自噬相關(guān)基因及信號(hào)通路在口腔腫瘤發(fā)生發(fā)展中的影響

薛瑞，高繼萍，閆曉如，續(xù)國強(qiáng)，宋國華,2

0 引言

口腔癌是發(fā)生在患者口腔的常見惡性腫瘤，多數(shù)屬于鱗狀上皮細(xì)胞癌，好發(fā)部位為下唇、舌、軟腭和口底，對(duì)人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。近年來口腔癌發(fā)病率逐年上升且預(yù)后不佳。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，自噬影響口腔腫瘤的發(fā)生發(fā)展，可通過不同的自噬信號(hào)通路調(diào)節(jié)口腔腫瘤的進(jìn)程，并且多種自噬相關(guān)基因?qū)δ[瘤有著雙重調(diào)節(jié)作用。自噬相關(guān)基因的差異表達(dá)直接影響口腔腫瘤發(fā)生發(fā)展進(jìn)程。靶向自噬通路的腫瘤治療劑的研發(fā)也為治療口腔癌提供了新的思路。本文就自噬相關(guān)基因及信號(hào)通路在口腔腫瘤中的調(diào)控作用進(jìn)行綜述。

1 自噬的基本概況

自噬（autophagy）是細(xì)胞對(duì)環(huán)境的一種應(yīng)激反應(yīng)，在細(xì)胞應(yīng)激、損傷、營養(yǎng)饑餓、衰老和病原體感染期間，自噬積極地調(diào)節(jié)細(xì)胞的生存或死亡過程，使細(xì)胞維持在較為穩(wěn)定的生理環(huán)境中[1]。它可能通過在腫瘤形成階段保護(hù)蛋白質(zhì)免受損害而抑制腫瘤的形成，而在腫瘤生長(zhǎng)方面，自噬可能通過分配代謝平衡的底物而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[2]。自噬是一個(gè)多分子調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程，自噬相關(guān)基因編碼的蛋白組裝成自噬復(fù)合體參與整個(gè)自噬過程，ULK復(fù)合物負(fù)責(zé)自噬的啟動(dòng)，Vps34復(fù)合物負(fù)責(zé)自噬膜的成核。

自噬通過多條信號(hào)通路調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展，自噬的調(diào)控通路主要有PI3K-AKT-mTOR、NF-κB/Bcl-2和MAPK。PI3K-AKT-mTOR信號(hào)通路中AKT可以接受PI3K的信號(hào)并下傳到哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白mTOR[3]。在正常營養(yǎng)條件下，mTOR抑制自噬，而饑餓增加自噬。NF-κB/Bcl-2信號(hào)通路中核因子κB（nuclear factor κB,NF-κB）可以沉默細(xì)胞凋亡信號(hào)使腫瘤細(xì)胞存活。NF-κB途徑與腫瘤進(jìn)展和細(xì)胞遷移增加有關(guān)[4]。MAPK信號(hào)通路通過酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)傳遞細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)。

2 自噬對(duì)口腔腫瘤發(fā)生發(fā)展的促進(jìn)作用及其機(jī)制

2.1 自噬促進(jìn)口腔腫瘤的發(fā)展

參與自噬的蛋白質(zhì)被稱為自噬相關(guān)基因（autophagy-related gene,ATG）。ATG8被稱為微管相關(guān)蛋白1輕鏈3（MAP1LC3或簡(jiǎn)稱LC3），對(duì)自噬機(jī)制至關(guān)重要?？谇击[癌細(xì)胞中，ATG7作為E1樣泛素化活化酶，在自噬體膜延伸階段參與ATG5與ATG12的共價(jià)結(jié)合，下調(diào)ATG7，抑制自噬增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的遷移。mTOR蛋白激酶是自噬的主要負(fù)調(diào)控因子，參與了許多控制細(xì)胞生長(zhǎng)的信號(hào)通路，主要是具有酪氨酸激酶活性的生長(zhǎng)因子受體下游。這些受體的結(jié)構(gòu)性激活、RAS、PI3K、AKT的激活突變和負(fù)調(diào)控因子（如PTEN）的失活突變常發(fā)生在癌癥發(fā)展過程中，這表明抑制自噬可能會(huì)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[5]。有研究指出，中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂鈣蛋白（NGAL）基因敲除可誘導(dǎo)mTOR激活，從而抑制自噬促進(jìn)口腔腫瘤發(fā)展[6]。在腫瘤進(jìn)化的后期，激活的自噬通過向代謝應(yīng)激的腫瘤細(xì)胞提供營養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。在口腔癌的早期階段，長(zhǎng)鏈非編碼RNA FLJ22447抑制腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）的自噬，損害IL33的自噬降解。CAF釋放高水平的IL33，誘導(dǎo)口腔鱗癌細(xì)胞增殖[7]。

