彭夢(mèng)潔 綜述，陽(yáng)學(xué)風(fēng)審校（南華大學(xué)附屬南華醫(yī)院消化內(nèi)科，湖南衡陽(yáng)421002）

神經(jīng)酰胺調(diào)節(jié)自噬研究進(jìn)展

彭夢(mèng)潔 綜述，陽(yáng)學(xué)風(fēng)△審校
（南華大學(xué)附屬南華醫(yī)院消化內(nèi)科，湖南衡陽(yáng)421002）

神經(jīng)酰胺類；自噬；腫瘤；綜述

神經(jīng)酰胺（ceramide，Cer）作為具有生理活性的脂質(zhì)信使，參與了細(xì)胞各種信號(hào)通路，如細(xì)胞增殖、炎癥、凋亡、遷移、衰老、轉(zhuǎn)移和自噬等，其合成、代謝及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)失調(diào)均可導(dǎo)致多種人類疾病，特別是在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用。自噬是依賴溶酶體途徑對(duì)細(xì)胞內(nèi)受損細(xì)胞器、錯(cuò)誤折疊蛋白和侵入胞內(nèi)的病原體等物質(zhì)進(jìn)行降解的生物學(xué)過(guò)程，在細(xì)胞感染、癌變、神經(jīng)變性、衰老等病理性損傷中具有調(diào)節(jié)作用。Cer作為脂代謝核心分子參與了調(diào)控細(xì)胞自噬。Cer高度參與了調(diào)控導(dǎo)致細(xì)胞生存及死亡的對(duì)立性自噬途徑，且根本機(jī)制尚不清楚。因此，本文綜述Cer調(diào)節(jié)自噬的最近研究，闡述Cer在調(diào)控對(duì)立自噬中的作用和機(jī)制，為腫瘤的發(fā)病機(jī)制的研究提供新的見(jiàn)解及治療思路。

自噬作為一種細(xì)胞存活機(jī)制，在特定情況下也可促進(jìn)細(xì)胞死亡，且廣泛參與了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。Cer作為各種膜結(jié)構(gòu)的組成成分，參與了細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。Cer代謝與細(xì)胞自噬存在直接聯(lián)系，其動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控了細(xì)胞命運(yùn)，深入了解Cer代謝與自噬的關(guān)聯(lián)性可為診治自噬相關(guān)腫瘤性疾病提供新的視野。

1　Cer代謝

Cer是由神經(jīng)鞘氨醇長(zhǎng)鏈堿基和C2～C26脂肪酸通過(guò)酰胺鍵組成的一類脂質(zhì)［1］，于1876年在腦提取物中首次被發(fā)現(xiàn)。Cer作為鞘脂類的中間代謝產(chǎn)物具有較廣泛的生物學(xué)活性。主要由3條合成途經(jīng)生成，見(jiàn)圖1。

1.1從頭合成途徑［2］細(xì)胞內(nèi)基礎(chǔ)水平的Cer主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)從頭合成。由絲氨酸?；D(zhuǎn)移酶將棕櫚酰輔酶A和絲氨酸縮合成3-氧二氫鞘氨醇開(kāi)始，經(jīng)還原酶還原為二氫鞘氨醇，再經(jīng)雙氫神經(jīng)酰胺（dihydroceramide，DHC）合成酶合成生成DHC，最后在脫氫酶作用下轉(zhuǎn)為Cer。

1.2脂肪酸循環(huán)途經(jīng)［3］高爾基體或質(zhì)膜上特定水解酶參與脂肪酸循環(huán)途經(jīng)，如鞘磷脂酶和葡萄糖腦苷脂酶（glucocerebrosidase，GCase）分別水解鞘磷脂和葡萄糖基神經(jīng)酰胺（glucosylceramide，GlcCer）生成Cer［4］，由于該過(guò)程具有可逆性，故代謝產(chǎn)物與磷酸酯合成酶和GlcCer合成酶作用也可分別合成鞘磷脂和GlcCer。該途徑可用于調(diào)節(jié)細(xì)胞Cer信使水平。

1.3補(bǔ)救合成途經(jīng)［5］即鞘氨醇在質(zhì)膜上經(jīng)神經(jīng)酰胺合成酶（ceramide synthase，CerS）催化生成Cer的過(guò)程。

圖1　Cer合成途經(jīng)

