自噬在惡性血液病防治過程中的研究進展

王文儒 唐旭東

中國中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院血液科，北京 100091

自噬是一種由溶酶體介導(dǎo)的細胞內(nèi)物質(zhì)分解代謝過程，在惡性血液病中具有雙向作用。本病早期，自噬能清除異常的細胞器，減少有害物質(zhì)堆積，有效防止細胞癌變，且自噬過度活化會誘發(fā)Ⅱ型程序性細胞死亡，使癌變的細胞得以清除。但本病后期，自噬可使腫瘤細胞獲取各種物質(zhì)和能量，有助于惡性細胞對抗因自身高代謝所形成的營養(yǎng)和能量缺乏，促進腫瘤細胞生長增殖[1-3]。近年來醫(yī)學(xué)界對自噬的研究日益深入，對惡性血液病病理機制的了解也更成熟?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)本病不同階段自噬水平存在區(qū)別。放化療能上調(diào)機體自噬水平，誘發(fā)細胞死亡，但同時也使殘余的腫瘤細胞持續(xù)存活，使機體產(chǎn)生耐藥性。所以，如何通過調(diào)節(jié)自噬水平影響本病進展，提高治療效果，是目前惡性血液病防治過程中的重點。如何通過有效干預(yù)本病過程中自噬水平，來阻礙本病惡化、清除腫瘤細胞，是日后惡性血液病防治中的新研究方向。

1 自噬的分子生物學(xué)機制

1.1 自噬的基本特點

正常人體內(nèi)自噬與細胞凋亡處于平衡狀態(tài)，自噬能清除降解細胞內(nèi)異質(zhì)蛋白的聚集、清除受損的細胞器、減少活性氧（reactive oxygen species，ROS）等有害物質(zhì)的積累，降低細胞內(nèi)的不利因素，有利于其存活。當(dāng)接受到細胞內(nèi)外不利因素刺激時，細胞自噬會上調(diào)以清除有害因素、保護自身穩(wěn)定，但若自噬上調(diào)過度，則會誘發(fā)Ⅱ型程序性細胞死亡，使該細胞被清除，降解的核酸、氨基酸等物質(zhì)將被其他細胞所利用[4-5]。

1.2 自噬的分子機制

自噬的過程可分為3 個階段：啟動誘導(dǎo)、延長成熟和融合降解[2-4]。

1.2.1 啟動誘導(dǎo) 人體在饑餓、缺血、缺氧狀態(tài)或體內(nèi)存在氧化應(yīng)激損傷時，自噬會被激活，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)非核糖體區(qū)域、高爾基體或胞漿的膜相互聚集，構(gòu)成具有雙分子層膜結(jié)構(gòu)的吞噬泡，這一小囊泡脫落后包繞在被降解底物的周圍（如異質(zhì)蛋白、退化細胞器）[5]。

這一過程受多種分子和信號通路的控制，其中磷脂酸肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）起到關(guān)鍵作用。人體內(nèi)存在3 類PI3K：Ⅰ型PI3K 是自噬的負調(diào)節(jié)因子，能結(jié)合哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）抑制自噬；有關(guān)Ⅱ型PI3K 的研究鮮見，其作用尚不明確；Ⅲ型PI3K 能參與自噬各階段，在與Vps34 復(fù)合物（由Beclin-1、Vps34、Vps14L 等構(gòu)成）結(jié)合后，通過激發(fā)自噬相關(guān)基因14（autophagy related gene 14，Atg14）來啟動自噬，還可與抗紫外線相關(guān)基因聯(lián)合參與自噬體的成熟[6-7]。研究發(fā)現(xiàn)PI3K 抑制劑3-甲基腺嘌呤能特異性阻斷細胞自噬的發(fā)生，在腫瘤[8]、心血腦血管[9]、腎病[10]等多系統(tǒng)中被廣泛用作自噬抑制劑。