2.2 依賴ROS的NUPR1介導(dǎo)自噬與口腔腫瘤

NUPR1是一種應(yīng)激誘導(dǎo)的染色質(zhì)相關(guān)因子，在腫瘤組織中特別是預(yù)后不良和高耐藥性的腫瘤組織中過表達(dá)。NUPR1也是代謝應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)所必需的，特別是涉及DNA修復(fù)、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、凋亡、齒狀分裂和自噬的基因[8-9]，抑制ROS/NURP1依賴的自噬可以阻止反復(fù)鎘暴露誘導(dǎo)的口腔鱗癌細(xì)胞的遷移和侵襲。Fan等[10]證明了依賴ROS的NUPR1介導(dǎo)的自噬在重復(fù)鎘暴露中誘導(dǎo)口腔腫瘤細(xì)胞的增殖。

2.3 miRNA介導(dǎo)的自噬與口腔腫瘤

MicroRNAs（miRNAs）是一組沒有蛋白質(zhì)編碼能力的內(nèi)源性RNA，miRNA通過行使癌基因或腫瘤抑制因子的作用影響腫瘤生長(zhǎng)。miRNA可通過靶向自噬相關(guān)基因，達(dá)到抑制自噬的效果，從而促進(jìn)口腔腫瘤的發(fā)生。Pang等[11]用透射電子顯微鏡觀察人舌鱗癌細(xì)胞CAL-27細(xì)胞缺氧誘導(dǎo)的自噬，結(jié)果顯示，miR-17-5p過表達(dá)抑制CAL-27細(xì)胞Beclin-1 mRNA和蛋白的表達(dá)，從而抑制自噬，促進(jìn)腫瘤發(fā)生。梁建鋒等[12]利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染技術(shù)，將內(nèi)源性miRNA-30a模擬物和抑制物轉(zhuǎn)染至舌鱗狀癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在miRNA-30a mimic組中Beclin1和LC3-Ⅱ表達(dá)下降，在抑制組中表達(dá)上升。表明miRNA-30a對(duì)Beclin1表達(dá)的具有負(fù)調(diào)控作用，可通過抑制癌細(xì)胞的自噬，促進(jìn)癌癥發(fā)生發(fā)展。

2.4 長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）與口腔腫瘤

根據(jù)對(duì)腫瘤的作用，lncRNA分為致癌lncRNA和抑癌lncRNA[13]。在自噬調(diào)節(jié)中l(wèi)ncRNA通過多條通路之間相互作用和聯(lián)系形成網(wǎng)絡(luò)，共同調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和死亡。楊軼昕等[14]發(fā)現(xiàn)，lncRNA CASC9過表達(dá)可以激活A(yù)KT/mTOR信號(hào)通路，從而抑制自噬及自噬介導(dǎo)的凋亡促進(jìn)口腔腫瘤疾病的發(fā)生發(fā)展，提示CASC9可能成為口腔腫瘤診斷的潛在生物標(biāo)志物和靶向治療位點(diǎn)。

