基于自噬中醫(yī)藥防治肺癌研究進展*

申宏，李亮，范安安，劉海曄

1.天津中醫(yī)藥大學，天津 300193；2.天津中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院，天津 300150

據(jù)2018年全球腫瘤統(tǒng)計分析報告顯示，肺癌已成為全球發(fā)病率與致死率最高的惡性腫瘤之一，2018年，全球新增肺癌病例209萬例，我國新增約77萬例，其中69萬例死于肺癌［1］。肺癌侵襲性強，早期篩查手段缺乏，近68%患者確診時已屬晚期，已成為嚴重威脅國民健康的疾病之一［2］。目前，肺癌的臨床治療主要采取手術(shù)、放療、化療、靶向治療以及免疫治療等手段，但由于治療過程中會出現(xiàn)復發(fā)轉(zhuǎn)移及耐藥性，患者生存率仍偏低。隨著細胞自噬相關(guān)研究的深入，發(fā)現(xiàn)異常的自噬與多種腫瘤疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，自噬有望成為腫瘤防治的新靶點。中醫(yī)藥治療惡性腫瘤強調(diào)整體觀念，具有多靶點、低毒性等優(yōu)勢，可通過提高機體免疫應答、干預腫瘤微環(huán)境以及調(diào)控凋亡基因靶點、相關(guān)信號通路等，發(fā)揮防治肺癌的作用［3］。近年來，以自噬為切入點防治肺癌的中醫(yī)藥研究不斷深入，現(xiàn)將基于自噬中醫(yī)藥防治肺癌研究現(xiàn)狀綜述如下。

1 自噬

細胞自噬，即細胞的自我吞噬，是一種存在于細胞內(nèi)部有賴于溶酶體途徑的細胞分解代謝過程，可降解細胞內(nèi)錯誤折疊的蛋白質(zhì)及受損或多余的細胞器，進而起到周轉(zhuǎn)細胞內(nèi)物質(zhì)、維持細胞穩(wěn)態(tài)的重要作用［4］。目前，自噬主要分為微自噬、巨自噬和分子伴侶介導的自噬三種類型：其中微自噬即溶酶體直接吞噬并降解小分子物質(zhì)的過程；巨自噬指待降解的物質(zhì)被膜包裹形成自噬體，然后與溶酶體結(jié)合，降解其內(nèi)容物的過程；分子伴侶介導的自噬是蛋白借助分子伴侶進入溶酶體被降解的過程，該過程具有選擇性［5］。巨自噬與腫瘤細胞關(guān)系密切，且研究較多，故下文討論的自噬主要為巨自噬。當正常細胞發(fā)生氧化應激、饑餓及感染等情況時，可通過增強自噬迅速清除受損、多余和病變的蛋白質(zhì)，避免有害物質(zhì)堆積，抑制腫瘤的形成。但同時，腫瘤細胞呈高代謝狀態(tài)，自噬水平的顯著提升可為腫瘤細胞生長提供物質(zhì)能量，促進腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲［6－7］。

2 自噬的主要調(diào)控因子

2.1 自噬相關(guān)基因（autophagy－related gene，ATG）自噬受多種ATG的調(diào)控，高度保守的ATG及其相關(guān)蛋白在自噬體的形成過程中起著至關(guān)重要的作用［8］。

2.1.1 Unc－51樣激酶1（Unc－51 like autophagy activating kinase 1，ULK1）ULK1作為一種絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶，是與ATG1同源的自噬關(guān)鍵啟動因子，由一個N－端激酶結(jié)構(gòu)域（kinase domain，KD）、一個脯氨酸／絲氨酸（phosphatidyl serine，PS）結(jié)構(gòu)域和一個C－端結(jié)構(gòu)域（carboxy－terminaldomain，CTD）組成。當上游信號因子激活ULK1后，KD參與激酶活化過程，CTD可使ULK1與自噬相關(guān)蛋白mATG13、FIP200和ATG101結(jié)合，形成ULK復合體，進一步激活下游相關(guān)信號通路，調(diào)控自噬［9］。ULK1的活性受哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合物1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）和磷酸腺苷蛋白激酶（AMP－activated protein kinase，AMPK）調(diào)控。正常生理條件下，AMPK無活性，mTORC1抑制ULK1活化，而當細胞營養(yǎng)缺乏時，AMPK活化，并解除mTORC1對ULK1的抑制作用，啟動自噬［10］。