2　自　噬

自噬（autophagy）一詞源于希臘詞根“自己（auto）”和“吃（phagy）”，是真核生物依賴溶酶體將受損的或多余的過(guò)氧化物酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、DNA等細(xì)胞成分降解為核苷、氨基酸和脂肪酸，再循環(huán)利用合成新的大分子和腺苷三磷酸的自我消化過(guò)程，在細(xì)胞發(fā)育、分化、存活和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中具有關(guān)鍵作用。自噬現(xiàn)象由Ashford 和Porten于1962年在人肝細(xì)胞中最早發(fā)現(xiàn)。細(xì)胞自噬是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程［6-8］：（1）誘導(dǎo)，細(xì)胞遭受饑餓、氧化應(yīng)激、低氧、高溫、損傷等外界刺激后誘發(fā)一系列分子信號(hào)，啟動(dòng)自噬；（2）成核，細(xì)胞信號(hào)活化自噬相關(guān)蛋白，細(xì)胞質(zhì)中出現(xiàn)大量游離的源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體或內(nèi)體的雙層膜性結(jié)構(gòu)，稱為前自噬或分隔膜；（3）延伸及成熟，分隔膜逐漸延伸，將待降解的蛋白質(zhì)或細(xì)胞器完全包繞形成自噬體；（4）對(duì)接和融合，成熟自噬體與細(xì)胞骨架微管系統(tǒng)相互作用，被運(yùn)輸至溶酶體，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；（5）降解和回收，內(nèi)囊泡酸化后溶酶體內(nèi)水解酶水解內(nèi)囊泡膜，溶酶體蛋白水解酶活化，水解內(nèi)囊泡內(nèi)容物，而降解產(chǎn)物和能量可作為細(xì)胞能源循環(huán)利用。根據(jù)底物進(jìn)入溶酶體的途徑可將細(xì)胞自噬分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬［9］，一般將巨自噬通稱為自噬。

一般情況下自噬去除毒害細(xì)胞的物質(zhì)，調(diào)控細(xì)胞內(nèi)成分正常周轉(zhuǎn)以維持細(xì)胞動(dòng)態(tài)平衡；應(yīng)激狀態(tài)下自噬通過(guò)自食細(xì)胞結(jié)構(gòu)提供能量以維持細(xì)胞存活，但當(dāng)應(yīng)激過(guò)度或持續(xù)存在時(shí)自噬活動(dòng)不能修復(fù)細(xì)胞損傷，可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。自噬缺乏可引發(fā)神經(jīng)退行性疾病、衰老、感染、肺及心血管疾病、代謝應(yīng)激、癌癥等多種人類疾病。

3　Cer調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬

Cer可誘導(dǎo)細(xì)胞自噬：（1）Ⅰ類磷酸肌醇3位羥基激酶和絲/蘇氨酸蛋白激酶（silk/threonine protein kinase，Akt）是有效的自噬抑制劑，而Cer能抑制Akt活性及表達(dá)，如C2-Cer抑制Akt活性、激活FOXO3呈時(shí)間及劑量依賴性抑制乳腺癌A2780細(xì)胞增殖，并自噬性對(duì)抗細(xì)胞凋亡［10］；GlcCer合成酶抑制劑和白藜蘆醇通過(guò)提高細(xì)胞內(nèi)Cer水平抑制Akt-哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（the mammalian target of rapamycin，mTOR）信號(hào)通路分別刺激神經(jīng)元和黑色素瘤B16細(xì)胞自噬［11-12］。（2）Cer通過(guò)下調(diào)氨基酸和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)介導(dǎo)自噬感應(yīng)，如在營(yíng)養(yǎng)豐富條件下小鼠前淋巴FL5.12細(xì)胞中Cer可通過(guò)抑制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白誘導(dǎo)饑餓，導(dǎo)致依賴5′-腺苷-磷酸激活的蛋白激酶的細(xì)胞自噬、生物能量學(xué)危機(jī)和細(xì)胞死亡［13］。（3）自噬基因Beclin 1表達(dá)水平的改變及Beclin 1∶B淋巴細(xì)胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）復(fù)合體的分裂在Cer誘導(dǎo)細(xì)胞自噬中也發(fā)揮了重要作用。一方面外源性C2-Cer通過(guò)mTOR通路增加了自噬相關(guān)基因Beclin 1的表達(dá)以促進(jìn)細(xì)胞自噬［14］；另一方面Cer通過(guò)刺激應(yīng)激活化蛋白激酶c-Jun氨基末端蛋白激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）1激活轉(zhuǎn)錄因子c-Jun，以增強(qiáng)Beclin 1表達(dá)和使從Beclin 1∶Bcl-2復(fù)合體分離出的Bcl-2磷酸化［15］。

