細(xì)胞自噬在非小細(xì)胞肺癌中的研究進(jìn)展

劉梓鍵 楊志雄

廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤醫(yī)院肺部腫瘤專科，廣東湛江 524000

腫瘤有良惡性之分。惡性腫瘤，即癌癥，其發(fā)生常常由人體中的細(xì)胞異常增殖介導(dǎo)。根據(jù)最新全球的流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果，肺癌仍然是2022 年診斷的五種主要癌癥類型之一，也是中國癌癥相關(guān)死亡的五大主要原因之一[1]。我國肺癌發(fā)病率較高，其中男性中最常見的惡性癌癥為肺癌[2]。非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）普遍預(yù)后較差，復(fù)發(fā)率高[3]，這與NSCLC 細(xì)胞對(duì)放化療的反應(yīng)性有限及容易對(duì)藥物耐藥這兩大因素的持續(xù)存在息息相關(guān)。因此，尋求一種新的治療腫瘤的方法以改善患者的預(yù)后至關(guān)重要。本文綜述了自噬的發(fā)生機(jī)制，以及自噬在NSCLC 治療中的作用及作用機(jī)制，以期為診治NSCLC 提供新的思路。

1 自噬的發(fā)生機(jī)制

自噬是一個(gè)進(jìn)化上保守的過程，自噬相關(guān)基因介導(dǎo)一種被稱為自噬小體的雙膜囊泡的形成，其包裹細(xì)胞貨物并與溶酶體融合，降解細(xì)胞內(nèi)內(nèi)容物[4]。自噬是一種分解代謝過程，可以在營養(yǎng)缺乏或感染等劇烈的應(yīng)激條件下，降解受損的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器，促進(jìn)細(xì)胞成分再循環(huán)，恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。主要分為巨自噬、微自噬和伴侶介導(dǎo)的自噬[5]。巨自噬涉及自噬體的形成，是本文主要討論的自噬類型，下文簡(jiǎn)稱“自噬”。

自噬主要過程包括吞噬體成核、自噬小體和自噬溶酶體的形成，自噬貨物的降解和細(xì)胞成分再循環(huán)[6]。自噬通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)參與人類疾病的發(fā)生及發(fā)展，阿爾茨海默病[7]、帕金森病[8]和癌癥[9]等疾病的發(fā)生已被驗(yàn)證與自噬通路的異常調(diào)節(jié)相關(guān)。值得注意的是，癌癥中的自噬具有環(huán)境依賴性。在某些條件下，自噬對(duì)癌癥發(fā)展產(chǎn)生抑制作用。然而，在特定情況下，自噬促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。越來越多的證據(jù)證明，自噬在癌癥的發(fā)生進(jìn)展和治療中起雙刃劍作用[10]。乳腺癌[11]、胰腺癌[12]、肝癌[13]、肺癌[14]等惡性腫瘤的發(fā)生及發(fā)展都被報(bào)道與自噬相關(guān)。人們普遍認(rèn)為肺癌中的自噬調(diào)節(jié)是一種有前景的治療選擇，自噬通路有望成為肺癌的有效治療靶點(diǎn)。

在正常生理?xiàng)l件下，自噬本質(zhì)上是一個(gè)在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用的穩(wěn)態(tài)質(zhì)量控制系統(tǒng)。其分子機(jī)制高度保守，由自噬相關(guān)基因編碼的蛋白質(zhì)執(zhí)行，這些蛋白與其他蛋白互作結(jié)合，在自噬流中形成不同的復(fù)合物[15]。主要包括3 個(gè)階段，自噬起始和吞噬體成核；吞噬體的延伸和自噬小體的形成；溶酶體融合與貨物的降解。遭遇劇烈的應(yīng)激條件，如病原體感染、饑餓、缺氧條件下，自噬通常被上調(diào)。

1.1 自噬起始和吞噬體成核

在哺乳動(dòng)物中，吞噬體于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)出稱為聚合體的富含脂酰肌醇3 磷酸（phosphatidylinositol 3-phosphate，PI3P）的膜結(jié)構(gòu)域。激活自噬過程的信號(hào)通常來源于各種應(yīng)激源，包括能量或營養(yǎng)短缺、缺氧、氧化應(yīng)激和其他細(xì)胞毒性損傷[16]。其中最典型的觸發(fā)器常見的有兩類，第一種是氨基酸剝奪下哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物1 的失活[17]，第二種是AMP 活化蛋白激酶的激活[18]。這兩種激酶通過聯(lián)合調(diào)控unc-51 樣自噬激活激酶1 復(fù)合物來共同觸發(fā)自噬起始。被激活的unc-51 樣自噬激活激酶1 復(fù)合物通過直接磷酸化一種磷脂酰肌醇激酶VPS34 和芐氯素1，進(jìn)一步激活下游的Ⅲ類磷酸肌醇3-激酶復(fù)合物I，最終觸發(fā)吞噬體的成核[19]。

