自噬與前列腺癌治療抵抗的研究進展

駱廣躍 陳先國 梁朝朝

自噬是細胞應對代謝、毒素以及環(huán)境壓力所產生的一種適應性生理過程。目前普遍認為這種適應能力對于普通細胞是有益的，但對于腫瘤細胞，自噬同樣也可以增強其養(yǎng)分利用，促進癌細胞的生長和轉移，更重要的是，自噬可以增強腫瘤細胞對各種治療方法的耐受性，降低各種治療方法的療效。在前列腺癌中，雄激素阻斷、紫杉醇化療以及激酶抑制劑均可以引起自噬的變化而出現(xiàn)治療抵抗，因此，深入探究前列腺癌治療過程中自噬的動態(tài)變化有助于為前列腺癌的治療提供新思路。

一、自噬概述

細胞自噬是一種基本的細胞應激調控機制，細胞可以通過自噬和溶酶體來消除、降解和消化受損、變性、衰老和失去功能的細胞、細胞器及變性蛋白質與核酸等生物大分子。為細胞的重建、再生和修復提供必須原料，實現(xiàn)細胞的再循環(huán)和再利用。它既是體內的“垃圾處理廠”，也是“廢品回收站”。根據(jù)細胞內底物運送到溶酶體腔方式的不同，哺乳動物細胞自噬主要可分為3種方式：巨自噬、微自噬以及分子伴侶介導的自噬［1］，通常我們所說的自噬是指巨自噬。事實上，細胞正常情況下很少發(fā)生高強度的自噬，除非有誘發(fā)因素的存在。這些誘發(fā)因素很多，既有來自于細胞外的（如外界中的營養(yǎng)成分、缺血缺氧、生長因子的濃度等），也有細胞內的（代謝壓力、衰老或破損的細胞器、折疊錯誤或聚集的蛋白質等）。由于這些因素的經(jīng)常性存在，因此細胞保持了一種低水平、基礎的自噬活動以維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)［2］。自噬維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)是通過應急吞噬細胞內受損物質，這就要求自噬的速度要快、量要大，特異性不強。因此自噬的過程一旦啟動，必須在度過危機后適時停止，否則，捕獲胞質成分的特性將導致細胞發(fā)生不可逆的損傷［3］。

二、自噬與腫瘤的關系

自噬作為維持細胞內穩(wěn)態(tài)、降低環(huán)境對細胞影響的基本生理活動，與腫瘤發(fā)生、發(fā)展和治療的關系十分復雜。目前認為自噬與腫瘤的關系是雙面性的。對于不同的細胞，自噬的作用可能不同，相同的細胞在不同的外部因素作用時，自噬的作用也可能不同，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的不同階段，自噬的作用也不盡相同。目前大多數(shù)學者認為自噬活動可以作為抑制腫瘤發(fā)生的保護性因素［4］。自噬相關基因Beclin-1是第一個確認的哺乳動物自噬基因，研究人員發(fā)現(xiàn)在40%～75%的乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌中存在Beclin-1基因的缺失，而且存在Beclin-1缺陷的小鼠比正常小鼠更易發(fā)生淋巴瘤、肝細胞癌和肺癌［5］。在自噬缺陷的細胞中，泛肽結合蛋白p62表達上調以促進腫瘤的發(fā)生，而在正常的細胞中，自噬可通過清除p62而抑制腫瘤的發(fā)生。自噬抑制腫瘤的發(fā)生機制可能與自噬可以通過對變性蛋白或受損細胞器進行降解以減少氧化應激的產生、避免對DNA的損傷［6］。盡管自噬作為腫瘤發(fā)生的保護性因素已被普遍接受，然而自噬仍有可能是促進腫瘤產生和轉移的因素。研究人員發(fā)現(xiàn)自噬可以抑制細胞應激反應，促使融合基因Bcr-Abl介導的白血病的發(fā)生［7］。腫瘤細胞一般都具有特征性的低營養(yǎng)、低氧環(huán)境，然后誘導自噬的上調。敲除自噬關鍵基因Beclin-1、Atg5、Atg7后的腫瘤模型對于環(huán)境代謝壓力是敏感的，這些都說明自噬可以改善腫瘤細胞的微環(huán)境以幫助腫瘤細胞渡過難關［8］。

三、自噬與前列腺癌的關系

前列腺癌是男性最常見的惡性腫瘤之一，最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，美國前列腺癌的發(fā)病率居男性癌癥的首位，死亡率在男性癌癥中僅次于肺癌，居癌癥死亡的第2位［9］。許多研究表明自噬與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展以及治療關系密切。尤其是在不同治療方法下自噬的反應狀態(tài)對治療效果及預后有很大影響。下面介紹幾種前列腺癌常用的治療方法以及自噬的產生和改變。

