自噬調(diào)控與結(jié)直腸癌耐藥的相關(guān)性研究

宋彩霞，馬 強(qiáng)

1.蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730050； 2.甘肅省干細(xì)胞與基因藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)是消化道最常見的惡性腫瘤之一。2015年，美國(guó)CRC患者新發(fā)13.3萬(wàn)例，5年生存率較前明顯增高，但CRC仍是癌癥患者第三位死亡原因[1]，我國(guó)CRC患者新發(fā)約37.6萬(wàn)例，占所有新發(fā)癌癥的8.57%，死亡約19.1萬(wàn)例，占總癌癥死亡的6.78%[2],由此可見，CRC仍嚴(yán)重威脅公眾健康。系統(tǒng)化療是不可手術(shù)根治CRC患者的一線治療方案,但多數(shù)患者在化療幾個(gè)周期后即出現(xiàn)耐藥，可能與細(xì)胞內(nèi)藥物蓄積減少、DNA損傷修復(fù)增加、細(xì)胞凋亡減少、致癌基因和抑癌基因表達(dá)失調(diào)等相關(guān)，嚴(yán)重限制了CRC患者的治療和預(yù)后。腫瘤耐藥是目前CRC患者治療的瓶頸，因此，闡明CRC患者潛在的耐藥機(jī)制及新治療靶點(diǎn)亟待研究。

自噬是細(xì)胞體內(nèi)的一種分解代謝過(guò)程，參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。SCHONEWOLF等[3]研究表明，放化療能誘導(dǎo)CRC細(xì)胞自噬，用氯喹抑制自噬后，細(xì)胞對(duì)放化療可增敏；KRAS 突變?cè)贑RC細(xì)胞中普遍發(fā)生，與EGFR耐藥密切相關(guān)，ALVES等[4]研究表明，KRAS突變通過(guò)激活MEK/ERK通路誘導(dǎo)自噬，抑制KRAS或自噬能促進(jìn)攜帶KRAS突變的細(xì)胞凋亡；ZHANG等[5]研究表明，B細(xì)胞易位基因1(BTG1)是miR-22的新靶標(biāo)，miR-22能通過(guò)BTG1調(diào)節(jié)CRC細(xì)胞自噬，其過(guò)表達(dá)可抑制CRC細(xì)胞自噬并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，增加CRC細(xì)胞對(duì)5-氟尿嘧啶(5-FU)的敏感性；TAN等[6]研究表明，miR-409-3p能抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖，奧沙利鉑耐藥癌細(xì)胞的自噬活性升高，miR-409-3p可通過(guò)抑制自噬蛋白Beclin-1介導(dǎo)的細(xì)胞自噬使耐藥癌細(xì)胞增敏。

自噬調(diào)控機(jī)制復(fù)雜多樣，上述研究表明，自噬參與CRC細(xì)胞耐藥，調(diào)控自噬可作為殺死癌細(xì)胞或增強(qiáng)其放化療敏感性的新手段， 本文就自噬調(diào)控與CRC細(xì)胞耐藥的最新研究作一概述，為CRC患者臨床治療提供新導(dǎo)向。

1 自噬參與CRC耐藥

P-糖蛋白(P-Glycoprotein)是由多藥耐藥1(multidrug resistance gene 1，MDR1)基因編碼的170～180 KD的膜糖蛋白，屬于ATP轉(zhuǎn)運(yùn)體的ATP結(jié)合盒(ABC)超家族，作為跨膜藥物外排泵以ATP依賴的方式降低細(xì)胞內(nèi)藥物蓄積，降低化療藥物的細(xì)胞毒性。YUAN等[7]研究表明，奧沙利鉑耐藥CRC細(xì)胞中人斯鈣素-2(Stanniocalcin-2, STC-2)過(guò)表達(dá)，其可促進(jìn)P-gP表達(dá)，增加奧沙利鉑從CRC細(xì)胞流出，誘導(dǎo)CRC耐藥，即 STC2/P-gP途徑的上調(diào)參與了CRC細(xì)胞的奧沙利鉑耐藥機(jī)制。

XI等[8]研究表明，抑制自噬能阻斷細(xì)胞內(nèi)ATP合成，減弱P-gP介導(dǎo)的藥物外排功能，使癌細(xì)胞內(nèi)藥物蓄積；抑制Wnt/β-catenin通路可激活細(xì)胞自噬，miR-506可上調(diào)Wnt/β-catenin通路抑制MDR1/P-gP蛋白表達(dá)，增強(qiáng)癌細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性[9]，即miR-506可通過(guò)抑制自噬減弱MDR1/P-gP蛋白表達(dá)參與腫瘤細(xì)胞耐藥調(diào)節(jié)。但是，馬強(qiáng)等[10]研究表明，CRC耐藥細(xì)胞中MDR1 mRNA和P-gP蛋白呈高表達(dá)，雷帕霉素是常用的自噬促進(jìn)劑，其可下調(diào)結(jié)腸癌耐藥細(xì)胞中MDR1 mRNA和 P-gP蛋白表達(dá)，增加細(xì)胞對(duì)阿霉素的敏感性。因此，P-gP對(duì)化療藥物的吸收、分布和清除有重要影響，且自噬與P-gP蛋白介導(dǎo)的CRC細(xì)胞耐藥密切相關(guān)，但目前結(jié)果尚不一致，其作用機(jī)制有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)。

