细胞自噬在肿瘤发生发展中作用的研究进展_李丁
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自噬与肿瘤放射治疗的关系及研究进展自噬现象普遍存在于真核细胞中,它是细胞对于外界环境的一种适应性反应。
自噬与凋亡同为机体重要的程序性死亡方式,两者之间有着紧密的关系。
自噬在肿瘤的发生发展中起到了促进和抑制的双重作用。
放射疗法是许多肿瘤综合治疗的有效方法之一,然而有些肿瘤对放射治疗逐渐产生抵抗性,通过调节自噬的水平来改变肿瘤细胞对放射治疗敏感性为提高肿瘤放疗疗效提供了新方向。
标签:自噬;肿瘤;放射治疗;研究进展细胞死亡方式主要分为坏死和程序性死亡两种,而目前研究者又将后者分为细胞凋亡和自噬性细胞死亡。
细胞的自噬及自噬与肿瘤的关系引起了普遍的关注,有关肿瘤放射治疗与自噬关系的研究也正在广泛开展,但对于自噬在不同肿瘤及其发生、发展的不同阶段的作用,特别是在肿瘤放疗中的具体作用,各研究机构结论不一。
因此笔者将进一步讨论自噬与肿瘤发生发展及放疗关系的进展,对肿瘤放疗过程中的自噬的应用做一综述。
1 自噬概述1.1 自噬自噬(autophagy)是指细胞利用溶酶体的酶系统降解其双层膜包裹的需降解物,从而为细胞本身的生物合成和代谢更新提供所需能量的过程。
大量文献说明,细胞自噬作用广泛存在于真核细胞中[1],它是细胞对内外环境变化的一种基本调节方式。
自噬性细胞死亡作为另一种程序性细胞死亡方式,与凋亡一起参与了维持细胞稳定状态,及疾病的发展变化过程。
一般情况下,自噬作用在一个基础水平上对细胞的自我稳态起到一定的维持作用,但当环境变化使自噬不受控制时可引起细胞代谢循环受阻出现自噬性死亡。
1.2 自噬的生理功能自噬是正常细胞对于内外环境变化的一种应激反应方式,对细胞的生长发育、分化及新陈代谢发挥着很重要的作用。
归纳大体分如下几点:(1)持续基础水平的自噬作用可对细胞内大分子物质和损伤的细胞器等进行降解清除,一定程度上维持细胞的自我稳态。
(2)营养缺乏等代谢环境下,细胞通过自我消化后合成的氨基酸和脂肪酸等可提供细胞所需的ATP。
自噬与凋亡的相互关系在肿瘤方面的研究进展摘要:对于肿瘤来说,主要是由于基因以及代谢出现异常等多方面导致出现的疾病,并且出现疾病的分子也较为复杂,其本质主要是和细胞的增殖以及死亡动态出现失衡有关。
对于程序性的细胞死亡(PCD)主要是因为因为控制的自杀程序所导致主动性细胞,进而对其多个系统生物个体的发育能够正常进行,同时对于维持内部环境稳态以及抵御外界的干扰有着十分重要的意义。
关键词:自噬;凋亡;关系;肿瘤;研究引言:对于肿瘤的出现主要是为一个多因素及复杂渐进的过程,其本质上和PCD的调控出现异常有着直接关系。
细胞的凋亡主要是PCD中被早期认识以及研究,然而诱导凋亡主要是传统当中抵抗肿瘤的方法之一。
但是,在肿瘤细胞当中其凋亡的抗性具有着阻碍肿瘤治疗的发展,这样便时期研究人员开始对非凋亡型的细胞死亡方式深入研究。
1.关于自噬分析介绍对于自噬来说,主要是存在于真核系统当中一种进化保护的自我消耗过程,并且适合异噬存在着不同,自噬主要是为一种细胞之内的应激反应,为细胞的内部受损以及变性或者是非功能蛋白质细胞器等成分运输到酶体降解以及循环,以此来维持细胞自身的结构以及功能。
