李婉瑩 單探幽 閆錦陽 高社干

食管癌是侵襲性較強的惡性腫瘤之一[1]。流行病學研究[2-3]結(jié)果表明，食管鱗狀細胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)約占食管癌的90%，食管腺癌(esophageal adeno carcinoma，EAC)僅占10%，盡管兩者具有地域分布和人種差異，但5年生存率均低于20%，且都與早期診斷困難、頻繁的癌細胞轉(zhuǎn)移和治療敏感性降低有關(guān)。因此，亟待開發(fā)用于食管癌治療的新標靶和新方法。

自噬是介導細胞降解和再循環(huán)的分解代謝過程，對于維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)和細胞發(fā)育至關(guān)重要。自噬可分為巨自噬(macroautophagy)、微自噬(microautophagy)和分子伴侶介導的自噬(chaperone-mediated autophagy, CMA)3種，目前得到最廣泛研究的是巨自噬。巨自噬利用自噬泡將細胞質(zhì)中多余和受損的細胞器，以及入侵的微生物包裹起來形成自噬體，并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，水解囊泡中的內(nèi)容物以重新合成營養(yǎng)物質(zhì)和能量[4]。目前對于自噬泡脂質(zhì)的來源仍存爭議，其可能來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、高爾基體或質(zhì)膜。本文將對巨自噬(以下稱為自噬)在食管癌中的作用進行綜述。

1 細胞自噬在食管癌發(fā)生、發(fā)展中的雙重作用

正常情況下，大多數(shù)細胞的自噬水平較低，用于清除受損和多余的細胞器、錯誤折疊的蛋白質(zhì)和入侵的病原體。自噬過程被認為是一種內(nèi)源性防御機制，細胞在惡劣條件下(如缺氧、高溫、饑餓和氧化應激)可通過提高自噬水平獲取能量，維持生存[5-6]。此外，自噬還可參與細胞Ⅱ型程序性死亡，調(diào)節(jié)與腫瘤相關(guān)的炎癥和免疫反應[7-8]，維持機體的正常代謝和基因組的完整性，從而抑制腫瘤的發(fā)生。在腫瘤進展階段，自噬水平的提高可為腫瘤細胞提供能量，抑制其凋亡、促進侵襲，清理被化學治療(簡稱化療)與電離輻射損傷的大分子或細胞器，保護被攻擊的腫瘤細胞，提高腫瘤細胞對放射治療(簡稱放療)和化療(簡稱放化療)的耐受性[9]。

1.1 自噬對食管癌的抑制作用 自噬對于維持正常機體基因組穩(wěn)定、維持體內(nèi)代謝平衡至關(guān)重要。Beclin-1是酵母自噬相關(guān)基因ATG6在哺乳動物中的同源基因，可被自噬相關(guān)激酶ULK1磷酸化，并作為磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)復合物的整體支架促進自噬相關(guān)蛋白定位到自噬泡[10]。臨床研究[11]顯示，33%的ESCC患者中Beclin-1蛋白表達缺失，且Beclin-1陽性組的生存率高于Beclin-1陰性組。動物實驗發(fā)現(xiàn)，Beclin-1-/-突變型小鼠在胚胎早期死亡，而Beclin-1+/-突變小鼠腫瘤發(fā)生率增高，這與Beclin-1基因的表達量減少、自噬受損有關(guān)，表明Beclin-1是劑量依賴性的抑癌基因[12]。

為了證明自噬在Barrett食管(Barrett esophagus，BE)向EAC轉(zhuǎn)化過程中的作用，有研究[13]檢測了正常鱗狀上皮細胞、非發(fā)育異常BE細胞、發(fā)育異常BE細胞和EAC細胞中的自噬水平，發(fā)現(xiàn)非發(fā)育異常BE細胞自噬小泡數(shù)量最多，而EAC細胞中幾乎沒有自噬小泡；將4種細胞暴露于以脈沖形式釋放的酸性環(huán)境(pH值3.5)中孵育，非發(fā)育異常BE細胞和正常鱗狀上皮細胞在與自噬抑制劑氯喹聯(lián)合孵育時的氧化應激水平較單獨暴露于酸性環(huán)境孵育時顯著升高，并且4種細胞的死亡率顯著增高；表明自噬可以減輕酸暴露造成的細胞損傷，促進細胞在氧化應激條件下存活，在BE進展中發(fā)揮重要作用。有學者用重組慢病毒載體轉(zhuǎn)染Beclin-1基因構(gòu)建了Beclin-1過表達的食管癌Eca109細胞系，結(jié)果顯示Beclin-1過表達Eca109細胞中LC3-Ⅱ蛋白的表達水平較空載體組明顯升高，而細胞增殖能力及侵襲性下降；進一步構(gòu)建裸鼠皮下移植腫瘤模型，結(jié)果顯示Beclin-1過表達組裸鼠的腫瘤生長速度明顯低于空載體組[14]。上述結(jié)果提示，高水平自噬可抑制食管癌細胞的生長。

