葉 青，李文輝，趙璽龍

自噬在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的機制和研究進展

葉 青，李文輝，趙璽龍

自噬；乳腺癌；發(fā)生；機制；研究進展

自噬廣泛存在于真核生物細胞，在進化上高度保守，其主要功能為通過溶酶體降解系統，對細胞內受損、變性或衰老的蛋白質及細胞器進行降解和再循環(huán)利用，自噬與人體的生理過程和多種疾病密切相關。自噬不僅可以促進細胞的存活，也可引起細胞死亡，包括腫瘤在內的多種疾病都與自噬密切相關。腫瘤細胞通過自噬以適應各種存活壓力，如癌基因、缺氧、內質網應激、腫瘤微環(huán)境、藥物作用等，另一方面自噬過度激活也會引起細胞發(fā)生程序性死亡。

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，是女性癌癥死亡的第2大原因，中國原屬乳腺癌低發(fā)區(qū)，目前我國乳腺癌的發(fā)病率有增高趨勢[1]。近年來在有關乳腺癌的研究發(fā)現，自噬與包括乳腺癌在內的多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關，并且自噬在腫瘤治療、耐藥中發(fā)揮著重要作用，有望成為重要的腫瘤輔助治療手段。但其作用目前尚未明確，探討分析自噬在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用機制和調控途徑，具有重要的科學意義和應用價值。本文回顧文獻中自噬在乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展中的機制及研究進展。

1 基本概念

自噬或巨自噬(autophagy)是一個涉及到細胞自身結構通過溶酶體機制而被分解的過程。自噬的研究起始于對酵母的研究，后續(xù)研究發(fā)現，哺乳動物細胞存在高度相似的現象。自噬發(fā)生時，細胞內首先形成自噬體膜形成中心，并逐漸融合擴展形成一個囊狀的結構，并最終形成自噬體(autophagosome)，自噬體的形成是自噬的關鍵，其直徑一般為 300～900 nm，是一個雙層膜結構的囊泡樣結構，自噬體分離包裹細胞內的一部分細胞質，并最終與溶酶體融合形成自噬溶酶體(autolysosome)。細胞通過自噬-溶酶體降解機制，對老化蛋白質和受損細胞器進行分解，被降解的蛋白質和細胞器隔離在自噬體內，進入溶酶體的物質被分解成為細胞生存所需的組成成分，進行再循環(huán)利用(例如受損的核酸、蛋白質可被分解為核苷酸、氨基酸)[2]。自噬的作用體現在兩個方面，即能通過發(fā)生自噬，維持細胞內穩(wěn)態(tài)，有利于細胞適應環(huán)境變化，增強細胞的存活能力。但另一方面，自噬的過度激活可導致細胞程序性死亡，這種不同于凋亡的細胞死亡，被稱為Ⅱ型程序性細胞死亡[3]。

自噬執(zhí)行涉及一系列在進化上高度保守的基因產物，自噬啟動的信號通路主要有：(1)Class I PI3K通路(PI-phosphatidylinositol，磷脂酰肌醇)；(2)雷帕霉素靶蛋白通路(mammalian target of rapamycin，mTOR)；(3)Class Ⅲ PI3K通路。在這些自噬信號的調控下，自噬相關基因(Atg)介導調控了自噬各個階段。迄今為止，在酵母中共發(fā)現了31個自噬相關基因，它們廣泛地參與了自噬的各個不同階段[2-5]：如Atg6(Beclin 1)與Vps34、Vps15結合形成復合物，傳遞自噬調控信號；Atg5-Atg12和Atg8-PE兩個泛素樣蛋白結合系統介導，在Atg7和Atg10的作用下，形成 Atg5-Atg12共價復合物，并與Atg16結合，從而形成Atg5-Atg12-Atg16復合物，定位于前自噬體膜的外表面，促進自噬體膜的延伸和擴展，逐漸形成囊狀結構，最終形成自噬體。

2 自噬和乳腺癌的發(fā)生

在體內及體外研究發(fā)現，乳腺上皮細胞自噬缺失能激活DNA損傷，促進基因擴增，干擾凋亡，促進腫瘤形成。Beclin 1最早由Levine等發(fā)現，是與酵母菌Atg6/Vps3同源的哺乳動物細胞自噬相關基因[6]。Beclin 1蛋白具有BH3、CCD以及ECD 3個區(qū)，其中ECD(進化保守區(qū))是自噬的功能區(qū)域，ECD通過與Vps34 結合，發(fā)揮自噬調控作用。Beclin 1易突變導致腫瘤發(fā)生，其位于17q21，距離BRCA1約150 kb，在乳腺癌、前列腺癌該位點區(qū)域常檢測出單等位基因缺失。Beclin 1在結構上等同于酵母Atg6[7]，通過與Bcl-2相互作用抑制自噬體膜形成[7-8]。研究表明，乳腺癌細胞常出現Beclin 1基因缺失，Beclin 1基因的缺失或下調與乳腺惡性上皮性腫瘤的發(fā)生密切相關，認為Beclin 1基因可能是一個潛在的乳腺癌抑制基因，在乳腺細胞的形成及增殖中起負性調節(jié)作用[9]。此效應同樣在動物實驗中也得到佐證：小鼠敲除Beclin 1等位基因后會發(fā)生乳腺增生，并會自發(fā)形成腫瘤[10]。Beclin 1等位基因敲除小鼠會產生自發(fā)性腫瘤，但基因完整敲除會導致小鼠胚胎期死亡[10]。有研究認為，細胞不能完全喪失Beclin 1，需保留低水平的Beclin 1蛋白，以確保自噬的存活機制，而癌細胞往往能克服Beclin 1缺失壓力而存活[11]。研究表明，在正常人乳腺上皮細胞及組織中Beclin 1蛋白表達水平較高，而在人乳腺癌細胞系及人乳腺癌組織中內源性Beclin 1 蛋白表達較低，提示Beclin 1表達下調在乳腺癌發(fā)生中起著重要作用。在MCF7(人乳腺癌細胞系)的實驗表明，Beclin 1通過促進乳腺癌細胞自噬，從而影響腫瘤細胞增殖[12]。將Beclin 1上調后，可以誘導MCF7細胞死亡[13]。

