鹽霉素抗腫瘤作用與細(xì)胞自噬

周青，程越，陶國(guó)娟，倪月秋

（1.沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2015級(jí)醫(yī)學(xué)影像學(xué)專(zhuān)業(yè)，遼寧 沈陽(yáng)110034；2.沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2014級(jí)麻醉學(xué)專(zhuān)業(yè)；3.沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2014級(jí)臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)；4.生理學(xué)教研室）

鹽霉素，又稱(chēng)沙利霉素，是一種由白色鏈霉菌發(fā)酵而來(lái)的聚醚類(lèi)抗生素。2009年，Gupta等［1］發(fā)現(xiàn)，用鹽霉素治療乳腺癌小鼠，可抑制乳腺腫瘤生長(zhǎng)并促進(jìn)腫瘤上皮細(xì)胞分化，鹽霉素殺滅乳腺癌細(xì)胞的作用效果是紫杉醇的100倍。近年來(lái)，對(duì)鹽霉素的研究逐漸成為熱點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)鹽霉素可有效殺滅腫瘤干細(xì)胞，抑制腫瘤生長(zhǎng)，誘導(dǎo)凋亡。Yue等［2］發(fā)現(xiàn)使用鹽霉素治療乳腺癌患者可以抑制自噬流，對(duì)不同細(xì)胞系的乳腺癌有不同的敏感性。這提示鹽霉素的抗腫瘤機(jī)制可能與細(xì)胞自噬有關(guān)，且聯(lián)合自噬抑制劑治療腫瘤有可能取得理想的效果。本文主要對(duì)鹽霉素抗腫瘤作用與細(xì)胞自噬的關(guān)系進(jìn)行闡述。

1 細(xì)胞自噬與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

細(xì)胞自噬是真核生物中一種高度保守的代謝過(guò)程，包括巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬，其中以巨自噬最為常見(jiàn)［3］。細(xì)胞自噬主要是指通過(guò)溶酶體將錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)及受損的細(xì)胞器降解，在應(yīng)激、代謝、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定及保持基因組完整性方面發(fā)揮重要作用［4］。當(dāng)細(xì)胞受外界因素干擾，如缺氧、饑餓、紫外線(xiàn)、DNA損傷、氧化應(yīng)激等，自噬就能通過(guò)相應(yīng)的應(yīng)答協(xié)同通路產(chǎn)生，其中包括ROS［5］、PI3K/AKT/mTOR［6］、AMPK［7］信號(hào)通路等。自噬與腫瘤和神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病、阿爾茨海默病的發(fā)病均有關(guān)［8］。

自噬在腫瘤發(fā)生發(fā)展中具有雙重作用，在腫瘤發(fā)生最初的階段，自噬主要是抑制腫瘤生長(zhǎng)；隨著腫瘤的生長(zhǎng)，為了適應(yīng)缺氧、營(yíng)養(yǎng)缺乏等惡劣環(huán)境或抵抗化療藥物時(shí)，腫瘤細(xì)胞可通過(guò)增強(qiáng)自噬來(lái)維持自身代謝，繼續(xù)存活［4］。Rao等［9］在KRasG12D致癌基因激活的小鼠中進(jìn)行了自噬基因Atg5缺失突變（部分缺失Atg5fl/+，完全缺失At g5fl/fl），在6周時(shí)發(fā)現(xiàn)，At g5fl/fl小鼠的增生性腫瘤灶數(shù)量顯著多于At g5fl/+小鼠，表明自噬在腫瘤形成的早期階段可起到抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用；在12和18周時(shí)，At g5fl/fl小鼠的肺腺癌進(jìn)展明顯受損，由于自噬功能缺陷，體內(nèi)腫瘤組織無(wú)法耐受缺氧、氧化應(yīng)激等內(nèi)環(huán)境的變化，肺腫瘤內(nèi)部出現(xiàn)壞死，腫瘤細(xì)胞的增殖受到抑制，細(xì)胞死亡增加，降低腫瘤惡性進(jìn)展，延長(zhǎng)荷瘤小鼠生存時(shí)間，表明自噬在腫瘤的后期可起到保護(hù)的作用。