1.2 自噬促進食管癌的進展 微管相關(guān)蛋白1輕鏈3 (microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3)是自噬相關(guān)基因ATG8在哺乳動物中的同源物，可被自噬相關(guān)半胱氨酸肽酶ATG4B水解，形成細胞質(zhì)定位的LC3-Ⅰ，在自噬過程中LC3-Ⅰ在ATG7、ATG3蛋白作用下與磷脂酰乙醇胺共價結(jié)合形成LC3-Ⅱ并轉(zhuǎn)至自噬體膜。通常 LC3和LC3-Ⅱ都可作為細胞自噬的分子標志物，其表達水平與自噬的程度成正比[15]。

在食管癌進展階段，自噬可清除受損細胞器為癌細胞提供能量，抑制癌細胞凋亡，降低治療敏感性，促進癌細胞增殖。利用 Eca9706 和 KYSE150食管癌細胞系進行的體外研究[16]結(jié)果顯示，腸癌轉(zhuǎn)移相關(guān)基因1(metastasis-associated in colon cancer-1，MACC1)以自噬依賴性方式促進ESCC細胞增殖、遷移和侵襲。Chen等[17]的前瞻性研究納入了43例ESCC患者，結(jié)果顯示，caspase-3表達水平較低與LC3B水平較高、惡性轉(zhuǎn)化程度較高的免疫組織化學結(jié)果和預后較差有關(guān)，且caspase-3與LC3B的表達水平呈負相關(guān)，表明自噬可能通過抑制細胞凋亡來促進ESCC的進展。一項納入了253例ESCC患者的研究[18]也顯示，LC3呈低表達的患者較高表達者治療后的生存時間更長(71.1個月比55.5個月，P=0.022)，且較高的LC3表達水平是ESCC發(fā)生的危險因素(RR=1.407)。一項納入了104例術(shù)前未接受放化療和48例術(shù)前接受了放化療的EAC患者的研究[19]結(jié)果顯示，LC3B陽性與預后較差有關(guān)，但亞組分析則顯示LC3B陽性與術(shù)前未接受放化療的患者預后較好有關(guān)，但亦與術(shù)前接受了放化療的EAC患者預后較差相關(guān)，一定程度上解釋了放化療對腫瘤基礎自噬的影響[19]。一項meta分析納入78篇文獻共12 876例患者，其中有1 822例(14.2%)接受過放化療，結(jié)果顯示LC3B陽性與患者預后較差有關(guān)(HR=1.56)[20]。上述研究結(jié)果表明，食管癌在腫瘤進展階段的自噬水平較高，且較高的自噬水平與患者預后不良有關(guān)。

總之，自噬在食管癌的發(fā)生、發(fā)展中具有雙重作用。在正常生理狀態(tài)下，自噬可以維持正常細胞的穩(wěn)態(tài)，抑制食管癌發(fā)生；一旦正常細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞，由于自噬與細胞壓力的動態(tài)平衡關(guān)系被打破，需要自噬為細胞提供ATP并維持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，自噬就能促進癌細胞的生長和存活。

2 細胞自噬與微生態(tài)

自噬作為先天免疫的重要組成部分，是抵御病原菌入侵的重要屏障[21]，與此同時許多微生物已經(jīng)進化出逃避或破壞宿主自噬得以生存并建立持續(xù)感染的策略[22]。Yang等[23]研究發(fā)現(xiàn)并定義了存在于食管中的兩類微生物群，分別稱為Ⅰ型和Ⅱ型微生物群：Ⅰ型微生物群主要由革蘭陽性菌和鏈球菌屬組成，與組織學正常的食管相關(guān)；Ⅱ型微生物群則主要由革蘭陰性菌組成，與食管炎和BE的組織學證據(jù)存在相關(guān)性。一項針對ESCC患者的研究[24]發(fā)現(xiàn)，食管鱗狀上皮異型增生(ESCC的癌前病變)和ESCC患者較健康人群食管及口腔微生物多樣性低，且ESCC組織與非腫瘤組織梭狀芽孢桿菌(Fusobacterium)豐度較高、鏈球菌(Streptococcus)豐度較低，表明ESCC患者存在食管和口腔微生態(tài)的異常。

有研究[25]在61%的ESCC患者組織中檢測出牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis，P.gingivalis)，但在健康對照組中未檢出。P.gingivalis隸屬擬桿菌門，研究[26]發(fā)現(xiàn)其能增加ESCC的發(fā)生風險，并且血清中抗P.gingivalis的IgG和IgA可作為生物標志物用于ESCC的早期篩查[27]。Guo等[28]研究結(jié)果表明， ESCC細胞中Beclin-1的表達水平隨著P.gingivalis感染時間的延長而降低，而P.gingivalis感染或Beclin-1下調(diào)可增強ESCC細胞的增殖能力和遷移能力，降低ESCC細胞對紫杉醇的敏感性。上述結(jié)果表明，P.gingivalis感染可能通過影響細胞自噬，促進ESCC細胞增殖和遷移。

