自噬與惡性黑色素瘤侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)性研究進(jìn)展

高翔, 趙雪寧, 韓昭

1.成安縣人民醫(yī)院,2.永年區(qū)第一醫(yī)院,3.河北工程大學(xué)附屬醫(yī)院,河北 邯鄲 056000

惡性黑色素瘤(malignant melanoma,MM)是一種高度惡性的黑色素細(xì)胞腫瘤,具有高侵襲、高轉(zhuǎn)移、高致死率的特性。據(jù)統(tǒng)計(jì),惡性黑素瘤發(fā)病率占全部惡性腫瘤的3%,占皮膚惡性腫瘤的7%～20%,該腫瘤對(duì)放化療不敏感、死亡率較高[1]。近年來(lái)MM的發(fā)病率明顯上升,在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)病率上升速度可能僅次于肺癌,年平均增長(zhǎng)速度為4%～6%[2]。MM預(yù)后不良的主要因素是其高侵襲轉(zhuǎn)移力和早期的轉(zhuǎn)移能力[3],早期手術(shù)切除病變組織,可使5年生存率達(dá)到99%,一旦發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,術(shù)后5年生存率至少會(huì)降低10%[4]。目前對(duì)黑素瘤的治療主要包括手術(shù)切除、放射線治療、化學(xué)療法等,但這些方法僅對(duì)早期階段有效,對(duì)進(jìn)展期或晚期患者治療效果不佳[5],腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的早期發(fā)現(xiàn)和早期治療是目前臨床上增加 MM患者生存率的唯一手段,所以進(jìn)一步深入研究MM 侵襲轉(zhuǎn)移機(jī)制意義重大。黑色素瘤中存在自噬,且自噬在黑色素瘤的轉(zhuǎn)移及發(fā)展中起重要作用[6]。近年來(lái),細(xì)胞自噬在黑色素瘤的發(fā)病機(jī)制和治療中的作用受到廣泛關(guān)注,細(xì)胞自噬水平升高可能維持黑色素瘤細(xì)胞的活力并導(dǎo)致其耐藥性產(chǎn)生,而對(duì)細(xì)胞自噬的深入研究有助于更好地理解黑色素瘤的發(fā)病機(jī)制及耐藥的相關(guān)性。自噬是促進(jìn)還是抑制黑色素瘤的發(fā)生、發(fā)展目前尚未定論[7],自噬有可能代表一種黑素瘤治療的靶點(diǎn)。本文就細(xì)胞自噬與黑色素瘤侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)性研究進(jìn)展作一綜述。

1 細(xì)胞自噬概述

自噬是真核細(xì)胞在生長(zhǎng)因子或營(yíng)養(yǎng)缺乏、缺氧、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等有害刺激下所發(fā)生的一種適應(yīng)性生化過(guò)程。細(xì)胞自噬是真核細(xì)胞對(duì)持續(xù)性內(nèi)外刺激的非損傷性應(yīng)答反應(yīng),在各種代謝壓力下,細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器和胞質(zhì)通過(guò)自噬作用被包裹、消化再利用[8]。自噬在細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育和疾病發(fā)生中起著重要的作用,通過(guò)自噬作用,細(xì)胞完成重塑分化,積極適應(yīng)不同的環(huán)境。在細(xì)胞饑餓狀態(tài)或組織缺血時(shí),細(xì)胞通過(guò)自噬來(lái)提供營(yíng)養(yǎng),用以維持細(xì)胞的存活[9]。這些都體現(xiàn)了細(xì)胞自噬在病理和生理狀態(tài)下的廣泛意義。遭受饑餓、氧化應(yīng)激、低氧、高溫、損傷等外界刺激情況或細(xì)胞器的損壞、突變蛋白的積聚及微生物的侵襲等應(yīng)激時(shí),可以誘導(dǎo)細(xì)胞自噬發(fā)生,發(fā)生自噬的細(xì)胞胞漿中出現(xiàn)大量游離的雙層膜性結(jié)構(gòu),稱為前自噬泡或分隔膜(isolation membrane,IM)。IM逐漸延伸,將待降解的蛋白質(zhì)或細(xì)胞器完全包繞形成自噬體 (autophagosome,AP)。成熟的AP與細(xì)胞骨架微管系統(tǒng)相互作用,被運(yùn)輸至溶酶體,這一過(guò)程稱為自噬體的轉(zhuǎn)運(yùn)與融合。自噬體外膜與溶酶體融合,內(nèi)囊泡釋放入溶酶體,形成自噬性溶酶體。隨后內(nèi)囊泡酸化,溶酶體內(nèi)的水解酶將內(nèi)囊泡的膜水解,溶酶體蛋白水解酶活化,進(jìn)而水解內(nèi)囊泡的內(nèi)容物。自噬體水解后產(chǎn)生的氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分可以被細(xì)胞利用。自噬與凋亡是兩種程序性細(xì)胞死亡方式,兩種通道存在于同一細(xì)胞內(nèi),有共同的誘發(fā)因素,有相似的調(diào)控途徑;但兩者的功能不同,并相互影響及制約,自噬有利于細(xì)胞的存活,而凋亡導(dǎo)致細(xì)胞死亡,兩者間的相互作用機(jī)制及調(diào)控方式目前尚未明了[10]。

