景學(xué)芬 綜述,王翠峰 審校

包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院檢驗科,內(nèi)蒙古包頭 014010

非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)是人類最常見的癌癥,近些年NSCLC雖在診斷及治療方面有了更進一步的提升,但對于實現(xiàn)腫瘤的早期診斷和精準(zhǔn)治療仍有不足,致使患者的5年生存率不超過20.00%[1]。因此探討NSCLC發(fā)病的分子機制,提高NSCLC的早期診斷率及制訂有效的治療方式勢在必行。

自噬是一種重要的能量代謝途徑,它可接受自噬相關(guān)分子及基因的調(diào)控來維持真核細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)。有研究發(fā)現(xiàn)自噬在NSCLC發(fā)展的各階段表現(xiàn)不同,不同階段發(fā)生的自噬也會導(dǎo)致腫瘤治療耐藥性的產(chǎn)生[2]。因此探究自噬在NSCLC中的表現(xiàn),對NSCLC的診斷和治療尤為重要。本文通過查閱相關(guān)資料探討自噬在NSCLC進展過程中可能存在的分子調(diào)節(jié)機制,為NSCLC早期診斷提供新見解,同時歸納總結(jié)其在NSCLC治療中的實際應(yīng)用價值,為NSCLC的精準(zhǔn)治療提供新方向。

1 自噬在NSCLC診斷中的價值

1.1自噬與腫瘤的發(fā)生相關(guān) 自噬通常被認(rèn)為是一種重要的程序性細(xì)胞死亡[3],通過多種調(diào)節(jié)因子的共同作用來維護真核細(xì)胞的穩(wěn)態(tài),其中巨自噬作為自噬的代表被研究得最廣,它一般是由成核、延伸、自噬-溶酶體的形成及降解4部分組成。由多個分子復(fù)合物執(zhí)行自噬每個階段的關(guān)鍵過程,包括ULK1復(fù)合物(ULK1、FIP 00、ATG13L和ATG101)、VPS34復(fù)合物(VPS15、VPS34、Beclin-1、ATG14或UVRAG)、泛素樣偶聯(lián)系統(tǒng)(ATG5、ATG1、ATG16L)及LC3偶聯(lián)系統(tǒng)[4]。王婧喆等[5]研究表明mTOR、Beclin-1及LC3-Ⅱ在NSCLC的發(fā)生及發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用,其中mTOR作為自噬現(xiàn)象中最重要的上游負(fù)向調(diào)控信號分子,主要作用于自噬誘導(dǎo)階段;Beclin-1和LC3分別是Atg8家族和PI3K復(fù)合物中的重要組成部分,Beclin-1是自噬體成核的關(guān)鍵,LC3-Ⅱ主要參與自噬的最后階段。由于LC3-Ⅱ型與成熟后的自噬小體數(shù)量呈正相關(guān)[6],故LC3-Ⅱ可間接反映細(xì)胞的自噬程度,現(xiàn)已被用作自噬現(xiàn)象的特異性標(biāo)志物。Beclin-1可通過抑制腫瘤壞死后炎癥的增殖及減少炎癥細(xì)胞分泌的特殊生化成分進而使腫瘤血管生成減少,最終降低腫瘤擴散的風(fēng)險。有研究證實Beclin-1對NSCLC有抑制作用,且其低表達(dá)與腫瘤患者較短生存期顯著相關(guān)[7]。在肺癌細(xì)胞中mTOR表達(dá)通常被上調(diào),起到抑制自噬的作用[8]。也有相關(guān)研究表明,若mTOR信號傳導(dǎo)下調(diào),會激活A(yù)MPK,從而導(dǎo)致ULK1的活化[9]。活化后的ULK1與ATG13、ATG101和FIP200相結(jié)合組成復(fù)合物。ULK1的活化狀態(tài)能夠促進自噬起始靶蛋白Beclin-1和VPS34的磷酸化。而VPS34可以進一步促催化LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的轉(zhuǎn)化,進而促進自噬小體的形成,最終會導(dǎo)致Beclin-1和LC3的表達(dá)水平增加,也就是自噬現(xiàn)象增加。因此,mTOR、Beclin-1及LC3-Ⅱ在自噬中均發(fā)揮著重要作用。

