自噬與前列腺癌發(fā)生發(fā)展及治療關(guān)系的研究進(jìn)展

熊波波,張勁松,王海峰,左毅剛,王劍松

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院泌尿外科，云南省泌尿外科研究所，昆明 650101)

前列腺癌是泌尿系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一。2012年大約有110萬患者被確診為前列腺癌，其中超過70%的患者來自高收入國家，年齡標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)病率在澳大利亞和新西蘭為111.6/10萬、北美為97.2/10萬、西歐85.8/10萬、南美洲南部及非洲為4.5/10萬、南美洲中西部為10.5/10萬，亞洲地區(qū)最低[1]。前列腺癌是全球男性癌癥死亡的第五大原因，在加勒比地區(qū)(29/10萬)和非洲(19.9/10萬)等黑人種族國家中的死亡率最高[1]。除少數(shù)北歐和亞洲國家外，近年來全球前列腺癌的死亡率普遍下降[2]。英國國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示，前列腺癌的發(fā)病率與年齡密切相關(guān)，從50歲開始年齡發(fā)病率急劇上升，90歲及以上的發(fā)病率最高[3]。前列腺癌的發(fā)生發(fā)展與很多生物學(xué)機(jī)制密切相關(guān)，如腫瘤抑制基因、癌基因、DNA甲基化、染色體改變和重排、細(xì)胞凋亡的全局缺陷、自噬過程異常、多種分子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑異常等[4]。自噬可作為前列腺癌的啟動子或抑制劑起作用?，F(xiàn)就自噬的調(diào)控過程，前列腺癌在自噬中的作用及目前用于抗前列腺癌治療的自噬調(diào)節(jié)劑進(jìn)行綜述，并提出靶向自噬的藥物，以期在未來抗前列腺癌治療中更好地利用自噬。

1 自噬的分子機(jī)制及生物學(xué)功能

1.1自噬的起源及作用 自噬源自希臘語“吃自我”，最初是由Deter和De Duve[5]在1967年提出，主要基于觀察大鼠肝臟溶酶體內(nèi)線粒體和其他細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的降解[5]。自噬分為大自噬、微自噬以及分子伴侶介導(dǎo)的自噬，均能促進(jìn)溶酶體中細(xì)胞溶質(zhì)成分的蛋白水解。自噬通常是保護(hù)性的促生存反應(yīng)，但過度活躍最終會殺死細(xì)胞。自噬是對各種內(nèi)部和外部應(yīng)激如營養(yǎng)缺乏、缺氧、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、氧化應(yīng)激的細(xì)胞反應(yīng)[6]。自噬在饑餓期間是至關(guān)重要的，因為非必需的細(xì)胞組分的自我消化為應(yīng)激期間提供了必需的營養(yǎng)[7]。自噬也可用于去除損壞或不正常的細(xì)胞器、錯折疊蛋白以及外來顆粒包括微生物，從而保護(hù)細(xì)胞免受感染[6]。自噬在組織發(fā)育、分化以及穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并通過“管家”和質(zhì)量控制功能調(diào)節(jié)健康和壽命，影響先天和適應(yīng)性免疫、神經(jīng)變性以及衰老和細(xì)胞死亡[8]。

1.2自噬的分子機(jī)制 自噬由分離膜或吞噬細(xì)胞的成核引發(fā)，其過程由多個步驟組成。自噬體或自噬泡是在自噬期間形成的雙膜或多膜囊泡，自噬泡隔離細(xì)胞質(zhì)的組分并將其遞送至溶酶體降解。自噬體的形成包括引發(fā)、成核、伸長以及密封[9]。自體吞噬的初始步驟是吞噬泡(也稱為隔離膜)的原點形成，吞噬細(xì)胞擴(kuò)張并包圍待降解的組織，形成雙膜自噬體，也稱為“早期自噬泡”(AV-Ⅰ)[10]。動力蛋白馬達(dá)蛋白幫助自噬體運(yùn)動以及與溶酶體融合形成自溶酶體，其中腔內(nèi)容物被溶酶體酸性水解酶降解。含有部分消化物質(zhì)的自溶酶體被稱為“晚期自噬泡”(AV-Ⅱ)。降解過程產(chǎn)生的代謝物被釋放到細(xì)胞質(zhì)中，并重新進(jìn)入代謝反應(yīng)[10]。