根据底物进入到溶解酶体的途径存在着不同,可以将其自噬分成为巨自噬、分子伴侣的自噬以及微自噬等,其发生的机制存在着不同,最为显著的便是在于巨自噬途径中才能够有自噬体的形成,巨自噬主要是为现阶段研究比较深入的自噬刑事(以下称为自噬)。
2.关于自噬以及凋亡分子机制的相互交叉分析2.1关于p53蛋白的分析对于p53蛋白来说主要是能够抑制癌症基因,同时也是细胞之内各种应急的感受蛋白。
通常存在于细胞质当中,然而在受到紫外线照射以及药物刺激下会导致DNA受损,也可以通过刺激活化蛋白激酶的磷酸化饰异为到细胞核当中。
经过研究表明,p53在自噬调控中具有着重要的作用,根据亚细胞定位来说,核内p53促进自噬。
胞质p53可以通过和FIP200的作用来阻断ULK1-FIP200-ATG13-ATG101复合物的活化来抑制自噬。
细胞自噬及其与肿瘤发生关系的研究进展
杜云广;王书华
【期刊名称】《河北北方学院学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2018(034)002
【摘要】自噬在肿瘤的发生以及发展中的作用已成为近些年生物医学界研究的热点,自噬对肿瘤的发生和发展起到抑制和促进的双重作用.药物可以通过诱导肿瘤细胞发生自噬使其死亡,但在某些情况下自噬也能起到保护作用,减少化疗药物对细胞的杀灭作用,降低药物疗效甚至导致肿瘤细胞产生耐药性,还能决定某些肿瘤的发展方向,所以通过激活或抑制自噬的手段可达到对肿瘤的治疗效果.调控自噬发挥的作用可能成为治疗肿瘤的新靶点.
【总页数】7页(P49-55)
【作者】杜云广;王书华
【作者单位】河北北方学院药学系,河北张家口075000;河北北方学院药学系,河北张家口075000
【正文语种】中文
【中图分类】R730.2
【相关文献】
1.细胞外基质蛋白-1与肿瘤发生关系的研究进展 [J], 董训忠;李建生
2.TPX2在细胞间期参与DNA损伤反应及其与肿瘤发生关系的研究进展 [J], 刘万伟;李恩亮;邬林泉
3.干细胞肿瘤干细胞与肝细胞癌发生关系研究进展 [J], 许文;王阁
4.细胞自噬与肿瘤发生关系研究进展 [J], 韦磊;王丽宁;李明;赵晓光
5.干细胞与胃肠道肿瘤发生关系的研究进展 [J], 杨君;辛彦
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细胞自噬及其在肿瘤发生中的作用细胞自噬是一种细胞内基本的代谢过程,它通过吞噬自身的细胞器、蛋白质及其他生物大分子来维持细胞内基本物质循环,保持细胞功能的平衡。
自噬过程一般可分为两个阶段:合成控制阶段和修饰/递送阶段。
在细胞自噬合成控制阶段中,它的细胞质自我噬食受到变形核酸的诱导,并分解成规范的蛋白质体,这些蛋白质体是细胞自噬的起始物质。
修饰/递送阶段可被细胞角色清晰的追溯到质膜上来,形成膜包涵体,这些膜包涵体可以把细胞降解掉的生物大分子递送到各个细胞器处理。
近年来,众多研究表明细胞自噬在肿瘤的生成和发展中起着重要的作用。
细胞自噬的流程在肿瘤细胞中通常被启动提高,而肿瘤细胞通过适应并利用自噬过程,在意想不到的方式下促进了肿瘤的发展。
细胞自噬的初步需求是保护细胞稳定和细胞内环境的平衡。
但当细胞处于压力力下,比如细胞的能量供应发生问题或其他应激情况,如缺氧、高温、化疗等,自噬被启动。
