自噬与肿瘤的关系及抗肿瘤药物
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自噬与肿瘤的关系及抗肿瘤药物自噬是将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体进行消化降解的过程.正常生理情况下,细胞自噬利于细胞保持自稳状态;在发生应激时,细胞自噬防止有毒或致癌的损伤蛋白质和细胞器的累积,抑制细胞癌变;然而肿瘤一旦形成,细胞自噬为癌细胞提供更丰富的营养,促进肿瘤生长.因此,在肿瘤发生发展的过程中,细胞自噬的作用具有两面性.对于细胞自噬和肿瘤发生之间的关系有待深入的研究,这将会有助于人类更好地认识并最终攻克肿瘤。
标签:肿瘤,自噬,抗肿瘤药物Abstract:Autophagy is the major intracellular degradation system by which cytoplasmic materials (denatured protein,damaged organelles)are delivered to and degraded in the lysosome to maintain homeostasis. Once carcinogenesis rising up,autophagy would be also employed by cancer cells. Autophagy plays an important role in cancer cells– both in protecting against cancer as well as potentially contributing to the growth of cancer. However,autophagy can also contribute to cancer by promoting survival of tumor cells that have been starved. The relationship between autophagy and tumorigenesis need to be further researched,which will help humanity better understand and ultimately overcome the cancers.Keywords:Tumor,Autophagy,Anti-tumor drug1 细胞自噬的概念1.1 自噬的基本概念传统的细胞死亡方式分类包括细胞坏死和细胞凋亡2种,后者又称为程序性细胞死亡,而新近的研究发现,除坏死和凋亡之外还存在其他细胞死亡方式,例如自噬[1] 。
细胞自噬在肿瘤发生与治疗中的作用细胞是生命的基本单位,它们包含了不同的结构和功能,从而构成了生命的多样性。
在人体内,细胞的数量非常之多,达到了数万亿个。
然而,由于种种原因,有些细胞会开始出现异常,不断分裂并造成肿瘤的形成。
肿瘤是人类最为常见的疾病之一,而在治疗中,细胞自噬已被广泛用于对抗这种疾病。
什么是细胞自噬?细胞自噬(autophagy)是一种细胞内垃圾清理过程,指细胞通过吞噬和降解自己的蛋白质、细胞器等功能失调或老化的结构,以提供新的物质实现细胞更新和代谢平衡。
正常的细胞自噬有助于减少老化和代谢疾病的风险。
不过,类似于口腔、鼻子和皮肤等具有接触食物和环境的器官,细胞自噬也有可能受到恶性肿瘤等的干扰:细胞自噬在肿瘤发生中的角色在肿瘤发生和发展的过程中,细胞自噬起着复杂的调控作用。
正常的细胞自噬能够保证细胞内成分之间的平衡,而恰恰肿瘤细胞的生长并不符合这个原则。
肿瘤细胞的自噬机制,因而就是以异常和增加为标志的。
肿瘤细胞通过细胞自噬的方式使得细胞中异常/老化的部分得以得到修复或替换,仍然能够继续分裂。
这也就意味着,肿瘤细胞通过细胞自噬的方式得到了一种保护作用,因此研究此种方式是治疗肿瘤的一个重要环节。
