自噬：極具前景的膠質(zhì)瘤靶向治療方法

包洪恩 李雅娟 包恩榮

摘要：膠質(zhì)瘤是最常見和最具侵襲性的腦腫瘤類型，分為間變性星形細(xì)胞瘤和多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM），其中GBM的惡性程度最高。目前的治療方法包括手術(shù)、放化療及免疫治療，但GBM的生存率平均在22個(gè)月左右。GBM對各種治療方法產(chǎn)生的耐受性是由于其本身所存在的高度突變的基因組;這些基因變化會導(dǎo)致一些信號通路被激活導(dǎo)致腫瘤侵襲性增加以及對細(xì)胞凋亡的顯著抵抗;而凋亡抵抗恰恰是高度侵襲性腫瘤細(xì)胞的標(biāo)志。由于在膠質(zhì)瘤中存在著凋亡缺陷，所以通過誘導(dǎo)自噬從而使細(xì)胞死亡是進(jìn)一步有效清除腫瘤細(xì)胞的替代方法。然而，自噬是一把“雙刃劍”，腫瘤細(xì)胞的自噬可以促進(jìn)細(xì)胞死亡從而達(dá)到抑瘤目的，但細(xì)胞自噬所產(chǎn)生的ATP又可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖從而達(dá)到促瘤目的。本文綜述了自噬在高級別膠質(zhì)瘤中的抑癌或促癌機(jī)制，以及基礎(chǔ)研究和臨床研究中通過抑制或誘導(dǎo)自噬改善膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的方法，旨在進(jìn)一步提高膠質(zhì)瘤細(xì)胞的治療效率。

關(guān)鍵詞：自噬;神經(jīng)膠質(zhì)瘤;化療;耐藥

【中圖分類號】R781.05 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1673-9026（2022）03--01

一、膠質(zhì)瘤及其耐藥性的概述

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的原發(fā)腫瘤約占全身惡性腫瘤的2%，發(fā)病率為5-8/100，000膠質(zhì)瘤是最常見的原發(fā)性腦腫瘤，可分為低度膠質(zhì)瘤、間變膠質(zhì)瘤或多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[1]。其中GBM是侵襲性最強(qiáng)的一種類型。其特征是有絲分裂活性高，有豐富的組織壞死、炎癥、細(xì)胞增殖以及血栓形成[3]。目前認(rèn)為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤可能來源于多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，也可能繼發(fā)于從低級（II級）或間變膠質(zhì)瘤（III級間變星形細(xì)胞瘤） 。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤一般呈浸潤性生長，這使得它們對放化療或免疫治療出現(xiàn)抵抗; GBM對一系列治療的耐受性主要是由于基因組高度突變和酪氨酸激酶受體過度激活，例如表皮生長因子受體（EGFR）、血小板來源生長因子受體（PDGFR）和血管內(nèi)皮生長因子受體（VEGFR）均在GBM中發(fā)現(xiàn)上調(diào)。而PDGFR、EGFR和VEGFR通過其配體的刺激誘導(dǎo)下游信號通路的激活，如RAS-RAF-MAPK（包括ERK、JNK和p38）和PI3K-AKT-mTOR，這些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可以通過激活轉(zhuǎn)錄因子，如NF-κB、FOXO、HIF-1α和β-catenin調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡、自噬、炎癥、血管生成和侵襲 [2]。約85%的GBM病例表現(xiàn)出RAS/MAPK和PI3K/AKT通路的過度調(diào)控與磷酸酶和緊張素同源物（PTEN）功能的喪失有關(guān)。在一些膠質(zhì)瘤干細(xì)胞系以及患者活檢的細(xì)胞中觀察到RAS表達(dá)增加和RAS- gtp水平升高。此外，RAS/RAF的激活是由于RAS和RAF的致癌突變[3]。GBM細(xì)胞的遺傳改變還涉及腫瘤抑制基因（PTEN、P16、RB和TP53）的失活[4]，通過增加抗凋亡蛋白（Bcl-2、Mcl-1、Bcl-xL、HIAP-1、HIAP-2、和XIAP）和凋亡蛋白前體（Bid， Bak， Bax， Bad， Bim， PUMA， NOXA， caspase -8，-10，-9， Apaf， DR4， Fas，和FADD）的減少[5]。

二、膠質(zhì)瘤與自噬的相關(guān)性

通過細(xì)胞自噬促進(jìn)細(xì)胞死亡可能是一種清除腫瘤細(xì)胞的替代治療方法。矛盾的是，自噬既可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的死亡，也可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的存活。自噬作為一種死亡機(jī)制在癌細(xì)胞中的調(diào)節(jié)已經(jīng)促使了自噬抑制劑和誘導(dǎo)劑的使用。很明顯，在臨床試驗(yàn)中，阻斷自噬可以顯著提高膠質(zhì)瘤細(xì)胞對細(xì)胞毒性治療的敏感性，增強(qiáng)治療效果。本文綜述了自噬在膠質(zhì)瘤中作為抑制或誘導(dǎo)致癌機(jī)制的作用，以及在臨床前和臨床研究中抑制或誘導(dǎo)自噬的治療策略，旨在提高耐藥膠質(zhì)瘤的綜合治療效果。