2.1.2 Beclin－1Beclin－1基因與酵母自噬基因ATG6同源，位于人染色體17q21上，是具有調(diào)節(jié)細胞自噬作用的特異性基因，由BH3（bcl－2－h(huán)omol－ogy－3）、中央卷曲螺旋區(qū)（central coiledcoil domain，CCD）及進化保守區(qū)（evolutionary conserved district，ECD）3個主要結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，BH3、CCD、ECD即Beclin－1基因的主要作用位點［11－12］。Beclin－1通過與Vps34特異性結(jié)合形成復合體，是調(diào)控相關(guān)蛋白、參與自噬體形成的關(guān)鍵步驟，Beclin－1－Vps34復合體有3種類型：①ATG14復合體，作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)吞噬泡膜上的Beclin－1復合體，調(diào)控自噬形成的初始、關(guān)鍵階段；②UVRAG復合體，作用于內(nèi)吞通路中的Beclin－1復合體，同時促進自噬體成熟；③UVRAG－Rubicon復合體，抑制自噬體成熟，減少自噬的發(fā)生［13］。研究發(fā)現(xiàn)，由Beclin－1基因表達下調(diào)導致的細胞自噬能力明顯降低，與肺癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，且影響著疾病的轉(zhuǎn)歸［14］。

2.1.3 微管相關(guān)蛋白輕鏈3（microtubule－associated proteins light chain 3，LC3）LC3是哺乳動物細胞中ATG8的同源物，是參與自噬調(diào)控的另一關(guān)鍵基因，表達產(chǎn)物為LC3Ⅰ和LC3Ⅱ［15］。在細胞自噬過程中，LC3被具有蛋白內(nèi)切酶活性的ATG4在羧基端切除，生成LC3Ⅰ，LC3Ⅰ通過參與泛素樣反應，生成脂質(zhì)化形式的LC3Ⅱ，LC3Ⅱ作為自噬體的結(jié)構(gòu)蛋白，附著于自噬體膜上發(fā)揮作用，其含量與自噬活性呈正相關(guān)，在降解過程開始后，LC3Ⅱ被ATG4B移除后回收，LC3Ⅰ則與自噬體一起被降解［16］。目前，LC3作為公認自噬的標記性基因，是檢測自噬表達水平的關(guān)鍵因子。

2.1.4 p62作為研究發(fā)現(xiàn)最早的自噬接頭蛋白，p62含有9個功能結(jié)構(gòu)域，可與其他蛋白相互作用，其中LC3相互作用結(jié)構(gòu)域（LC3－interactionregion，LIR）誘導p62與LC3結(jié)合，在自噬體的形成和降解中發(fā)揮重要作用［17］。p62參與調(diào)節(jié)選擇性自噬，C末端的泛素相關(guān)結(jié)構(gòu)域可將自噬底物蛋白與p62相互作用，形成聚集體，經(jīng)LIR介導，進入溶酶體降解［18］。研究表明，p62表達下降時，細胞自噬活性增強；p62表達增強時，細胞自噬活性缺陷或降低，二者呈負相關(guān)［19］。

2.2 自噬相關(guān)通路任何一條自噬信號途徑的激活或抑制均可導致自噬水平的波動［20］。其中，磷脂肌醇3－激酶／蛋白激酶B／哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（phosphninositide3－kinase／protein kinase B／the mammalianta target of rapamycin，PI3K／Akt／mTOR）被認為是調(diào)控自噬的關(guān)鍵通路，而絲裂原活化蛋白激酶（mitogen－activated protein kinase，MAPK）、AMPK及信號轉(zhuǎn)導與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription3，STAT3）信號通路在誘導細胞自噬中的作用也日益突出。

2.2.1 PI3K／Akt／mTOR通路PI3K／Akt／mTOR通路在調(diào)節(jié)細胞分裂、分化、代謝和結(jié)構(gòu)重組方面起著重要作用，能夠抑制細胞凋亡，促進腫瘤細胞的存活［21］。PI3K蛋白是上游關(guān)鍵啟動因子，可被生長因子受體等相關(guān)信號激活；Akt在該通路中發(fā)揮著重要作用，活化的Akt可直接或間接磷酸化以mTOR信號通路為代表的下游靶點因子，將信號轉(zhuǎn)導入核，與靶點結(jié)合，發(fā)揮生物效應［22］。研究表明，PI3K／Akt／mTOR信號通路活化可通過調(diào)節(jié)促癌基因復制、轉(zhuǎn)錄及自噬相關(guān)蛋白表達，下調(diào)腫瘤細胞自噬表達水平，促進腫瘤細胞增殖，抑制其凋亡［23］。