在肿瘤细胞中自噬可能直接或间接促进细胞增殖和肿瘤形成。
自噬在肿瘤细胞中的促进作用是通过多种途径实现的。
一种可能的途径是通过某些细胞因子的激活来刺激细胞自噬,这些细胞因子可能是与细胞生长、存活和应激有关的强大激素。
这些激素对于肿瘤细胞生长、细胞存活和逃避免疫检查非常关键。
自噬在这里能够减缓一些细胞的衰竭过程,从而支持细胞的生长和增殖。
这意味着,肿瘤细胞通过使用自噬代谢细胞和细胞间信号分子,最终导致肿瘤的发展和恶化。
另一个可能的途径是自噬振作下调再生系统。
在细胞自噬刺激下,有重要作用的是自噬控制的信号转导通路,这些通路直接或间接调整了细胞骨架、跨膜蛋白、细胞外环境、质子交换、自由基以及与治疗应激相关的细胞因子利用。
这些措施促进了细胞内某些蛋白的分解和再生,进而影响了细胞周期、凋亡以及细胞增长等关键各个方面,这表明细胞自噬是肿瘤细胞恶化过程中的一个重要过程。
细胞自噬可能成为肿瘤治疗的一个目标。
现有的一些抑制自噬的药物已经展示了在抗肿瘤处理中的潜力。
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。
自噬相关通路在肿瘤化疗耐药发生中的作用研究进展盖佳桢,杨佩颖,刘添,胡宇莹天津中医药大学第一附属医院肿瘤科国家中医针灸临床医学研究中心,天津300381摘要:自噬是一种存在于绝大多数细胞中的自我降解过程,能够帮助细胞应对环境应激,维持细胞内环境稳态。
研究发现,自噬在肿瘤发生和进展中发挥着促进和抑制的双重作用,同时自噬对肿瘤治疗也有着复杂作用,可影响化疗药物的疗效。
自噬介导化疗耐药的发生受到多种自噬相关基因和分子机制的调控,如UNC51激酶1、mTOR、Beclin1、沉默信息调节因子2同源物1-去乙酰化叉形头转录因子O亚家族等自噬途径。
对自噬调控肿瘤化疗耐药的相关机制进行总结,并探讨自噬生理功能及相关信号通路,有助于为肿瘤的治疗提供理论基础和方向。
关键词:自噬;UNC51激酶1;mTOR;Beclin1;耐药性;肿瘤;化学疗法doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2023.11.021中图分类号:R730.53 文献标志码:A 文章编号:1002-266X(2023)11-0081-04自噬是发生于细胞内的一种高度保守的分解代谢过程,通过分解不必要的蛋白质、脂类、细胞器等物质为癌细胞提供营养支持和能量需求,以维持其代谢平衡与稳态[1]。
自噬参与了许多疾病的发生,与癌症也有着密切的关系。
自噬被认为在肿瘤发生过程中发挥“双刃剑”作用:一方面,在癌前状态下,自噬清除受损的细胞器、降解过剩的蛋白质,同时能通过调控免疫反应以及诱导细胞自噬性死亡等对肿瘤发挥抑制作用;另一方面,在肿瘤形成后,自噬能够为肿瘤细胞提供营养和能量,从而促进肿瘤进展[2]。
自噬不仅在肿瘤发生发展过程中起着双重作用,同时也影响着化疗药物的疗效和耐药性。
自噬的激活能够保护肿瘤细胞抵抗药物的破坏与杀灭作用,使其适应环境变化,甚至产生耐药性。
自噬过程由一系列自噬相关基因(ATG)及相应蛋白严格调控,是受到多种信号通路和分子机制调控的生物学过程,主要涉及ULK1相关通路、Beclin1相关通路、PI3K/Akt/mTOR信号通路等[3-5]。
