胃癌與自噬的研究進展△

袁玲，馬穎才#，榮光宏，張雪晴

1蘇州大學醫(yī)學部，江蘇 蘇州215000

2青海省人民醫(yī)院消化內科，西寧8100000

胃癌是起源于胃黏膜上皮細胞的惡性腫瘤，是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一。近年來，隨著胃癌早期診斷率的提高、手術技術和傳統(tǒng)放化療的發(fā)展以及新輔助治療的實施，胃癌的發(fā)病率及病死率總體呈下降趨勢，但仍是全球第四大常見惡性腫瘤和第二大惡性腫瘤死亡原因。全球每年新增胃癌病例約95 萬例，新增胃癌死亡病例約72 萬例[1]。既往研究表明，胃癌的發(fā)病率具有廣泛的地域差異，50%以上的新發(fā)病例發(fā)生在發(fā)展中國家[2-3]。中國胃癌的發(fā)病率和病死率均居全部惡性腫瘤第二位[4-5]，但其流行存在著很大的地理及人群分布差異，其在西北地區(qū)的發(fā)病率較高，而在廣東、廣西等地區(qū)的發(fā)病率相對較低。胃癌的發(fā)病機制目前尚不十分明確，幽門螺桿菌感染被認為是最主要的危險因素。研究顯示，在有胃癌家族史的人群中，根除幽門螺桿菌（Helicobacter pylori，Hp）治療可降低胃癌的發(fā)生風險，其他危險因素包括環(huán)境因素、飲食因素[6]。自噬通過降解細胞內組分并向細胞提供降解產物，在維持和調節(jié)細胞穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，本文總結了胃癌與自噬的相關研究進展。

1 自噬概述

自噬是細胞維持穩(wěn)態(tài)的重要機制，是指細胞內缺陷蛋白和（或）因蛋白質錯誤折疊而損害的細胞器被降解和回收，最早由Dove于1963年提出[7]。自噬受30 多個自噬相關基因（autophagy related gene，ATG）的嚴格調控[8-10]，包括自噬誘導、囊泡延伸、自噬體形成、自噬溶酶體形成和降解4 個過程[11]。正常情況下，機體細胞很少會發(fā)生自噬，但饑餓、缺氧等細胞應激條件可誘導自噬的發(fā)生。

2 自噬相關信號通路

自噬調控與自噬相關信號通路密切相關，研究較為廣泛的是雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）相關信號通路，腫瘤細胞中MTOR 相關信號通路上調，從而抑制自噬發(fā)生[12]。MTOR相關信號通路包括腺苷一磷酸活化蛋白 激 酶（AMP- activated protein kinase，AMPK）/MTOR信號通路和磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）/MTOR信號通路。

2.1 AMPK/MTOR 信號通路

MTOR 是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，包含MTOR1 和MTOR2 兩 種復 合物，MTORC1 可 以被雷帕霉素抑制，是重要的自噬調節(jié)因子[13]。MTOR1 可以使unc-51 樣自噬激活激酶1（unc-51 like autophagy activating kinase 1，ULK1）復合物和ATG13 磷酸化，從而直接抑制自噬，ATG13是與自噬小體形成有關的重要基因[1]。在饑餓狀態(tài)時，細胞內腺苷一磷酸（adenosine monophosphate，AMP）及腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）生成減少，從而抑制AMPK 的激活，AMPK 也屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其下游的TSC 復合體亞基2（TSC complex subunit 2，TSC2）、TSC 復合體亞基1（TSC complex subunit 1，TSC1）復合物可被激活的AMPK 磷酸化，抑制MTORC1 的生成，從而抑制自噬，同時激活的AMPK 可直接抑制MTORC1 的生成[14]。另一方面，AMPK 可以直接激活ULK1 復合物，使Ser317 及Ser777 位點磷酸化，從而促進自噬[15-16]。

2.2 PI3K/AKT/MTOR 信號通路

PI3K 是一種細胞內磷脂酰肌醇激酶，可以分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，其中Ⅰ型PI3K 與腫瘤的發(fā)生密切相關。Ⅰ型PI3K 是由p110 催化亞基和p85 調節(jié)亞基形成的穩(wěn)定異二聚體，亞基通過酪氨酸激酶和G蛋白偶聯(lián)受體轉導信號[17]。通常p85 亞基對p110亞基具有抑制作用，但當受到外部因素（如細胞因子等）刺激后，PI3K 發(fā)生空間構象變化，失去了亞基抑制作用，從而激活PI3K[18]。PI3K 激活后可將磷脂酰肌醇-4, 5-二磷酸（phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate，PIP2）磷酸化生成磷脂酰肌醇-3,4,5-二磷酸（phosphatidylinositol-3, 4, 5-bisphosphate，PIP3），PIP3 屬于第二信使，可以招募具有保守PH同源體結構域的分子，使其在細胞膜上被激活[19]。而該磷酸化過程可以被磷酸酶和張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）抑 制，PTEN是一類重要的抑癌基因，通過其內源性的脂質磷酸酶參與細胞自噬。PIP3 可以與AKT 結合，通過3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1（3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1，PDK1）將AKT 上的絲氨酸/蘇氨酸結合位點磷酸化，從而激活AKT。而AKT 的激活可以抑制TSC2、TSC1 復合物形成，最終抑制自噬的發(fā)生。TSC2、TSC1 復合物是鳥苷三磷酸酶激活蛋白（GTPase-activating protein，GAP），可促進Rheb-鳥苷三磷酸（guanosine triphosphate，GTP）轉化為Rheb-鳥苷二磷酸（guanosine diphosphate，GDP），Rheb-GTP 可以激活MTORC1，而Rheb-GDP 不能[19]。此外，MTORC2也可以使AKT 磷酸化，激活其下游調節(jié)因子，從而抑制自噬[20]。