1.2.2 延長成熟 囊泡脫落后分隔膜逐漸延伸，由囊泡樣逐漸發(fā)展為半環(huán)，最終閉合成環(huán)狀包裹被降解底物，形成完整的雙層膜自噬體[5]。

自噬體的伸展擴張可通過兩條泛素樣蛋白系統(tǒng)完成。一是Atg5-12-16 復(fù)合物介導(dǎo)的通路，首先Atg7誘導(dǎo)Atg12 活化，并在Atg10 幫助下與Atg5 結(jié)合成類泛素化形式，在自噬體前體階段，Atg5-12-16 復(fù)合物能募集Atg8 系統(tǒng)，促進自噬體膜的延長，當(dāng)自噬體形成后，復(fù)合物則脫離外膜釋放入胞漿中。二是泛素樣微管相關(guān)蛋白1 輕鏈3（ubiquitin-like protein microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3）參與的通路。LC3由Atg8 同源染色體編碼，被Atg4 分解生成LC3-Ⅰ，LC3-Ⅰ主要位于細胞胞漿中，在Atg5-12-16復(fù)合物形成后，能向自噬體膜聚集，在經(jīng)過Atg7 激活和Atg3 的修飾后形成LC3-Ⅱ。LC3-Ⅱ能與膜結(jié)合作為受體與靶向分子配體結(jié)合，同時還可以作為自噬的標志物，這兩條系統(tǒng)是相互影響、相互協(xié)調(diào)[2-4]。

1.2.3 融合降解 當(dāng)自噬體膜閉合成熟后，外膜與溶酶體膜融合，釋放具有單層膜的自噬體到溶酶體內(nèi)腔（內(nèi)含會被降解的底物），使得膜和內(nèi)容的降解底物逐漸被溶酶體的各種酶類破壞，最終物質(zhì)的被降解并釋放入胞內(nèi)。在透射電鏡下可見自噬體為直徑300～900 nm 的雙層膜包囊泡結(jié)構(gòu)，內(nèi)含胞漿大分子物質(zhì)和細胞器等被降解底物，自噬體的半衰期僅有8 min[1-2]。研究發(fā)現(xiàn)自噬抑制劑羥氯喹、氯喹等可通過抑制溶酶體對自噬體內(nèi)容物的降解，具有抑制自噬的作用[3-5]。

1.3 自噬的調(diào)節(jié)機制

1.3.1 mTOR1 信號通路 mTOR1 被認為是自噬的“門控因子”。當(dāng)mTOR1 活化后，能促進下游的Unc-51類似自噬激活激酶1（unc-51 like autophagy activating kinase 1，ULK1）磷酸化，從而抑制自噬水平[6]。當(dāng)胞內(nèi)出現(xiàn)能量代謝、生長因子、營養(yǎng)氧化等時，其會通過各種通路來影響mTOR1 的表達，其中PI3K-I/Akt 通路在激活后能促進mTOR1 活性，以抑制細胞自噬，而AMP 活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）和P53 通路則對mTOR 有抑制作用，使得ULK1去磷酸化，進而激活細胞自噬。研究發(fā)現(xiàn)[1,6]，干預(yù)mTOR 相關(guān)信號通路能有效調(diào)節(jié)自噬，如mTOR1 抑制劑雷帕霉素能激活細胞自噬水平。

1.3.2 Beclin-1 信號通路 Beclin-1 是首個在哺乳動物中被發(fā)現(xiàn)的自噬相關(guān)基因。當(dāng)細胞內(nèi)能量代謝異常時會誘導(dǎo)ULK1 磷酸化，從而激活下游的Beclin-1和Ⅲ型PI3K，以促進Vps34 復(fù)合物的形成，誘導(dǎo)啟動自噬的發(fā)生。Beclin-1 作為自噬的正調(diào)節(jié)因子，在正常情況下會與凋亡基因Bcl-2 結(jié)合，阻止Beclin-1 與Vps34 結(jié)合，細胞自噬被抑制。研究發(fā)現(xiàn)[7]，沉默Beclin-1 基因表達會抑制細胞自噬，結(jié)合Beclin-1 在低氧、低能和放化療過程中表現(xiàn)出的抗凋亡特性，Be clin-1 抑制劑可通過干預(yù)自噬為血液系統(tǒng)腫瘤的治療和抗耐藥研究提供新的思路。