1.3自噬的生物學(xué)功能 自噬是一種進(jìn)化上保守的動態(tài)分解代謝過程。過度或缺乏自噬可導(dǎo)致疾病發(fā)生。在腫瘤中，自噬既可作為腫瘤抑制因子，也可作為腫瘤促進(jìn)因子。研究表明，自噬在肝臟腫瘤的發(fā)生中起基礎(chǔ)作用，決定非功能性蛋白質(zhì)和細(xì)胞器的積累，引發(fā)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致基因毒性應(yīng)激和基因改變，缺乏自噬可促使細(xì)胞改變其代謝狀態(tài)，并轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒约?xì)胞[11]。Jin等[12]提出，自噬作為一種存活機(jī)制，可通過消除錯誤折疊的蛋白質(zhì)和減少DNA損傷抑制腫瘤生長，這取決于細(xì)胞環(huán)境和功能狀態(tài)；在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中，自噬功能障礙可能與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，其通過多種信號通路在血液系統(tǒng)腫瘤中發(fā)揮雙重作用。自噬與p53之間存在重要聯(lián)系。White[13]的研究發(fā)現(xiàn)，自噬可以抑制p53，而p53可激活自噬。通過自噬抑制p53可促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，還可用于預(yù)防組織變性或p53對自噬的激活。自噬調(diào)節(jié)也可影響細(xì)胞的免疫應(yīng)答過程。Ma等[14]指出，自噬隔離了各種細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)，并參與溶酶體降解，包括降解受損的細(xì)胞器和入侵的微生物?？乖w細(xì)胞中的自噬反應(yīng)會影響細(xì)胞因子的釋放，迫使先天免疫效應(yīng)物引發(fā)同源免疫應(yīng)答，并影響抗原供體細(xì)胞的免疫性、抗原呈遞細(xì)胞以及T淋巴細(xì)胞的活性。

2 自噬參與前列腺癌發(fā)生的相關(guān)機(jī)制

雄激素參與調(diào)節(jié)前列腺的生理發(fā)育和疾病的病理過程。雄激素是類固醇激素，其通過結(jié)合并激活靶蛋白雄激素受體(androgen receptor，AR)發(fā)揮作用。配體介導(dǎo)的雄激素激活控制著大量基因的表達(dá)，這些基因使AR-配體復(fù)合物能夠在廣泛的細(xì)胞過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)活性，但雄激素發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的機(jī)制目前仍不明確[15]。自噬在AR介導(dǎo)的前列腺癌細(xì)胞的生長中發(fā)揮作用。Shi等[16]的研究表明，在多種細(xì)胞模型中，當(dāng)雄激素促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞生長時，自噬被激活，即雄激素通過AR，利用自噬促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞生長。雄激素可通過增加細(xì)胞內(nèi)活性氧類的水平刺激自噬。Scherz-Shouval等[17]的研究同樣證實，活性氧類水平升高導(dǎo)致自噬增加，雄激素可通過增加細(xì)胞內(nèi)活性氧類的水平刺激自噬。Shi等[16]認(rèn)為，雄激素可增加前列腺癌細(xì)胞的自噬通量。自噬可改變細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的積累，也可影響雄激素介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的積累。Singh等[18]研究發(fā)現(xiàn)，抑制體外培養(yǎng)的肝細(xì)胞和小鼠肝臟中的自噬可增加脂滴中三酰甘油的儲存，明確了自噬在脂質(zhì)代謝中的作用。使用免疫熒光共聚焦顯微鏡與HCS LipidTOX染色高度特異性的中性脂質(zhì)可確定雄激素介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)水平升高與自噬的出現(xiàn)相關(guān)，得出自噬可增加雄激素介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累的結(jié)論[16]。

3 自噬在前列腺癌中的作用

目前自噬在癌癥中的作用仍存在爭議。癌細(xì)胞傾向于重新編程其代謝機(jī)制以逃避細(xì)胞死亡，在這種情況下，腫瘤微環(huán)境缺氧且營養(yǎng)不良時，自噬可能有助于癌細(xì)胞適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，防止其凋亡；然而對人類腫瘤的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中自噬調(diào)節(jié)基因易發(fā)生突變，表明自噬的抗癌作用[19]。編碼前自噬蛋白Beclin 1的基因在人乳腺癌、卵巢癌以及前列腺癌中丟失，其可作為腫瘤抑制因子，而致癌蛋白Bcl-2可直接與Beclin 1相互作用以抑制自噬[20]。