1.2 吞噬體的延伸和自噬小體的形成

吞噬體膜的延伸主要由兩種重要的泛素類蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)發(fā)揮功能來實(shí)現(xiàn)，分別是自噬相關(guān)蛋白ATG12-ATG5 蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)和微管相關(guān)輕鏈B-磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl-ethnolamine，PE）泛素類蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)[20]。ATG12-ATG5 蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)在e1 樣酶ATG7 和e2 樣酶ATG10 聯(lián)合介導(dǎo)下，與自噬相關(guān)16樣蛋白1（AT-G16L1）聚合為超分子復(fù)合物ATG12-ATG5-ATG16L。這個(gè)超分子復(fù)合物進(jìn)一步被WIPI2 招募到吞噬體中，作為L(zhǎng)C3-PE 泛素類蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)的e3樣酶，在吞噬體內(nèi)催化LC3-Ⅰ轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)C3-Ⅱ。

另一方面，新生的pro-LC3 被半胱氨酸蛋白酶ATG 4B 裂解，暴露出甘氨酸殘基[21]。隨后，e1 樣酶ATG7和e2 樣酶ATG3 聯(lián)合介導(dǎo)處理后的LC3 與ATG12-ATG5-ATG16L 復(fù)合物結(jié)合到PE 上，將其從LC3-Ⅰ轉(zhuǎn)化為膜狀、脂化形式LC3-Ⅱ。LC3-Ⅱ是廣泛認(rèn)可的自噬小體標(biāo)志物并被認(rèn)為是吞噬團(tuán)擴(kuò)張和關(guān)閉所必需的物質(zhì)[22]。自噬體的形成還涉及ATG4 和磷酸酶YMR1，其分別從自噬體外膜上清除LC3/ATG8 和PI3P 從而介導(dǎo)自噬小體與溶酶體融合。

1.3 溶酶體融合與貨物的降解

自噬小體的外膜與溶酶體融合為自噬溶酶體[23]。自噬小體-溶酶體融合涉及3 個(gè)蛋白家族的功能：Rab GTPases 蛋白家族、膜系因子及可溶性甲基馬來酰亞胺敏感因子附著蛋白。其中Rab GTPases 作為橋梁，連接相反的脂質(zhì)雙分子層。最終自噬貨物被一系列溶酶體酸水解酶降解。降解產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)最終被釋放回細(xì)胞質(zhì)，用于蛋白質(zhì)合成和維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。

2 自噬在NSCLC 治療中的作用

2.1 自噬與自噬調(diào)節(jié)劑

當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到自噬對(duì)肺癌發(fā)生及發(fā)展有影響且起雙刃劍作用后，越來越多的研究表明[24，25]，對(duì)自噬水平進(jìn)行調(diào)節(jié)是控制和治療肺癌的新方向。根據(jù)目前實(shí)驗(yàn)研究及臨床藥物研究發(fā)現(xiàn)，肺癌中自噬抑制劑主要包括Beclin1 抑制劑、自噬體/自噬體形成抑制劑和其他抑制劑等三大類。其中氯喹，原作為抗瘧藥物使用，是一種已知的自噬抑制劑，該藥通過抑制晚期核內(nèi)體與溶酶體的融合來抑制自噬的最后階段[24]。同時(shí)，最新研究表明，哌酮安定是一種通過類泛素化途徑發(fā)現(xiàn)的新的自噬激活劑[25]。其已被證明通過類泛素化顯著增加細(xì)胞凋亡和自噬。

2.2 自噬與化療

目前，化療仍然是晚期NSCLC 患者的主要治療選擇，部分患者在化療后出現(xiàn)治療進(jìn)展、腫瘤轉(zhuǎn)移和化療耐藥[26]。NcRNA 被報(bào)道在化療耐藥中起著重要作用。Cui 等[27]研究結(jié)果表明，miR-101-3p 可以通過調(diào)節(jié)ATG4D 介導(dǎo)的自噬來調(diào)節(jié)NSCLC 細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。Yuwen 等[28]則通過對(duì)鉑耐藥患者與鉑敏感患者腫瘤組織中的miRNA 表達(dá)差異性分析，發(fā)現(xiàn)鉑耐藥患者對(duì)鉑類治療反應(yīng)降低的機(jī)制之一是由于差異表達(dá)miR-425-3p 通過靶向AKT1 上調(diào)自噬水平所介導(dǎo)。此外，有研究人員嘗試通過聯(lián)合用藥激活細(xì)胞自噬從而達(dá)到增加化療效果的目的[26]。ABTL0812 是一種在1b/2a 期臨床試驗(yàn)中完成首次人體試驗(yàn)顯示出良好的安全性和療效的化學(xué)藥物。研究人員將ABTL0812 與化療聯(lián)合用于治療晚期和轉(zhuǎn)移性NSCLC，通過激活肺癌細(xì)胞系中自噬，抑制Akt/mTOR 軸，顯著提高化療的治療效果[29]。