1.2細(xì)胞自噬抑制NSCLC的進展 細(xì)胞自噬可通過維持基因組穩(wěn)定性、促進細(xì)胞程序性死亡(PCD)、參與免疫反應(yīng)等途徑起到抑制NSCLC發(fā)生的作用[10]。(1)自噬維持基因組穩(wěn)定性:臨床約50.00%的NSCLC患者發(fā)生p53突變[11],而增強分子伴侶介導(dǎo)的自噬不僅可以幫助降解突變型p53,還可以促進p53介導(dǎo)的細(xì)胞衰老,抑制早期癌癥的發(fā)展。同時有研究發(fā)現(xiàn)抑制細(xì)胞自噬會導(dǎo)致p62累積,累積的p62可通過增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和DNA損傷應(yīng)激水平促進NSCLC發(fā)生并導(dǎo)致預(yù)后不佳[6]。通過誘導(dǎo)自噬清除累積的p62則可以起到抑制腫瘤、改善預(yù)后的作用。(2)自噬促進PCD:PCD可以阻止癌細(xì)胞的存活和增殖,而癌細(xì)胞的高度遺傳不穩(wěn)定性則使其對PCD機制產(chǎn)生抗性[12]。有研究顯示,自噬可協(xié)同其他PCD機制通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用[13]。(3)自噬參與免疫反應(yīng):細(xì)胞自噬不僅可以通過促進細(xì)胞因子的產(chǎn)生和吞噬作用促進天然免疫,還可以通過其抗原的呈遞潛能參與適應(yīng)性免疫[14]。有研究顯示,病毒(如EB病毒)及細(xì)菌(如肺炎支原體)的感染與NSCLC的發(fā)生具有相關(guān)性,機體可以通過選擇性自噬機制清除這些病原體[15-16]。但需注意的是,通過異種吞噬機制治療病毒感染的NSCLC在實際應(yīng)用中存在一定的局限性。

1.3細(xì)胞自噬促進NSCLC的進展 雖然細(xì)胞自噬可以在NSCLC早期起到抗腫瘤作用,但是在NSCLC進展到中晚期后,自噬通常被認(rèn)為可通過為癌細(xì)胞提供營養(yǎng)和能量、誘導(dǎo)癌細(xì)胞適應(yīng)各種壓力狀態(tài)、促進癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲及誘導(dǎo)癌細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性等方式促進NSCLC的發(fā)展[17]。有研究證實,在NSCLC中抑制缺氧誘導(dǎo)的自噬主要依賴缺氧誘導(dǎo)因子1α,其可以破壞自噬體與溶酶體的融合來阻斷自噬流,并改善化療藥物的治療效果,該治療策略對吉非替尼耐藥的表皮生長因子受體(EGFR)突變的NSCLC患者有較好的治療前景[18]。研究發(fā)現(xiàn),在中晚期NSCLC中,自噬水平的增加與癌細(xì)胞侵襲力增強、腫瘤分期和生存期縮短呈正相關(guān)[19]。除此之外,自噬所產(chǎn)生的富含能量的代謝物(如乳酸類化合物等)也可作為癌細(xì)胞的化學(xué)誘導(dǎo)劑,刺激腫瘤生長和轉(zhuǎn)移[20]。自噬也可促進NSCLC細(xì)胞對順鉑(DDP)、吉非替尼、喜樹堿、安羅替尼、厄洛替尼及奧西替尼等多種針對NSCLC的化療藥物和放療的耐藥性[21-23],通過抑制自噬可降低腫瘤的耐藥性和進一步發(fā)展。因此,現(xiàn)階段對于中晚期的NSCLC患者通過抑制自噬來達(dá)到腫瘤治療的目的正成為研究的熱點,但該治療途徑的有效性還需要更多的臨床研究支持。

2 自噬在NSCLC治療中的價值

2.1自噬與NSCLC的化療 DDP是晚期NSCLC治療中最常見和最有效的化療藥物,DDP的療效通常受到內(nèi)在因素的限制或癌細(xì)胞對其細(xì)胞毒性的獲得性耐藥,對NSCLC的化療療效構(gòu)成影響。由于NSCLC隨著化療時間的延長,耐藥性呈逐漸升高的趨勢,緩解和降低腫瘤耐藥性的研究被越來越多的人所關(guān)注。有研究顯示自噬與癌細(xì)胞的化學(xué)耐藥密切相關(guān),通過調(diào)節(jié)靶向自噬相關(guān)調(diào)節(jié)因子可能是改善NSCLC治療耐藥性的潛在策略[24]。

