自噬在膀胱癌發(fā)展和治療中的研究進(jìn)展

陳 詩，付 什，譚智勇，王劍松，王海峰

（昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院泌尿外科/云南省泌尿系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)中心，云南 昆明 650101）

膀胱癌（bladder cancer，BC）是泌尿系最常見的惡性腫瘤之一，分為非肌層浸潤性膀胱癌（75%）和肌層浸潤性膀胱癌（20%～30%）[1]。膀胱癌在全球的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，盡管經(jīng)過科學(xué)的治療，仍具有較高的復(fù)發(fā)率或進(jìn)展風(fēng)險[2]，促使許多研究者致力于尋找更加簡便、經(jīng)濟(jì)、有效的預(yù)防和診療方法。

自噬即細(xì)胞“吃掉自己”的現(xiàn)象，通過降解細(xì)胞內(nèi)成分和再利用降解產(chǎn)物，以滿足自身代謝需求和清除受損的細(xì)胞器，在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中起重要作用[3]。近年來，研究者發(fā)現(xiàn)自噬參與了腫瘤發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移、耐藥等多種生物學(xué)過程，被認(rèn)為是有巨大潛力的治療途徑[4]。因此，本文就自噬在膀胱癌發(fā)展和治療中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 自噬與腫瘤

巨自噬（簡稱自噬）是一種高度保守的分解代謝調(diào)控機(jī)制，負(fù)責(zé)以溶酶體依賴的方式大量降解細(xì)胞內(nèi)大分子或受損的細(xì)胞器，用以合成新的成分和產(chǎn)生能量[5]。營養(yǎng)或生長因子缺乏、氧化應(yīng)激、缺血缺氧狀態(tài)、衰老或受損的細(xì)胞器、錯誤折疊或聚集的蛋白質(zhì)以及放、化療等應(yīng)激刺激，可抑制mTOR 活性并通過磷酸化UNC-51 樣自噬激活激酶1 誘導(dǎo)自噬[6]。此時，胞質(zhì)內(nèi)會形成一個類似“脂質(zhì)體”雙層膜結(jié)構(gòu)，隨后向周圍延伸形成自噬泡。在延伸過程中，自噬泡吞噬細(xì)胞內(nèi)的成分，如蛋白質(zhì)聚集體或細(xì)胞器，最后與溶酶體融合形成自噬溶酶體，并將其內(nèi)容物降解。最終自噬的降解產(chǎn)物（氨基酸、葡萄糖和游離脂肪酸等）將會被釋放回胞質(zhì)中供細(xì)胞重新利用，用以維持和調(diào)節(jié)細(xì)胞動態(tài)平衡[7]。整個分解代謝過程受到16～20 個核心自噬相關(guān)基因（autophagyrelated gene，ATG）嚴(yán)格調(diào)控，且不同的應(yīng)激刺激可通過不同的信號通路對自噬進(jìn)行調(diào)節(jié)[8]，如mTOR 信號通路、P53 信號通路、絲裂原刺激信號通路等。

隨著對自噬的深入研究，研究者證實(shí)自噬在癌癥發(fā)展和治療過程中兼具促癌和抗癌2 種不同的作用[9?10]。一方面，致死性或毒性自噬，也稱為自噬性細(xì)胞死亡，可導(dǎo)致細(xì)胞死亡增加。通過自噬調(diào)節(jié)聯(lián)合傳統(tǒng)的癌癥治療，能夠有效消除腫瘤細(xì)胞，降低復(fù)發(fā)率。而另一方面，保護(hù)性自噬則可以降解多余的細(xì)胞器和蛋白質(zhì)產(chǎn)生能量，維持腫瘤細(xì)胞在營養(yǎng)缺乏、氧化應(yīng)激、放化療等應(yīng)激條件下生存并產(chǎn)生耐藥性。因此，本文總結(jié)了保護(hù)性自噬在膀胱癌發(fā)展中的作用以及自噬調(diào)節(jié)藥物在膀胱癌治療中的最新進(jìn)展，為今后自噬調(diào)控藥物研發(fā)和腫瘤治療提供足夠的理論依據(jù)。

2 自噬與膀胱癌發(fā)展

自噬是細(xì)胞對環(huán)境變化的有效反應(yīng)，在腫瘤形成的早期，能夠通過降解代謝維持細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)循環(huán)和細(xì)胞器更新，抑制腫瘤發(fā)生。而腫瘤發(fā)生后，自噬就成為腫瘤重要的保護(hù)機(jī)制，介導(dǎo)腫瘤發(fā)展和轉(zhuǎn)移。因此，筆者總結(jié)了自噬在膀胱癌發(fā)生和進(jìn)展中的矛盾作用，以期為自噬作用于膀胱癌治療提供充分的理論依據(jù)，見表1。