2 鹽霉素抗腫瘤作用與自噬

2.1 鹽霉素與黑色素瘤 劉雅菁等［10］檢測(cè)了鹽霉素對(duì)人黑色素瘤經(jīng)典株M21細(xì)胞的影響，觀察到鹽霉素可抑制人黑色素瘤M21細(xì)胞的增殖，且給藥后M21細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，進(jìn)而變圓脫落；還發(fā)現(xiàn)鹽霉素作用48 h后M21細(xì)胞內(nèi)形成了許多自噬小體，細(xì)胞內(nèi)自噬流被抑制，導(dǎo)致自噬小體在細(xì)胞內(nèi)堆積，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

2.2 鹽霉素與肝癌 Klose等［11］研究發(fā)現(xiàn)，鹽霉素可有效抑制人肝癌細(xì)胞的自噬晚期，以時(shí)間和劑量依賴(lài)的方式抑制肝癌細(xì)胞的自噬流，導(dǎo)致線(xiàn)粒體累積和功能異常，活性氧（ROS）產(chǎn)生增加，細(xì)胞凋亡增加，從而有效抑制肝癌細(xì)胞的增殖。這表明鹽霉素對(duì)肝癌有一定的治療效果，然而，鹽霉素在體內(nèi)的作用機(jī)制以及潛在風(fēng)險(xiǎn)依然需進(jìn)一步研究。

2.3 鹽霉素與神經(jīng)膠質(zhì)瘤 Yu等［12］用鹽霉素作用于人神經(jīng)膠質(zhì)瘤U87MG細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鹽霉素通過(guò)誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生，進(jìn)一步誘導(dǎo)U87MG細(xì)胞凋亡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及自噬；使用ROS清除劑N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）能夠抑制鹽霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及自噬；4-苯基丁酸對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的抑制，可抑制鹽霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和自噬；此外，鹽霉素可誘導(dǎo)U87MG細(xì)胞中自噬水平的提高，用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤（3-MA）進(jìn)行預(yù)處理后，可以提高由鹽霉素誘導(dǎo)的U87MG細(xì)胞凋亡率。這些結(jié)果表明，鹽霉素通過(guò)ROS介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)U87MG細(xì)胞凋亡，同時(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的自噬對(duì)U87MG細(xì)胞起保護(hù)作用。鹽霉素有潛力作為人神經(jīng)膠質(zhì)瘤的化學(xué)治療劑，但還需進(jìn)一步進(jìn)行臨床前研究，以確認(rèn)其臨床治療膠質(zhì)瘤的有效性。

2.4 鹽霉素與胰腺癌 胰腺導(dǎo)管腺癌對(duì)目前已知的化療藥物具有高度抵抗力。Schenk等［13］用鹽霉素治療患胰腺導(dǎo)管腺癌小鼠，發(fā)現(xiàn)胰腺腫瘤的生長(zhǎng)得到抑制，且鹽霉素有效抑制腫瘤向肝臟及腹膜轉(zhuǎn)移，其作用機(jī)制是抑制RhoA活性，通過(guò)破壞肌動(dòng)蛋白應(yīng)激纖維和影響RhoA/Rac-GTPase的平衡來(lái)發(fā)揮作用，從而抑制癌灶轉(zhuǎn)移。Endo等［14］采用3種胰腺癌細(xì)胞株研究鹽霉素與自噬的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鹽霉素能夠抑制胰腺癌細(xì)胞增殖，使CD133陽(yáng)性率降低；鹽霉素以濃度依賴(lài)的方式誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞自噬，若抑制自噬，可使胰腺癌細(xì)胞對(duì)鹽霉素更敏感，表明鹽霉素誘導(dǎo)的自噬對(duì)胰腺癌細(xì)胞有保護(hù)作用，鹽霉素、自噬抑制劑、抗癌藥物聯(lián)合使用的新治療策略有望為胰腺癌的治療帶來(lái)希望。

