自噬在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的機制和研究進展

萬華麗，張家玉

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院宜昌市中心人民醫(yī)院腫瘤科，湖北 宜昌 443000)

自噬在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的機制和研究進展

萬華麗，張家玉

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院宜昌市中心人民醫(yī)院腫瘤科，湖北 宜昌 443000)

自噬是將細胞質(zhì)中的物質(zhì)運輸?shù)饺苊阁w內(nèi)被降解的代謝過程。乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率和死亡率較高，并且逐漸呈現(xiàn)年輕化趨勢。近年來研究發(fā)現(xiàn)，自噬在乳腺癌的發(fā)病中發(fā)揮著重要作用。本文綜述了自噬在乳腺癌中的分子機制，自噬與乳腺癌治療、預(yù)后的相關(guān)性研究，為抗腫瘤治療提供新的作用靶點，對提高患者抗癌療效、改善預(yù)后有重要意義。

自噬；乳腺癌；發(fā)病機制；研究進展

自噬(autophagy)是指細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和細胞器被雙層膜結(jié)構(gòu)包裹隔離并轉(zhuǎn)運給溶酶體降解的過程[1]。細胞通過這一途徑降解，回收利用變性、衰老的蛋白質(zhì)及損傷的細胞器來維持自穩(wěn)狀態(tài)，為細胞提供循環(huán)能量。人體的多種疾病以及生理過程，如腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)退行性變和衰老等都與自噬的調(diào)節(jié)相關(guān)。乳腺癌是目前嚴重威脅女性身心健康的常見腫瘤，而自噬在乳腺癌防治中取得的研究成果可能為乳腺癌的臨床治療提供新的靶點。

1 自噬

自噬是一個動態(tài)的過程，根據(jù)降解底物的不同自噬可以分為三種類型：大自噬(macroautophagy)、小自噬(microautophagy)和分子伴侶介導(dǎo)的自噬(chaperone-mediated autophagy,CMA)，其中研究最深入的是大自噬。大自噬是在誘導(dǎo)作用下隔離膜或者自噬泡的小囊泡，延伸包裹一部分細胞質(zhì)，形成具有雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體(autophagosome)后，自噬體的外膜與溶酶體融合(形成自噬溶酶體)，導(dǎo)致自噬體內(nèi)膜及其所包被的物質(zhì)降解，降解產(chǎn)生的一些氨基端、核苷酸和脂肪酸等其他小分子可以為細胞提供能量、營養(yǎng)或者循環(huán)利用[2]。

2 自噬的分子調(diào)節(jié)機制

細胞在饑餓、缺氧、化療和應(yīng)激等情況下誘導(dǎo)自噬上調(diào)，降解回收細胞質(zhì)成分，提供氨基酸和ATP以支持蛋白質(zhì)合成和其他必要的代謝途徑[3]。而自噬過程受自噬相關(guān)蛋白調(diào)控，這些自噬相關(guān)蛋白由自噬相關(guān)基因(ATG)編碼。自噬的誘導(dǎo)由幾個激酶級聯(lián)調(diào)節(jié)，其中自噬激活蛋白激酶1(Ulk1/Atg1)，弱保守Atg13以及RB1CC1/Atg17形成的ULK1-Atg13-RB1CC1-Atg10復(fù)合物與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mTORC1)之間相互作用參與自噬的起始階段。細胞在營養(yǎng)不良和能量缺乏時，mTOR活性被抑制，ULK1激活，進一步激活A(yù)tg13和RB1CC，自噬膜開始形成[4]。自噬囊泡延伸需要Atg12-Atg5-Atg16復(fù)合體和Atg8/LC3兩個泛素化結(jié)合系統(tǒng)的參與。酵母的Atg8基因和哺乳動物同源，又稱為LC3-Ⅰ。胞質(zhì)中初始游離的LC3-Ⅰ與磷脂酰乙醇胺(PE)結(jié)合并被脂化形成LC3-Ⅱ，定位于自噬體內(nèi)外膜上。LC3-Ⅱ的出現(xiàn)特異性標志自噬體的形成，可作為自噬誘導(dǎo)的標記物[5-6]。最終，自噬溶酶體在溶酶體水解酶作用下被降解。調(diào)節(jié)自噬的信號通路主要包括mTOR、PI3K-Akt、p53、Ca-AMPK，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)位于PI3K-Akt信號通路的下游，調(diào)節(jié)細胞的生長增殖并且抑制自噬的起始過程，因此，mTOR抑制劑雷帕霉素可以誘導(dǎo)自噬[7]。