3 自噬對(duì)口腔腫瘤發(fā)生發(fā)展的抑制作用機(jī)制

自噬在口腔腫瘤中具有雙重作用，既能抑制自噬，促進(jìn)口腔癌細(xì)胞增殖、侵襲及遷移，從而促進(jìn)口腔癌的發(fā)生發(fā)展；也可通過化療、放療等治療手段，利用靶向藥物增加口腔癌細(xì)胞發(fā)生自噬，從而抑制口腔癌的發(fā)生和發(fā)展。

AKT/mTOR通路的上調(diào)或過度表達(dá)通過影響自噬的方式引發(fā)腫瘤生長(zhǎng)并導(dǎo)致不良預(yù)后[15]。MAPK信號(hào)通路參與腫瘤細(xì)胞增殖、分化、凋亡、血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移，在口腔癌中發(fā)揮重要作用。MAPK信號(hào)通路的激活使正常細(xì)胞趨向癌細(xì)胞，因此，抑制該通路的激活可抑制口腔癌的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)蕨二烯通過調(diào)節(jié)Akt和MAPK途徑誘導(dǎo)人口腔癌細(xì)胞自噬[16]。MAPK信號(hào)通路的下游靶點(diǎn)的特異性抑制劑BI-D1870通過調(diào)節(jié)p21等細(xì)胞周期調(diào)控因子的表達(dá)和誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯于G2/M期達(dá)到抑制口腔腫瘤的作用[17]。

已發(fā)現(xiàn)控制自噬途徑的抑癌基因有PTEN、Beclin-1和DAPK。激活的PTEN可誘導(dǎo)PI3K/AKT通路下調(diào)，從而刺激自噬，影響腫瘤的生長(zhǎng)。Beclin-1是最重要的自噬調(diào)節(jié)因子之一，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)揮腫瘤抑制作用。DAPK是一種磷酸化Beclin-1的激酶，被稱為死亡相關(guān)蛋白激酶，破壞Beclin-1/bcl-2復(fù)合體。已發(fā)現(xiàn)DAPK基因是一種自噬誘導(dǎo)劑，在不同類型的人類癌癥中沉默表達(dá)，可以通過抑制自噬的發(fā)生而誘導(dǎo)癌癥的發(fā)展[5]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)Beclin-1是吞噬細(xì)胞成核的重要調(diào)節(jié)劑，在腫瘤抑制分子機(jī)制中發(fā)揮重要作用?？谇击[癌細(xì)胞釋放的大多數(shù)分子，如IL8和IL6會(huì)由于應(yīng)激性刺激而激活自噬。與間質(zhì)癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）釋放的抗炎分子相似，IL8和IL6是以NF-κB依賴的方式產(chǎn)生的，提示抑制NF-κB通路可能適用于口腔鱗癌的治療[18]。激活NF-κB可誘導(dǎo)自噬相關(guān)基因如BECN1、ATG5和LC3的表達(dá)，導(dǎo)致自噬增加，抑制口腔腫瘤的形成。在口腔鱗癌晚期，口腔癌細(xì)胞釋放核因子κB受體激活劑配體（RANKL），誘導(dǎo)口腔鱗癌細(xì)胞自噬，最終誘導(dǎo)腫瘤轉(zhuǎn)移[19]。

張澤兵等[20]對(duì)口腔癌細(xì)胞Tca8113的研究結(jié)果顯示，順鉑作用于Tca8113細(xì)胞后可發(fā)生明顯自噬現(xiàn)象，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡率顯著升高。Wang等[21]研究表明可以通過沉默lncRNA HOTAIR，抑制LC3-Ⅱ、ATG3和ATG7的表達(dá)，高表達(dá)mTOR增強(qiáng)口腔細(xì)胞癌細(xì)胞的自噬，抑制口腔癌增殖。Beclin1是miR-30a的靶標(biāo)，其在順鉑耐藥的口腔鱗癌細(xì)胞中具高表達(dá)效果，提示其可能受miR30a的負(fù)調(diào)控。Kulkarni等[22]研究證實(shí)了胞外體介導(dǎo)的miR-30a轉(zhuǎn)移通過Beclin1和Bcl2調(diào)節(jié)在OSCC順鉑耐藥細(xì)胞恢復(fù)敏感度中的作用，從而提示其潛在的治療靶點(diǎn)。王斌等[23]發(fā)現(xiàn)抑制lncRNANEAT1、過表達(dá)miR-520b可抑制口腔鱗癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡和自噬。