2.5 鹽霉素與乳腺癌 Kim等［15］將人乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231細(xì)胞和MCF-7細(xì)胞分別用鹽霉素處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同濃度鹽霉素作用下，MCF-7細(xì)胞比MDA-MB-231細(xì)胞更加敏感，鹽霉素可誘導(dǎo)MDA-MB-231細(xì)胞產(chǎn)生ROS，導(dǎo)致線(xiàn)粒體功能障礙，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；鹽霉素可誘導(dǎo)MDA-MB-231細(xì)胞自噬，ROS清除劑NAC能夠減弱鹽霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和自噬，抑制自噬可提高鹽霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡率。Verdoodt等［16］研究發(fā)現(xiàn)，鹽霉素在乳腺癌細(xì)胞系（MCF-7、MDA-MB-453、T47D）中以濃度依賴(lài)的方式降低了細(xì)胞活力，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，但僅在MDA-MB-453細(xì)胞中激活了凋亡蛋白酶3和7；鹽霉素誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞產(chǎn)生ROS，并通過(guò)激活JNK/MAPK途徑介導(dǎo)自噬，以不依賴(lài)凋亡蛋白酶的機(jī)制誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞死亡；ROS清除劑NAC可部分抑制鹽霉素介導(dǎo)的細(xì)胞死亡。

2.6 鹽霉素與肺癌 Li等［17］用鹽霉素處理3種人非小細(xì)胞型肺癌（NSCLC）細(xì)胞系：A549、CALU-1和H15，發(fā)現(xiàn)鹽霉素可誘導(dǎo)NSCLC發(fā)生細(xì)胞自噬，還發(fā)現(xiàn)鹽霉素通過(guò)激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，上調(diào)ATF4和DDIT3的表達(dá)，通過(guò)ATF4-DDIT3/CHOP-TRIB3-AKT1-mTOR軸抑制AKT1-mTOR的活性，進(jìn)而誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生，而自噬對(duì)NSCLC細(xì)胞存活起保護(hù)作用，減弱細(xì)胞凋亡的級(jí)聯(lián)反應(yīng)；鹽霉素在抑制CDH1表達(dá)的A549細(xì)胞中引發(fā)更多的凋亡和更少的自噬，這些結(jié)果表明，鹽霉素和自噬抑制劑的聯(lián)合治療可能是消除癌細(xì)胞和癌癥干細(xì)胞的有效治療策略。

2.7 鹽霉素與前列腺癌 Kim等［6］研究發(fā)現(xiàn)，自噬抑制劑3-MA預(yù)處理可提高鹽霉素誘導(dǎo)的前列腺癌細(xì)胞凋亡；還發(fā)現(xiàn)鹽霉素可降低前列腺癌細(xì)胞中AKT和mTOR的磷酸化；用自噬和PI3K抑制劑LY294002預(yù)處理后，通過(guò)降低AKT和mTOR活性并抑制自噬來(lái)增強(qiáng)鹽霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；用ROS清除劑NAC進(jìn)行預(yù)處理可抑制鹽霉素誘導(dǎo)的自噬；用PD98059和SB203580（一種細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）和p38抑制劑）進(jìn)行預(yù)處理可以通過(guò)逆轉(zhuǎn)ERK和p38的上調(diào)來(lái)抑制鹽霉素誘導(dǎo)的自噬，研究結(jié)果表明，鹽霉素可誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞凋亡，這與PI3K/AKT/mTOR和ERK/p38MAPK信號(hào)通路和ROS介導(dǎo)的自噬有關(guān)。

2.8 鹽霉素與成骨細(xì)胞瘤 Zhu等［18］的研究發(fā)現(xiàn)，鹽霉素可誘導(dǎo)成骨細(xì)胞瘤細(xì)胞U2OS和MG-63的凋亡和自噬，3-MA抑制自噬提高了鹽霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；還發(fā)現(xiàn)抑制AMPK可以抑制鹽霉素誘導(dǎo)的自噬；ROS清除劑NAC則顯著抑制了鹽霉素誘導(dǎo)的AMPK激活和自噬，結(jié)果表明鹽霉素通過(guò)ROS-AMPK途徑誘導(dǎo)自噬，負(fù)調(diào)控細(xì)胞凋亡，抑制AMPK-自噬可能是治療成骨細(xì)胞瘤的一種新策略，可以提高鹽霉素的抗癌作用。