3 自噬在腫瘤中的作用

在正常細胞中，自噬通過抑制氧自由基的積累及清除受損的細胞器，維持基因組的穩(wěn)定性來抑制細胞癌變。Beclin1是自噬體形成的主要調(diào)控因子，有研究者認為它是一種抑癌基因，抗凋亡蛋白BCL-2通過直接結(jié)合在Beclin1/Atg6的BH3結(jié)構(gòu)域抑制自噬[8-9]。Beclin 1缺失的小鼠與正常小鼠相比，更易發(fā)生淋巴瘤、乳腺癌、肝癌和肺癌的癌前病變[10]。這些研究發(fā)現(xiàn)都為自噬抑癌作用提供了確切的證據(jù)。但是，近年來研究提示Beclin 1缺失可能只是BRCA1缺失的一個伴隨改變，其本身并不具有抑癌作用。BRCA1是一種抑癌基因，與Beclin 1基因位置臨近，BRCA1突變后可以誘導(dǎo)乳腺癌和卵巢癌的發(fā)生。目前并未發(fā)現(xiàn)單純Beclin 1缺失與癌癥預(yù)后等相關(guān)。這提示Beclin 1可能并不屬于抑癌基因[11]。

然而，在已經(jīng)形成的腫瘤組織中細胞往往處于缺氧、營養(yǎng)和生長因子缺乏的狀態(tài)，從而自噬被激活。通過提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)促進腫瘤細胞的存活[12]。因此，誘導(dǎo)自噬可能成為腫瘤細胞在缺氧、酸中毒或化療的環(huán)境中生存的一種機制。目前腫瘤的臨床治療大多以手術(shù)聯(lián)合放化療的綜合治療模式。腫瘤細胞對藥物耐受導(dǎo)致了腫瘤治療后的復(fù)發(fā)?；熕幬锎蠖嗤ㄟ^凋亡途徑殺傷癌細胞，但腫瘤微環(huán)境可以介導(dǎo)腫瘤細胞的自噬和衰老這兩條替代途徑，避免發(fā)生凋亡，促進腫瘤細胞存活以及對化療藥物耐受[13]。

因此，自噬在腫瘤發(fā)展的不同階段中發(fā)揮不同作用。目前研究自噬調(diào)節(jié)及其在腫瘤發(fā)生作用中的分子機制已經(jīng)成為現(xiàn)代抗癌戰(zhàn)略的一個重要組成部分。

4 自噬在乳腺癌中的作用

4.1 自噬在乳腺癌中的分子機制 Beclin1是與酵母菌Atg6/Vps3基因同源的哺乳類自噬基因[14]。在人類散發(fā)性乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌患者中40%～75%存在Beclin 1單等位基因缺失[15]。在MCF-7細胞中，穩(wěn)定轉(zhuǎn)染Beclin1可以誘導(dǎo)自噬，抑制細胞增殖和腫瘤形成[8]。但Wang等[16]在53例三陰乳腺癌(triple negative breast cancer，TNBC)組織樣品中通過免疫組化檢測Beclin 1表達，與病理指標進行相關(guān)性分析后發(fā)現(xiàn)，Beclin 1高表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性數(shù)目和腫瘤遠處轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。進一步研究結(jié)果提示Beclin 1是通過激活Wnt信號通路促進上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)型(epithelial-mesenchymal transitions，EMT)使細胞獲得了侵襲和遷移的能力。因此，Beclin 1在抑制腫瘤形成的同時也能促進腫瘤的進展。腫瘤抑癌基因PTEN(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten)可以通過抑制PI3K/Akt信號通路誘導(dǎo)自噬。對曲妥珠單抗(trastuzumab)耐藥的HER2+乳腺癌患者中PTEN的表達較低。在HER2+的SKBR-3細胞中靶向干擾PTEN(shRNAs)，自噬相關(guān)蛋白p-Akt、p62表達上調(diào)，而LC3I/II、LAMP2、cathepsin B的表達增高，自噬被抑制，而過表達LC3可以改善細胞對曲妥珠單抗的耐藥性[17]。此外也有報道指出在乳腺癌、肺癌、卵巢腫瘤以及黑色素瘤中常見BCL2的過表達。BCL2在抑制細胞凋亡的同時也抑制了自噬性死亡，可能導(dǎo)致腫瘤細胞對化療藥物的耐受[18]。同時，在p53突變型的乳腺癌患者中聯(lián)合使用mTOR抑制劑依維莫斯處理，自噬誘導(dǎo)上調(diào)可以增強腫瘤細胞對化療藥物的敏感性[19]。上述結(jié)果提示，促進自噬，可以改善腫瘤細胞對化療藥物的耐受，誘導(dǎo)細胞發(fā)生自噬性死亡可以成為一種新的抗癌策略。