细胞自噬在肿瘤治疗中的作用因为细胞自噬过程是肿瘤细胞的罩子,所以研究细胞自噬机制以寻找一种击败癌细胞的方法是很有必要的。
事实证明,通过特定的药品、重组重组蛋白、或小分子化合物,人类可以显著影响并调控肿瘤病人的细胞自噬过程。
通过特定的药物,人们可以选择在特定的疾病时期使用,进一步影响肿瘤细胞的自噬系统来抗击肿瘤:1. 抑制细胞自噬对抗癌症在肿瘤治疗中,一些用于抗肿瘤治疗的药物能够抑制恶性细胞内的自噬功能,从而导致肿瘤细胞的死亡或减少。
当恶性细胞的自噬功能被抑制时,所谓的蛋白质过度积累会产生,从而使肿瘤细胞接受药物攻击后的恶化情况得到提高。
2. 激活细胞自噬对抗癌症与此同时,一些化合物和药物虽然通过增加恶性细胞的细胞自噬功效来与恶性肿瘤作斗争,但是迄今为止尚不清楚该类型分子是否特异性的增加或激活恶性细胞的细胞自噬系统。
细胞自噬与肿瘤发生发展的关系细胞自噬是一种基本的细胞生物学进程,是细胞通过消化和回收自身组分维持内部环境稳定的重要方式。
细胞自噬具有多种功能,包括清除老化、病毒、细菌等有害物质,有助于重组蛋白质,修复 DNA 损伤,提高细胞存活和运作效率等。
因此,细胞自噬在固体瘤、恶性肿瘤等疾病研究领域中引起了广泛关注。
细胞自噬与固体瘤固体瘤的发生、发展与细胞自噬密切相关。
在正常细胞中,细胞自噬是一种维持细胞稳态的重要机制。
而在肿瘤细胞中,细胞自噬可以通过多种方式参与肿瘤的发生,发展以及对治疗的反应。
一方面,研究表明,在固体瘤中,细胞自噬可以调节瘤细胞的生长、分化、凋亡、转移等生物学特征,促进恶性肿瘤的发生、发展。
例如,研究人员发现,肝癌细胞中自噬通过通路调节瘤细胞的代谢,增加瘤细胞获得性外带,改善瘤细胞生存能力等方式促进肝癌发生、发展。
另一方面,细胞自噬也可以通过清除代谢产物、抵御氧化应激、发挥防癌作用,减少恶性肿瘤对外部环境的依赖性。
一些研究表明,减少瘤细胞自噬,则会加速肿瘤的发展,而增加瘤细胞自噬则可以减少瘤细胞的发展。
此外,细胞自噬的性质还可能取决于肿瘤的类型、程度、发展以及治疗阶段等诸多因素。
细胞自噬与恶性肿瘤自噬参与了恶性肿瘤的发生,进展和治疗。
自噬功能维护癫痫肿瘤细胞的存活、代谢和增殖,防止由于外部环境恶劣(如低氧、脱落等)导致的细胞死亡。
在自噬过程中,细胞合成自噬体并降解其内部组分,将代谢产物外泄到外面,为肿瘤细胞提供充足的营养和能量,然后将其再次利用于蛋白质的再生和生物学过程中其他步骤的执行。
根据研究显示,瘤细胞即使在自噬过程中仍然可以进行生殖和生长,从而导致肿瘤的进展和恶化。
我们可以发现,相对于正常细胞,多数恶性肿瘤在自噬过程中的表现和需要不同。
特别是当与初始或初级的恶性肿瘤不同,当癌症发展到足够严重的状况时,自噬反而会加速癌症的发展。
这是因为在癌症的发展过程中,细胞自噬不仅可以通过维持癌症细胞的营养和代谢生物学过程,还可以抵抗细胞凋亡和抗药性等出现的多种问题。
细胞自噬机制与肿瘤发生的关系研究细胞自噬是细胞在特定条件下分解、重组和利用自身组分的一种重要生物学过程。
它的最终目的是为了维持细胞的稳态,平衡细胞生长和死亡。
自噬在早期的研究中主要被认为是一个维持细胞代谢平衡的基础细胞生物学事件。
然而,近年来的研究发现,自噬过程与许多生理和病理过程有关,包括肿瘤发生和治疗反应等方面。
自噬机制通常涉及到三个过程:自噬体形成、降解和重利用。
自噬体是由一个或多个膜囊组成的结构,其中包含被降解的形成物质。
它们通常由双层膜形成,周围包裹着细胞质并与早期内体和晚期内体密切相关。
自噬体形成的关键步骤是通过包膜体的形成将细胞密封在一起。
随着膜体的扩张和闭合,一些细胞器和其他细胞成分被包裹到内部,形成自噬体囊泡。
自噬体囊泡短暂地与各种内体和溶液交互,最终在溶酶体降解被处理。
在这个过程中,自噬酶如细胞核酸酶和蛋白酶会裂解降解被包裹到自噬体的膜囊,从而释放物质到细胞质中以供再利用。
肿瘤发生和治疗反应与自噬有关。
在许多肿瘤中,癌细胞表现出无法正常限制细胞增殖和死亡的特性。