最新研究表明，Cer還可通過(guò)線粒體膜微管相關(guān)蛋白輕鏈3直接相互作用，增加細(xì)胞內(nèi)線粒體自噬并誘導(dǎo)自噬［16］。

4　Cer誘導(dǎo)保護(hù)性自噬

Cer在一定條件下可誘導(dǎo)保護(hù)性自噬，阻止細(xì)胞程序化死亡，參與了細(xì)胞死亡信號(hào)的調(diào)節(jié)。SMS-KCNR隨神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中CerS2的下調(diào)導(dǎo)致長(zhǎng)鏈Cer增長(zhǎng)，刺激未折疊蛋白元件，激活促存活型肌醇酶1，誘導(dǎo)細(xì)胞自噬并防止細(xì)胞死亡［17］。氯喹致敏細(xì)胞中Cer的暴露可引發(fā)維持自我平衡的保護(hù)性自噬以防止細(xì)胞死亡，而缺乏C2-Cer或內(nèi)源性Cer細(xì)胞因營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與其轉(zhuǎn)運(yùn)體結(jié)合能力下調(diào)而死亡。同時(shí)抗癌藥物——伏立諾他和索拉非尼刺激酸性鞘磷脂酶，促進(jìn)Cer合成，并通過(guò)CD95及蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（protein kinase resource-like endoplasmic reticulum kinase，PERK）激活自噬相關(guān)蛋白5，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬，發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用［18］。此外細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑也可通過(guò)Cer-CD95信號(hào)誘導(dǎo)原發(fā)性肝細(xì)胞中促凋亡信號(hào)和促自體吞噬信號(hào)［19］。GlcCer合成酶抑制劑——他莫昔芬也可通過(guò)提高內(nèi)源性Cer表達(dá)水平和誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞自噬死亡，引發(fā)保護(hù)性自噬，推遲腫瘤細(xì)胞死亡［20］。此外有研究表明，DHC也可誘導(dǎo)保護(hù)性細(xì)胞自噬。雙氫神經(jīng)酰胺去飽和酶（dihydroceramide desaturase，DEGS）抑制劑——XM462激活胃癌HCG27細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和誘導(dǎo)自噬以延遲細(xì)胞周期G1/S的過(guò)渡。噻唑藍(lán)分析顯示，XM462誘導(dǎo)的自噬導(dǎo)致代謝活性顯著降低，說(shuō)明DHC誘導(dǎo)促生存的自噬［21］，DHC直接治療或小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）-DEGS增強(qiáng)DHC的表達(dá)均可導(dǎo)致細(xì)胞增殖減少［22］。

5　Cer誘導(dǎo)致命性自噬

雖然許多研究證實(shí)，Cer在介導(dǎo)致命性自噬中具有關(guān)鍵作用，但其確切機(jī)制仍不完全清楚。有研究表明，四氫大麻酚誘導(dǎo)Cer積累，磷酸化真核起始因子2α，激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，并通過(guò)Tribbles同源物質(zhì)3（tribbles homolog 3，TRB3）抑制mTOR通路誘導(dǎo)自噬。大麻素介導(dǎo)的致死性自噬可導(dǎo)致人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞死亡從而發(fā)揮抗腫瘤作用。黑色素瘤分化相關(guān)基因-7（Melanoma differentiation associated gene-7，MDA-7）/白介素-24（interleukin-24，IL-24）誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，觸發(fā)依賴PERK的Cer和活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）的生成，MDA-7/IL-24介導(dǎo)的自噬細(xì)胞死亡依靠Cer和ROS的產(chǎn)生，故PERK抑制劑是治療黑色素瘤的有效藥物［23］。在人類造血細(xì)胞（HL-60）和中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞（CHO）中Cer活化蛋白磷酸酶抑制Akt-mTOR信號(hào)通路以活化自噬和誘導(dǎo)自噬性細(xì)胞死亡，而鞘氨醇磷酸酯-鞘氨醇磷酸酯受體3信號(hào)激活A(yù)kt-mTOR通路以抵消自噬和抑制致死性自噬［24］。在人類腫瘤細(xì)胞系CNE2（鼻咽癌）和Hep3B（肝癌）中Cer通過(guò)c-Jun氨基末端激酶信號(hào)誘導(dǎo)c-Jun激活，上調(diào)Beclin1轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)，介導(dǎo)致命性自噬，JNK活性抑制劑——SP600125及Beclin 1siRNA可阻斷癌細(xì)胞中Cer誘導(dǎo)的自噬性死亡［25］。三氧化二砷促進(jìn)Cer從頭合成并抑制GlcCer合成酶活性，上調(diào)Beclin 1蛋白表達(dá)，從而誘導(dǎo)造血細(xì)胞系細(xì)胞凋亡及自噬性死亡，而自噬抑制劑——3-甲基腺嘌呤可防止該過(guò)程的發(fā)生。對(duì)惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞的最新研究表明，Cer誘導(dǎo)自噬性細(xì)胞死亡可由自體吞噬泡、酸性自噬泡的生成和微管相關(guān)蛋白1輕鏈3B-Ⅱ脂化證明，其機(jī)制是Cer降低線粒體膜電位和激活促凋亡線粒體蛋白BNIP3。Hou等［26］發(fā)現(xiàn)，C6-吡啶Cer可誘導(dǎo)自噬和增加線粒體通透性，導(dǎo)致MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)遲緩和凋亡。DHC也可誘導(dǎo)自噬性細(xì)胞死亡。γ-生育三烯酚（γ-tocotrienol，γTE）的治療導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)DHC和二氫鞘氨醇顯著增加，誘導(dǎo)人類前列腺癌和前列腺淋巴結(jié)癌細(xì)胞自噬，造成癌細(xì)胞死亡和活力下降，抑制體內(nèi)移植瘤生長(zhǎng)，而鞘脂從頭合成特異性抑制劑——多球殼菌素可阻斷該過(guò)程，促進(jìn)腫瘤發(fā)展，故DHC及二氫鞘氨醇的積累可作為γTE的一種新的抗癌機(jī)制［27］。Cer誘導(dǎo)自噬途徑見(jiàn)圖2。