1.雄激素剝奪治療：目前晚期前列腺癌的標準治療是雄激素剝奪治療，多數(shù)患者初期采用雄激素剝奪治療有效，但雄激素剝奪治療后幾乎所有患者均轉化為去勢抵抗性前列腺癌（castration resistant prostate cancer，CRPC）。最近的一些研究表明，抗雄激素治療可以激活自噬活動，以致CRPC的發(fā)生。雄激素在自噬活動中是一個重要角色，雄激素受體可以負向調控自噬活動，而針對雄激素受體的抑制劑則可以使自噬活動增強。比卡魯胺，一種非甾體類雄性激素受體拮抗劑，在沒有其他因素的壓力下可以使前列腺癌細胞的自噬活動增強。進一步的研究發(fā)現(xiàn)雄激素受體拮抗劑恩扎魯胺可以在體內或體外的前列腺癌模型中誘導出明顯的自噬潮［10］。這些研究表明抗雄激素治療可以增強自噬活動從而增加細胞的適應能力以克服雄激素撤退的代謝壓力?？剐奂に刂委熆梢蕴岣咦允苫顒?，mTOR發(fā)揮了關鍵角色，雄激素受體可以促進mTOR mRNA的合成，而抗雄激素治療會直接影響mTOR活動。這一發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被先前研究證實，雄激素剝奪會減少mTOR的下游代謝產物［11］。使用恩扎魯胺進行長時間的雄激素受體阻斷可以激活AMP依賴的蛋白激酶 （adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK），最終通過mTOR調控蛋白抑制mTOR。研究已經(jīng)表明AMPK能夠直接調控mTOR活動以應對細胞能量失衡，增加AMP／ATP的比率。缺氧是抗雄激素治療可以提高自噬活動的一個間接原因，雄激素撤退阻礙血管生成和營養(yǎng)合成以致缺氧進一步刺激自噬。上述事實可以證實雄激素受體對自噬潮的影響，但不能完全解釋自噬的調控，例如，雄激素剝奪治療仍然可以使缺乏雄激素受體的PC3細胞系自噬上調［12］。可能的原因包括原癌基因的改變例如PTEN，腫瘤抑制因子的改變如細胞腫瘤抗原P53，以及雄激素受體下游的異常代謝產物。

考慮到雄激素和雄激素受體在前列腺癌治療中的重要地位，并且雄激素剝奪治療獲益的局限性可能在于自噬，目前大量的研究在探索自噬的調控是否可以改善雄激素剝奪治療的效果。有證據(jù)表明雄激素受體和自噬抑制劑表現(xiàn)為協(xié)同作用，促進細胞死亡，并且這種抑制是劑量和時間依賴性的［13］。Bennett等［14］研究發(fā)現(xiàn)，使用自噬抑制劑三甲基腺嘌呤協(xié)同比卡魯胺是單獨使用比卡魯胺處理細胞的細胞死亡率的1.5倍。Colquhoun等［15］也發(fā)現(xiàn)，使用比卡魯胺和二甲雙胍處理LNCaP細胞會使集落形成率明顯降低，這種現(xiàn)象在PC3細胞系仍然存在，雖然后者需要更高的劑量。

2.紫杉醇化療：目前晚期前列腺癌的標準治療是內分泌治療，多數(shù)患者初期采用內分泌治療有效，但治療后幾乎所有患者均轉化為CRPC。多西他賽目前是CRPC患者的一線療法，國外研究顯示，以多西他賽為基礎的聯(lián)合化療方案可延長CRPC患者中位生存時間2個月左右，目前用自噬理論還很難解釋此種化療方法療效有限性的原因［16］。早期的研究表明，以多西他賽為基礎的化療會導致自噬活動不同程度的變化，有些研究顯示會誘導自噬［17］，而有些相反［18］，這些研究結果的差異在一定程度上可以通過使用不同濃度的紫杉醇和不同的細胞系來解釋。有學者通過對乳腺癌細胞研究發(fā)現(xiàn)，自噬小體對于紫杉醇的反應是環(huán)境依賴性的，治療時間和環(huán)境壓力都會影響自噬活動的程度［19］。盡管目前研究結果各不相同，但自噬與紫杉醇之間還是有固有的聯(lián)系。理論上說紫杉醇會抑制自噬，因為紫杉醇針對的目標是微管（自噬體形成和運輸?shù)暮诵慕M成部分），然而這種說法具有一定的局限性，有研究人員發(fā)現(xiàn)紫杉醇可以上調自噬活動［20］?？赡艿脑蚴亲仙即純H僅針對的是微管上的特殊部位例如紡錘體而留下足夠的功能區(qū)來完成自噬活動，有的則認為微管結構的破壞會觸發(fā)Raf-1的信號級聯(lián)反應以致誘導自噬［21］。Notte等［19］發(fā)現(xiàn)了紫杉醇誘導自噬的兩條關鍵通路，第一是紫杉醇抑制了mTOR，第二則是涉及到c-Jun氨基末端激酶的激活，使Bcl-2和Bcl-XL磷酸化進而激活自噬。有趣的是，盡管上面兩條通路有相似的功能，但不同的紫杉醇治療時間和不同的環(huán)境壓力對自噬的激活差異卻很大。