细胞自噬在肿瘤发生中的作用肿瘤是现代医学界面临的一个严峻挑战,而其发生的机制也是多方面的,其中细胞自噬在其发生中扮演了重要的角色。
本文将从细胞自噬与肿瘤的定义、细胞自噬与肿瘤发生的关系、细胞自噬在肿瘤治疗中的作用等多个方面进行阐述。
一、细胞自噬与肿瘤的定义细胞自噬是细胞生物学领域中一个热门的研究方向,主要是指细胞通过溶酶体进行的一种自我修复的过程,以应对外界的压力和内部环境的变化。
而肿瘤则是一种可以不断生长、不受控制的细胞分裂,并在体内形成肿块的疾病,其产生的原因包括遗传因素、化学物质、病毒等多个方面。
二、细胞自噬与肿瘤发生的关系在正常情况下,细胞自噬过程可以很好地维持细胞的正常生长和代谢。
但在肿瘤发生过程中,细胞自噬过程则显得异常复杂,可以促进肿瘤细胞的发生和生长。
这主要是因为细胞自噬可以为肿瘤细胞提供大量的营养物质,促进其生长和繁殖,并且为其提供足够的能量,让它们能够不断地生长扩散。
三、细胞自噬在肿瘤治疗中的作用在现代医学界面临肿瘤治疗的挑战时,细胞自噬作为一种新的治疗手段,日益得到人们的关注。
可以肯定的是,细胞自噬对于肿瘤治疗有着积极的作用,可以通过干扰肿瘤细胞内自噬的正常过程,达到抑制肿瘤细胞生长和扩散的效果。
在该领域研究中,许多学者一直在探索细胞自噬的机制和调控方式,以期发现新的治疗手段。
例如,目前一些细胞自噬相关的基因和蛋白质,如Beclin-1, p62等,已经成为肿瘤治疗研究的热点,且已经成功地应用到了临床实践中。
此外,一些药物也可以通过干扰肿瘤细胞的自噬过程,抑制其生长和扩散,如氟信和奥沙利铂等。
同时,一些学者也在致力于通过其他治疗手段,延缓或抑制细胞自噬的过程,从而达到抑制肿瘤细胞的目的。
例如,在末期肿瘤患者中,大剂量辐射治疗也会对细胞自噬的过程产生影响,增加患者的生存率。
总之,细胞自噬在肿瘤发生中的作用相当重要,对于肿瘤的治疗也有着广泛的应用。
在今后的研究中,学者们还需要对细胞自噬的机制和调控方式进行深入的了解,以期为临床治疗提供更为全面和有效的治疗方案。
细胞自噬在肿瘤生物学中的作用及其应用前景细胞自噬是细胞内的一种重要生理过程,通过自身吞噬、降解、再利用细胞内的蛋白质和细胞器来维持细胞代谢平衡、抵御应激、促进组织修复等作用。
在肿瘤生物学中,自噬因其多种复杂的调控机制和生物学功能而备受研究关注。
本文旨在从自噬的调控机制、与肿瘤的关系及自噬在肿瘤治疗中的应用前景三个方面阐述自噬在肿瘤生物学中的作用及其应用前景。
自噬的调控机制细胞自噬是一个复杂的生理过程,其调节机制涉及许多分子因子、信号通路和蛋白酶等。
一般认为,细胞自噬主要经历自噬体的形成、自噬体的融合及其降解的三个步骤。
自噬体的形成过程包括自噬前体蛋白、Atg蛋白和蛋白复合体的参与。
自噬体的融合和降解过程涉及到与融合蛋白和小体酶有关的多种信号通路。
目前,已经找到了许多影响自噬的信号通路和调节因子,如mTORC、AMPK、PI3K、Beclin-1和LC3等。
各种信号通路的调节将影响最终的自噬效应。
自噬与肿瘤的关系在肿瘤生物学中,自噬与肿瘤的关系较为复杂。
一方面,自噬可以作为一种防御性机制来防止DNA损伤和细胞内过多蛋白质聚集。
此时自噬的减弱或缺陷将可能导致DNA损伤和蛋白聚集增加,而这两个因素都能促进肿瘤的形成。