因此对这些肿瘤细胞的生化和分子机制的研究是非常重要的。
近年来的研究发现,在某些情况下,自噬可能促进肿瘤的发生和生长。
一些肿瘤细胞可以通过自噬从外部和自身吸取营养和能量来维持生长和代谢活性。
同时,一些抗肿瘤药物可以刺激肿瘤细胞中的自噬进程,从而增加其对治疗的耐受性。
当我们开始理解自噬在癌症中的作用时,我们就可以开始了解自噬在治疗过程中的潜在作用。
一些抗癌治疗方案可能利用自噬调节肿瘤细胞死亡的逆向过程。
例如,目前有一些药物通过促进细胞死亡来治疗癌症,这些药物可能通过抑制自噬来加速它们的抗肿瘤作用。
总的来说,自噬被认为是一种重要的生物学过程,可以在诸多生理和病理过程中发挥作用,包括维持细胞代谢平衡、调节癌细胞的生长和死亡等。
深入探索这种生物学机制是非常重要的,它有助于我们更好地理解肿瘤发生和生长的机制,并为癌症治疗新策略的发现提供新思路。
细胞自噬对肿瘤细胞生长调控的影响人们习惯将细胞自噬当作细胞的一种无害的代谢过程。
其实,它是自身保护机制下,清除细胞内过多或异常内质网、线粒体等细胞组分,实现生物体代谢平衡的基本方式之一。
而不幸的是,许多肿瘤细胞正是利用这种自噬过程进行生长调控,并在阻碍自噬继续进行时,顺利逃避机体的清理浊化,从而迅速增殖。
一、什么是细胞自噬细胞自噬是一种原代质袋-溶酶体系统涉及的草根的、自我调整的物质循环途径,可以分解各种变质、异常、超时的蛋白质、膜类化合物和内源性代谢产物,以完成细胞自我平衡和内在新陈代谢的调整。
此过程基于一系列途径进行,并涉及蛋白质的适应性变化、核苷酸的代谢降解、组蛋白修饰和表观调控等多种方式。
自噬与细胞分化、凋亡、轴突的发生和突触分化、神经信号传递等多个方面息息相关。
二、肿瘤细胞与自噬的复杂关系当肿瘤细胞中遇到自噬时,内水平的分子调控机制抑制自噬可能发生任何的精细调节机制,导致工作的老化和分化不全。
如果肿瘤细胞不能完成巨噬细胞的清除,他们通过自噬释放成为可溶性因子,成为肿瘤细胞克隆的内在部分。
在上面这些过程中,类似抗私有化的恢复性自我修复机制也可能会参与其中。
自噬和细胞凋亡有密切的关联,是一种在肿瘤细胞中常常出现的现象。
对于癌细胞来讲,细胞自噬是一种把自己和环境分开的生存机制.在细胞自噬过程中,常会出现不适量的蛋白降解或一些活性物质的释放,导致细胞生长和细胞生存的环境变化。
三、如何将细胞自噬作为肿瘤细胞的药物靶点在肿瘤治疗中,研究自噬对肿瘤细胞生长调控的影响,发现自噬对肿瘤细胞具有重要的调控作用。
一方面,细胞自噬可以通过减少细胞对营养物质和能源的需求,限制肿瘤细胞的生长和生存。
同时,在肿瘤治疗时,可以通过调节自噬通路来提高其治疗效果。
根据细胞自噬机制的不同,针对不同自噬通路的药物研究也在不断进行。
例如,一些自噬抑制剂可以阻碍细胞自噬过程的进行,从而抑制肿瘤细胞的生长和分化。
另外,对于一些抗肿瘤药物,例如S-1、紫杉醇等,研究也发现其抑制肿瘤细胞生长的机制也和肿瘤细胞自噬的机制密切相关。
细胞自噬在肿瘤发生与治疗中的作用引言细胞自噬是一种重要的细胞功能,它能够通过降解和回收细胞内部的分子、蛋白质和细胞器来维持细胞内稳态。
近年来,越来越多的研究表明,细胞自噬在肿瘤的发生与治疗中起着重要的作用。
本文将详细探讨细胞自噬在肿瘤发生过程中的调节机制以及在治疗中的应用。
一、细胞自噬在肿瘤发生机制中的调节1. 肿瘤抑制基因与细胞自噬众所周知,肿瘤抑制基因是维持正常体内稳态和阻止肿瘤形成的关键因素。
其中一个重要的抑癌基因是Beclin 1,它参与调控细胞自噬过程。
Beclin 1与其他蛋白质共同组成复合物,如VPS34复合物,在启动并调节自噬过程中起关键作用。
当Beclin 1突变或丧失时,会导致自噬通路异常激活,细胞无法正常进行自噬,从而增加了肿瘤形成的风险。
2. 线粒体与细胞自噬线粒体是细胞中产生能量的重要器官,其功能失调与多种疾病,包括肿瘤相关性疾病密切相关。
细胞自噬通过降解和清除受损的线粒体(线粒体自噬)来维持细胞内能量代谢的平衡,并防止受损的线粒体释放有害分子。