3 自噬在胃癌中的作用

自噬與胃癌的發(fā)生、發(fā)展、治療及預后均有關，研究認為，自噬在胃癌中具有雙重作用，包括細胞保護性自噬和抑制性自噬[21-23]。

3.1 自噬對胃癌的抑制作用

自噬被認為是人類胃癌發(fā)生的保護機制，是機體應對不良刺激的反應。自噬可以通過減少氧化應激及降解錯誤折疊的蛋白質和受損細胞器從而抑制胃癌的發(fā)生[24-25]。同時，自噬可以提供維持細胞能量代謝的物質，如氨基酸、核苷酸等。在胃癌患者中可以檢測到多種自噬相關蛋白的缺失及基因突變[26-29]。有研究者通過誘導胃癌細胞自噬并介導細胞凋亡的發(fā)生，抑制胃癌細胞的增殖，而抑制自噬可以促使胃癌的發(fā)生和轉移[30-31]。Wang等[32]研究發(fā)現(xiàn)，抑制自噬可以促進程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）的表達，從而抑制機體T 細胞功能，使腫瘤細胞逃避免疫系統(tǒng)介導的排斥反應。腫瘤發(fā)生轉移是預后不良的主要標志，通過增加腫瘤細胞的自噬，抑制其分裂增殖能力可抑制腫瘤細胞發(fā)生轉移[33]?；|金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）在胃癌細胞轉移過程中具有關鍵作用。研究證實，自噬被誘導后可降低MMP 的表達，并通過調控AKT/MTOR 通路引起胃癌細胞死亡[34-35]。Li 等[36]研究發(fā)現(xiàn)，過表達E2F 轉錄因子2（E2F transcription factor 2，E2F2）可以通過調控PI3K/AKT/MTOR 自噬相關通路抑制自噬的發(fā)生，從而促進腫瘤細胞的遷移和侵襲，而抑制E2F2 可以激活自噬進而抑制胃癌細胞遷移和侵襲。

Hp 感染是已知引起胃癌的重要原因之一，其致病作用主要通過空泡毒素相關蛋白A（vacuolating cytotoxin associated protein A，Vac A）及細胞毒素相關基因A（cytotoxin-associated gene A，Cag A）兩種細胞毒力因子，在Hp 感染初期，固有免疫識別外源性感染后誘導自噬，以維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)[37]，但當Hp持續(xù)存在時，自噬水平下調，從而促進胃癌的發(fā)生[38]。研究發(fā)現(xiàn)，Hp感染后可以通過抑制MTOR1促進自噬的發(fā)生，進而誘導慢性炎癥及上皮-間充質轉化，形成具有腫瘤干細胞特性的細胞[39]。Li 等[40]通過調控微小RNA（microRNA，miRNA）-1298-5p 的表達抑制胃癌細胞自噬并促進腫瘤的生長。Lee 等[41]通過阻斷AMPK 通路促進自噬，從而抑制Hp感染相關的胃癌發(fā)生。

自噬在胃癌的治療中也具有重要作用，通過激活自噬的發(fā)生可以抑制胃癌的生長、提高機體對化療藥物的敏感性。研究顯示，黃連素可以通過誘導細胞自噬抑制胃癌細胞生長[25]，而Wei 等[42]也發(fā)現(xiàn)促進自噬發(fā)生可以增強5-氟尿嘧啶對胃癌的治療作用。

3.2 自噬對胃癌的促進作用

自噬不僅對胃癌具有抑制作用，在很多方面也具有促進作用。在已發(fā)展的胃癌中，在細胞能量及營養(yǎng)缺乏時可以通過降解細胞內物質以提供能量和重要化合物，這種自噬可以防止毒素的積累，有利于腫瘤細胞的生存[22,43]。胃癌與自噬的發(fā)生密切相關，自噬相關信號通路PI3K/AKT/MTOR 能夠促進胃癌的發(fā)生、發(fā)展，當阻斷該通路時細胞遷移及侵襲能力明顯下降，細胞凋亡增多[44-45]。腫瘤細胞可以通過自噬發(fā)生增殖和轉移，與疾病不良預后有關[46]。

在治療方面，自噬的激活可影響化療藥物的療效，一些細胞毒性化療藥物可以激活自噬，從而使細胞產生耐藥性[47]。研究顯示，抑制自噬可提高胃癌細胞對順鉑的敏感性[48-49]。然而異?；蜻^度的自噬會導致維持腫瘤細胞生存所必需的細胞器不適當降解，最終導致自噬細胞死亡，抑制腫瘤的發(fā)展[50]。當應用自噬抑制劑時，可使抗腫瘤藥物對腫瘤細胞的細胞毒性增強[51-52]，提示自噬抑制劑有望成為胃癌的治療藥物之一。

4 小結

綜上所述，自噬對胃癌的發(fā)生、發(fā)展可能具有促進和抑制雙重作用，在胃癌的治療過程中，自噬的激活或抑制會對化療藥物的療效產生不同的影響。自噬相關蛋白有望成為胃癌新的標志物，ATG可能是胃癌預后的標志物，而自噬相關信號通路AMPK/MTOR 及PI3K/AKT/MTOR 是自噬發(fā)生的關鍵，可以通過抑制或激活以上信號通路靶向干預胃癌的治療。在胃癌發(fā)生發(fā)展的不同階段抑制或激活自噬的發(fā)生，能夠使化療藥物的療效最大化。因此有必要對自噬在胃癌中的具體作用進行進一步的研究，從而尋找胃癌靶向治療的新方向。