2 自噬與CRC耐藥的相關(guān)研究

2.1自噬與miRNA微小RNA(miRNA)是一類小的、內(nèi)源的、非編碼的單鏈RNA，有19～25個(gè)核苷酸，其可通過(guò)與mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′UTR)結(jié)合，以轉(zhuǎn)錄的方式負(fù)調(diào)控靶基因表達(dá)，阻斷mRNA的翻譯或降解靶mRNA。

JIN等[11]研究表明，miR-26能直接靶向ULK1(自噬體形成過(guò)程中的重要調(diào)控因子)，抑制自噬早期階段，上調(diào)肝癌細(xì)胞對(duì)奧沙利鉑的敏感性，進(jìn)而抑制其生存、增殖，促進(jìn)凋亡； FU等[12]研究表明，miR-218能通過(guò)靶向YEATS4表達(dá)，抑制自噬，增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)奧沙利鉑的敏感性，促進(jìn)細(xì)胞凋亡；miR-34a能通過(guò)下調(diào)TGF-β/Smad4通路抑制自噬，增加CRC細(xì)胞的藥物敏感性，促進(jìn)耐藥CRC細(xì)胞凋亡[13]；即miRNA廣泛參與腫瘤細(xì)胞耐藥，其能通過(guò)調(diào)控自噬而調(diào)節(jié)癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。

2.2自噬與CRC干細(xì)胞癌癥干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs)占總癌細(xì)胞的比例極小，其具有自我更新、分化和形成腫瘤的能力，傳統(tǒng)的抗癌治療旨在殺死正常的癌細(xì)胞。

BOUSQUET等[14]研究表明，乳腺癌干細(xì)胞與化療耐藥密切相關(guān)，且這些CSCs處于自噬狀態(tài)，既不增殖也不凋亡，抑制自噬能夠逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥，即自噬可能是CSCs維持所必需的，且其可能是CSCs耐藥的重要機(jī)制。即CSCs在抗癌治療后仍可存活，其可能是細(xì)胞耐藥和腫瘤復(fù)發(fā)的主要原因，因此，針對(duì)CSCs治療尤為重要。

YANG等[15]研究表明，奧沙利鉑誘導(dǎo)的自噬能夠保護(hù)CRC細(xì)胞免于凋亡，參與CSCs的維持、富集和存活，促使CRC細(xì)胞化療耐藥；FENG 等[16]研究表明，西妥昔單抗可通過(guò)抑制自噬，增加5-FU誘導(dǎo)的CSCs凋亡；ZHAI等[17]研究表明，hsa-miR-140-5p過(guò)表達(dá)通過(guò)Smad2和ATG12干擾CSCs中的自噬，影響自噬的下游調(diào)節(jié)因子，如組織蛋白酶B、組織蛋白酶S、免疫相關(guān)GTP酶家族M、α-突觸核蛋白等，抑制CSCs生長(zhǎng)、維持，直接殺傷CSCs。因此，自噬參與結(jié)直腸CSCs耐藥，目前其作用機(jī)制尚未明確，進(jìn)一步研究其作用機(jī)制可能為CRC患者靶向自噬治療提供依據(jù)。

2.3自噬與JNKc-Jun N-末端激酶(c-Jun-N-terminal kinase, JNK)，即MAPK家族的應(yīng)激激活蛋白激酶，包含JNK1、JNK2和JNK3三個(gè)基因，JNK1、JNK2在組織中普遍表達(dá)，由各種應(yīng)激信號(hào)激活，其可調(diào)節(jié)多種轉(zhuǎn)錄因子、磷酸化細(xì)胞底物進(jìn)而參與細(xì)胞增殖、凋亡、自噬、代謝和DNA修復(fù)；HUANG等[18]研究表明，吉西他濱可通過(guò)激活JNK誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞自噬，保護(hù)細(xì)胞免于凋亡，促進(jìn)癌細(xì)胞生存，JNK抑制劑SP600125能抑制其誘導(dǎo)的自噬并增加其細(xì)胞毒性；LI等[19]研究表明，放療能誘導(dǎo)JNK高表達(dá)，JNK抑制劑以劑量依賴的方式減少癌細(xì)胞自噬并促進(jìn)凋亡，增加癌細(xì)胞對(duì)放射的敏感性。