对于发展成肿瘤的细胞来说,保持正常线粒体功能至关重要。
一些研究表明,抑制线粒体自噬可以诱导凋亡和抑制肿瘤发生。
3. 胰岛素样生长因子(IGF)信号通路与细胞自噬IGF信号通路在调节多种生物学过程中起着重要作用,包括促进细胞增殖和生长。
它已被证明与多种癌症的发生和发展密切相关。
最近的研究表明,IGF信号通路可以直接或间接地影响细胞自噬。
IGF信号通路可以通过抑制Beclin 1表达来降低细胞自噬的水平,从而促进肿瘤细胞的生长和存活。
二、细胞自噬在肿瘤治疗中的应用1. 细胞自噬作为治疗靶点由于细胞自噬在肿瘤发生和发展过程中发挥重要作用,针对细胞自噬的治疗成为一种新的策略。
研究发现,抑制自噬过程可能增加抗肿瘤药物的有效性。
一些药物已经被开发出来来针对自噬途径进行干预,如氯喹和羟基氯喹等。
这些药物能够调节自噬通路中的关键分子,阻断其正常功能,并导致肿瘤细胞死亡。
细胞自噬在肿瘤治疗中的作用及机制肿瘤治疗一直是临床医学研究的热点,近年来细胞自噬作为新的治疗靶点受到了广泛的关注。
细胞自噬是一种细胞内自我降解的过程,可以清除细胞内损伤的蛋白质和细胞器,维持细胞的稳态。
然而,在某些条件下,自噬可以促进肿瘤的发生和发展。
因此,利用自噬的特点,干预其发生和发展,对于肿瘤治疗具有非常重要的意义。
1. 细胞自噬在肿瘤中的作用及机制细胞自噬在肿瘤发生和发展中起到了不同的作用。
在早期肿瘤的发生阶段,自噬通常发挥消除损伤的细胞和保持细胞稳态的作用。
然而,在肿瘤进展到后期时,往往会导致细胞自噬的过度激活,从而促进肿瘤的生长和扩散。
这是因为细胞自噬会导致损伤DNA和细胞周期的异常,从而诱发肿瘤的发生和发展。
细胞自噬的机制复杂,其主要包括自噬酶体的形成和运输、自噬前体的选择,以及自噬酶体的吞噬和降解过程。
其中,自噬酶体的形成和运输是最关键的步骤。
在细胞中,自噬酶体的形成和运输需要一系列的ATP酶的参与,如Atg4、Atg5和Atg7等。
这些ATP酶的参与使得三次空穴复合体的形成得以进行,从而进一步促进自噬酶体的形成和运输。
自噬酶体形成和运输的过程中,还涉及到一些特殊的蛋白质,如LC3和p62等。
这些特殊的蛋白质在自噬酶体的形成和运输过程中起到了至关重要的作用。
2. 细胞自噬在肿瘤治疗中的应用由于细胞自噬在肿瘤治疗中起到了不同的作用,因此,针对自噬的干预成为了治疗肿瘤的重要手段之一。
首先,阻断细胞自噬的相关信号通路是治疗肿瘤的一个有效策略。
在肿瘤发生和发展的过程中,往往有多种因素可以导致自噬的过度激活。
针对这种情况,可以选择特定的自噬信号通路进行干预,从而抑制肿瘤的细胞生长和扩散。
例如,靶向蛋白激酶MTOR的抑制剂Rapamycin可以促进细胞自噬的过度激活,从而抑制肿瘤的生长和扩散。
其次,利用自噬诱导剂可以促进肿瘤细胞的死亡。
在某些情况下,通过诱导肿瘤细胞的自噬过度激活,可以导致其死亡。
细胞自噬与肿瘤发展的关系肿瘤是一种严重威胁人类健康的疾病。
目前,许多研究表明,细胞自噬在肿瘤的发展中起着至关重要的作用。
一、什么是细胞自噬?细胞自噬是指细胞通过识别、吞噬和降解包括蛋白质、细胞器或整个细胞的过程。
它是一种重要的细胞代谢过程,能够使细胞在饥饿和其他应激条件下维持生命活动。
同时,细胞自噬还可以识别和降解异常蛋白,维持细胞内环境的稳定。
二、细胞自噬与肿瘤的关系细胞自噬在肿瘤的发生和发展中起着至关重要的作用。
许多研究表明,细胞自噬可以识别和降解肿瘤细胞中的异常蛋白和细胞器,从而减轻异常蛋白和细胞器在细胞内积聚的负面影响。
此外,细胞自噬还可以通过清除老化的细胞和细胞内垃圾,减少肿瘤细胞的出现。
然而,在肿瘤细胞的某些阶段,细胞自噬反而会促进肿瘤的发展。
有研究表明,肿瘤细胞在生长过程中会产生大量的乳酸,而这些乳酸可以促进细胞自噬。
同时,肿瘤细胞还会通过细胞自噬清除受损细胞器,从而增加肿瘤细胞的存活能力。
三、如何利用细胞自噬治疗肿瘤?针对细胞自噬在肿瘤中的双重作用,研究人员正在积极探索使用细胞自噬治疗肿瘤的方法。