3 自噬和乳腺癌進展

腫瘤進展的特點表現為腫瘤細胞快速大量增生，大量增生的腫瘤細胞會導致營養(yǎng)和生長因子缺乏和氧氣供應減少，尤其是在腫瘤組織的中央區(qū)域。血管生成是腫瘤維持增長和存活的重要途徑，但血管生成并不能完全讓腫瘤細胞應對迫切的能量及代謝需求，自噬可能是腫瘤細胞能迅速誘導以應對“饑餓”的唯一途徑[14]。因此,通過調控自噬有望能“餓死”腫瘤細胞。自噬有保護細胞生存的正向作用，激活自噬會促進乳腺癌細胞在營養(yǎng)缺乏和生長因子缺乏的條件下存活，研究報道乳腺癌細胞自噬激活會導致乳腺癌的復發(fā)，并會影響患者長期生存[15]。組織缺氧狀態(tài)下也會誘導腫瘤細胞發(fā)生自噬[16]，其中缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)作用重要，腫瘤細胞缺氧誘導因子可通過改變新陳代謝、pH值、血管生成、紅細胞生成、細胞遷移、入侵和炎癥，以助于腫瘤細胞適應低氧環(huán)境[17]。過氧化物酶體增殖物活化受體γ(PPARγ)活化HIF-1α介導PPARγ引起自噬激活，從而促進乳腺癌細胞存活[18]。HIF-1α不是唯一缺氧誘導自噬機制，缺氧狀態(tài)下也可以通過激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)或抑制mTOR通路來誘導自噬[19]。在腫瘤進展期，快速增長的腫瘤細胞由于過量的蛋白質合成還可以誘發(fā)內質網應激(ER)。當ER過度時，UPR(unfolded protein response)觸發(fā)ER相關蛋白質降解(ERAD)進行蛋白質的降解，可見在饑餓和缺氧條件下，自噬可以作為另一種途徑參與內質網蛋白質降解。在人乳腺癌細胞株MCF7和MDA-MB-231體外實驗顯示，通過自噬調控內質網應激，可介導乳腺癌細胞凋亡[20]。

4 自噬和乳腺癌腫瘤微環(huán)境

近年來腫瘤微環(huán)境在腫瘤生長中的作用越來越受到關注和重視。在腫瘤組織中，除了癌癥細胞，還包括了非惡性的上皮細胞、成纖維細胞、血管、免疫細胞和細胞外基質。這些不同因素相互作用，共同調控腫瘤的演進[21]。其中腫瘤相關成纖維細胞(CAFs)是腫瘤間質的重要構建細胞，已成為乳腺癌研究的重要內容[22]。自噬是一個至關重要的細胞生存機制，腫瘤細胞和間質細胞自噬的調控機制，特別是兩者的相互作用對腫瘤細胞轉歸的影響尤為重要。新近研究報道了腫瘤相關成纖維細胞自噬的作用、異形腫瘤相關間質細胞基質和腫瘤細胞之間的信號通路[23-24]。研究者運用成纖維細胞和乳腺癌細胞共培養(yǎng)系統，發(fā)現乳腺癌細胞氧化應激促進了腫瘤相關成纖維細胞發(fā)生自噬[25]，并且腫瘤相關間質細胞自噬產生了循環(huán)利用的營養(yǎng)成分，用于支持腫瘤細胞的生長。同時腫瘤間質細胞自噬會降解線粒體，從而激活無氧糖酵解，并產生了多余的乳酸、丙酮酸和酮體[26]，這些分子通過檸檬酸循環(huán)為癌細胞合成代謝過程提供能量[27-28]。這種腫瘤相關間質細胞通過無氧糖酵解為腫瘤細胞氧化供能的現象,被作者稱為“反瓦伯格效應(reverse Warburg effect)”[29]。同時腫瘤間質的自噬調控與微囊蛋白蛋白(Cav-1)相關，Cav-1蛋白存在于大多數細胞類型的小窩膜，Cav-1缺失與乳腺癌復發(fā)、淋巴結轉移和三苯氧胺耐藥性相關，Cav-1損失誘導缺氧效應，并上調HIF-1α、BNIP3、Beclin 1，從而激活自噬[23,30]。

綜上所述，自噬在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用，自噬既可促進存活，又可殺傷細胞，被描述成一把雙刃劍[31]。在研究自噬中應注意了解乳腺癌細胞的基礎自噬水平，自噬是一種基本細胞生命現象，“增強”或“降低”均是針對細胞的基礎自噬水平相對而言。同時應當知道，乳腺癌細胞本身也存在自噬水平的差異性，這種差異性的調控機制和臨床意義，都是指導今后臨床治療的重要研究內容。同時，由于自噬與腫瘤存在“生、殺”雙重關系，調控腫瘤自噬須分階段個性化實施。隨著對自噬機制的深入研究，監(jiān)測和調控自噬有望成為乳腺癌患者評估和治療的重要手段。

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650032 昆明，昆明醫(yī)科大學第三附屬醫(yī)院(云南省腫瘤醫(yī)院)放療科(葉 青，李文輝)；成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院病理科(趙璽龍)

李文輝,E-mial：wenhuili64@aliyun.com

R 736

A

1004-0188(2014)06-0679-03

10.3969/j.issn.1004-0188.2014.06.045

2014-02-21)