三、細(xì)胞自噬的概述

自噬是一種分解代謝過程，有助于細(xì)胞成分的更新，以應(yīng)對應(yīng)激條件，從而促進(jìn)細(xì)胞平衡的恢復(fù)。目前將其分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬。巨自噬包括自噬小體（囊泡）的形成，它與溶酶體融合以降解細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì);微自噬涉及溶酶體的內(nèi)陷，靶蛋白或細(xì)胞器在其中。在分子伴侶介導(dǎo)的自噬中，熱休克同源70-kDa （HSC70）蛋白將識別靶蛋白中的kferq基元，并通過溶酶體相關(guān)膜蛋白2A （LAMP2A）受體促進(jìn)其轉(zhuǎn)位到溶酶體。

而由于自噬在細(xì)胞死亡和存活中的調(diào)節(jié)作用，自噬在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中在腫瘤起始、促進(jìn)和進(jìn)展中的作用仍然存在爭議。自噬被認(rèn)為是一種腫瘤啟動的抑制劑，它可以去除受損的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器，保護(hù)細(xì)胞免受活性氧（ROS）、壞死、炎癥、基因組不穩(wěn)定和代謝改變的影響。然而，有人提出，膠質(zhì)瘤細(xì)胞在缺乏營養(yǎng)、酸中毒、氧化或缺氧應(yīng)激等不利環(huán)境下促進(jìn)自噬以維持生存，逃避對癌癥和治療的生理反應(yīng)[6]。綜上所述，自噬對膠質(zhì)瘤的預(yù)后有著促瘤及抑瘤的雙重影響。

四、自噬在膠質(zhì)瘤中的抑癌作用

已有研究證明自噬作用于腫瘤發(fā)展的起始階段，在腫瘤進(jìn)展的過程中清除腫瘤細(xì)胞。與低級別星形細(xì)胞瘤相比，星形細(xì)胞瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的自噬相關(guān)蛋白水平較低[7];另一方面，已經(jīng)證明星形細(xì)胞腫瘤的進(jìn)展與自噬能力的下降有關(guān)。Shukla等人報(bào)道，與正常腦樣本相比，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的ULK1和ULK2 mRNA和蛋白水平顯著降低，通過損害自噬促進(jìn)星形細(xì)胞轉(zhuǎn)化。此外，自噬小體起始和延伸的重要基因如Beclin-1、UVRAG、Bif1、Atg4c和atg5的低表達(dá)或缺失已在GBM中有所報(bào)道。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中Beclin-1轉(zhuǎn)錄本和蛋白水平較低。值得注意的是，在表現(xiàn)評分較差的GBM患者中，LC3和Beclin-1蛋白水平的升高與生存率的提高有關(guān)[8]。與低級別膠質(zhì)瘤相比，在III級和IV級膠質(zhì)瘤中AKT和mTOR的過度磷酸化更為強(qiáng)烈，這與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者預(yù)后較差有關(guān)。

此外，mTOR信號通路的激活與自噬過程的抑制相關(guān)，有利于膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的增殖和多能性。同樣，膠質(zhì)瘤干細(xì)胞促進(jìn)了治療抵抗、腫瘤浸潤、治療、失敗和復(fù)發(fā)。有人提出，在GBM組織中Beclin-1表達(dá)的下降增強(qiáng)了EGFR的過表達(dá);因此，較高的EGFR水平和Beclin-1蛋白水平的降低與腫瘤進(jìn)展和較差的預(yù)后有關(guān)[9]。Wang等報(bào)道，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者中，miR-33a高表達(dá)通過阻斷抑癌蛋白UVRAG與不良預(yù)后相關(guān)。miR-224-3p在低氧條件下膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中下調(diào);它在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的表達(dá)很低。miR-224-3p通過抑制ATG5和FIP200抑制自噬，其過表達(dá)抑制膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的發(fā)生[10]。miR-224-3p在低氧條件下膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中下調(diào);它在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的表達(dá)很低。miR-224-3p通過抑制ATG5和FIP200抑制自噬，其過表達(dá)抑制膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的發(fā)生。BNIP3是Bcl-2在缺氧時(shí)上調(diào)，誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞株的自噬。