一种方法是利用细胞自噬途径抑制肿瘤细胞的生长。
研究表明,一些药物可以抑制肿瘤细胞中的细胞自噬,从而诱导肿瘤细胞凋亡。
另一种方法是利用细胞自噬途径促进肿瘤细胞的死亡。
该方法通过促进肿瘤细胞自身的细胞自噬,使之死亡。
本方法需要结合其他治疗手段使用,如化疗,以产生更好的效果。
四、为什么细胞自噬仍然面临挑战?目前,细胞自噬治疗肿瘤仍面临挑战。
首先,细胞自噬的调节机制仍然不清楚。
其次,细胞自噬在肿瘤中的作用机制仍未得到彻底的研究。
最后,现有的治疗方法需要进一步改进和完善,以提高治疗效果。
综上所述,细胞自噬在肿瘤的发展中发挥着重要的作用。
通过探索细胞自噬的机制,研究人员可以更好地理解肿瘤的发展机制,并找到更好地治疗肿瘤的方法。
细胞自噬与肿瘤治疗肿瘤是人类不断面临的重要健康问题之一。
长期以来,医学研究人员在探索治疗肿瘤的方法上进行了大量的研究。
近年来,细胞自噬作为一种潜在的治疗手段备受关注。
本文将探讨这种治疗手段在肿瘤治疗方面的应用。
1、细胞自噬的概念细胞自噬是一种非常重要的细胞生理过程,可以通过不同的机制将细胞内的组分或膜包裹成一个单独的结构并在细胞内被降解。
这种过程在许多方面都起着非常重要的作用,包括清除或降解细胞内的垃圾物质、分解供能、调节细胞生长和凋亡等。
2、细胞自噬与肿瘤治疗细胞自噬在肿瘤治疗中的作用越来越受到关注。
由于肿瘤细胞增殖速度快且能耗大,在其生存的环境中往往很难获得足够的摄取物来维持正常的代谢过程。
因此,自噬途径在某些情况下可能会被肿瘤细胞利用。
3、抑制自噬作为一种肿瘤治疗方法在许多情况下,抑制自噬会成为一种肿瘤治疗的方法。
事实上,许多现有的抗癌药物就是通过干扰肿瘤细胞的自噬途径来达到治疗的效果。
例如,感光剂等抗肿瘤药物能够通过抑制肿瘤细胞的自噬途径来触发细胞凋亡,这样可以周到地消除恶性肿瘤细胞。
4、促进自噬作为一种肿瘤治疗方法在另一方面,有时候促进自噬也可以成为一种有效的肿瘤治疗方法。
例如,许多化疗药物都会抑制细胞生长和分裂,进而触发细胞自噬,在自噬途径的情况下,能够加速化疗药物的清除并促进肿瘤治疗的效果。
5、自噬和免疫系统自噬还可以通过各种机制调节肿瘤细胞的免疫反应。
例如,自噬可以通过提高细胞生长因子和淋巴因子的水平,以及促进抗肿瘤T细胞的激活和增殖等方式来对抗肿瘤细胞。
此外,研究人员已经发现,自噬对肿瘤免疫治疗的增强效果也至关重要。
6、自噬在肿瘤治疗中的应用前景现在,许多人都渴望开发一种更加创新和有效的肿瘤治疗方法。
在这种情况下,细胞自噬作为一种潜在的治疗方法已经受到了普遍的认可和关注。
随着细胞自噬途径的研究逐步深入,这种治疗方法在将来也将继续发挥重要作用。
7、总结细胞自噬作为一种具有重要生物学意义的过程,在肿瘤治疗中有着重要的应用前景。
自噬在肿瘤代谢和疾病治疗中的应用自噬(autophagy)是一种细胞内的重要生理过程,其主要作用是清除细胞内的损伤蛋白、过期细胞器,为细胞提供新的营养和能量,从而维持细胞健康状态。
自噬过程包括自噬体的形成、运输和合并,最终形成新的溶酶体,通过降解物质来满足细胞对营养和能量的需求。
近年来,越来越多的研究表明自噬在肿瘤代谢和疾病治疗中起到了非常重要的作用。
一、自噬在肿瘤代谢中的作用自噬在肿瘤代谢中扮演的作用极其关键。
肿瘤细胞呈现出高度的代谢需求,自噬提供了一种新的来源来满足肿瘤细胞对能量和物质的需求。
同时,自噬也能够减轻肿瘤细胞途径产生的代谢废物,从而缓解代谢毒性。
研究表明,在肿瘤细胞中,自噬的发生与否和自噬的强度直接影响肿瘤的进展。
一方面,自噬能够提供营养和能量来满足肿瘤细胞的代谢需求;另一方面,自噬也能够加强肿瘤细胞的耐药性,因此自噬在肿瘤治疗中的应用备受关注。
二、自噬在肿瘤治疗中的应用自噬在肿瘤治疗中的应用,主要通过不同的途径来促进或者抑制自噬的过程,从而达到对肿瘤的治疗效果。
一些研究显示,抑制自噬可以增强某些肿瘤细胞的药物敏感性。