2.2.2 MAPK通路MAPK作為一條經(jīng)典的信號傳導通路，誘導細胞發(fā)生多種反應，進而調(diào)控細胞的增殖、分化以及凋亡［24］。MAPK家族有細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、P38MAPK及c－Jun氨基末端激酶（c－Jun N－terminal kinase，JNK）3個主要成員。其中，p38MAPK主要參與自噬的活化，當受到免疫因子、病原體及應激等因素刺激后，p38MAPK通路活化，調(diào)控下游因子，參與調(diào)節(jié)細胞自噬［25］。

2.2.3 AMPK通路自噬是一種既依賴能量又生成能量的生物學過程。AMPK是高度保守的細胞能量感受器，在細胞內(nèi)處于能量缺乏狀態(tài)時，AMPK信號通路被激活，促使自噬的發(fā)生［26］。一方面，AMPK可通過作用于Beclin－1基因，調(diào)控細胞自噬水平；另一方面，AMPK可通過抑制mTORC1活性，阻斷其對ULK1的抑制作用，從而調(diào)節(jié)細胞自噬［27］。

2.2.4 STAT3通路STAT3作為STATs家族的重要成員之一，對肺癌細胞具有重要的調(diào)控作用，與肺癌的發(fā)生、發(fā)展及預后有很大關(guān)聯(lián)［28］。STAT3是調(diào)控炎－癌轉(zhuǎn)化的重要途經(jīng)，由白細胞介素6（interleukin 6，IL－6）等炎性細胞因子結(jié)合表面受體激活，激活的STAT3從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞核，與下游靶點基因結(jié)合，一方面促進腫瘤細胞的增殖、分化，另一方面抑制細胞自噬的發(fā)生，導致腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移［29］。

3 自噬與肺癌

自噬與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、治療以及預后密切相關(guān)，在癌癥的不同階段發(fā)揮不同作用，一方面，自噬可減少細胞應激損傷，抑制腫瘤基因過度表達，發(fā)揮抗腫瘤作用；另一方面，自噬可提高腫瘤細胞對缺氧微環(huán)境、饑餓、藥物治療等的耐受，促進疾病進展［30］。因此，自噬在肺癌細胞中起著雙刃劍的作用。

3.1 自噬對肺癌的抑制作用基于自噬防治肺癌主要表現(xiàn)在抑制腫瘤細胞生成、增殖，促進腫瘤細胞自噬性死亡或凋亡。由Beclin－1基因表達下調(diào)引起的細胞自噬能力顯著降低，與肺癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，且影響著疾病的轉(zhuǎn)歸［31］。ATG5是調(diào)控自噬的另一個關(guān)鍵基因，Rao等［32］通過觀察ATG5基因缺乏小鼠，發(fā)現(xiàn)實驗組小鼠患肺癌數(shù)量較對照組多，說明自噬可以抑制腫瘤發(fā)生。Zhou等［33］通過檢測肺癌細胞中AMPK、ULK1及蛋白表達水平，發(fā)現(xiàn)AMPK和ULK1的激活可增強細胞自噬，抑制肺癌細胞的增殖。自噬在抗腫瘤藥物介導細胞凋亡中亦發(fā)揮重要作用。周巧等［34］發(fā)現(xiàn)吉非替尼可明顯促進肺癌A549和H1975細胞凋亡，可能與降低PI3K、mTOR蛋白表達、增強細胞自噬有關(guān)。研究表明，氟苯達唑作用于肺癌A549、H460細胞，可上調(diào)LC3 II／I的比值，減少p62蛋白，抑制腫瘤細胞增殖［35］。自噬基因的缺失或抑制會導致肺癌的發(fā)生，而自噬的激活可抑制肺癌的發(fā)生、發(fā)展。