另一方面,在特定环境下自噬也会为肿瘤细胞生长和恶性转化提供营养物资,促进其生长和扩散。
目前研究表明,许多与自噬有关的信号通路和分子因子都与肿瘤形成和发展有关,如mTORC和AKT等。
因此,自噬调控的缺陷或过度会影响肿瘤的形成和发展。
自噬在肿瘤治疗中的应用前景受自噬在肿瘤中的作用影响,自噬已成为肿瘤治疗中的研究热点之一。
目前几种自噬抑制剂已经在肿瘤治疗中得到应用。
例如,氟罗替米(HCQ)可促进自噬体堆积并减少自噬降解,通过抑制肿瘤生长和扩散。
Lysosomotropic药物Chlorquine(CQ)也与HCQ类似地用作肿瘤治疗,但相比之下其副作用更大。
打靶药物也是研究自噬的重要途径之一,如mTORC的抑制剂作用和Beclin-1增强剂。
细胞自噬与肿瘤形成的关联引言:细胞自噬是一种重要的细胞生物学过程,它参与维持细胞内稳态、调节蛋白质降解以及清除异常或老化细胞器等功能。
近年来的研究表明,细胞自噬在肿瘤形成和发展中起着关键作用。
本文将探讨细胞自噬与肿瘤的关联,并分析其在肿瘤治疗中的潜在应用。
一、细胞自噬及其调节机制1. 细胞自噬的定义和过程细胞自噬是一种通过溶酶体系统降解多种蛋白质和其他小分子物质的过程。
这一过程包括囊泡膜反向封闭(介导形成自噬体)以及最后与溶酶体融合并降解其中内容物。
2. 细胞自噬的调节机制细胞自噬受到多个信号通路的调控,主要包括mTOR、AMPK和Beclin-1等通路。
其中,mTOR信号通路能够抑制细胞自噬的启动,而AMPK和Beclin-1信号通路则能够促进细胞自噬的发生。
二、1. 细胞自噬在肿瘤发生中的作用研究发现,细胞自噬对于抑制肿瘤的发生起着重要作用。
当细胞自噬功能受损时,细胞内异常蛋白或代谢产物无法得到及时降解,从而导致DNA损伤和基因突变的积累。
这些改变可能促使正常细胞转变为恶性肿瘤细胞。
2. 肿瘤抑制基因与细胞自噬之间的联系多个肿瘤抑制基因已被证实与调节细胞自噬密切相关。
例如,p53、BRCA1和PTEN等基因能够调控mTOR通路,进而影响细胞自噬过程。
其失活或突变可能导致不恰当地激活mTOR信号通路,增加肿瘤形成风险。
3. 细胞自噬在抗肿瘤免疫中的作用细胞自噬还与抗肿瘤免疫相关。
通过自噬途径降解肿瘤相关抗原后,可提供适当的抗原载体和刺激信号,促使免疫细胞对肿瘤发起攻击。
不过一些研究也表明,细胞自噬可能为肿瘤细胞提供逃避免疫监视的机制。
三、利用细胞自噬治疗肿瘤的潜在应用1. 细胞自噬作为药物靶点了解细胞自噬调控机制为开发针对该过程的新型药物提供了理论基础。
许多实验性化合物已被鉴定出能够干扰细胞自噬,并显示出抑制肿瘤生长和扩散的潜力。
2. 联合治疗策略综合使用传统化学治疗和影响细胞自噬的药物(如氯喹)可能有助于提高治愈型率并减少药物耐受性。
细胞自噬在肿瘤发生发展中作用的研究进展李丁,张鹏(天津医科大学肿瘤医院·国家肿瘤临床医学研究中心,天津300060)摘要:细胞自噬不仅能为受损或基因突变的细胞提供营养物质,继续生存,亦能使凋亡机制受损的细胞通过自我消化发生死亡,清除体内异常细胞,维持机体健康;自噬亦能促进肿瘤的发生发展。
探讨细胞自噬发生的分子机制,明确相应的信号途径有助于利用细胞自噬抑制肿瘤细胞的生长。