另一方面,促进自噬也是一种医学手段,可以通过清除损伤蛋白、细胞存活保护等机制来防止细胞死亡和组织损伤。
1.抑制自噬抑制自噬是一种治疗肿瘤的方法,其主要作用是抑制肿瘤细胞内自噬的发生,从而提高对抗肿瘤的能力。
一些药物,如氢吗啡酮(HCQ)和红霉素,已被使用来抑制自噬。
例如,HCQ可以通过抑制自噬在内质网应激(ER stress)和有机化合物的累积中的作用来提高肿瘤细胞的敏感性。
2.促进自噬促进自噬也是一种治疗肿瘤的方法,其主要作用是加强自噬对肿瘤细胞的清除作用。
例如,美托蒽醌(MTX)是一种常用的治疗RA的药物,其作用机制可能与促进自噬有关。
经过体外和体内实验表明,MTX可以促进肿瘤细胞内自噬体的形成,从而增强细胞对调控自噬的信号的响应能力。
另外,一些抗肿瘤药物,如伊马替尼(imatinib)也能够通过促进自噬来发挥治疗作用。
自噬与肿瘤的关系及抗肿瘤药物张庆余任皓刘洁朱润芝广东医学院附属医院肝胆外科研究室湛江市肝胆相关疾病重点实验室摘要:自噬是将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体进行消化降解的过程.正常生理情况下,细胞自噬利于细胞保持自稳状态;在发生应激时,细胞自噬防止有毒或致癌的损伤蛋白质和细胞器的累积,抑制细胞癌变;然而肿瘤一旦形成,细胞自噬为癌细胞提供更丰富的营养,促进肿瘤生长.因此,在肿瘤发生发展的过程中,细胞自噬的作用具有两面性.对于细胞自噬和肿瘤发生之间的关系有待深入的研究,这将会有助于人类更好地认识并最终攻克肿瘤。
关键词:肿瘤,自噬,抗肿瘤药物Abstract:Autophagy is the major intracellular degradation system by which cytoplasmic materials (denatured protein, damaged organelles) are delivered to and degraded in the lysosome to maintain homeostasis. Once carcinogenesis rising up, autophagy would be also employed by cancer cells. Autophagy plays an important role in cancer cells– both in protecting against cancer as well as potentially contributing to the growth of cancer. However, autophagy can also contribute to cancer by promoting survival of tumor cells that have been starved. The relationship between autophagy and tumorigenesis need to be further researched, which will help humanity better understand and ultimately overcome the cancers.Keywords: Tumor, Autophagy, Anti-tumor drug1 细胞自噬的概念1.1 自噬的基本概念传统的细胞死亡方式分类包括细胞坏死和细胞凋亡2种,后者又称为程序性细胞死亡,而新近的研究发现,除坏死和凋亡之外还存在其他细胞死亡方式,例如自噬[1] 。
细胞自噬是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。
该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后,送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中进行降解并得以循环利用。