圖2　Cer誘導(dǎo)自噬

6　小結(jié)與展望

細(xì)胞自噬作用作為一個(gè)重要的調(diào)控細(xì)胞生命活動(dòng)的生理過(guò)程，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展各環(huán)節(jié)均發(fā)揮了不可替代的作用。自噬通過(guò)防止氧化應(yīng)激、維持線粒體正常功能、保護(hù)性對(duì)抗DNA損傷和遺傳不穩(wěn)定等機(jī)制抑制腫瘤。鞘脂是自噬的重要調(diào)節(jié)因子，雖然對(duì)Cer自噬作用的研究被大量報(bào)道，但不同類型細(xì)胞內(nèi)自噬作用發(fā)生的途徑及機(jī)制也不盡相同。Cer不僅能誘導(dǎo)自噬，且內(nèi)源性Cer水平升高可誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬性細(xì)胞死亡。而在其他一些腫瘤細(xì)胞中Cer的增加則會(huì)引起保護(hù)性自噬作用以對(duì)抗細(xì)胞死亡。Cer誘導(dǎo)致死性自噬，還是保護(hù)性自噬的具體機(jī)制尚不明確。本文通過(guò)Cer介導(dǎo)自噬通路的研究以調(diào)控腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，旨在為針對(duì)各種人類癌癥的治療及預(yù)防策略提供新的路徑。

［1］ Hage-Hassan R，Bourron O，Hajduch E.Defect of insulin signal in peripheral tissues：Important role of ceramide［J］.World J Diabetes，2014，5（3）：244-257.

［2］Ueda N.Ceramide-induced apoptosis in renal tubular cells：a role of mitochondria and sphingosine-1-phoshate［J］.Int J Mol Sci，2015，16（3）：5076-5124.

［3］Artetxe I，Sergelius C，Kurita M，et al.Effects of sphingomyelin headgroup size on interactions with ceramide［J］.Biophys J，2013，104（3）：604-612.

［4］Rivera IG，Ordo?ez M，Presa N，et al.Sphingomyelinase D/ceramide 1-phosphate in cell survival and inflammation［J］.Toxins（Basel），2015，7（5）：1457-1466.

［5］Harvald EB，Olsen AS，F(xiàn)?rgeman NJ.Autophagy in the light of sphingolipid metabolism［J］.Apoptosis，2015，20（5）：658-670.

［6］Kesidou E，Lagoudaki R，Touloumi O，et al.Autophagy and neurodegenerative disorders［J］.Neural Regen Res，2013，8（24）：2275-2283.

［7］Lavallard VJ，Gual P.Autophagy and non-alcoholic fatty liver disease［J］. Biomed Res Int，2014，2014：120179.

［8］ Zarzynska JM.The importance of autophagy regulation in breast cancer development and treatment［J］.Biomed Res Int，2014，2014：710345.

