自噬調(diào)控在前列腺癌化療耐藥中作用的研究進展

王燕燕，李榮，李平利，王本杰，劉向紅

(山東大學齊魯醫(yī)院，濟南250012)

前列腺癌是男性常見的惡性腫瘤之一，近年來隨著我國人口老齡化、飲食結(jié)構(gòu)改變等因素影響，其發(fā)病率呈明顯上升趨勢，已躍居男性常見惡性腫瘤的第二位[1]。前列腺癌是一種雄激素敏感性腫瘤，對晚期激素敏感性前列腺癌首選內(nèi)分泌治療[2]，如雄激素阻斷療法。但幾乎所有患者最終會發(fā)展為激素非依賴性前列腺癌，雄激素阻斷治療無效。目前對激素非依賴性前列腺癌采取以多西紫杉醇、依托泊苷、米托蒽醌和吉西他濱等為基礎(chǔ)的化療，但在化療過程中會產(chǎn)生不同程度耐藥，從而影響治療效果，降低患者生存率[3，4]。自噬是一個高度保守的進化過程，是指細胞在饑餓、缺氧以及能量應(yīng)激狀態(tài)下，通過膜結(jié)構(gòu)降解胞質(zhì)內(nèi)細胞器和大分子的動態(tài)過程[5]。近年研究發(fā)現(xiàn)，自噬與前列腺癌化療耐藥有關(guān)，自噬通路在體內(nèi)激活并作為細胞的一種保護機制可能在其中具有重要作用。腫瘤細胞通過自噬消除、降解破損細胞器或長壽命蛋白，產(chǎn)生氨基酸和ATP等，實現(xiàn)細胞的再循環(huán)和再利用，維持細胞代謝平衡，有利于腫瘤細胞逃避缺乏營養(yǎng)或藥物治療等應(yīng)激環(huán)境。相反，如果抑制了自噬，則會導(dǎo)致腫瘤細胞大量死亡[6，7]。本文結(jié)合文獻就自噬在調(diào)控前列腺癌化療耐藥中作用的研究進展作一綜述。

1 自噬概述

自噬是細胞在饑餓、缺氧以及能量應(yīng)激狀態(tài)下，細胞內(nèi)出現(xiàn)雙層膜結(jié)構(gòu)包裹部分受損、變性、衰老或失去功能的蛋白質(zhì)和細胞器，以形成自噬體為形態(tài)學特征，并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，繼而消化或降解其所包裹的內(nèi)容物，為細胞的重建、再生和修復(fù)提供必須原料，實現(xiàn)細胞的再循環(huán)和再利用[5]。根據(jù)細胞內(nèi)底物運送到溶酶體腔方式的不同，哺乳動物細胞自噬可分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬3種方式。我們通常所說的自噬為巨自噬，代表最經(jīng)典的自噬過程，也是目前研究最為深入的一種自噬。