3.2 自噬對肺癌的促進作用自噬對腫瘤的促進作用表現(xiàn)在3方面：為腫瘤提供能量并促進腫瘤細胞存活；抑制腫瘤細胞凋亡；增強腫瘤細胞對放化療的耐受性。高曉會等［36］研究發(fā)現(xiàn)，微小RNA－21通過上調(diào)LC3B－Ⅱ蛋白表達、下調(diào)p62蛋白表達激活肺癌A549細胞的自噬，促進細胞增殖和侵襲。研究表明，放射治療后的肺癌細胞，p62蛋白水平下降，自噬水平提高，以保護腫瘤細胞，降低放療敏感性［37］。Lee等［38］研究發(fā)現(xiàn)，缺氧條件下，肺癌細胞LC3 II／I明顯升高，應用化療藥物后，缺氧組細胞存活率高于對照組，表明缺氧介導的細胞自噬增強了腫瘤細胞的化療抗藥性。

4 中醫(yī)藥通過調(diào)控自噬防治肺癌

中醫(yī)藥能夠從整體出發(fā)，多靶點、多環(huán)節(jié)地綜合調(diào)控細胞自噬，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的不同階段及治療過程中起著重要作用。

4.1 中醫(yī)藥調(diào)控自噬相關(guān)基因防治肺癌張云珍等［39］將白藜蘆醇作用于非小細胞肺癌A549細胞，采用Western blot檢測相關(guān)蛋白，發(fā)現(xiàn)Beclin 1、LC3Ⅱ／Ⅰ、活化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶－3（cysteinasparate protease－3，Caspase－3）表達升高，p62及抑制凋亡蛋白Bcl－2表達下降，說明白藜蘆醇可通過促進腫瘤細胞過度自噬，誘導細胞凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用。邵鑫等［40］研究發(fā)現(xiàn)，苯甲酰烏頭原堿可抑制肺癌細胞增殖，促進其自噬與凋亡，且療效與藥物劑量、作用時間呈正相關(guān)，這可能與苯甲酰烏頭原堿調(diào)節(jié)LC3Ⅱ、p62、Beclin－1的mRNA和蛋白表達有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，丹參酮可通過誘導自噬，降低細胞周期蛋白CyclinD1的表達，抑制肺癌細胞增殖［41］。王雪林等［42］用黃芪多糖處理肺癌A549細胞后，細胞自噬體數(shù)量明顯減少，且LC3B、Beclin－1蛋白表達降低，抑制自噬，降低細胞對抗應激能力，促使A549細胞凋亡。方彪彪等［43］發(fā)現(xiàn)，苦參堿能夠抑制肺癌A549細胞增殖，并提高Beclin－1、LC3B和p62表達水平，透射電鏡下可見自噬體增多以及被溶酶體降解的線粒體。程建超等［44］應用芪玉三龍湯灌胃治療Lewis肺癌細胞移植瘤小鼠后，芪玉三龍湯組瘤體重量明顯降低，且可見片狀壞死的腫瘤細胞，細胞核裂解，這可能與芪玉三龍湯調(diào)控自噬相關(guān)基因Beclin1、Atg5 mRNA的轉(zhuǎn)錄有關(guān)。研究表明，鴉膽子油乳可促進自噬相關(guān)蛋白LC3－I向LC3－II轉(zhuǎn)化，同時下調(diào)p62蛋白表達，誘導自噬，抑制肺癌細胞增殖和遷移［45］。補中益氣湯可通過調(diào)節(jié)LC3、ATG7蛋白表達，促進肺癌細胞自噬性死亡，發(fā)揮抗腫瘤作用［46］。

現(xiàn)代醫(yī)學對自噬相關(guān)基因在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中具體機制的研究逐漸深入，但以ATG、LC3和p62等自噬相關(guān)基因為作用靶點的西藥制劑還未出現(xiàn)。研究表明，中醫(yī)藥治療可有效干預自噬相關(guān)基因表達，防治肺癌，但具體機制需進一步深入研究。