［9］Mallat A，Lodder J，Teixeira-Clerc F，et al.Autophagy：a multifaceted partner in liver fibrosis［J］.Biomed Res Int，2014，2014：869390.

［10］Jin Z，Zheng L，Xin X，et al.Upregulation of forkhead box O3transcription is involved in C2-ceramide induced apoptosis and autophagy in ovarian cancer cells in vitro［J］.Mol Med Rep，2014，10（6）：3099-3105.

［11］Shen W，Henry AG，Paumier KL，et al.Inhibition of glucosylceramide synthase stimulates autophagy flux in neurons［J］.J Neurochem，2014，129（5）：884-894.

［12］Wang M，Yu T，Zhu C，et al.Resveratrol triggers protective autophagy through the ceramide/Akt/mTOR pathway in melanoma B16 cells［J］.Nutr Cancer，2014，66（3）：435-440.

［13］Guenther GG，Peralta ER，Rosales KR，et al.Ceramide starves cells to death by downregulating nutrient transporter proteins［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2008，105（45）：17402-17407.

［14］Zhu W，Wang X，Zhou Y，et al.C2-ceramide induces cell death and protective autophagy in head and neck squamous cell carcinoma cells［J］.Int J Mol Sci，2014，15（2）：3336-3355.

［15］Wei Y，Sinha S，Levine B.Dual role of JNK1-mediated phosphorylation of Bcl-2 in autophagy and apoptosis regulation［J］.Autophagy，2008，4（7）：949-951.

［16］Jiang W，Ogretmen B.Ceramide stress in survival versus lethal autophagy paradox：ceramide targets autophagosomes to mitochondria and induces lethal mitophagy［J］.Autophagy，2013，9（2）：258-259.

［17］Spassieva SD，Mullen TD，Townsend DM，et al.Disruption of ceramide synthesis by CerS2 down-regulation leads to autophagy and the unfolded protein response［J］.Biochem J，2009，424（2）：273-283.

［18］Park MA，Zhang G，Martin AP，et al.Vorinostat and sorafenib increase ER stress，autophagy and apoptosis via ceramide-dependent CD95 and PERK activation［J］.Cancer Biol Ther，2008，7（10）：1648-1662.

［19］Zhang G，Park MA，Mitchell C，et al.Multiple cyclin kinase inhibitors promote bile acid-induced apoptosis and autophagy in primary hepatocytes via p53-CD95-dependent signaling［J］.J Biol Chem，2008，283（36）：24343-24358.

［20］Samaddar JS，Gaddy VT，Duplantier J，et al.A role for macroautophagy in protection against 4-hydroxytamoxifen-induced cell death and the development of antiestrogen resistance［J］.Mol Cancer Ther，2008，7（9）：2977-2987.

［21］Gagliostro V，Casas J，Caretti A，et al.Dihydroceramide delays cell cycle G1/S transition via activation of ER stress and induction of autophagy［J］. Int J Biochem Cell Biol，2012，44（12）：2135-2143.

［22］Devlin CM，Lahm T，Hubbard WC，et al.Dihydroceramide-based response to hypoxia［J］.J Biol Chem，2011，286（44）：38069-38078.

［23］Yacoub A，Hamed HA，Allegood J，et al.PERK-dependent regulation of ceramide synthase 6 and thioredoxin play a key role in mda-7/IL-24-induced killing of primary human glioblastoma multiforme cells［J］.Cancer Res，2010，70（3）：1120-1129.

［24］Taniguchi M，Kitatani K，Kondo T，et al.Regulation of autophagy and its associated cell death by“sphingolipid rheostat”：reciprocal role of ceramide and sphingosine 1-phosphate in the mammalian target of rapamycin pathway［J］.J Biol Chem，2012，287（47）：39898-39910.

［25］Li DD，Wang LL，Deng R，et al.The pivotal role of c-Jun NH2-terminal kinase-mediated Beclin 1 expression during anticancer agents-induced autophagy in cancer cells［J］.Oncogene，2009，28（6）：886-898.

［26］Hou Q，Jin J，Zhou H，et al.Mitochondrially targeted ceramides preferentially promote autophagy，retard cell growth，and induce apoptosis［J］.J Lipid Res，2011，52（2）：278-288.

［27］Jiang Q，Rao X，Kim CY，et al.Gamma-tocotrienol induces apoptosis and autophagy in prostate cancer cells by increasing intracellular dihydrosphingosine and dihydroceramide［J］.Int J Cancer，2012，130（3）：685-693.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.06.022

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（2015-10-29）