自噬過程分為自噬誘導(dǎo)、自噬體形成與轉(zhuǎn)運、自噬體降解與再循環(huán)3個階段。①自噬誘導(dǎo)：自噬通常由腫瘤發(fā)生過程中的多種分子激活，如AMP激活的蛋白激酶(AMPK)、PI3K、p53等，形成類脂質(zhì)體雙層膜結(jié)構(gòu)，即前自噬泡。在自噬誘導(dǎo)階段，ULK1/2-ATG13-FIP200復(fù)合物對前自噬泡膜的形成和延伸非常關(guān)鍵。該復(fù)合物形成受mTOR調(diào)控，mTOR通過磷酸化ULK1/2和ATG13，抑制二者結(jié)合，從而抑制該復(fù)合物形成。在外界條件刺激下，mTOR與ULK1/2分離，后者通過自身磷酸化，促進自噬起始復(fù)合物ULK1-ATG13-FIP200復(fù)合物形成，同時募集其他自噬相關(guān)蛋白，促進前自噬泡形成。②自噬體形成與轉(zhuǎn)運：自噬體形成與轉(zhuǎn)運由ATG蛋白調(diào)控[8]，ATG蛋白通過兩個泛素樣結(jié)合系統(tǒng)參與自噬泡形成過程，主要包括ATG12結(jié)合過程和LC3修飾過程。ATG12首先由E1樣酶ATG7活化，之后轉(zhuǎn)運至E2樣酶ATG10，再由ATG10轉(zhuǎn)移至ATG5，最后與ATG16結(jié)合形成ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物。該復(fù)合物可促進LC3-Ⅰ與磷脂酰乙醇胺結(jié)合，形成膜結(jié)合形式的LC3-Ⅱ并定位于自噬泡膜上。在LC3修飾過程中，LC3前體被ATG4水解，并在ATG7和ATG3的作用下形成胞質(zhì)可溶性LC3-Ⅰ，LC3-Ⅰ在ATG12-ATG5-ATG16作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槟ば蚅C3-Ⅱ。LC3-Ⅱ具有融合性質(zhì)，能促進前自噬泡的延展、活化[9，10]，且其數(shù)量與自噬泡的大小呈正相關(guān)關(guān)系。因此，LC3-Ⅱ常作為衡量自噬泡形成的標志。③自噬體降解與再循環(huán)：自噬體與溶酶體融合成為自噬溶酶體，溶酶體內(nèi)含有多種酸性水解酶，如酸性磷酸脂酶、組織蛋白酶及核糖核酸酶等，可參與降解其所包裹的內(nèi)容物。溶酶體功能障礙或酶活性不足，往往會引起自噬體累積。溶酶體功能障礙通常由溶酶體膜通透性增加，溶酶體酶泄漏到胞質(zhì)中引起[11]，其中組織蛋白酶在降解蛋白或誘導(dǎo)細胞死亡過程中最為活躍。

2 自噬調(diào)控在前列腺癌化療耐藥中的作用

前列腺癌化療耐藥最主要的原因是腫瘤細胞存在多藥耐藥，降低了腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。目前，雄激素受體(AR)、癌基因、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、自噬等是影響前列腺癌多藥耐藥最重要的因素。①AR：AR基因突變或基因擴增、AR的激素非依賴性激活以及AR與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子間相互作用的改變等在前列腺癌去勢抵抗轉(zhuǎn)化過程中具有重要作用[12]。恩雜魯胺是一種雄激素受體抑制劑，可用于治療轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌。恩雜魯胺通過與AR結(jié)合，抑制AR向細胞核轉(zhuǎn)運及其與DNA結(jié)合，降低腫瘤內(nèi)雄激素水平[13]。如果AR出現(xiàn)基因突變，則可導(dǎo)致前列腺癌對恩雜魯胺耐藥。②癌基因：前列腺癌化療耐藥涉及多種基因的轉(zhuǎn)錄、表達與調(diào)控。細胞凋亡相關(guān)基因(如bcl-2、survivin、p53等)表達異常，可影響腫瘤細胞凋亡，從而引起腫瘤化療耐藥。③信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/AKT/mTOR信號通路可參與前列腺癌化療耐藥，導(dǎo)入活化的AKT可增強其化療耐藥[14]。NF-κB信號通路亦與前列腺癌化療耐藥密切相關(guān)。有研究表明，NF-κB與AR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可產(chǎn)生交叉作用，過表達的NF-κB主要因子p65/Rel會增加AR蛋白水平，從而促進前列腺癌惡化，進而產(chǎn)生化療耐藥[15]。④自噬：前列腺癌細胞在缺血、缺氧以及營養(yǎng)缺失刺激下，能夠啟動自噬對細胞內(nèi)物質(zhì)的降解和循環(huán)利用，使腫瘤細胞得以生存。另外，前列腺癌細胞還可通過自噬清除受損的大分子或細胞器，阻斷凋亡信號級聯(lián)傳導(dǎo)，這些機制可能與腫瘤細胞化療耐藥有關(guān)。癌基因(如Bcl-2、p53等)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路(如PI3K/AKT/mTOR)等均可參與自噬的激活或調(diào)控。研究表明，自噬在前列腺癌經(jīng)去勢治療發(fā)展為去勢抵抗性前列腺癌過程中亦具有重要作用[16]。因此，針對自噬在前列腺癌化療耐藥中的作用，通過調(diào)控自噬來治療前列腺癌化療耐藥有可能成為一種重要的臨床手段。目前認為，PI3K/AKT/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、AMPK、Beclin1、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等均可參與自噬調(diào)控。