三陰乳腺癌(TNBC)臨床患者因缺乏分子靶藥治療，大多對化療藥物耐受，侵襲性強，預(yù)后明顯低于其他亞型的乳腺癌患者。腫瘤干細胞(CSC)在TNBC耐藥、腫瘤進展中發(fā)揮著重要作用[20]。Liang等[21]發(fā)現(xiàn)卡鉑(carboplatin)聯(lián)合自噬抑制劑氯喹治療TNBC，促進了CSC細胞中線粒體損傷，DNA修復(fù)功能降低，明顯抑制了腫瘤細胞的生長。因此卡鉑聯(lián)合自噬抑制劑可以加強TNBC對化療的敏感性。而用自噬抑制劑甲基鳥嘌呤(methyladenine，3-MA)對他莫昔芬(tamoxifen)耐藥的MCF-7/TAM細胞進行處理，可以促進腫瘤細胞死亡[22]。在耐藥的腫瘤細胞中，激活自噬不再能夠誘導(dǎo)細胞發(fā)生自噬性死亡。自噬通過減弱化療藥物對腫瘤細胞的殺傷作用，發(fā)揮細胞保護作用，導(dǎo)致藥物耐受[23]。而自噬抑制劑能改善乳腺癌細胞對放療和化療的敏感性，因此抑制自噬可能成為提高腫瘤放化療療效的一種有效方法[24]。

4.2 自噬在乳腺癌中的臨床意義 目前，人們就自噬在腫瘤中扮演著什么樣的角色尚未達成一致，但以自噬為靶點的腫瘤治療已經(jīng)取得了一定的進展。抗瘧疾藥物羥氯喹(hydroxychloroquine，HCQ)和氯喹(chloroquine，CQ)作為溶酶體抑制劑，已經(jīng)用于臨床，可以抑制自噬。一些臨床研究的初步結(jié)果表明，自噬抑制劑聯(lián)合抗癌療法似乎是安全的，并且已經(jīng)在乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌和肺癌等抗癌治療中取得療效[25]。

在局限性晚期乳腺癌患者中，用免疫組化方法檢測LC3B的表達，生存分析結(jié)果表明LC3B低表達的患者復(fù)發(fā)和死亡的風(fēng)險較低，5年無復(fù)發(fā)生存率(RFS)和總生存率(OS)達到97%，而LC3B高表達患者5年RFS為52%，OS為66%。另一項研究報道指出TNBC患者中LC3B的表達與Ki67的表達(P=0.004 7)，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(P=0.002)相關(guān)。LC3B高表達患者表現(xiàn)出更低的RFS和OS率，生存期也較短[25]。這些初步結(jié)果表明高LC3B表達可以作為預(yù)測乳腺癌患者預(yù)后較差的指標。

5 展望

在腫瘤的發(fā)展過程中，自噬被認為是一把雙刃劍。與Ⅰ型程序性細胞死亡方式凋亡不同，自噬又稱為Ⅱ型程序性細胞死亡，抑制自噬能夠促進腫瘤細胞存活，但是在腫瘤微環(huán)境中，自噬則發(fā)揮著細胞保護作用，導(dǎo)致腫瘤患者對放化療耐受[26]。自噬是一個動態(tài)的過程，目前并沒有一個完美的方法來測定自噬體的數(shù)目或者自噬活性。在人乳腺癌組織中自噬的活性也并不清楚。因此，完善觀測自噬的方法，進一步找到調(diào)節(jié)自噬的特異性途徑以及探索自噬的抗癌作用機制，是目前自噬應(yīng)用于乳腺癌治療所需要解決的重要問題。

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R737.9

A

1003—6350（2017）01—0119—03

2016-05-27)

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張家玉。E-mail：451650662@qq.com

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.01.037