关键词:肿瘤;细胞自噬;细胞凋亡doi :10.3969/j.issn.1002-266X.2015.45.042中图分类号:R730文献标志码:A文章编号:1002-266X (2015)45-0106-03基金项目:国家自然科学基金资助项目(81302250,81372307);天津市卫生局科技基金项目(2012KZ073);天津市应用基础与前沿技术研究计划青年基金项目(13JCQNJC10300)。
通信作者:张鹏目前,一种不依赖凋亡途径的细胞死亡———细胞自噬已成为研究热点[1]。
较高水平的细胞自噬能使凋亡机制受损的细胞直接死亡;同时,细胞自噬亦是除外泛素化降解系统另一种主要的真核细胞内蛋白降解机制,这种降解机制不仅能在细胞饥饿时为其提供氮源,亦能帮助细胞清除代谢废物,使肿瘤细胞在恶劣环境下继续生存,甚至可抵抗化疗药物。
研究发现,细胞自噬在维持机体健康及疾病发生中均发挥重要作用。
现将细胞自噬在肿瘤发生发展中作用的研究进展综述如下。
1细胞自噬的概念自噬是细胞的自我消化过程。
目前认为,自噬主要通过3种方式实现细胞内自我消化,分别为分子伴侣介导的自噬(CMA )、巨自噬及微自噬。
CMA 仅存在于哺乳动物细胞中,主要用来降解可溶性蛋白;而其他两种自噬途径则广泛存在于真核细胞包括哺乳动物细胞、植物细胞及真菌中,不仅能介导蛋白质的降解,亦能降解细胞器。
在不同器官及微环境中细胞选择的自噬途径亦不一致,上述3种自噬途径亦可能在同一个细胞中同时发生[2]。
作为细胞内物质降解的重要途径,营养缺乏往往是自噬的诱因,细胞通过自噬降解其内的细胞器或蛋白,为细胞基本的生命活动提供氮源及其他小分子物质,此时如果细胞自噬机制受损,则无法合成维持生命活动的基本物质,导致细胞死亡;相反,如果自噬程度过高,细胞将陷于自我消化的恶性循环,最终死亡。
细胞自噬亦是细胞清除错误折叠的蛋白质、代谢废物及毒性氧自由基的基本途径,能有效防止代谢物对细胞及基因组的损伤,因而自噬能发挥抗肿瘤、抗老化作用;但另一方面,自噬过程能为细胞提供营养物质,帮助其渡过恶劣环境,亦起到了促进肿瘤发生发展的作用,因此自噬被认为是肿瘤发生发展过程中的“双刃剑”。
2细胞自噬对肿瘤的抑制作用与前自噬小体形成相关的三磷酸肌醇激酶(PI-3K ),其组分Becline1、紫外线抵抗相关蛋白(UVRAG )及Bif 已被证实具有抑制肿瘤的作用。
Becline1不仅能使PtdIns 转化为形成自噬泡必需的PtdIns 3,亦能与Bcl-2相互作用;Becline1在酵母中的同源物为APG6/VPS3,其单等位基因缺失在40% 75%散发的乳腺癌和卵巢癌患者中被发现,而正常乳腺上皮中Becline1的表达水平则高于肿瘤组织,这亦是自噬与肿瘤存在联系的首次发现[3];人乳腺癌细胞(MCF7)中,自噬激活的Becline1能在体外抑制MCF7的增殖和克隆形成,并且抑制其在裸鼠内的成瘤性;能与Becline1相互作用的Bcl-2最早作为原癌基因,其在淋巴细胞中因易位而被激活,Bcl-2家族的部分成员为凋亡所需,另一部分则阻碍细胞凋亡,具有抗凋亡功能,如Bcl-2的表达会阻止Fas /TNF-R1通路介导的细胞凋亡,与其他Bcl-2结合蛋白不同,Becline1不能失活Bcl-2的抗凋亡功能,过表达Becline1不能引起细胞凋亡,但是与Bcl-2结合的Becline1却失去了介导自噬的功能。