表1 自噬與膀胱癌發(fā)展Tab.1 Autophagy and the development of bladder cancer

2.1 自噬與膀胱癌發(fā)生

研究發(fā)現(xiàn)致癌物質(zhì)砷可以通過氧化應(yīng)激誘導(dǎo)尿路上皮細(xì)胞線粒體DNA 損傷和突變[11]，而自噬缺陷會導(dǎo)致線粒體更新障礙，細(xì)胞內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平上調(diào)，基因不穩(wěn)定性增加，促進(jìn)細(xì)胞癌變[12]。此外，Chao 等[13]發(fā)現(xiàn)致癌蛋白Rab14 可通過MAPK/ERK 信號通路導(dǎo)致細(xì)胞代謝途徑改變，而自噬活性紊亂可導(dǎo)致該蛋白異常聚集，介導(dǎo)膀胱癌發(fā)生。這些結(jié)果表明，自噬是抑制腫瘤生成的關(guān)鍵機(jī)制，自噬受損可能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。Jin 等[14]發(fā)現(xiàn)MIR-516A 在膀胱癌組織中上調(diào)，并且實(shí)驗(yàn)證實(shí)MIR-516A 能夠下調(diào)PHLPP2 表達(dá)，介導(dǎo)BECN1 蛋白降解抑制自噬，發(fā)揮致癌作用。所以，miRNA 能夠通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，來實(shí)現(xiàn)對自噬相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)節(jié)，依賴自噬促進(jìn)膀胱癌發(fā)生。

2.2 自噬介導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化是上皮細(xì)胞失去細(xì)胞連接和細(xì)胞極性轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞的過程，是腫瘤細(xì)胞獲得侵襲和遷移能力的重要生物學(xué)機(jī)制。Tong 等[15]在低營養(yǎng)狀態(tài)下誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞自噬活化，發(fā)現(xiàn)腫瘤侵襲和遷移能力增強(qiáng)，表現(xiàn)出間質(zhì)細(xì)胞表型，進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)自噬活化能通過TGFβ1/Smad3 信號通路促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。miR-21 在胱癌組織中過度表達(dá)，為確定其在膀胱癌發(fā)展中的作用，Zhang 等[16]使用miR-21 模擬物轉(zhuǎn)染膀胱癌T24 細(xì)胞實(shí)現(xiàn)miR-21 表達(dá)上調(diào)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miR-21 能夠抑制自噬誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞發(fā)生EMT?？梢姡允稍谀[瘤EMT 中具有重要作用，自噬調(diào)控能夠抑制腫瘤發(fā)展和轉(zhuǎn)移，可作為腫瘤的治療靶點(diǎn)。然而因其兼具抑制或促進(jìn)腫瘤EMT 的“雙重效應(yīng)”，增加了通過靶向自噬治療膀胱癌的難度。

2.3 自噬促進(jìn)血管生成

血管新生是原有血管通過“芽生”的方式形成的腔毛細(xì)血管的過程，是腫瘤發(fā)生和進(jìn)展的重要生理過程。自噬參與調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)降解、血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和出芽與膀胱癌血管形成密切相關(guān)。研究表明在低血流、低氧、低營養(yǎng)的腫瘤微環(huán)境刺激下，血管內(nèi)皮細(xì)胞能夠活化自噬促進(jìn)其增殖、遷移[17]。Li 等[18]分別將膀胱癌T24 細(xì)胞與腫瘤相關(guān)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞在常氧和低氧條件下共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞在缺氧的微環(huán)境中，自噬活性和糖酵解供能增加，表現(xiàn)出更強(qiáng)的增殖和遷移能力。Li 等[19]發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境還可以激活膀胱癌細(xì)胞的分泌型自噬體，促進(jìn)細(xì)胞外囊泡中活性組織蛋白酶B（CTSB）的分泌，從而通過TPX2/AURKA/PI3K/AKT 信號軸增強(qiáng)血管內(nèi)皮生長因子A（VEGFA）表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和出芽。研究提示，腫瘤微環(huán)境誘導(dǎo)的自噬活化能夠促進(jìn)腫瘤血管生成，介導(dǎo)腫瘤惡性進(jìn)展。而抑制腫瘤和內(nèi)皮細(xì)胞自噬，能夠抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和出芽，可能有助于抗腫瘤血管生成治療。