近期越來越多的證據(jù)證實腫瘤抑制蛋白的Ras關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)域家族1(RASSF1A)可能是自噬的誘導(dǎo)劑[25]。RASSF1A通過MAP1S介導(dǎo)的Keap1-Nrf2通路促進自噬,從而增加NSCLC的化療敏感性。RASSF1A表達(dá)可能涉及NSCLC中基于DDP化療耐藥性的分子機制,但是確切的生物學(xué)功能仍不清楚。也有研究發(fā)現(xiàn)miRNA-22過表達(dá)可通過調(diào)控骨肉瘤細(xì)胞自噬和凋亡抑制順鉑耐藥性[26],miR-101-3p可以通過調(diào)控ATG4D介導(dǎo)的自噬來調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞對順鉑的敏感性[27]。也有研究證實氯喹(CQ)衍生物羥氯喹(HCQ)作為一種新型的晚期自噬抑制劑與卡鉑、紫杉醇聯(lián)合治療轉(zhuǎn)移性NSCLC患者的腫瘤客觀緩解率可達(dá)到33.00%[28]。同時目前處于臨床實驗階段的ABTL0812作為一個新的化學(xué)實體,可抑制Akt/mTOR軸,也可誘導(dǎo)AMPK活化和ROS積累,成為提高NSCLC患者治療預(yù)期的一個潛在的選擇[29]。HAO等[30]認(rèn)為DDP等化療導(dǎo)致了腫瘤干細(xì)胞的富集,并且發(fā)現(xiàn)自噬水平與NSCLC腫瘤干細(xì)胞的生物學(xué)特性呈正相關(guān),這可能是產(chǎn)生耐藥性的關(guān)鍵原因。CQ抑制自噬可顯著抑制CD133+腫瘤干細(xì)胞在分選細(xì)胞中的表達(dá)。CQ介導(dǎo)的抑制自噬顯著降低了CD133+腫瘤干細(xì)胞集落形成的能力。DDP和CQ聯(lián)合治療在體外可顯著抑制腫瘤干細(xì)胞比例,在體內(nèi)可顯著抑制腫瘤生長。

近年來,NSCLC靶向治療取得了新進展,與傳統(tǒng)的以鉑類為主的化療藥物和以EGFR為代表的靶向治療藥物相比,可明顯改善EGFR-TKIs致敏突變的NSCLC患者的預(yù)后[31],已成為NSCLC治療的首選。盡管如此,但由于耐藥性的快速發(fā)展,以吉非替尼、達(dá)克替尼等為代表的第一代和第二代EGFR-TKIs的抗腫瘤藥物及選擇性靶向EGFR突變(包括T790M)的第三代EGFR-TKIs(如奧西替尼)隨著治療的進展不可避免地再現(xiàn)耐藥。EGFR-TKIs非獨立抗性的多種機制已被確定,主要包括旁路信號通路(如MET或HER2)的激活和組織學(xué)或表型轉(zhuǎn)化及自噬相關(guān)[32]。HATAT等[33]研究發(fā)現(xiàn)ATG16-L1是自噬的關(guān)鍵成分,它有助于吞噬團的延伸和膨脹,通過糾正ATG16-L1剪接和/或增加自噬與EGFR-TKIs聯(lián)合使用的策略能改善EGFR-TKIs靶向耐藥的NSCLC患者的預(yù)后,有望成為一種新的治療手段。

當(dāng)化療藥物起作用時,機體往往會產(chǎn)生細(xì)胞保護性自噬,這也是產(chǎn)生耐藥性的原因之一。因此,自噬抑制與化療藥物聯(lián)合使用可降低耐藥性,增加藥物的治療作用?；诩{米載體的靶向性和低毒性,可以達(dá)到治療效果并減少不良反應(yīng),構(gòu)建納米凝膠以共轉(zhuǎn)移自噬抑制劑CQ和阿霉素(DOX)的化療藥物,可顯著放大化療藥物的治療效果。納米載體藥物和自噬調(diào)節(jié)劑的聯(lián)合遞送系統(tǒng)為改善腫瘤化療、放療、免疫治療提供了一種有前景的策略。因此,優(yōu)化現(xiàn)有的基于納米粒子的聯(lián)合給藥系統(tǒng),開發(fā)更有效、更優(yōu)的納米給藥系統(tǒng)也應(yīng)成為關(guān)注的焦點。