细胞自噬最早由Ashford和Ponen于1962年用电子显微镜在人的肝细胞中观察到,是细胞中初级溶酶体处理内源性底物的重要过程,同时参与维持蛋白代谢平衡及细胞内环境的稳定,其在清除废物、结构重建以及细胞生长发育中起重要作用[2]。
自噬存在于真核细胞的病理生理过程中,近年随着对自噬研究的不断深入,其在肿瘤中的作用日渐引起广泛关注。
目前研究表明自噬功能异常在肿瘤发生、发展中均扮演重要角色[3] 。
在生物进化中,细胞自噬是一种保守的过程,从酵母到植物细胞再到哺乳动物,都存在这样的过程,并且其中的很多调节因子在多个生物种中都能找到其同源体[4]。
1.2 与自噬相关的重要细胞器——溶酶体损坏的蛋白或细胞器在体内降解主要有泛素-蛋自酶体途径(UPS)和溶酶体途径(细胞自噬)。
UPS和自噬在降解过程、机制、亚细胞定位、降解底物、系统活性等方面均有区别,细胞自噬是UPS受损时的代偿途径,细胞自噬可以在UPS抑制时激活;细胞自噬的长期抑制可导致UPS功能受损,但UPS不能代偿细胞自噬被抑制的功能[5] 。
本文主要讨论溶酶体途径。
自噬是细胞对持续性内外刺激的非损伤性应答反应,以维持细胞结构、代谢和功能的平衡。
根据底物进入溶酶体途径的不同,可将自噬分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬等三类[9]。
巨自噬和微自噬过程都产生自噬体,但是,巨自噬形成的自噬体较大。
分子伴侣介导的自噬无自噬体形成[6] 。
虽然广义上的自噬包括巨自噬(巨自噬又分为依赖Atg5和Atg7的传统途径及依赖Rab-9的非传统途径两种[7])、微自噬和分子伴侣介导的自噬三种类型,通常所说的自噬即指巨自噬,也是目前研究最多的[8] 。
以巨自噬为例,细胞自噬相关基因主要是指一系列的Atg基因,包括在细胞自噬调节中与自噬小体形成相关的基因,影响溶酶体清除自噬小体的基因,细胞自噬调节所必需的基因,自噬小体隔离、运动、成熟相关的基因,以及调节细胞自噬和其他细胞活动的基因等[9]。
1.3 自噬发生的过程自噬体发生过程可分为:自噬体的诱导,形成,运输及裂解。
[10]其中自噬体的形成依赖于两个泛素样结合系统—Atg12 /Atg5和Atg7 /Atg8系统。
[11]并可将自噬过程大致划分为四个主要阶段:a. 分隔膜的形成:在应激或饥饿状态下,内质网膜凹陷形成杯状的双层结构分隔膜,开始在待降解物周围包绕形成自噬体萌芽。
b. 自噬体的形成:分隔膜继续延伸,将待降解物完全包绕并与细胞质隔离形成自噬体。
c. 自噬体的运输与融合:自噬体形成以后,会将包裹物运输至溶酶体,再与溶酶体相融合形成自噬溶酶体。
d. 自噬体的裂解:自噬溶酶体形成后,待降解物先经囊泡酸化,当pH达到所需值后最终被溶酶体中多种蛋自酶降解,其降解产生的小分子物质在细胞内可以被再循环利用。
[12]2.自噬的功能2.1 自噬的基本功能细胞白噬的生理功能主要包括四个方面:a. 白噬是细胞对代谢应激和环境变化的适应性反应。
代谢应激是营养缺乏、缺氧、生长因子损耗等因素导致的,因能量供应不足而引起的应激反应,此时机体动员自身储备,增加能量和营养供应,同时一些细胞因供能不足或为保护机体可能发生坏死、凋亡等。
自噬作用的降解产物氨基酸、核苷酸、游离脂肪酸等可进人物质能量循环,满足应激条件下细胞和有机体代谢的需求。
例如自噬可以在细胞处于缺血缺氧等饥饿状态时从分解产物中获得能量。
大量研究表明增强的自噬促进了细胞在缺血缺氧等饥饿状态下的存活。
[13]b. 自噬作为细胞保持稳态的管家机制,有处理废物的功能。
它可去除丧失功能的细胞器、大分子以及细胞质内成分,防止异常蛋白质累积,并可去除细胞内病原体,由此对蛋白质和细胞器进行质量控制。
这对于对抗衰老、癌变、神经退行性病变、感染等有重要的意义。
c. 自噬可能通过处置受损的线粒体和过氧化物酶体而抑制活性氧簇(ROS)的产生,减少DNA损伤和染色体不稳定性,因此,可能具有细胞保护作用。