2.4 自噬促進(jìn)化療耐藥

化療耐藥是腫瘤治療中的最大障礙，也是腫瘤進(jìn)展和復(fù)發(fā)的根源。以順鉑為基礎(chǔ)的化療是膀胱癌的一線治療方法，Lin 等[20]使用順鉑處理膀胱癌T24 和5637 細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自噬活化，自噬相關(guān)蛋白BECN1 表達(dá)增加，而聯(lián)合使用自噬抑制劑能顯著增強(qiáng)順鉑對膀胱癌細(xì)胞的毒性。吡柔比星也是膀胱癌常用的化療藥，盡管能顯著降低患者復(fù)發(fā)風(fēng)險，但仍有10%～30%的患者會在5 a內(nèi)復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，Li 等[21]將吡柔比星作用于膀胱癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)吡柔比星可通過mTOR/p70S6K/4EBP1 信號通路誘導(dǎo)保護(hù)性自噬，介導(dǎo)腫瘤產(chǎn)生耐藥性。由此可知，化療藥物誘導(dǎo)的保護(hù)性自噬是腫瘤產(chǎn)生耐藥性的主要機(jī)制，而自噬抑制劑聯(lián)合常規(guī)抗癌藥有望為克服腫瘤耐藥性和改善臨床療效開辟新的可能。

2.5 自噬維持干性能力

腫瘤干細(xì)胞是一類具有自我更新能力并能產(chǎn)生異質(zhì)性腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞亞群，具有成瘤性高、多向分化、對放療化療不敏感等特點(diǎn)。自噬介導(dǎo)的腫瘤干性維持被認(rèn)為是腫瘤復(fù)發(fā)和耐藥的關(guān)鍵因素之一。Ojha 等[22]培養(yǎng)了化療耐藥的原代膀胱癌細(xì)胞，通過檢測細(xì)胞自噬通量、干性能力及其耐藥的分子機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)吉西他濱和絲裂霉素可通過γ-干擾素介導(dǎo)的JAK2/STAT3 信號途徑誘導(dǎo)自噬，并通過上調(diào)糖酵解基因表達(dá)，促進(jìn)腫瘤干性維持和產(chǎn)生耐藥性[23]。可見，自噬是腫瘤干性維持的重要機(jī)制。細(xì)胞自噬通過代謝重編程維持干細(xì)胞干性特征產(chǎn)生耐藥性，與腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。CD44 被證明是腫瘤干性標(biāo)志物，可以指示膀胱癌的干性能力，Zhu 等[24]發(fā)現(xiàn)自噬相關(guān)基因7（ATG7）可以抑制AUF1 蛋白表達(dá)，并通過 TET1/USP28/CD44 信號軸維持膀胱癌細(xì)胞干細(xì)胞樣特征，而敲低ATG7 基因后腫瘤細(xì)胞CD44 表達(dá)下調(diào)，且在干細(xì)胞成球?qū)嶒?yàn)中成球能力顯著下降。由此推斷，自噬抑制能夠下調(diào)腫瘤干性能力，而利用自噬抑制劑建立安全、有效的聯(lián)合治療策略可能有助于克服耐藥性、降低復(fù)發(fā)率。

2.6 自噬介導(dǎo)免疫逃逸

腫瘤免疫逃逸是指腫瘤細(xì)胞通過各種機(jī)制避免被免疫系統(tǒng)識別和攻擊的現(xiàn)象，是腫瘤生存和發(fā)展的重要策略。主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）在抗原呈遞和T細(xì)胞增殖、活化中起關(guān)鍵作用，而腫瘤細(xì)胞MHC 可被NBR1 蛋白介導(dǎo)的自噬溶酶體途徑降解，導(dǎo)致腫瘤免疫逃逸[25]。同時，Alissafi 等[26]發(fā)現(xiàn)下調(diào)自噬相關(guān)基因5（ATG5）引起的自噬抑制則會提高細(xì)胞表面MHC 蛋白水平，促進(jìn)CD4+T 細(xì)胞活化。研究提示，自噬活化能通過靶向MHC 分子降解從而幫助腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。程序性細(xì)胞死亡受體1（PD-1）是一種重要的免疫抑制分子，而腫瘤細(xì)胞表面的PD-L1 能夠與T 細(xì)胞PD-1 結(jié)合使其活性抑制，Zhu 等[27]發(fā)現(xiàn)膀胱癌細(xì)胞內(nèi)ATG7 可通過FOXO3a/miR-145 信號軸促進(jìn)PDL1 的表達(dá)，介導(dǎo)腫瘤免疫逃逸。

