前景

現(xiàn)如今，乳腺癌化療耐藥現(xiàn)象越來越普遍。自噬在腫瘤治療中的作用是雙重的，在抗腫瘤治療中可以誘導細胞死亡性自噬；但在耐藥腫瘤細胞中，自噬又表現(xiàn)為一種保護性機制。研究表明抑制自噬卻能提高腫瘤細胞對化療藥物的敏感性，自噬抑制劑在逆轉(zhuǎn)乳腺癌化療耐藥的具體機制仍未明確。Beclin1調(diào)控的自噬通路與凋亡相互影響，不利于區(qū)別逆轉(zhuǎn)化療耐藥的效應。AMPK/mTOR、Ras和p53在調(diào)控自噬中最終都通過PI3K/Akt調(diào)控。PI3K/Akt/mTOR信號通路是通過調(diào)節(jié)細胞生長、運動、蛋白質(zhì)合成、細胞代謝、細胞存活和響應各種刺激的細胞死亡的自噬中心通路[29]，其表達異常被證實與多種腫瘤的發(fā)生以及腫瘤化療耐藥性的產(chǎn)生有關(guān)。因此，可以通過多種方法來干預PI3K/Akt/mTOR的活性，逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞的耐藥性。NVP-BEZ235是一種新型的PI3K和mTOR雙重抑制劑，通過抑制這條信號通路的相關(guān)蛋白，增強自噬通量，阻滯細胞周期，以抵抗實體瘤的耐藥性[30]。雙青蒿素也可以通過抑制mTOR的活化來誘導保護性自噬，使卵巢癌細胞產(chǎn)生耐藥性[31]。LY294002同樣通過抑制PI3K/Akt通路參與腫瘤的耐藥[32]。陳菊英等[33]研究發(fā)現(xiàn)紫草素可以通過抑制PI3K/Akt通路來促進人乳腺癌MCF-7細胞自噬。多項研究證實抑制PI3K/Akt/mTOR自噬通路是一種克服化療耐藥、增強抗腫瘤敏感性的方法，且該通路相關(guān)研究的有效性和臨床試驗的安全性已被美國FDA批準。

隨著自噬在乳腺癌化療耐藥方面研究的深入，許多抗腫瘤藥物包括新型靶向治療通過抑制PI3K/Akt/mTOR通路來逆轉(zhuǎn)自噬，為腫瘤細胞提供生存優(yōu)勢[3]。目前需要進一步探索，只有完全闡明自噬在控制化學耐藥性的所有決定因素時，才能征服化學耐藥。

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10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.23.2017-930

浙江省自然科學基金青年項目（LQ17H270004）

310053杭州，浙江中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院（董曉雪、鄭晨輝）；浙江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院乳腺病中心（王蓓、呂曉皚）

王蓓，E-mail：jhwbei@163.com

2017-04-23）

（本文編輯：陳丹）