3 細胞自噬與食管癌的治療

食管癌常見的治療方案是進行手術(shù)切除后配合化療和放療，但患者較易出現(xiàn)抗性，影響了治療效果。自噬促進了癌細胞耐藥性的建立[9]。目前，臨床上常用的自噬抑制劑為氯喹及其衍生物羥氯喹，為抗瘧疾藥物，可防止溶酶體酸化，阻止自噬泡被清除[29]。臨床研究[30-32]已證實，氯喹及其衍生物羥氯喹能單獨或與其他藥物聯(lián)合應用，通過抑制自噬提高黑素瘤、大腸癌、骨髓瘤和腎細胞癌患者的放化療療效，具有治療潛力。但目前尚無利用上述自噬抑制劑在ESCC患者中進行試驗的研究。

常用的化療藥物順鉑和5-氟尿嘧啶(5-fluouracil，5-FU)可調(diào)節(jié)細胞自噬。ESCC細胞系OE21和EAC細胞系OE33對5-FU和順鉑均表現(xiàn)出敏感性，這與促進細胞凋亡和抑制自噬相關(guān)[33]。與之相反，ESCC細胞系KYSE450和EAC細胞系OE19中則顯示出對5-FU和順鉑的抗性，KYSE450細胞系中Beclin-1蛋白和ATG7蛋白的表達上調(diào)，降低了5-FU對自噬泡合成的抑制作用，表明自噬增強了癌細胞對化療的抗性；常用的自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine，3-MA)、氯喹和巴佛洛霉素A1(bafilomycin A1，Baf-A1)均不影響KYSE450細胞對5-FU的敏感性，表明靶向干預自噬的途徑不是由遺傳損傷介導的[34]。在ESCC細胞系Ec109中，利用順鉑進行干預后，細胞自噬水平上調(diào)，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合物1(mTORC1)激活水平降低；在異種移植腫瘤動物模型中，順鉑與氯喹聯(lián)用時癌細胞的增殖受到抑制，而兩種藥物單獨使用時均未對癌細胞產(chǎn)生明顯的抑制作用，表明自噬降低了順鉑療效的發(fā)揮[35]。

細胞自噬也與癌癥靶向藥物的治療效果有關(guān)。人工合成的靶向bcl2蛋白質(zhì)家族成員(細胞凋亡調(diào)節(jié)劑)對自噬有明顯的調(diào)節(jié)作用。 GX15-070是一種化學合成的bcl2同源物3模擬藥物，作用于ESCC細胞系EC9706后可誘導自噬，GX15-070單獨或與5FU/卡鉑聯(lián)合使用可促進EC9706細胞死亡，聯(lián)用自噬抑制劑3-MA可增強GX15-70誘導細胞死亡的作用[36]。人表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，Her2)抑制劑與自噬抑制劑聯(lián)合使用可增強對EAC細胞活性的抑制作用，可能有助于EAC的治療[37]。甲磺酸酯(Obatoclax)是bcl2家族成員的泛抑制劑，介導bcl2家族成員的下調(diào)，在順鉑敏感和耐藥ESCC細胞系中均表現(xiàn)出自噬抑制活性，導致細胞死亡；在這一過程中，甲磺酸酯可通過下調(diào)溶酶體蛋白酶的水平抑制癌細胞自噬，考慮到自噬和蛋白酶是蛋白質(zhì)降解的主要細胞途徑，因此推測甲磺酸酯與蛋白酶體抑制劑MG132結(jié)合可引起聚泛素化蛋白積聚，引起癌細胞死亡[38]。

目前已有多種天然化合物被用于食管癌的治療。白藜蘆醇是在紅酒和食品中發(fā)現(xiàn)的一種植物抗毒素，具有抗腫瘤作用。在ESCC細胞系EC109、EC9706和K562中，白藜蘆醇誘導了細胞G1期阻滯，促進細胞凋亡，聯(lián)用自噬抑制劑可增強白藜蘆醇介導的細胞死亡作用[39]。體外研究[40]顯示，人參皂苷Rk3可限制ESCC細胞系Eca109和KYSE150的增殖和侵襲能力，與引起細胞周期G1期阻滯、促進細胞凋亡有關(guān)，降低PI3K/蛋白激酶B(Akt)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路激活的水平；有趣的是，聯(lián)用自噬抑制劑3-MA卻抑制了Rk3的抗癌作用，表明自噬在這種情況下會促進癌細胞的凋亡。

4 前景展望

自噬在食管癌的發(fā)生、發(fā)展中起著重要且復雜的調(diào)控作用，并且能夠影響其治療效果。盡管已有研究證明自噬在BE向EAC轉(zhuǎn)化的過程中起保護作用，但仍需要進一步開發(fā)體內(nèi)研究模型探究自噬的調(diào)節(jié)機制。在考慮如何利用自噬抑制劑治療食管癌時，關(guān)鍵在于了解細胞主體及基礎自噬水平是否被打破。要準確判斷患者的自噬是處于激活還是停滯狀態(tài)，并結(jié)合是否接受放化療等因素綜合判斷。此外，由于自噬調(diào)節(jié)腫瘤的復雜性，如何判斷基礎自噬水平，評估自噬發(fā)揮的作用，仍需要進一步開發(fā)新的檢測系統(tǒng)，以實現(xiàn)特異性的調(diào)節(jié)自噬水平，更好地指導臨床治療。