自噬以多種方式發(fā)揮其抑瘤功能。自噬可以通過去除受損的細(xì)胞器來保護(hù)基因組的完整性，而受損的細(xì)胞器會產(chǎn)生活性氧（ROS），導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，改變基因表達(dá)，增加染色體的損失率，從而導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展。此外，還可以通過去除p62標(biāo)記的聚集物而抑制腫瘤發(fā)生。p62的積累導(dǎo)致DNA、蛋白質(zhì)和線粒體損傷和ROS的產(chǎn)生，從而促進(jìn)基因組的不穩(wěn)定性和腫瘤的進(jìn)展。有報(bào)道稱，在GBM患者中p62過表達(dá)，預(yù)后較差[42]。p62抑制Twist1的自噬體和蛋白降解，有利于上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[43]。自噬還通過介導(dǎo)衰老抑制惡性轉(zhuǎn)化[44]。細(xì)胞衰老是一種穩(wěn)定的增殖滯留狀態(tài)，限制惡性轉(zhuǎn)化。有報(bào)道稱TMZ誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞自噬后衰老。Filippi-Chiela等報(bào)道，白藜蘆醇增強(qiáng)TMZ的抗腫瘤作用，導(dǎo)致膠質(zhì)瘤細(xì)胞衰老后的有絲分裂停止[45]。Yuan等人也證實(shí)白藜蘆醇通過增加ROS的產(chǎn)生來增強(qiáng)TMZ的毒性，從而誘導(dǎo)AMPK的活化，抑制mTOR通路，降低Bcl-2[46]。chalcone抑制U251、T98和U87 GBM細(xì)胞系的細(xì)胞增殖，通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的自噬激活和衰老;同時(shí)也使AKT/mTOR通路失活[47]。自噬抑制腫瘤形成或進(jìn)展的另一個(gè)機(jī)制可能是通過ATG蛋白誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。有研究表明，Beclin-1可能通過抑制Bcl-xL和Bcl-2的抗凋亡功能而發(fā)揮促凋亡作用。

五、目前存在的問題及展望

多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）因其異質(zhì)性、腫瘤微環(huán)境和侵襲性而成為最難治療的腫瘤之一，此外，GBM中含有膠質(zhì)瘤干細(xì)胞且具有很強(qiáng)的增殖和自我更新能力，對腫瘤的發(fā)生和發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。有學(xué)者提出藥物耐藥性是由于高濃度的抗凋亡蛋白（bcl - 2， Bcl-xL和mcl1）和低表達(dá)proapoptotic蛋白導(dǎo)致的，這些物質(zhì)激活了體內(nèi)的致癌基因，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生存并使放化療及免疫治療耐藥。目前，細(xì)胞自噬已成為腫瘤細(xì)胞對抗耐藥的一種熱點(diǎn)研究，在臨床上，自噬誘導(dǎo)劑和抑制劑都已被廣泛使用，或作為單一治療或與酪氨酸激酶抑制劑，如EGFR、PDGR和VEGFR，以及EGFR/PI3K/AKT抑制劑聯(lián)合使用。這些治療僅能延長GBM患者的生存期，但只獲得了短暫的獲益反應(yīng)，其抗腫瘤作用較為短暫，大多數(shù)腫瘤最終還是出現(xiàn)持續(xù)進(jìn)展，并在治療后出現(xiàn)較高的遷移和侵襲能力，隨后出現(xiàn)復(fù)發(fā)，并對各種治療產(chǎn)生耐藥性，以及這些藥物的不良作用主要是由于自噬的雙重作用，因?yàn)樽允傻脑黾涌赡苡欣诜乐鼓[瘤的形成和進(jìn)展，而自噬抑制可能會導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞“死灰復(fù)燃”。因此，自噬在多大程度上導(dǎo)致細(xì)胞生存的平衡是目前存在的難題，因此在充分了解分子，細(xì)胞，和表觀遺傳背景以及腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性和微環(huán)境的前提條件下進(jìn)一步深入探討自噬對細(xì)胞的影響對未來基礎(chǔ)研究應(yīng)用與臨床十分重要。

參考文獻(xiàn)：

1.Deangelis， L.M.BrainTumors.N. Engl. J. Med.2001，344

2.Kleihues，P .; Ohgaki，H Primary And Secondary Glioblastomas： Neuro Oncol.1999，1

4.Biernat，Alterations Of Cell Cycle Regulatory Genes.Acta Neuropathol.1997，9

5.Gramatzki，D.; et al. Glioblastoma In The Canton Of Zurich， Switzerland Revisited： 2005 To 2009.Cancer2016，122

6 .Biernat E：And Egfr Mutations，.Ann.Oncol.Off.J.Eur.Soc.Med.Oncol.1997

7.Katz， A.M：Astrocyte-Specific Expression PatternsAssociatedWithThePdgf-InducedGliomaMicroenvironment.PLoS ONE2012，7， E32453

8.Sjostrom， S.; et al. Genetic Variations In Vegf And Glioblastoma Outcome.J.NeuroOncol.2011，10

9.Sathornsumetee，ResponseAndSurvivalIn Astrocytoma Patients Treated With Bevacizumab Clin. Oncol.2008

10.Cancer Genome Atlas Research Network. Comprehensive Genomic Characterization Defines Human Glioblastoma Genes And Core Pathways.Nature2008，455

1836500520384