2.1 PI3K/AKT/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在自噬調(diào)控中的作用 Ⅰ、Ⅲ型PI3K均能參與自噬調(diào)控過程。Ⅲ型PI3K通過與Beclin1(即ATG6)、p150/hVps35形成復(fù)合物促進自噬[17]。Ⅰ型PI3K可通過激活mTOR抑制自噬，Ⅰ型PI3K通過磷酸化質(zhì)膜上的磷脂酰肌醇二磷酸形成磷脂酰肌醇三磷酸，募集蛋白激酶PDK1和AKT，并由PDK1磷酸化激活A(yù)KT?；罨腁KT通過磷酸化TSC2阻止TSC2與TSC1的異源二聚體化，從而阻止這種復(fù)合物激活Rheb蛋白的GTP酶能力。GTP結(jié)合的Rheb蛋白可激活mTOR，能夠抑制自噬。目前mTOR抑制自噬激活的方式有兩種：一種是通過磷酸化下游與翻譯相關(guān)的蛋白4EPB1和P70S6K，啟動相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄和翻譯，從而抑制自噬；另一種是直接磷酸化ATG13，使其與ATG1結(jié)合能力減弱，從而抑制自噬[18]。研究表明，酪氨酸激酶抑制劑塞卡替尼可抑制前列腺癌細胞轉(zhuǎn)移，但其在誘導(dǎo)細胞凋亡中的作用有限，這可能是由于自噬的影響[19]。塞卡替尼抑制PI3K/AKT/mTOR/S6K信號級聯(lián)反應(yīng)，可導(dǎo)致自噬上調(diào)進而導(dǎo)致前列腺癌耐藥產(chǎn)生。因此，通過PI3K/AKT/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控自噬，可克服前列腺癌化療耐藥。另外，利用3-甲基腺嘌呤(3-MA)抑制Ⅲ型PI3K能夠阻斷自噬，可逆轉(zhuǎn)前列腺癌耐藥[20]。

2.2 AMPK在自噬調(diào)控中的作用 AMPK是細胞能量代謝的感受器，在維持細胞能量供應(yīng)動態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。在營養(yǎng)缺乏條件下，細胞面臨供能不足，ATP/AMP降低，在低能量水平下AMPK被上游蛋白激酶LKB1激活，進而使AMP/ATP升高?；罨蟮腁MPK，一方面通過磷酸化激活TSC1/2復(fù)合物，從而抑制mTOR活性，誘導(dǎo)自噬；另一方面可募集ULK1，并在其富含絲氨酸和蘇氨酸的區(qū)域進行多位點磷酸化，從而激活ULK1，直接調(diào)控自噬。因此，AMPK是自噬的正性調(diào)控因子。AMPK可抑制mTORC1導(dǎo)致的TSC1/2磷酸化[21]，從而誘導(dǎo)自噬。有研究證實，前列腺癌細胞經(jīng)雄激素剝奪和低氧，可促進AMPK激活，同時觸發(fā)雄激素依賴性前列腺癌自噬產(chǎn)生，而自噬可保護前列腺癌細胞免于凋亡而導(dǎo)致耐藥[22]。