綜上所述，自噬通過調(diào)控免疫檢查點(diǎn)、抗原抗原呈遞、T 細(xì)胞數(shù)量和活性在腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用，可能是免疫治療失效的關(guān)鍵因素之一。靶向自噬可能是增強(qiáng)T 細(xì)胞對腫瘤殺傷能力的有效策略，有望幫助更多的癌癥患者收益于免疫治療。

3 自噬與膀胱癌治療

盡管自噬在腫瘤細(xì)胞中有諸多問題懸而未決，在臨床應(yīng)用方面任重而道遠(yuǎn)，但隨著自噬機(jī)制研究的進(jìn)展，研究者發(fā)現(xiàn)自噬抑制能顯著增加腫瘤細(xì)胞對放、化療藥的敏感性；而自噬過度激活則可引起腫瘤細(xì)胞自噬性死亡。越來越多的資料顯示自噬作為一種新型抗癌機(jī)制，在腫瘤治療中具有巨大的潛力。所以，筆者總結(jié)了臨床前和臨床研究中靶向自噬的膀胱癌治療，見表2。

表2 膀胱癌中的靶向自噬治療Tab.2 Targeted autophagy therapy in bladder cancer

3.1 天然活性物質(zhì)

天然活性物質(zhì)是從動、植物或微生物中提取的具有獨(dú)特功能和生物活性的物質(zhì)，已被證明能通過自噬調(diào)控作用抑制腫瘤生長或增強(qiáng)放、化療的敏感性。例如，表兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）是從綠茶中提取的活性物質(zhì)，其通過調(diào)節(jié)LC3-II 和BECN1 自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞發(fā)生自噬相關(guān)凋亡[28]。樺木酸是從白樺樹皮中提取的五環(huán)三萜化合物，可以通過 AMPK/mTOR/ULK1 途徑誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞自噬，發(fā)揮出抗膀胱癌作用[29]。天然活性顯示出的抑癌的作用依賴于自噬活化，而阻斷自噬則會顯著減弱抗癌作用，這表明自噬過度激活可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞自噬性死亡。此外，天然活性物質(zhì)能夠抑制保護(hù)性自噬，加強(qiáng)化療藥物的腫瘤殺傷效果。Berning 等[30]發(fā)現(xiàn)由鏈霉菌發(fā)酵產(chǎn)生的靈菌紅素能夠抑制膀胱癌細(xì)胞溶酶體組織蛋白酶B 和L 活性，減少自噬溶酶體數(shù)量來抑制自噬，進(jìn)而增強(qiáng)順鉑的細(xì)胞毒性。這提示我們，靶向自噬調(diào)控的天然物質(zhì)不僅能夠抑制腫瘤細(xì)胞生長，而且能夠降低耐藥性。同時由于存在經(jīng)濟(jì)、獲取便捷、藥物副作用少等優(yōu)勢，其單獨(dú)或與常規(guī)細(xì)胞毒性藥物聯(lián)合應(yīng)用，可能會是一種新型癌癥治療策略。

3.2 小分子化合藥

小分子藥物主要是指分子量小于1000 的有化學(xué)合成藥物，具有使用廣泛，理論成熟等優(yōu)勢，在抗癌領(lǐng)域中表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。Hung 等[31]發(fā)現(xiàn)羅帕洛酸能通過MAPK 途徑誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)線粒體ROS 產(chǎn)生，介導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞自噬相關(guān)凋亡和周期阻滯，發(fā)揮抑癌作用。甲磺酸是BH3 模擬物類化合物，能夠特異性抑制Bcl-2 蛋白，Guerrero 等[32]將甲磺酸和紫杉醇聯(lián)合作用于膀胱癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)甲磺酸能夠抑制細(xì)胞自噬，誘導(dǎo)周期阻滯，顯著增強(qiáng)紫杉醇的促凋亡效果。厄達(dá)替尼是一款FGFR 抑制劑，已被FDA 批準(zhǔn)用于治療晚期或轉(zhuǎn)移性膀胱癌，而研表明實(shí)厄達(dá)替尼在膀胱癌治療過程中也能夠上調(diào)自噬活性，誘導(dǎo)自噬相關(guān)凋亡和周期阻滯，抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移[33]。由此可知，自噬相關(guān)的靶向小分子藥在腫瘤治療和藥物開發(fā)中具有廣闊的前景，無論是其單獨(dú)還是聯(lián)合應(yīng)用，都將會是一種非常有潛力的腫瘤治療手段。