4.2 中醫(yī)藥調(diào)控自噬相關(guān)信號通路防治肺癌羅敏等［47］發(fā)現(xiàn)，和厚樸酚可誘導肺癌A549細胞自噬增強，這與LC3Ⅱ水平升高、mTOR水平降低有關(guān)。研究證明，龍葵堿可通過提高有氧代謝產(chǎn)物活性氧水平，下調(diào)AKT、mTOR表達，誘導自噬，發(fā)揮抗腫瘤作用［48］。研究表明，中藥單體苦參堿、白藜蘆醇聯(lián)合順鉑以及復方肺積寧方、益氣解毒方均可明顯降低p－PI3K、p－AKT、p－mTOR蛋白表達，調(diào)控PI3K／Akt／mTOR信號通路，抑制肺癌細胞增殖，促進肺癌細胞自噬，誘導其凋亡［49－52］。研究發(fā)現(xiàn)，柘木總黃酮作用于荷Lewis肺癌小鼠，可上調(diào)IL－6表達，誘導細胞自噬，可能與激活STAT3信號通路有關(guān)，同時柘木總黃酮還可提高機體免疫功能，抑制腫瘤生長［53］。和厚樸酚、姜黃通過調(diào)控AMPK信號通路，發(fā)揮誘導肺癌細胞自噬和促凋亡作用［54－55］。王偉等［56］將雷公藤甲素作用于肺癌A549細胞后，LC3、p－ERK／ERK蛋白表達水平顯著上升，表明雷公藤甲素可通過調(diào)控MAPK信號通路參與介導自噬，抑制肺癌細胞活性。

信號通路在組織細胞中普遍存在，且多條通路交叉影響，與西藥單通路、單靶點特性相比，中藥多成分的特性決定了其可同時干預多條信號通路，中醫(yī)藥通過調(diào)控自噬相關(guān)信號通路防治肺癌更具優(yōu)勢。

4.3 中醫(yī)藥干預細胞器調(diào)控自噬防治肺癌研究表明，姜黃素可通過抑制mTOR活化、激活轉(zhuǎn)錄因子EB（transcription factor EB，TFEB）提高腫瘤細胞溶酶體酶活性，促進腫瘤細胞的自噬性死亡，發(fā)揮抗腫瘤的作用［57］。張雪琴等［58］研究發(fā)現(xiàn)，迭鞘石斛乙醚提取物可明顯上調(diào)p62蛋白表達水平，誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激（endoplasmic reticulum stress，ERS）反應，使細胞的自我修復機制異常，啟動自噬和凋亡進程，加速腫瘤細胞死亡，表明迭鞘石斛乙醚提取物可通過調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬，發(fā)揮抗腫瘤作用。毛娟娟等［59］研究發(fā)現(xiàn)，重要黃連提取物小檗堿可以提高肺癌細胞A549內(nèi)活性氧水平，提高cleaved－caspase－3表達，抑制Bcl－2表達，通過促進腫瘤細胞線粒體自噬和凋亡機制，發(fā)揮抗腫瘤作用。相關(guān)研究表明，中藥活性成分補骨脂素、白屈菜紅堿及丹參酮均可調(diào)控細胞內(nèi)活性氧水平，增強LC3Ⅱ表達，誘導線粒體自噬，發(fā)揮抑制肺癌細胞活性及誘導細胞凋亡的作用［60－62］。

5 討論與展望

目前，細胞自噬與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系作為現(xiàn)代醫(yī)學的研究熱點取得了較好的成果，但自噬的調(diào)控機制尚未完全闡明。中醫(yī)藥治療肺癌療效確切，中藥多靶點調(diào)控自噬優(yōu)勢明顯，有望成為臨床治療肺癌的新方向?，F(xiàn)代醫(yī)學關(guān)于微自噬和分子伴侶介導的自噬在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的調(diào)控機制研究較少，中醫(yī)藥可以此為靶點深入探索。目前，中醫(yī)藥干預自噬相關(guān)研究存在一定局限性：研究尚處于表淺階段，大部分臨床試驗設計簡單，研究質(zhì)量較低，對具體機制的研究較少；中醫(yī)藥通過PI3K／AKT／mTOR信號通路調(diào)控自噬的實驗研究較多，但對于MAPK、AMPK、STAT3信號通路的研究較少，對相關(guān)蛋白靶點的研究也較為單一；對于調(diào)控自噬的中藥單體有效成分研究較多，而較少涉及復方研究；實驗研究以體外細胞水平居多，體內(nèi)研究較少，缺乏臨床應用證據(jù)。今后需在中醫(yī)整體觀念和辨證論治觀念的指導下，繼續(xù)發(fā)掘調(diào)控自噬的中藥單體、復方和中醫(yī)療法，結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學的先進技術(shù)手段，從自噬角度闡明中醫(yī)藥防治肺癌的相關(guān)機制，為中醫(yī)藥防治肺癌提供更多客觀有力的證據(jù)。