3.1促進(jìn)前列腺癌的發(fā)生 自噬在前列腺癌中發(fā)揮促進(jìn)作用的機(jī)制是：①自噬可能是癌細(xì)胞維持基因組穩(wěn)定和細(xì)胞器穩(wěn)態(tài)所必需的；②自噬介導(dǎo)的降解和再循環(huán)可滿足腫瘤存活和進(jìn)展所需的關(guān)鍵中間體；③自噬可能是腫瘤的一種維持抵抗機(jī)制以響應(yīng)癌癥治療，如放療和化療[21]。Zhao等[22]使用去勢抵抗前列腺癌(castration resistance to prostate cancer，CRPC)模型證明，內(nèi)皮細(xì)胞分泌大量CC類趨化因子配體5，并通過抑制前列腺癌細(xì)胞系中AR的表達(dá)誘導(dǎo)自噬，升高的自噬加速了黏著斑蛋白的分解，并促進(jìn)了前列腺癌的侵襲。Niture等[23]研究了腫瘤壞死因子-α誘導(dǎo)蛋白8在前列腺癌中的作用發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞存活、耐藥以及細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的失調(diào)通常與自噬相關(guān)，腫瘤壞死因子-α誘導(dǎo)蛋白8促進(jìn)了前列腺癌細(xì)胞的存活和耐藥。

3.2抑制前列腺癌的發(fā)生 自噬在前列腺癌中發(fā)揮抑制作用的機(jī)制是：①自噬可在腫瘤發(fā)生的早期階段維持細(xì)胞器正常、染色體穩(wěn)定以及基因組的完整性；②自噬可能促進(jìn)致癌基因誘導(dǎo)的衰老，可導(dǎo)致永久性細(xì)胞周期停滯，并抑制癌細(xì)胞增殖；③一些化療藥物可通過自噬誘導(dǎo)的內(nèi)在凋亡途徑殺死腫瘤細(xì)胞[21]。Tao等[24]調(diào)查了非諾貝特在前列腺癌中的作用發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，采用非諾貝特治療的前列腺癌顯示出更多的細(xì)胞凋亡，非諾貝特誘導(dǎo)的自噬最終是通過調(diào)節(jié)AMP活化的蛋白激酶/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑阻斷在前列腺癌細(xì)胞中的完全通量，啟動內(nèi)在凋亡途徑。該研究表明，非諾貝特是前列腺癌的有效抑制劑。Liu等[25]研究了人類前列腺癌細(xì)胞系和PC3異種移植物中GSK650394處理和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)激酶1沉默(或過表達(dá))的細(xì)胞應(yīng)答發(fā)現(xiàn)，糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)激酶1的表達(dá)與人前列腺癌進(jìn)展及轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)；進(jìn)一步結(jié)果表明，糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)激酶1抑制誘導(dǎo)抗轉(zhuǎn)移的作用至少部分是通過自噬介導(dǎo)的Snail下調(diào)，抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化實現(xiàn)的。

4 自噬在前列腺癌治療中的運(yùn)用

目前，早期激素敏感型前列腺癌患者可以采用激素、手術(shù)、放療等治療方式。前列腺癌可能發(fā)展成CRPC，因此需要進(jìn)一步研究闡明自噬與前列腺癌及CRPC發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系，尋找新的治療和預(yù)防策略。根據(jù)前列腺癌發(fā)展程度不同,自噬作用也發(fā)生改變,其可能成為前列腺癌和CRPC更佳的治療靶點[26]。

雄激素剝奪療法(androgen deprivation therapy，ADT)是一種常見的激素治療方法，自噬抑制可能在ADT中發(fā)揮重要作用。動物研究顯示，ADT能誘導(dǎo)腫瘤微環(huán)境缺氧，低氧通過多種途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬，從而抵抗ADT；對上皮前列腺癌細(xì)胞進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，阻斷自噬增強(qiáng)了雄激素消融介導(dǎo)的細(xì)胞死亡的功效[19]。該研究還提出，自噬還參與免疫調(diào)節(jié)，而免疫也參與ADT，轉(zhuǎn)化生長因子-β誘導(dǎo)的自噬可能是激活A(yù)DT抗性的機(jī)制之一。目前，轉(zhuǎn)化生長因子-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制劑在臨床試驗中作為抗癌劑顯示出有益效果[27]。另外Mortezavi等[28]認(rèn)為，自噬上調(diào)是前列腺癌細(xì)胞在醋酸阿比特龍抗腫瘤治療中存活的機(jī)制之一，將人前列腺癌 LNCaP細(xì)胞系在無類固醇培養(yǎng)基中培養(yǎng)并用醋酸阿比特龍?zhí)幚砗?，自噬?-甲基腺嘌呤、氯喹以及自噬相關(guān)基因5小干擾RNA抑制，與單獨(dú)醋酸阿比特龍?zhí)幚硐啾?，醋酸阿比特龍與自噬抑制相結(jié)合可顯著損害細(xì)胞活力，增加細(xì)胞凋亡，醋酸阿比特龍激活自噬可作為LNCaP前列腺癌細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制。