2 自噬在惡性血液系統(tǒng)疾病中的研究

2.1 骨髓增生異常綜合征（myelodysplasitc syndrome，MDS）

MDS 是一組起源于造血干細胞的異質(zhì)性髓系克隆性疾病，臨床表現(xiàn)為一系或多系血細胞無效/病態(tài)造血，有向急性白血病轉(zhuǎn)化的高風(fēng)險。

研究表明[11]，MDS 患者有核紅細胞自噬異常，中低?；颊吖撬杓毎^正常人群自噬水平更高，而高危MDS 患者則減弱，提示在中低危MDS 能通過提高自噬來清除胞內(nèi)有害物質(zhì)，防止細胞的惡化，延緩病情進展；而高?；颊吲c中低?；颊弑容^，其預(yù)后更差、轉(zhuǎn)化為白血病的風(fēng)險更高，與自噬水平低相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)[12]，在MDS 細胞株SKM-1 加入去甲基化藥物（如阿扎胞苷等）后細胞自噬水平上升，細胞凋亡增加，提示激活自噬功能可能是其對MDS 產(chǎn)生治療作用的途徑之一。Romano 等[13]采用蛋白組學(xué)的方法，對20 例高危MDS 患者進行研究后發(fā)現(xiàn)，在去甲基化治療中加入氯喹后能有效逆轉(zhuǎn)長期使用阿扎胞苷所產(chǎn)生的高自噬水平，效果明顯提升，為去甲基化效果不佳或產(chǎn)生耐藥性的患者提供了新的治療思路。

2.2 白血病

自噬在白血病的治療過程中表現(xiàn)出兩面性，一方面能維持未轉(zhuǎn)化細胞的穩(wěn)態(tài)、保護正常細胞免受外界不良因素的影響，并通過介導(dǎo)免疫系統(tǒng)發(fā)揮抑癌作用，保護正常組織細胞免受治療影響；另一方面殘存的腫瘤細胞能通過自噬獲取能量和物質(zhì)，從而降低機體對藥物的敏感性，導(dǎo)致機體產(chǎn)生耐藥性[14]。

2.2.1 急性髓細胞性白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）通過對AML 細胞的研究發(fā)現(xiàn)，AML自噬異常與PI3K、mTOR 和AMPK 等多條通路相關(guān)[14]。在使用阿糖胞苷[15]及三氧化二砷[16]等化療藥物后，AML 細胞自噬水平增高，細胞大量死亡，且不能被細胞凋亡相關(guān)的胱天蛋白酶抑制劑所阻斷，提示過度活化自噬可誘導(dǎo)白血病細胞發(fā)生Ⅱ型程序性細胞死亡，從而有效降解癌變的細胞，延緩本病進展。但自噬又會提高放化療后腫瘤細胞的“生存能力”，使得機體對常規(guī)放化療產(chǎn)生耐藥性[5,14]。Piya 等[17]將AML 細胞與骨髓間充質(zhì)細胞共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其能有效誘導(dǎo)AML 細胞出現(xiàn)自噬，對阿糖胞苷等細胞毒性藥物耐藥性增加，但在抑制自噬相關(guān)基因Atg7 表達后，AML細胞對這些藥物的敏感性有所恢復(fù)，提示降低自噬水平能有效改善AML 中產(chǎn)生耐藥性的情況。研究發(fā)現(xiàn)，靶向調(diào)節(jié)自噬相關(guān)通路能有效改善AML 的治療，如：通過促進mTOR 途徑降低自噬水平，進而提高阿糖胞苷的療效[18]；針對性抑制AMPK/ULK1 通路后，能誘導(dǎo)產(chǎn)生耐藥性的白血病細胞的凋亡[19]。