d. 自噬作为程序性细胞死亡的一种,可在细胞无法继续维持自身生存时诱导细胞主动性死亡。
[14] 自噬桥接了先天和适应性免疫系统,自噬功能障碍与炎症,感染、神经退行性病变和癌症等均有关联。
[2]2.2 自噬与肿瘤近期的研究发现,自噬作用在肿瘤的形成中起着重要作用[15]。
正常生理情况下,细胞自噬利于细胞保持自稳状态;在发生应激时,细胞自噬通过:a.限制染色体不稳定性,从而减少致癌突变的积累;b. 限制氧化应激;3.减少瘤内坏死及炎症等途径来达到防止有毒或致癌的损伤蛋白质和细胞器物质积累的目的[16],从而抑制细胞癌变(最近报道的自噬和衰老之间的联系提供了一个额外的自噬的肿瘤抑制作用的基础[17])。
自噬介导的肿瘤抑制功能可以清除受损的已氧化细胞器,从而防止因积累有毒的氧自由基而导致的基因组不稳定。
[18]然而,肿瘤一旦形成,细胞自噬为癌细胞提供更丰富的营养,促进肿瘤生长,尤其在当肿瘤内还没有形成足够的血管为其扩增提供营养时,肿瘤细胞可以通过自噬来克服营养缺乏和低氧的环境得以生存。
同时,自噬为线粒体的分隔可防止促凋亡因子,如细胞色素和凋亡诱导因子的扩散。
此外,自噬可以清除电离辐射时受损的大分子或细胞器(如线粒体),保护肿瘤细胞免受电离辐射的作用,从而逃避凋亡而存活下来。
当化疗、放疗后,肿瘤细胞会产生大量的破损细胞器、损坏的蛋白质等有害成分,此时提高自噬活性可及时清除这些有害物质,并提供应急的底物和能量为修复受损的DNA赢得时间和条件。
[19]因此,在肿瘤的发生发展过程中,细胞自噬的作用具有两面性,自噬初期可以作为肿瘤发生的一种抑制因素;肿瘤一旦形成细胞自噬可促进肿瘤生长。
[20]目前为止,由于我们仍无法根治肿瘤,许多挑战拭待解决。
最重要的是,应该澄清自噬的双重角色,并且应该根据肿瘤的细胞类型,发展的不同阶段及肿瘤生存的不同微环境来决定我们采取的应对方式。
[21]3.自噬与肿瘤3.1自噬与肿瘤发生发展密切相关据报道,鼠的肝癌发生与发展过程中伴随着自噬现象进行性减少,癌前病变期肝细胞自噬活动降低到正常细胞的50%,在肝癌细胞中自噬更是降到正常时的20%。
在肿瘤晚期,实体瘤内部细胞营养缺乏情况下自噬很可能被激活,维持肿瘤细胞生存。
根据自噬与肿瘤基因的关系可将肿瘤基因分为三类。
第一类是自噬执行基因,表现为肿瘤抑制功能,Beclin1就是这类的典型。
第二类是参与自噬调节的基因,通过促进细胞死亡来抑制肿瘤。
第三类是癌基因和抑癌基因,它们在细胞自噬途径中协同作用、相互抵制,癌基因和抑癌基因的突变可能导致肿瘤发生。
这一类基因包括mTOR,p53等。
[22]3.2自噬的参与者目前调节自噬的分子中起关键作用的是mTOR复合体和Beclinl复合体及p53基因。
自噬是一个动态过程,包括一系列的步骤,这都是由Atg蛋白控制的。
迄今为止,在酵母中已发现30多种Atg,而且很多都与哺乳动物同源。
3.2.1mTOR mTOR作为A tg蛋白上游调节分子被广泛研究。
早期研究发现mTOR 激酶抑制剂一一雷帕霉素可以诱导自噬的发生,作为生长因子、营养和能量的感受器,[23]它的激活与蛋白合成、细胞生长和自噬抑制有关,提示mTOR在自噬调控中发挥重要作用。
[24]目前mTOR激酶复合体可根据对雷帕霉素的敏感性分为:对雷帕霉素敏感的mTORCl和不敏感的mTORC2。
mTORC 1主要调节细胞生长、能量代谢和自噬,而mTORC2则主要参与细胞骨架的重组和细胞存活。
[25]3.2.2 Beclin1复合体Beclin1复合体是由Bcl-2, Beclinl( Beclinl基因也称BECN1和UVRAG和Vps34基因组成。
1998年Liang等在致死性Sinbis病毒性脑炎的大鼠中发现一种相对分子质量为60 000的蛋白质,与bcl-2基因产物相互作用能抑制Sinbis病毒的复制,减少中枢神经系统的凋亡,并可能在宿主的抗病毒防御上起作用,他们将编码这种蛋白质的基因命名为Beclinl[26])。