CRC細(xì)胞缺氧時(shí)，可通過(guò)下調(diào)MKK7(JNK的上游激酶，通過(guò)雙磷酸化JNK的蘇氨酸和酪氨酸位點(diǎn)而激活JNK)抑制JNK激活，影響奧沙利鉑的細(xì)胞毒性作用，且JNK參與缺氧介導(dǎo)的CRC細(xì)胞耐藥，抑制JNK可引起DNA損傷，其可能是CRC細(xì)胞對(duì)化療藥物敏感的機(jī)制之一[20]；SUI等[21]研究表明，自噬是p53突變和缺乏的CRC細(xì)胞5-FU耐藥的關(guān)鍵介質(zhì)， 5-FU能激活細(xì)胞中JNK蛋白，進(jìn)一步磷酸化 Bcl-2促進(jìn)細(xì)胞自噬，減弱5-FU的細(xì)胞毒性作用。因此， JNK可能介導(dǎo)自噬并參與CRC耐藥。

2.4自噬與STAT3信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3 (signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)是由白介素6激活的急性期基因的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子，是腫瘤起始和進(jìn)展的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在多種生物過(guò)程中起關(guān)鍵作用，包括細(xì)胞增殖、分化、存活、炎癥反應(yīng)、免疫和血管發(fā)生。近期研究[22]表明，STAT3可由IL-6/JAK1和 FGFR/PI3K信號(hào)通路反饋激活，介導(dǎo)KRAS突變的肺癌細(xì)胞耐藥，抑制STAT3反饋環(huán)能增加細(xì)胞的藥物敏感性；間充質(zhì)干細(xì)胞可通過(guò)激活STAT3促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞存活和化療耐藥[23]；胰腺癌干細(xì)胞中STAT3被激活，脂質(zhì)體遞送STAT3抑制劑FLLL32能抑制STAT3磷酸化和轉(zhuǎn)錄激活，增加癌細(xì)胞對(duì)放化療的敏感性[24]；miR-125a通過(guò)結(jié)合STAT3 3′-UTR區(qū)下調(diào)STAT3表達(dá)，增加宮頸癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇和順鉑敏感性[25]。

STAT3在耐藥CRC細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，沉默或抑制STAT3可顯著增加腫瘤細(xì)胞的放化療敏感性，核PKM2可激活STAT3參與CRC細(xì)胞吉非替尼耐藥[26]；腫瘤組織和血清中的IL-22表達(dá)水平與CRC患者化療耐藥相關(guān)，其能通過(guò)激活STAT3途徑減弱5-FU和奧沙利鉑的細(xì)胞毒性和誘導(dǎo)凋亡作用，隨后增加抗凋亡基因的表達(dá)，此外，IL-22還可通過(guò)STAT3激活誘導(dǎo)IL-8自分泌表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞耐藥[27]，即STAT3與CRC患者化療耐藥密切相關(guān)。

STAT3是細(xì)胞核中幾種自噬相關(guān)基因的主要轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子，與細(xì)胞自噬密切相關(guān)。TAN等[28]研究發(fā)現(xiàn),多柔比星處理的乳腺癌細(xì)胞中血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1, HO-1)表達(dá)增加，其可誘導(dǎo)自噬致細(xì)胞敏感性降低， HO-1上調(diào)需要STAT3及其上游調(diào)節(jié)蛋白激酶Src激活，即Src/STAT3/HO-1/自噬途徑激活可保護(hù)細(xì)胞免于凋亡，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)多柔比星耐藥；辣椒素是紅熱辣椒的刺激性成分，CHEN等[29]研究表明,其能誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，其可通過(guò)ROS增加激活STAT3通路依賴性自噬，抑制STAT3可以增加Cl-PARP、Bax表達(dá)并抑制Bcl-2,進(jìn)而增加辣椒素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；ZHANG等[30]研究表明，紫杉醇耐藥的CRC細(xì)胞中TXNDC17(含17個(gè)硫氧還蛋白結(jié)構(gòu)域)、磷酸化STAT3表達(dá)增加，STAT3可以結(jié)合TXNDC17的啟動(dòng)子區(qū)域，調(diào)節(jié)其表達(dá)，增強(qiáng)CRC細(xì)胞自噬水平，介導(dǎo)細(xì)胞耐藥。因此，STAT3可能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬而參與腫瘤耐藥，目前STAT3是否調(diào)控CRC細(xì)胞自噬并介導(dǎo)細(xì)胞耐藥研究較少，其相關(guān)分子機(jī)制尚不明確，需進(jìn)一步臨床和實(shí)驗(yàn)室研究論證。

總之，目前CRC 耐藥仍是臨床治療的難點(diǎn)，自噬與CRC耐藥研究結(jié)果仍存在爭(zhēng)議，但絕大多數(shù)結(jié)果支持放化療可促進(jìn)CRC細(xì)胞自噬，參與腫瘤耐藥，即自噬調(diào)節(jié)是逆轉(zhuǎn)腫瘤放療抵抗和化療耐藥的有效途徑之一，其可能是耐藥CRC患者治療的新靶點(diǎn)，抑制腫瘤細(xì)胞自噬聯(lián)合化療藥物的應(yīng)用，有望成為耐藥CRC治療的新策略；自噬調(diào)控并介導(dǎo)細(xì)胞耐藥的分子機(jī)制復(fù)雜多樣，目前尚不明確，進(jìn)一步深入研究，可為其提供充足的理論依據(jù)，為耐藥CRC患者治療提供新思路。

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