2.2.2 慢性粒細胞白血?。╟hronic myeloid leukemia，CML）在CML 中BCR-ABL 融合基因活化后能通過PI3K/Akt 通路抑制自噬[20]，酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors，TKI），如伊馬替尼、尼洛替尼、達沙替尼等，能通過作用于該通路來促進自噬的發(fā)生，從而誘導(dǎo)Ⅱ細胞自噬性死亡，降解BCR-ABL融合蛋白[21]。此外對CML 細胞株K562 的研究發(fā)現(xiàn)，蒽環(huán)類[22]及高三尖杉酯堿[23]等化療藥物均可通過誘導(dǎo)自噬來促進細胞凋亡，從而達到治療效果。而自噬的兩面性也是TKI 及化療對CML 療效差及產(chǎn)生耐藥性的重要原因，如何通過有效抑制自噬來增加TKI 的療效一直是近些年的研究重點。在體外實驗中[24]，抑制PI3K 通路能提高TKI 的療效，證明了降低自噬能有效延緩病情發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，在聯(lián)合氯喹[25]、Spautin-1[26]等自噬抑制劑后，CML 細胞能恢復(fù)對TKI和常規(guī)化療的敏感性，增加治療效果。這種在使用TKI或化療時配合抑制自噬的治療方案效果顯著，為日后CML 的治療提供了新思路。

2.2.3 淋巴細胞白血病 急性淋巴細胞白血病（acute lymphocytic leukocyte，ALL）常規(guī)治療方案中化療藥物及TKI 等能促進PI3K/AKT/mTOR 信號活化，進而誘導(dǎo)ALL 細胞發(fā)生Ⅱ型程序性細胞死亡，從而抑制腫瘤的生長、延緩病情的發(fā)展[27]。研究發(fā)現(xiàn)，ALL 耐藥的原因與自噬關(guān)系密切，Shi 等[28]對ALL 細胞株予以阿蘭內(nèi)酯后能有效抑制自噬，誘導(dǎo)ALL 細胞凋亡，從而達到治療效果。近年來，自噬抑制劑為復(fù)發(fā)難治性ALL 提供了新的治療思路，如對ETV6-RUNX1 陽性的ALL 患者使用羥基氯喹后能有效降低腫瘤細胞的活性，增加其對L-天冬酰胺酶的敏感性[29]。

在慢性淋巴細胞性白血?。╟hronic lymphocytic leukocyte，CLL）中Beclin-1、Atg5 等自噬相關(guān)蛋白較正常對照組均有增加，自噬水平升高，使腫瘤細胞在化療藥物治療后存活[30]。故有效抑制自噬水平，在CLL的治療過程中十分重要。研究表明，在抑制Atg表達或聯(lián)合自噬抑制劑后，能增加化療藥物對腫瘤細胞的殺傷作用，提高療效并能對抗耐藥性[30]。Kong 等[31]發(fā)現(xiàn)，對CLL 細胞予以組蛋白去乙?；敢种苿┠苡行б种谱允桑罨瘍?nèi)源性凋亡途徑，促進腫瘤細胞死亡，從而減少腫瘤細胞浸潤，保護正常造血細胞。

2.3 多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）

MM 是一種以分泌大量單克隆免疫球蛋白或輕鏈為特點的惡性血液病，由于惡性漿細胞會產(chǎn)生過量的異常免疫球蛋白分子且難以通過正常途徑降解，使得細胞內(nèi)出現(xiàn)廣泛的蛋白沉積和浸潤，影響細胞正常代謝功能和生長增殖。近期研究發(fā)現(xiàn)，除了蛋白酶體途徑等凋亡途徑外，MM 還可通過自噬來降解細胞內(nèi)過量的異常免疫球蛋白，從而維持自身的存活，提示在MM 中基礎(chǔ)水平的自噬具有“保護作用”[32]。