就像紫杉醇可以影響自噬一樣，自噬似乎也是出現(xiàn)紫杉醇抵抗的重要因素，尤其是在前列腺癌細胞中。LNCaP-AI是一種雄激素非依賴性前列腺癌細胞系，當位于雄激素缺乏的培養(yǎng)液，LNCaP-AI細胞系對于多西紫杉醇的耐受能力是普通LNCaP細胞系的2.5倍，而當恢復培養(yǎng)液中的雄激素，LNCaP-AI細胞系依然對多西紫杉醇敏感，當再加入三甲基腺嘌呤抑制自噬，多西紫杉醇的細胞毒性倍增，由此可以看出自噬是出現(xiàn)多西紫杉醇抵抗的影響因素［14］。

3.激酶抑制劑：酪氨酸激酶是信號轉導的重要中介，這些激酶的任何異?；顒佣加锌赡軙е录毎惓Ｔ鲋场⒎只?、凋亡和代謝。Src家族酪氨酸激酶（Src family kinases，SFK）在腫瘤進展中發(fā)揮重要作用，其中包括膠質母細胞瘤、結腸癌、肺癌、乳腺癌和前列腺癌［22］。SFK的激活與前列腺癌的侵襲和轉移潛能有著密切聯(lián)系，尤其對于前列腺癌的骨轉移。SFK能激活雄激素受體，而SFK的活動在雄激素剝奪時又受許多生長因子的影響，包括表皮生長因子、胃泌素、IL-6、IL-8，這些生長因子也可以激活許多重要的增殖通路，其中就包括 Ras／Raf／Erk和 PI3K／Akt途徑［23］。目前已納入臨床研究的酪氨酸激酶抑制劑包括達沙替尼和塞卡替尼等。研究表明塞卡替尼可以減少前列腺癌細胞株的轉移，然而SFK抑制劑在誘導細胞凋亡的水平上很明顯是失敗的，這可能是由于自噬的影響［24］。當SFK被抑制PI3K／Akt／mTOR／S6K信號級聯(lián)反應被阻礙，可導致自噬的上調。盡管很多研究模型都證明了前列腺癌中SFK的異常激活，并且針對SFK的抑制對于腫瘤的治療能夠獲得收益，然而自噬提供的逃避機制限制了這類藥物的治療潛能。在使用SFK抑制劑的同時使用自噬抑制劑或許能夠提高這類藥物的療效。有研究建立了異種小鼠的前列腺癌模型，一組使用塞卡替尼處理，另一組使用塞卡替尼聯(lián)合氯喹處理，觀察14d后腫瘤的生長情況，發(fā)現(xiàn)后者抑制腫瘤生長率達64%，而單獨使用塞卡替尼組則僅為26%［25］?？偠灾?，激酶在前列腺癌細胞代謝和增殖過程中起著很重要的作用，并且針對激酶的抑制劑可以影響前列腺癌的進展，SFK抑制劑治療效果的局限性可能是由于交叉的分子通路重疊所導致同時出現(xiàn)的治療效果和治療抵抗，幸運的是，自噬抑制劑或許可以破壞這種治療抵抗。

四、展望

隨著醫(yī)學的發(fā)展，我們對前列腺癌的認識也不斷深化。自噬的動態(tài)變化在前列腺癌的進展中是一種潛在的可變因素，針對前列腺癌的干預性治療和腫瘤自身的進展程度決定了自噬活動對腫瘤本身的利與弊，因此適當?shù)恼{控自噬活動以獲得最大的治療效果顯得尤為重要。目前很多針對前列腺癌自噬調控的臨床試驗正在展開，但是調控自噬的過程相對缺乏特異性，并且對于非癌組織的影響也不確定。希望在不久的未來，我們能深入理解前列腺癌進展和治療中自噬的動態(tài)變化，通過特異性的自噬調節(jié)來誘導前列腺癌細胞凋亡以達到治療目的，這或許是前列腺癌治療的一個可行策略。

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