3 鹽霉素應(yīng)用的局限性

鹽霉素的應(yīng)用也有一定的局限性。Ojo等［19］研究了鹽霉素對(duì)雄性小鼠生殖系統(tǒng)的毒性作用，發(fā)現(xiàn)小鼠睪丸中的生精小管附睪上皮破壞，常出現(xiàn)空泡壞死；睪丸間質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)肥大，細(xì)胞核縮小，線(xiàn)粒體固縮，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增生，脂滴數(shù)量有所增加；鹽霉素還會(huì)降低精子活動(dòng)度，增加精子數(shù)量，導(dǎo)致不孕的異常精子數(shù)量增多；睪丸中的睪酮和促黃體生成素水平降低，而血清中的睪酮和促黃體生成素水平升高；睪丸和附睪的超氧化物歧化酶及還原性谷胱甘肽的消耗增加了脂質(zhì)過(guò)氧化，導(dǎo)致了氧化應(yīng)激。Boehmerle等［20］研究發(fā)現(xiàn)，鹽霉素具有明顯的神經(jīng)和肌肉毒性，其毒性作用是由細(xì)胞質(zhì)中Na+濃度升高介導(dǎo)的，通過(guò)細(xì)胞膜中的Na+/Ca2+交換劑（NCXs）引起細(xì)胞質(zhì)Ca2+的增加，導(dǎo)致鈣蛋白酶激活，觸發(fā)凋亡蛋白酶依賴(lài)性凋亡；抑制鈣蛋白酶和NCXs可顯著降低鹽霉素的細(xì)胞毒性。另外，化療藥物如順鉑、卡鉑、紫杉醇等均有一定程度的不良反應(yīng)，它們都具有耳毒性［21-24］。然而，對(duì)于鹽霉素是否具有耳毒性，以及是否具有其他化療藥物常見(jiàn)的毒副作用，仍未有相關(guān)的研究結(jié)果。

4 小結(jié)與展望

鹽霉素作為一種新興的化療藥物，得到廣泛應(yīng)用。鹽霉素可誘導(dǎo)多種癌細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡并誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，抑制自噬可提高癌細(xì)胞對(duì)鹽霉素的敏感性，因此鹽霉素與自噬抑制劑聯(lián)合應(yīng)用可能是消除癌細(xì)胞和腫瘤干細(xì)胞的有效治療策略。將鹽霉素與其他藥物聯(lián)用進(jìn)行化療，也得到了不錯(cuò)的效果。鹽霉素與白藜蘆醇（RSVL）聯(lián)合應(yīng)用，增強(qiáng)了鹽霉素對(duì)三陰性乳腺癌的抗癌潛力［25］。鹽霉素與一種新型銀納米顆粒（AgNP）（可在各種類(lèi)型的人類(lèi)癌細(xì)胞中引起細(xì)胞毒性）聯(lián)合作用于卵巢癌細(xì)胞，可顯著誘導(dǎo)細(xì)胞自噬體積累，導(dǎo)致線(xiàn)粒體功能障礙，細(xì)胞活力喪失［26］。

目前，化療藥物的應(yīng)用均會(huì)產(chǎn)生一定的毒副作用，如2019年有研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌化療的常規(guī)用藥紫杉醇可促進(jìn)腫瘤的肺轉(zhuǎn)移，甚至改變肺部微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤在肺部定植［27］。鹽霉素也具有對(duì)生殖系統(tǒng)、神經(jīng)、肌肉的毒性作用，其他毒副作用還需進(jìn)一步深入研究，設(shè)計(jì)預(yù)防鹽霉素引起的毒副作用的策略對(duì)其臨床應(yīng)用非常重要。

單一藥物治療腫瘤屢見(jiàn)不鮮，如何多重聯(lián)合用藥以達(dá)最優(yōu)治療效果，以及如何盡可能減少藥物的不良反應(yīng)，很有可能成為未來(lái)的研究熱點(diǎn)。鹽霉素作為新型抗腫瘤藥物，其抗腫瘤機(jī)制及安全性仍需進(jìn)一步深入研究。