世界衛(wèi)生組織建議無論對于初發(fā)還是復(fù)發(fā)的MM，應(yīng)首選蛋白酶體抑制劑（如硼替佐米）治療。硼替佐米能大幅度增加MM 細胞的自噬水平，進而誘導(dǎo)腫瘤細胞發(fā)生Ⅱ型程序性細胞死亡[33]。隨著研究的進一步深入，發(fā)現(xiàn)自噬活化可能是MM 患者產(chǎn)生耐藥性的原因之一。對MM 細胞株予以FTY720[34]和氯喹[35]等自噬抑制劑后，凋亡相關(guān)的細胞毒性會增加，從而抑制MM 細胞的存活，改善細胞的耐藥情況。Scott 等[36]在常規(guī)化療的基礎(chǔ)上，運用mTOR 抑制劑和羥氯喹雙藥聯(lián)合治療復(fù)發(fā)或難治性的MM 患者，取得較好效果。

2.4 淋巴瘤

淋巴瘤與免疫系統(tǒng)密切相關(guān)，常以實體瘤形式生長，除了常規(guī)的化療和放射治療外，靶向治療也是重要治療手段。研究發(fā)現(xiàn)，自噬在這些分子靶向信號通路中起到重要作用，且能調(diào)控各免疫細胞亞群之間平衡，干預(yù)多種淋巴細胞分化、增殖及活化[37]。

PI3K 信號通路及mTOR 調(diào)控途徑在多種淋巴瘤中均發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)異常[38]，如：霍奇金淋巴瘤、彌漫性大B細胞淋巴瘤、濾泡性淋巴瘤和套細胞淋巴瘤等。近年來發(fā)現(xiàn)，在淋巴瘤治療過程中，聯(lián)合自噬抑制劑不僅能有效增強抗腫瘤藥物的細胞毒性，還能提升單克隆抗體特異性抗原的表達，增加靶向治療效果，如：FTY720 能延緩套細胞淋巴瘤中治療靶點CD47 的降解，從而增加Mlilatuzumab 的活性[39]。此外自噬抑制還能有效增強抗腫瘤藥物的細胞毒性，改善治療過程中的耐藥性產(chǎn)生情況，如在套細胞淋巴瘤中，氯喹能恢復(fù)腫瘤細胞對化療藥物的敏感性[40]。Dong 等[41]認為自噬在對抗淋巴瘤耐藥過程中存在雙向作用，其與化療藥物兩者能否協(xié)同作用，關(guān)鍵在于后者的作用機制是否與自噬相關(guān)。由此可見，臨床治療方案中自噬干預(yù)的措施需根據(jù)治療的目的、患者的情況和聯(lián)合的藥物等多種因素決定。

3 總結(jié)和展望

在多種惡性血液病中均存在自噬異常情況。其中，MDS 患者自噬水平與預(yù)后分層相關(guān)；多條自噬途徑被證實影響白血病發(fā)展；MM 中惡性漿細胞的存活得益于自噬的作用。放化療、去甲基化及靶向治療均能激活自噬，誘導(dǎo)腫瘤細胞發(fā)生Ⅱ型程序性細胞死亡，清除惡性細胞，從而達到治療作用。但自噬的雙向性也是臨床治療中出現(xiàn)耐藥的重要原因，多種惡性血液病中予以自噬抑制劑能有效增強常規(guī)治療效果，緩解疾病復(fù)發(fā)和耐藥情況，為惡性血液病治療提供了新的思路，特別是難治復(fù)發(fā)性患者。

近年來，惡性血液病發(fā)病率逐漸增加，由于惡性程度高、生存率低，如何有效提高治療效果、延長患者生存期、減少疾病復(fù)發(fā)，是血液?？漆t(yī)師關(guān)注的重點，在臨床治療過程中，應(yīng)根據(jù)患者情況綜合考慮，有效調(diào)節(jié)自噬水平，有針對性地予以干預(yù)，不應(yīng)盲目激活或抑制自噬。但在惡性血液病中自噬抑制劑的使用并未成熟，臨床相關(guān)聯(lián)合治療方案有待進一步研究。