2.3 Beclin1在自噬調(diào)控中的作用 Beclin1是最早發(fā)現(xiàn)與自噬調(diào)控相關(guān)的基因。Beclin1蛋白具有BH3結(jié)構(gòu)域，抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl可與BH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而抑制自噬。Beclin1是形成自噬體的必需分子，可介導(dǎo)自噬相關(guān)蛋白定位于吞噬泡，并與多種蛋白反應(yīng)調(diào)控自噬體的形成與成熟。研究表明，Beclin1過表達可促進自噬，其原因可能是Beclin1過表達會導(dǎo)致與Bcl-2/Bcl-xl解離，通過與Vps34結(jié)合形成復(fù)合體，誘導(dǎo)自噬體形成，從而促進自噬。自噬與凋亡之間存在互反饋調(diào)節(jié)機制，而Beclin1可能是調(diào)控自噬/凋亡互反饋作用的交匯點。Beclin1能通過促進凋亡和過度自噬等機制提高前列腺癌細胞的化療敏感性[23]。但有研究認為，Beclin1可能還促進細胞保護性自噬產(chǎn)生，抑制細胞凋亡，從而導(dǎo)致化療耐藥[24]。利用小干擾RNA(siRNA)敲除Beclin1能夠阻斷自噬，繼而逆轉(zhuǎn)前列腺癌耐藥[20]。

2.4 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在自噬調(diào)控中的作用 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核生物蛋白合成的重要細胞器。在多種病理生理條件下，如蛋白酶體抑制、營養(yǎng)不足、缺氧、鈣失衡等，可引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蓄積大量未折疊或錯誤折疊蛋白質(zhì)，繼而誘發(fā)未折疊蛋白反應(yīng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。

由于大量未折疊蛋白蓄積導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時，細胞通常會發(fā)生凋亡。但最近研究表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激也可誘導(dǎo)前列腺癌自噬性細胞死亡[20,23]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激主要通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白PERK/真核啟動因子2A(eIF2A)和IRE1/JNK1途徑激活自噬。PERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可通過激活eIF2A、活化自噬相關(guān)蛋白ATG12，從而觸發(fā)自噬，且在自噬體中可見LC3-Ⅰ減少和LC3-Ⅱ增加。JNK是IRE1下游的一個靶點，激活I(lǐng)RE1/JNK可誘導(dǎo)Bcl-2和p53的磷酸化，干擾Bcl-2與Beclin1結(jié)合，導(dǎo)致腫瘤細胞自噬性死亡。

3 自噬抑制劑在前列腺癌化療耐藥中的臨床應(yīng)用前景

目前，在前列腺癌化療耐藥中的臨床研究中，常用的自噬抑制劑有3-MA、靶向特異性ATG的siRNA。但對于siRNA，多在基礎(chǔ)研究中證實有自噬抑制作用，進入臨床研究的自噬抑制劑包括氯喹及其衍生物羥基氯喹、巴佛洛霉素A1等[25]。

前列腺癌其他自噬抑制劑有二甲雙胍、去甲氯丙咪嗪等。二甲雙胍通常用來治療非胰島素依賴型糖尿病。近年被證實，二甲雙胍具有抑制自噬作用[25]，但其抑制自噬的具體機制尚需進一步研究。二甲雙胍可激活A(yù)MPK，進而抑制mTOR，從機制上看二甲雙胍抑制mTOR可激活自噬。但有研究表明，二甲雙胍可隔離自噬調(diào)節(jié)因子Beclin1，從而抑制自噬[26]。二甲雙胍除了抑制自噬，還能抑制前列腺癌、卵巢癌、乳腺癌等細胞增殖。近年研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍治療糖尿病同時還可降低其前列腺癌的發(fā)病率和病情程度[27]。去甲氯丙咪嗪是三環(huán)類抗抑郁藥，可通過抑制自噬體和溶酶體的融合，從而抑制自噬[28]。但其具體機制尚需進一步研究。目前，雖然文獻報道了多種調(diào)控自噬的化合物，但其能否抑制前列腺癌化療耐藥尚不清楚，仍需進一步研究。

綜上所述，以自噬為切入點研究前列腺癌化療耐藥，為腫瘤耐藥機制研究提供了新的方向。PI3K/AKT/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、AMPK、Beclin1、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等均可參與自噬調(diào)控，有可能成為前列腺癌化療耐藥的治療靶點。今后還需進一步探索聯(lián)合治療、靶向治療等在臨床中的應(yīng)用，使自噬調(diào)控藥物更好地發(fā)揮作用。