基于既往研究結(jié)果不難看出,自噬在NSCLC治療中,一方面可通過抑制自噬來降低耐藥性進而增加治療效果;另一方面可通過放大自噬程度和藥物的毒性作用來實現(xiàn)癌細(xì)胞的自噬性死亡。

2.2自噬與NSCLC的放療 放療在NSCLC的治療中發(fā)揮著重要作用。然而癌細(xì)胞對電離輻射(IR)的抵抗是放療失敗導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的主要原因,IR后DNA雙鏈斷裂(DSB)修復(fù)是放療耐藥的主要機制。有研究表明,雷帕霉素(RAPA)聯(lián)合異羥肟酸(SAHA)治療通過誘導(dǎo)NSCLC的乙?；胶妥允蓙頊p少DSB修復(fù)和增強DNA損傷,可顯著提高放療的抑制效果[34]。也有研究表明,Beclin-1表達(dá)陰性的患者行γ-分次立體定向放射(FSRT)療效更好[35],因此,治療前可通過檢測Beclin-1的表達(dá)來選擇合適的治療方案。曠華香[36]發(fā)現(xiàn)重組人血管內(nèi)皮抑制素能夠進一步增強放療對小鼠Lewis肺癌移植瘤的移植作用,同時放療聯(lián)合重組人血管內(nèi)皮抑制素會增加移植瘤的自噬活性,通過抑制自噬活性可進一步增強放療聯(lián)合重組人血管內(nèi)皮抑制素的抗腫瘤效應(yīng)。有研究顯示,自噬相關(guān)蛋白LC3-Ⅱ與NSCLC腫瘤的大小、有無壞死、腫瘤臨床病理分期及腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),在腫瘤中通常表達(dá)下調(diào),當(dāng)其高表達(dá)時會影響放療敏感性[37]。FAN等[38]研究發(fā)現(xiàn)在放療敏感組和放療耐受組的晚期,內(nèi)小體微自噬是不同的,首次提出內(nèi)小體微自噬在NSCLC患者放療敏感性中具有重要的意義,但其內(nèi)在機制仍需進一步探討。JIN等[39]通過整合circRNA-miRNA-mRNA網(wǎng)絡(luò)分析,揭示了X射線和碳離子放療可作為NSCLC的潛在預(yù)后生物標(biāo)志物。同時也有研究證實GSK-3β可抑制自噬進而增加NSCLC的放射敏感性[40]。上述研究結(jié)果為NSCLC的放射敏感性和相應(yīng)的臨床治療提供了新的見解。因此,對于接受放療的NSCLC患者,要根據(jù)實際情況選擇合適的放療方案和聯(lián)合自噬相關(guān)因子檢測及與自噬抑制劑的聯(lián)合使用以提高放療的敏感性和有效性。

3 總結(jié)與展望

基于以上研究顯示,自噬與NSCLC的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),所以自噬相關(guān)因子不僅有作為一種篩查NSCLC高危人群指標(biāo)的潛力,甚至可能有望成為一種NSCLC 的早期篩查指標(biāo)。但自噬與NSCLC關(guān)系是復(fù)雜多變的,在腫瘤不同的時期自噬的表達(dá)和作用也不盡相同。所以在NSCLC治療上,需結(jié)合腫瘤的進展情況及相關(guān)因子的表達(dá)水平等,有針對性地選擇激活或抑制自噬的治療策略。與此同時,進一步的研究應(yīng)著重梳理自噬與NSCLC之間的聯(lián)系以指導(dǎo)NSCLC在不同階段治療方式的選擇,同時要開發(fā)自噬相關(guān)的早期腫瘤篩查指標(biāo),為NSCLC的早期診斷和治療提供新的分子生物學(xué)依據(jù)。