2 自噬與腫瘤的生物學(xué)行為

自噬對(duì)腫瘤細(xì)胞具有抑制和促進(jìn)的雙重作用[11]。自噬初期可以作為腫瘤發(fā)生的一種抑制因素,對(duì)自噬的抑制可使蛋白降解減少,合成代謝增加,最終導(dǎo)致原癌細(xì)胞持續(xù)增殖。在腫瘤生長(zhǎng)過(guò)程中,尤其是當(dāng)腫瘤內(nèi)還沒(méi)有形成足夠的血管為其擴(kuò)增提供營(yíng)養(yǎng)時(shí),腫瘤細(xì)胞可以通過(guò)自噬來(lái)克服營(yíng)養(yǎng)缺乏和低氧的環(huán)境得以生存。同時(shí)自噬對(duì)線粒體的分隔可防止促凋亡因子如細(xì)胞色素和凋亡誘導(dǎo)因子的擴(kuò)散[12]。此外,自噬可以清除電離輻射時(shí)受損的大分子或細(xì)胞器,保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受電離輻射的作用,從而逃避凋亡而存活下來(lái)[13]。目前研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞自噬對(duì)多種惡性腫瘤如肺癌、肝癌、乳腺癌、胰腺癌及黑色素瘤的發(fā)生發(fā)展具有較為重要的影響[14-17]。由于腫瘤的發(fā)展,腫瘤細(xì)胞需要侵入局部組織,在組織脫離生存并獲得在遠(yuǎn)處二次成形的特點(diǎn)[18]。從原發(fā)腫瘤部位的腫瘤細(xì)胞侵襲,內(nèi)滲入血液或淋巴循環(huán)和在循環(huán)中生存,在靶器官部位的腫瘤細(xì)胞外滲和腫瘤細(xì)胞在新部位增殖[19]。

3 自噬與黑色素瘤的侵襲轉(zhuǎn)移

在MM中AKT通路的活化可以促進(jìn)細(xì)胞自噬作用[20-21]。Bcl-2可以與Beclin1相互作用抑制細(xì)胞自噬。敲除Bcl-2的BH4結(jié)構(gòu)域可以降低惡性黑色素瘤的生長(zhǎng),同時(shí)細(xì)胞出現(xiàn)明顯的自噬作用,缺少BH4結(jié)構(gòu)域的Bcl-2蛋白可通過(guò)改變微觀蛋白輕鏈3B-Ⅱ?qū)е聀62蛋白表達(dá)下降[22],從而增加了細(xì)胞的自噬作用。這可能是缺乏BH4結(jié)構(gòu)域Bcl-2蛋白的一個(gè)新功能。皮膚疾病中常見(jiàn)的惡性腫瘤如皮膚鱗狀細(xì)胞癌、惡性黑素瘤等均存在自噬[23]。黑素瘤是皮膚科惡性程度高,預(yù)后差的惡性腫瘤,研究表明黑素瘤細(xì)胞具有很高的自噬水平。Lazova等[24]通過(guò)光鏡和定量免疫熒光對(duì)約1 400例20種腫瘤(包括黑色素瘤和乳腺癌)的自噬標(biāo)志物 LC3抗體的實(shí)驗(yàn)顯示:正常皮膚組織中黑色素細(xì)胞內(nèi)染色不明顯,而只發(fā)生皮膚播散型黑色素瘤組織細(xì)胞的 LC3 抗體染色明顯,在高核分級(jí)、高有絲分裂率、轉(zhuǎn)移和生存期縮短的病例中,LC3呈現(xiàn)高表達(dá),表明自噬水平升高與惡性腫瘤侵襲性和預(yù)后差相關(guān)。Lazova等[25]通過(guò)免疫組化檢測(cè)了12例淺表播散型黑素瘤、原位黑素瘤及侵襲性黑素瘤瘤細(xì)胞LC3B表達(dá)及電鏡觀察,均存在自噬現(xiàn)象,同樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可導(dǎo)致黑素瘤進(jìn)展,而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是自噬的促發(fā)因素,因此對(duì)于黑素瘤自噬是一種腫瘤在進(jìn)展期缺氧條件下一種保護(hù)機(jī)制,瘤細(xì)胞利用自噬獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而得以生存。有研究發(fā)現(xiàn)正常黑色素細(xì)胞和早期原位黑色素瘤相比較,原位黑色素瘤和黑色素瘤標(biāo)本高表達(dá)LC3和大量的自噬體,表明在疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中自噬活性的提高可能是一個(gè)后期階段的事件[26]。此外,腫瘤生長(zhǎng)需要從體內(nèi)腫瘤微環(huán)境不斷提供營(yíng)養(yǎng)和氧氣,這是通過(guò)血管生成,血管形成的過(guò)程。血管生成主要由內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)進(jìn)行。自噬可以保護(hù)ECs免受缺氧和代謝應(yīng)激誘導(dǎo)的損傷,并調(diào)節(jié)ECs在血管生成中的功能[27]。EC特異性的自噬基因Atg7的缺失破壞了血管脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)[28]。在ECs中敲除另一個(gè)自噬基因Atg5會(huì)導(dǎo)致腫瘤血管系統(tǒng)異常,并延遲黑色素瘤的生長(zhǎng)[29]。