3.3 非編碼RNA

miRNA 水平失調(diào)不僅與細(xì)胞癌變有關(guān)，而且會影響腫瘤的生長和進(jìn)展。例如，miR-24-3p 在膀胱癌組織中高表達(dá)，可通過LC3、P62、DEDD蛋白參與膀胱癌細(xì)胞自噬調(diào)控，促進(jìn)腫瘤增殖、侵襲和遷移[34]。此外，Zeng 等[35]發(fā)現(xiàn)下調(diào)miR-222 通過PPP2R2A/Akt/mTOR 信號軸抑制自噬，不僅能抑制膀胱癌細(xì)胞增殖，而且增強(qiáng)腫瘤對順鉑的敏感性。這表明，調(diào)控自噬活性的miRNA 水平變化能夠?qū)Π┘?xì)胞的存活和藥物敏感性產(chǎn)生重要影響。長鏈非編碼RNA ADAMTS9-AS2 在膀胱癌細(xì)胞中下調(diào)與腫瘤惡性程度負(fù)相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)作為膀胱癌中的抑瘤因子，其能夠靶向調(diào)控自噬相關(guān)蛋白LC3-I/II 和BECN1，抑制膀胱腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[36]。以上研究提示，自噬相關(guān)非編碼RNA 作為靶點(diǎn)可能在膀胱癌治療中具有光明的前景，然而遺憾的是在實(shí)際使用中其分子機(jī)制、藥物的安全性和有效性尚不明確，仍需大量的臨床試驗(yàn)去研究和探索。

3.4 其他

癌癥病毒療法是利用腺病毒來攻克癌細(xì)胞的新方法，Shang 等[37]開發(fā)了一種可以表達(dá)凋亡誘導(dǎo)基因的重組腺病毒Ad-VT，發(fā)現(xiàn)Ad-VT 能夠在膀胱癌異種移植小鼠模型中選擇性復(fù)制，發(fā)揮溶瘤作用，進(jìn)一步研究其抗癌機(jī)制發(fā)現(xiàn)，Ad-VT可通過AMPK/Raptor/mTOR 信號途徑誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞自噬，抑制腫瘤生長。氨基酸剝奪是癌癥治療的一種新策略，通過精氨酸耗竭來阻斷腫瘤細(xì)胞獲得所必需的營養(yǎng)，從而阻礙癌細(xì)胞生長，Zhao 等[38]發(fā)現(xiàn)重組精氨酸酶1 在降低精氨酸水平的同時，能夠上調(diào)細(xì)胞活性氧水平并通過AKT/mTOR 信號通路誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞自噬相關(guān)凋亡。綜上所述，自噬激活劑和抑制劑的應(yīng)用為開發(fā)新型膀胱癌治療提供了新的見解。由于目前膀胱癌患者主要采用手術(shù)與放療或化療聯(lián)合的治療策略，因此能夠增加癌細(xì)胞對放、化療的敏感性自噬抑制劑（包括氯喹和3-甲基腺嘌呤）可能在膀胱癌治療中更具優(yōu)勢。但筆者相信隨著自噬在腫瘤中作用機(jī)制的完善，以及更多自噬靶點(diǎn)抗癌藥問世，自噬激活劑也將成為腫瘤治療的新方案。

4 小結(jié)

隨著腫瘤中自噬的研究進(jìn)展，自噬在膀胱癌預(yù)防和診療中的作用越來越明確，展現(xiàn)出廣闊的臨床應(yīng)用前景。尤其自噬相關(guān)蛋白在腫瘤預(yù)后評估以及克服耐藥性中的價值一直是近幾年研究的熱點(diǎn)。然而自噬用于腫瘤治療要實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化主要面臨著以下幾點(diǎn)挑戰(zhàn)：根據(jù)腫瘤細(xì)胞成分、治療方式和所處微環(huán)境的變化，自噬這把“雙刃劍”可表現(xiàn)出抑癌或促癌作用，并且自噬相關(guān)蛋白數(shù)量龐大，信號調(diào)節(jié)途徑錯綜復(fù)雜，稍有不慎將與我們的意愿背道而馳。其次，自噬相關(guān)抗癌藥仍以我國傳統(tǒng)中草藥提取的活性物質(zhì)為主，且在不同類型和階段的腫瘤中，其臨床效果和安全性尚不確定。盡管自噬應(yīng)用于腫瘤治療某些方面還存在不足，但相信隨著自噬機(jī)制研究的不斷深入以及動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)的完善，這些困難都將迎刃而解，成為膀胱癌預(yù)防、診斷、和治療的新突破。