另一方面，表觀遺傳學(xué)的研究領(lǐng)域近年來已發(fā)展成為腫瘤疾病治療的重要組成部分，表觀遺傳變化涉及DNA 甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA 的活性，通常介導(dǎo)基因表達(dá)的變化及其相互作用[30]。有研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯可以通過m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3 介導(dǎo)的細(xì)胞自噬逆轉(zhuǎn)NSCLC 細(xì)胞對(duì)吉非替尼的耐藥[31]。溴代多巴胺和額外末端結(jié)構(gòu)域家族蛋白是一種重要表觀遺傳調(diào)節(jié)因子，Zhou 等[32]驗(yàn)證了，抑制溴代多巴胺和額外末端結(jié)構(gòu)域家族蛋白表達(dá)與紫杉醇和順鉑化療結(jié)合，可以以協(xié)同的方式抑制細(xì)胞自噬從而抑制NSCLC 細(xì)胞的生長(zhǎng)。

因此，在NSCLC 中，通過調(diào)節(jié)ncRNA 表達(dá)、影響表觀遺傳學(xué)過程及聯(lián)合用藥的方式介導(dǎo)細(xì)胞自噬水平變化是增強(qiáng)化療效果及逆轉(zhuǎn)耐藥的有效治療方式。

2.3 自噬與放療

放療是對(duì)肺癌患者最有效的治療方法之一，常單獨(dú)使用或與其他治療方法聯(lián)合使用。立體定向體放療目前是NSCLC 的標(biāo)準(zhǔn)治療方法之一。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可通過對(duì)立體定向體放療耐藥細(xì)胞系A(chǔ)549/IR 和H1975/IR 細(xì)胞中高表達(dá)的KCNQ1OT1 進(jìn)行沉默從而使耐藥細(xì)胞對(duì)輻射重新敏感[33]。另一項(xiàng)研究表明，NSCLC 組織在接受8 Gy 放射治療后，組織中Aurora激酶A 的表達(dá)顯著增加。體外對(duì)Aurora 激酶A 的沉默會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的放射敏感性增強(qiáng)[34]。因此，在NSCLC中，針對(duì)ncRNA 及自噬相關(guān)蛋白的調(diào)節(jié)可能是一種新的臨床策略，為增強(qiáng)放療對(duì)NSCLC 的療效提供新的思路。

2.4 自噬與免疫治療

免疫治療已成為NSCLC 的一線治療方案。阻斷PD-1 和PD-L1 功能的抗體均被批準(zhǔn)為肺癌治療藥物。Booth 等[35]發(fā)現(xiàn)，培美曲塞與西地那非的聯(lián)合用藥可以改變肺癌細(xì)胞的免疫原性。聯(lián)合用藥通過在NSCLC 中降低了PD-L1、PD-L2 和鳥氨酸脫羧酶的表達(dá)，從而進(jìn)一步增加了Ⅰ類MHC 分子MHCA 的表達(dá)，使自噬依賴性的組蛋白去乙?；副磉_(dá)下調(diào)，增強(qiáng)細(xì)胞的免疫治療反應(yīng)。同時(shí)，Limagne 等[36]闡明了絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）在抑制化療-免疫治療效果方面的作用。使用MAP2K/MEK 抑制劑聯(lián)合化療抑制MAPK 通路可促進(jìn)細(xì)胞的線粒體吞噬。線粒體DNA 在線粒體被自噬體和自噬內(nèi)涵體降解后被釋放出來，與Toll 樣受體9相互作用。Toll 樣受體9 的激活可促進(jìn)癌細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子CXCL10，提高T 細(xì)胞的募集，提高免疫治療的效果。由此可以推測(cè)，通過調(diào)節(jié)NSCLC 中的自噬水平提高免疫治療的效果或許是一種可行的治療方案。

3 小結(jié)

近些年來，腫瘤治療各方面都取得一定的進(jìn)展，自噬成為治療腫瘤的生物研究和醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題，但自噬的發(fā)生機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索。作為一種程序性細(xì)胞死亡的過程，自噬在治療癌癥和耐藥方面具有自己雙刃劍的獨(dú)特性。通過研究自噬在肺癌治療中的作用機(jī)制，有望發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)，為研發(fā)新型靶向抗腫瘤藥物提供新線索。