然而,也有研究發(fā)現(xiàn)Beclin1是自噬調(diào)節(jié)中的重要分子,可以抑制腫瘤的發(fā)生。不同的研究方法表明在機(jī)體惡性黑色素瘤從快速生長(zhǎng)到轉(zhuǎn)移過(guò)程中,Beclin1表達(dá)持續(xù)下降[30-31],說(shuō)明在惡性黑色素瘤中自噬作用被抑制。Hara等[32]檢測(cè)了5例進(jìn)展期黑素瘤患者和3例原位黑素瘤患者Beclin-1表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)進(jìn)展期黑素瘤高表達(dá)Beclin-1,而原位黑素瘤低表達(dá)Beclin-1。Beclin-1在小鼠黑素瘤模型研究中還具有調(diào)節(jié)血管生成作用。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)劑bortezomib可以激活自噬,而敲除Beclin-1或 Atg7,可增加黑素瘤細(xì)胞對(duì)bortezomib誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的敏感性[33]。Han等[34]采用RT-PCR實(shí)驗(yàn)和Western blotting實(shí)驗(yàn)分別從基因水平和蛋白水平檢測(cè)Beclin1對(duì)黑色素瘤EMT過(guò)程的影響,結(jié)果顯示,相對(duì)于空白組與NC組,轉(zhuǎn)染組E-cadherin mRNA 及蛋白表達(dá)均升高,VimentinN-cadherin mRNA及蛋白表達(dá)均降低,證實(shí)Beclin1的過(guò)表達(dá)抑制了黑色素瘤EMT的過(guò)程,可能進(jìn)而影響腫瘤的惡性生物學(xué)行為。Miracco等[35]對(duì)良性痣、發(fā)育不良痣、放射性或垂直性生長(zhǎng)的黑素瘤、以及轉(zhuǎn)移性黑素瘤的149例活體組織,用免疫組織化學(xué)和Western蛋白印跡法,分析胞質(zhì)中Beclin1和MAP1LC3的含量,結(jié)果顯示Beclin1在良性痣和正常的黑色素細(xì)胞胞質(zhì)里,中至強(qiáng)度的染色和核仁表達(dá)陽(yáng)性。其中良性痣細(xì)胞胞質(zhì)中100%表達(dá)、發(fā)育不良痣86.4%表達(dá)、放射性生長(zhǎng)54.5%表達(dá)、垂直性生長(zhǎng)54.3%表達(dá)、轉(zhuǎn)移性黑素瘤26.7%表達(dá)。而正常的黑色素細(xì)胞、良性痣中MAP1LC3的表達(dá)水平高于黑素瘤細(xì)胞(P<0.05)。上述結(jié)果顯示隨著疾病的進(jìn)展Beclin1表達(dá)水平逐漸降低,推測(cè)自噬有抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。Sivridis等[36]研究了自噬和黑素瘤患者預(yù)后的關(guān)系,79例結(jié)節(jié)性黑素瘤患者細(xì)胞胞漿內(nèi)彌漫性表達(dá)Beclin1和MAP1LC3,Beclin1高表達(dá)會(huì)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡,低表達(dá)的患者易發(fā)生腫瘤的侵襲和破潰,且術(shù)后5年生存率會(huì)降低,提示MAP1LC3的高表達(dá)未顯示出臨床意義,但可作為監(jiān)測(cè)自噬水平的標(biāo)記基因。

4 結(jié)語(yǔ)

黑色素瘤作為難治性的皮膚惡性腫瘤已經(jīng)引起廣泛關(guān)注,有關(guān)其發(fā)生和進(jìn)展的機(jī)制需要被準(zhǔn)確了解。自噬被認(rèn)為對(duì)黑色素瘤有顯著的調(diào)節(jié)作用。迄今為止,許多數(shù)據(jù)支持自噬在黑色素瘤中的動(dòng)態(tài)作用,如在腫瘤進(jìn)展的早期作為腫瘤抑制因子,以及在腫瘤維持和治療耐藥性的后期作為癌癥促進(jìn)因子。隨著對(duì)細(xì)胞自噬機(jī)制研究的不斷深入,細(xì)胞自噬與黑色素瘤之間的相互作用與影響也會(huì)越來(lái)越明確,因此可以通過(guò)調(diào)控細(xì)胞自噬達(dá)到控制黑色素瘤發(fā)生和發(fā)展的目的。發(fā)現(xiàn)黑色素瘤新的治療靶點(diǎn),有望明確對(duì)黑色素瘤產(chǎn)生耐藥性的分子機(jī)制,為未來(lái)黑色素瘤的治療提供很大幫助。