經(jīng)過一段時間的雄激素剝奪治療后，CRPC最常見于轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者，多西紫杉醇是治療CRPC的一線藥物。研究發(fā)現(xiàn)，自噬參與多西紫杉醇治療CRPC。Wang等[29]探討了多西紫杉醇的耐藥機(jī)制，采用免疫熒光法和膜聯(lián)蛋白Ⅴ-異硫氰酸熒光素/碘化丙啶雙染流式細(xì)胞儀分析PC3和DU145細(xì)胞的凋亡和自噬情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多西紫杉醇可誘導(dǎo)自噬和凋亡，同時增加p-Jun氨基端激酶、p-Bcl-2以及Beclin 1的表達(dá)，自噬水平顯著降低。該研究認(rèn)為，多西紫杉醇通過激活Jun氨基端激酶途徑，然后磷酸化Bcl-2以及解離Beclin 1誘導(dǎo)CRPC細(xì)胞保護(hù)性自噬，從而增加多西紫杉醇在CRPC細(xì)胞中的治療功效。另外Hu等[30]提出，多西紫杉醇誘導(dǎo)的自噬被信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3抑制，而信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3的表達(dá)與腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移以及預(yù)后相關(guān)，同時也與自噬的調(diào)節(jié)相關(guān)，在化療期間發(fā)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子增加了線粒體損傷，并降低了CRPC細(xì)胞活力，表明信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3通過調(diào)節(jié)自噬有助于CRPC細(xì)胞的存活和化學(xué)抗性。

Koukourakis等[31]認(rèn)為，強(qiáng)化自噬可使前列腺腫瘤細(xì)胞對放療更加敏感。Wang等[32]比較了3種前列腺癌細(xì)胞系(DU145、PC-3和LNCaP)和正常人前列腺上皮細(xì)胞系(RWPE-1)中miR-205的表達(dá)水平，探討放療誘導(dǎo)的自噬對癌細(xì)胞放射敏感性的影響以及miR-205對放療誘導(dǎo)的自噬的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miR-205的異位表達(dá)顯著降低了DU145和LNCaP細(xì)胞放療后的存活率，并抑制了放療誘導(dǎo)的自噬，放療誘導(dǎo)的自噬可作為前列腺癌細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制。該研究認(rèn)為，miR-205介導(dǎo)的自噬途徑可能是調(diào)節(jié)前列腺癌細(xì)胞放射敏感性的重要分子機(jī)制，是前列腺癌潛在的治療靶點。

Naponelli等[33]研究表明，許多天然化合物通過特異性下調(diào)蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑誘導(dǎo)自噬，在前列腺癌中上調(diào)的蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑參與細(xì)胞存活和細(xì)胞凋亡。Endo等[34]研究發(fā)現(xiàn)，蜂膠中的衍生物artepillin C(ArtC)能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，用自噬抑制劑(氯喹、渥曼青霉素或U0126)共處理可加劇ArtC誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。因此，ArtC與自噬抑制劑的組合可能是前列腺癌的新型補(bǔ)充替代治療方法。自噬具有復(fù)雜的雙重性質(zhì)，作為腫瘤形成和進(jìn)展的啟動子或抑制劑，導(dǎo)致靶向自噬誘導(dǎo)或抑制的治療策略，一些自噬調(diào)節(jié)藥物如雷帕霉素和他莫昔芬已被批準(zhǔn)用于癌癥的治療，自噬已被確定為癌癥治療的靶點[21]。

5 展 望

自噬已成為前列腺癌發(fā)病機(jī)制中潛在的可修飾因素，從根本上說，自噬活動的程度非常重要，太少或太多都預(yù)示著有害后果。自噬在前列腺癌中起著“雙刃劍”的作用，為抗癌治療提供更多機(jī)會的同時自噬也與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，需考慮腫瘤微環(huán)境和自噬調(diào)節(jié)的復(fù)雜性。許多信號通路參與自噬的調(diào)節(jié)，未來需要通過更多的研究來闡述自噬參與前列腺癌發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)機(jī)制。更好地了解自噬中涉及的潛在的分子機(jī)制以及自噬與癌癥之間的內(nèi)在聯(lián)系，以自噬調(diào)節(jié)作為輔助治療前列腺癌的目標(biāo)可能在不久的將來會實現(xiàn)。迄今為止，已經(jīng)進(jìn)行了多種癌癥自噬治療的臨床試驗，有試驗在后期階段已表現(xiàn)出良好的治療效果[35]。前列腺癌特異性自噬治療的臨床試驗正在進(jìn)行中，希望這些研究盡快運(yùn)用到臨床中，并與臨床上觀察到的情況相結(jié)合，開辟前列腺癌治療的新方法。