4 自噬在口腔癌治療中的應(yīng)用

自噬是一種動(dòng)態(tài)平衡、分解代謝的降解過程，細(xì)胞蛋白和細(xì)胞器被自噬小體吞噬，被溶酶體消化，再循環(huán)以維持細(xì)胞新陳代謝?？谇话┘?xì)胞自噬能力越低，腫瘤惡性程度越高，對(duì)化療的抵抗力越強(qiáng)。通過聯(lián)合化療和自噬抑制劑可以提高對(duì)細(xì)胞死亡的敏感度，這表明口腔鱗癌對(duì)基于自噬的治療有更好的反應(yīng)。口腔腫瘤細(xì)胞在放射線照射時(shí)發(fā)生自噬性死亡。同時(shí)，一些藥物也可以通過誘導(dǎo)口腔腫瘤細(xì)胞發(fā)生自噬來達(dá)到治療口腔腫瘤目的。與自噬相關(guān)的諸多研究為口腔腫瘤的治療提供了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，其中利用自噬途徑來治療口腔腫瘤已成為現(xiàn)階段研究的主要熱點(diǎn)。

4.1 CerS6增強(qiáng)順鉑化療敏感度治療口腔腫瘤

為了確定自噬是否在口腔腫瘤的化療耐藥性中起調(diào)節(jié)作用，Li等[24]通過對(duì)順鉑耐藥的OSCC細(xì)胞和裸鼠異種移植模型，探討了CerS6對(duì)化療耐藥性的自噬和線粒體融合的影響。研究表明，高表達(dá)CerS6增強(qiáng)了順鉑耐藥口腔鱗狀癌細(xì)胞的線粒體裂解和凋亡，并減弱了順鉑誘導(dǎo)的自噬。CerS6可能通過改變鈣蛋白酶的表達(dá)來增強(qiáng)順鉑敏感度。異種移植到裸鼠模型的順鉑耐藥口腔鱗癌細(xì)胞證實(shí)CerS6增加了順鉑化療敏感度，以減少腫瘤體積。

4.2 調(diào)控與細(xì)胞自噬相關(guān)基因進(jìn)而抑制口腔腫瘤的發(fā)展

G9a是組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶，與DNA的甲基化密切相關(guān)。近年來研究發(fā)現(xiàn)G9a可通過調(diào)控自噬反應(yīng)等對(duì)口腔腫瘤發(fā)揮作用，并且G9a可與轉(zhuǎn)錄因子相互結(jié)合，進(jìn)而參與多種疾病的發(fā)生。Ren等[25]發(fā)現(xiàn)抑制H3K9甲基轉(zhuǎn)移酶G9a可誘導(dǎo)口腔鱗癌細(xì)胞自噬，抑制口腔癌的發(fā)展。Sambandam等[26]發(fā)現(xiàn)在口腔腫瘤細(xì)胞中RANKL高表達(dá)，并且顯著增加了自噬相關(guān)基因LC3、ATG5、BECN1和PI3KC3的表達(dá)。進(jìn)一步研究表明RANKL具有誘導(dǎo)自噬小體形成的功能，為口腔腫瘤的靶向治療提供依據(jù)。Chen等[27]通過Erianin處理口腔腫瘤細(xì)胞增加了口腔腫瘤細(xì)胞的自噬，結(jié)果表明Erianin可以降低口腔癌細(xì)胞活力，因此可以認(rèn)為是一種潛在的抗癌藥物。Qiu等[28]在研究丹參對(duì)OSCC生存率的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)丹參可抑制PI3K-Akt-mTOR信號(hào)通路等途徑，從多個(gè)渠道通過自噬作用誘導(dǎo)口腔腫瘤細(xì)胞死亡。Utaipan等[29]研究證實(shí)異麥芽堿能誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并觸發(fā)p38MAPK介導(dǎo)的口腔鱗狀細(xì)胞癌的耐藥細(xì)胞凋亡和相關(guān)自噬細(xì)胞死亡。異麥芽堿潛在的細(xì)胞毒性作用可為多藥耐藥口腔腫瘤提供潛在的抗腫瘤候選藥物。