上述研究证明Becline1对肿瘤细胞的抑制作用是通过自601山东医药2015年第55卷第45期噬而非凋亡途径实现的[3,4]。
PI3K的另一非组成型亚基Bif-1,最初是作为Bax结合蛋白被发现的,Bif-1作为一个保守的胞质蛋白,其C端含有SH3结构域,通过与Beclin1相互作用,参与自噬小体的形成,但与Bcl-2家族的其他成员间无同源序列。
在营养缺乏调节下,Bif-1能在胞质中富集LC3/Atg8、Atg5及Atg9,促使自噬小体的形成,抑制Bif-1,降低细胞自噬,敲除Bif-1则会使小鼠发生散发性肿瘤[5],进一步证明Bif-1的肿瘤抑制作用。
近年来对各种人类肿瘤的研究发现,Bif-1在胰腺导管腺癌、结直肠癌、前列腺癌、膀胱癌、胆管癌及胃癌中表达下降,是上述肿瘤中的抑癌基因,但最近有关肝细胞癌的研究数据提出,Bif-1在肝细胞癌中更像一个原癌基因而非肿瘤抑制基因,高表达Bif-1是肝细胞癌患者不良预后的独立危险因素[6]。
UVRAG蛋白被证实能通过直接作用正向调控Becline1,促进自噬的发生,UVRAG的单等位基因缺失在各种人类结肠癌中被发现,恢复HCT116结肠癌细胞中UVRAG的表达能增加细胞自噬,抑制细胞增殖,而沉默其表达则抑制自噬,此外,UVRAG第8外显子(A)10微卫星序列在结肠癌及胃癌中发现移码突变,使其终止密码子提前出现,产生失去调节自噬功能的UVRAG蛋白[7]。
尽管已证实Becline1、Bif-1及UVRAG能通过自噬抑制肿瘤的发生发展,但除外作为IP-3K的组分影响自噬外,上述3种因子还具有其他功能。
Be-cline1及Bif-1能与Bcl-2结合,Becline1同时亦是caspase-3、7、8的底物;Bif-1能下调EGFR的表达,从而降低MDA-MB231的迁移;UVRAG除通过自噬途径抑制肿瘤,还与DNA损伤修复及维持中心粒的稳定性有关;因此,自噬并不是Becline1、Bif-1及UVRAG抑制肿瘤的唯一途径。
相比之下,与自噬核心机制相关的Atg4C更能证明自噬与肿瘤的关系,Atg4蛋白作为ROS感受器能通过半胱氨酸残基的氧化引起自噬,Atg4C敲除小鼠表现出饥饿介导的自噬水平下降,易发纤维肉瘤[8]。
此外,自噬亦是除凋亡外细胞死亡的另一种途径,部分能诱导自噬的药物如替莫唑胺能使抵抗凋亡的胶质瘤细胞死亡,非甾体类抗炎药物SSA通过诱导自噬介导肿瘤细胞的死亡,siRNA沉默Atg7能减弱SSA介导的自噬引起细胞死亡,肺癌细胞中SSA能通过抑制Akt/mTOR途径诱导自噬引起细胞死亡,过表达Akt 能抵抗SSA介导的细胞死亡[9]。
失巢凋亡是一种黏附依赖生长的细胞脱离依附的胞外基质而启动的细胞凋亡,失巢凋亡对机体的正常发育至关重要,其可确保脱离基质的细胞死亡,而失巢凋亡的消失则是肿瘤细胞脱离当前生存环境,向远处器官转移的基础[10,11]。
CDCP1-PKCδ信号途径引起的自噬抑制被发现是肺癌细胞抵抗失巢凋亡的关键因素,CDCP1是CUB结构域结合蛋白1,与抑制失巢凋亡促进肿瘤转移相关,siRNA沉默CDCP1表达会引起悬浮细胞死亡,但这一过程中caspase-3未发生剪切,说明抑制CDCP1介导的细胞死亡并不是由凋亡引起的,而同时沉默CDCP1及其下游靶蛋白PKCδ的表达,会引起LC3-Ⅱ增高,此外,Fyn激酶磷酸化CDCP1能减少自噬小体形成,而这一过程能被PKCδ的激酶抑制剂所抑制,说明自噬参与失巢凋亡能抑制细胞转移[12]。