4.3 調(diào)控自噬相關(guān)非編碼RNA抑制口腔腫瘤的發(fā)展

非編碼miRNA與靶基因的3'UTR結(jié)合，使翻譯抑制或mRNA降解[30]，表明通過miRNAs以自噬為靶向通路來治療口腔腫瘤疾病成為可能。研究表明miRNA-137在口腔鱗癌組織中低表達(dá)，與腫瘤分化程度有關(guān)。miRNA-137有望成為口腔鱗癌早期診斷的潛在標(biāo)志物[31]。Wang等[32]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-504可通過靶向CDK6抑制細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，在口腔鱗狀細(xì)胞癌中發(fā)揮腫瘤抑制作用，表明miRNA-504可能成為口腔鱗癌治療的新靶點(diǎn)。

4.4 調(diào)節(jié)p53介導(dǎo)自噬治療口腔腫瘤

p53是存在于動(dòng)物細(xì)胞的抑癌基因，被稱為“基因的守護(hù)者”，p53控制自噬相關(guān)通路AMPK/mTOR和BMF/Beclin-1，可以通過調(diào)節(jié)p53介導(dǎo)自噬過程來治療口腔腫瘤。Lin等[33]研究探討了核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白α2（KPNA2）在口腔鱗癌自噬過程中的影響，證實(shí)KPNA2可能在p53核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中發(fā)揮效應(yīng)。另外，KPNA2在自噬過程中的作用可能是依賴于p53，KPNA2可以通過調(diào)節(jié)p53的易位來支持自噬，從而促進(jìn)口腔鱗癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移并加強(qiáng)其耐藥性。Chang等[34]使用了人類口腔鱗癌來源的SAS和HSC-3細(xì)胞，這兩種細(xì)胞在p53功能上存在差異；同時(shí)發(fā)現(xiàn)辣椒素通過腫瘤相關(guān)NADH氧化酶（tNOX、ENOX2）誘導(dǎo)p53突變的HSC-3細(xì)胞自噬凋亡，但在p53功能正常的SAS口腔癌細(xì)胞中僅發(fā)生自噬。因此，探究p53與自噬之間的雙重效應(yīng)有望為臨床上抗口腔腫瘤提供有效方案。

5 小結(jié)

自噬可以保護(hù)細(xì)胞免受因各種生理病理的變化而導(dǎo)致的體內(nèi)平衡破壞。自噬對(duì)口腔腫瘤有雙重影響：一方面，自噬通過消除受損的細(xì)胞器和蛋白質(zhì)，減輕細(xì)胞損傷并確保新陳代謝的穩(wěn)定性，從而在早期階段抑制癌變；另一方面，一旦癌癥形成，自噬提高了腫瘤細(xì)胞在壓力環(huán)境下的存活率，從而發(fā)揮了促進(jìn)腫瘤的作用。自噬對(duì)口腔腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響主要是通過自噬相關(guān)基因來發(fā)揮作用。自噬途徑治愈口腔腫瘤成為現(xiàn)階段研究的熱點(diǎn)。目前主要通過對(duì)自噬機(jī)制的進(jìn)一步研究和人為調(diào)控自噬水平，誘導(dǎo)口腔腫瘤細(xì)胞死亡。因此，探究自噬的機(jī)制、闡明自噬的信號(hào)通路與口腔腫瘤的關(guān)系可能為口腔腫瘤的治療帶來新發(fā)展，是否能根據(jù)口腔腫瘤自身所具有的自噬活性來選擇自噬激動(dòng)劑或自噬抑制劑治療口腔腫瘤將是未來研究的重要方向。