3细胞自噬对肿瘤的促进作用缺氧、缺血及放疗均能引起肿瘤细胞自噬水平升高,肿瘤组织缺乏血供,易发生转移,使肿瘤细胞处于代谢应激状态,而此时自噬能帮助凋亡机制缺陷的肿瘤细胞在这种代谢应激条件下继续生存[13,14]。
研究发现,当下调Becline1、Atg14及LC3-Ⅱ后,再使用雷帕霉素处理细胞,细胞不能生存,但当存在外源诱导的自噬(如使用海藻糖或钙依赖蛋白酶抑制剂能诱导自噬),雷帕霉素不能引起细胞凋亡,同样雷帕霉素介导的凋亡亦能被自噬抑制剂3-MA或沉默Atg5而逆转,说明当各种因素引起细胞微环境改变时,自噬能保护细胞免受损失[15]。
研究发现,肿瘤细胞的生长、转移和复发的特点与干细胞十分相似。
肿瘤组织中只有一少部分细胞具有肿瘤干细胞的能力,肿瘤干细胞是肿瘤维持自我更新,无限繁殖并向远处器官转移的重要因素[16,17]。
近期在乳腺癌中的研究发现,细胞自噬是乳腺癌组织中的肿瘤干细胞样细胞(CSC)成瘤的必要因素;K/H离子载体Salinomycin(Sal)在紫杉醇处理的乳腺癌干细胞样细胞中活性下降,尽管原因不清,但研究证实Sal能在CSC及非CSC中阻止自噬及溶酶体蛋白酶的活性,利用带有绿色荧光蛋白的GFP-LC3及含有红色荧光蛋白的LysoTracker-Red检测发现Sal处理后的细胞自噬小体不能与溶酶体融合,Sal能显著抑制乙醛脱氢酶阳性的HM-LER细胞自噬水平,并且增加其凋亡,这一增加细胞凋亡的效应在自噬相关蛋白Atg7缺失的情况下更为明显,在新发现Sal介导的自噬-溶酶体途径中,细胞自噬水平受抑后CSC的成瘤性受到抑制[18]。
在肿瘤治疗方面常选择通过抑制自噬来抑制肿瘤,如沉默Atg蛋白能使肿瘤细胞对化疗和放疗更701山东医药2015年第55卷第45期加敏感,通过氯喹抑制小鼠淋巴瘤细胞的自噬,能增加p53或DNA烷化剂介导的细胞死亡和细胞抑制,细胞自噬抑制剂3-MA及巴弗洛霉素能使提高胶质瘤细胞对放疗的敏感性[19]。
此外,肿瘤的耐药有时亦与自噬有关,有研究认为,肿瘤细胞对雷帕霉素的耐药有可能是通过抑制TOR途径引起自噬水平升高造成的[20];抗肿瘤药物5-FU能诱导A549细胞产生明显自噬,促进Beclin1产生,p62蛋白水平下降,细胞中出现酸性囊泡,使用自噬抑制剂3-MA或利用siRNA沉默Atg7表达能增强5-FU介导的细胞凋亡,并能刺激ROS的产生从而介导细胞凋亡,这一现象证明5-FU介导的细胞自噬能减少其引起的细胞凋亡,是肿瘤细胞抵抗该药物的机制之一[21]。
综上所述,自噬在肿瘤中的功能有矛盾性,一方面当细胞在遇到压力(如代谢应激、缺氧、细胞毒性药物等)时,缺乏自噬会引起死亡,同样过高水平的自噬亦会使凋亡机制受损的细胞直接死亡,这些均有助于肿瘤的治疗;但另一方面,适当的自噬亦能帮助细胞抵抗死亡。
因此,在考虑增加或减少细胞自噬以抑制肿瘤时,应首先明确自噬在不同肿瘤细胞中的作用,不同的动物模型提示我们,在凋亡机制受损的细胞中,自噬对肿瘤的抑制作用可能大于促进作用;而由原癌基因引起的肿瘤,抑制自噬则可能起到抑制肿瘤的作用。
因此,不同肿瘤中自噬的机制研究对于肿瘤的治疗、抗肿瘤药物的研发有重要意义。