肿瘤的自噬机制及自噬相关治疗
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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] 。
自噬在肿瘤发生与治疗中的作用自噬是细胞通过吞噬自身溶酶体来清除损坏或多余的细胞器、蛋白质和其他有机物的过程,同时也是一种细胞应对压力的机制,具有维持细胞生存的重要作用。
自噬也被认为在肿瘤的发生和治疗中起着至关重要的作用。
一、自噬在肿瘤发生中的作用1. 肿瘤抑制基因与自噬的关系肿瘤抑制基因(TS)是一种在正常细胞生长和分化过程中起着重要作用的基因,其突变或缺失可导致细胞恶性转化。
研究表明,TS与自噬之间存在重要联系。
例如,p53是一种非常重要的TS,p53蛋白的表达水平下降可以增加自噬活动,进而促进肿瘤的发生。
而另一种TS基因Beclin-1则能够促进自噬的发生,从而抑制肿瘤的发生。
2. 细胞凋亡与自噬的相互作用细胞凋亡(apoptosis)是一种细胞程序性死亡,也是细胞化学治疗手段引起的主要死亡方式。
许多研究表明,自噬可以直接或间接介导细胞存活或死亡的进程,当细胞凋亡机制出现缺陷时,自噬成为细胞清除受损分子和器官的主要途径,这种作用在细胞化学治疗和放射治疗中尤为突出。
3. 自噬与肿瘤转移许多肿瘤都有转移的趋势,自噬也被认为是一种重要的影响因素。
研究表明,癌细胞可以利用自噬来增强自身的脱离并存活于外周环境中,这使得肿瘤细胞可以进一步转移。
而且自噬对于肿瘤抵抗酸性环境和低氧环境的过程发挥了重要作用,这也是肿瘤细胞形成微环境和发生转移的机制之一。
二、自噬在肿瘤治疗中的作用1. 细胞化学治疗细胞化学治疗是一种治疗肿瘤的重要手段,但是细胞化学治疗同样也会导致正常细胞的死亡和受伤。
有些细胞经过自噬减少了蛋白质,细胞器和DNA损伤,降低了细胞死亡率,从而影响了化疗效果。
因此,通过促进自噬可以增加肿瘤对化疗的敏感性,降低化疗所致的副作用,同时,也可以促进影响化疗效果的药物进入细胞的作用。
2. 放射治疗放射治疗是一种常用的治疗肿瘤的手段。
自噬调节是细胞在应对耗尽能量,细胞周期停滞和刻板行为等多种类型的压力时的一个机制。
细胞自噬在肿瘤细胞治疗中的作用细胞自噬是一种细胞代谢的基本途径,可以通过将细胞内的有害物质清除,维持细胞健康。
近年来,人们越来越关注细胞自噬在肿瘤细胞治疗中的作用。
本文将从自噬的概念入手,探讨在肿瘤细胞治疗中如何利用细胞自噬。
一、自噬的概念细胞自噬是一种非特异性溶酶体依赖性降解途径。
它可以在多种情况下发挥不同的生物学功能,例如清除细胞内部多余或损坏的有害蛋白质或细胞器。
细胞自噬过程是通过分泌出异源膜袋形成的自噬体将废弃物质转移到溶酶体中进行降解的。
它还可以通过自噬体内部较长的降解过程,使其分解的产物重新进入代谢活动。
二、自噬在肿瘤细胞治疗中的作用细胞自噬不仅在正常生理中发挥重要作用,而且在肿瘤治疗中也有着重要的作用。
1、细胞自噬促进对细胞毒性抗药性的处理细胞自噬与细胞死亡之间存在着密切的关系。
一些抗肿瘤药物可以通过促进细胞内大量的自噬体形成,引起其死亡而治疗肿瘤。
然而,细胞自噬也可以通过降低药物致死效应,减轻细胞毒性抗药性。
近期的研究表明,一些肿瘤细胞抗肿瘤药物疗效不良,可能与细胞自噬过程有关。
因此,肿瘤细胞自噬的调节可以增强抗肿瘤药物疗效,从而有望为治疗肿瘤提供新的思路。
2、细胞自噬抑制肿瘤细胞生长和蔓延相对于正常细胞,肿瘤细胞具有更大的能量代谢需求。
这会导致超大型细胞(中央的体积明显增大)和细胞死亡(左上角细胞)的比率增加。
肿瘤细胞通过不断提高自身代谢水平来维持其活力。
越来越多的证据表明,细胞自噬对肿瘤细胞的生长和蔓延具有重要作用。
然而,肿瘤细胞也在不断破坏自我维持的平衡,导致癌症的进一步发展。
因此,细胞自噬被认为可以作为干预肿瘤细胞生长和蔓延邻域的一个治疗策略。
三、细胞自噬的应用1、利用自噬促进细胞死亡近期研究表明,通过激活细胞自噬,可以促进细胞死亡,并被应用在肿瘤治疗中。
因为自噬过程中出现的衰弱与瓶颈现象,家族模型可以被用来优化这一过程。
重要的是,只有当肿瘤细胞中的细胞自噬和细胞死亡通路中途受到干扰时,才能引向细胞死亡。
细胞自噬的机制及其在疾病治疗中的应用随着生物科技的不断发展,人类对细胞自噬这一过程的认识越来越深入。
细胞自噬是指细胞将受损、老化或无用的细胞器和蛋白质降解为基本物质再利用的过程,是一种保护机制。
本文将重点讨论细胞自噬的机制以及其在疾病治疗中的应用。
一、细胞自噬的机制细胞自噬是由一系列复杂的机制使细胞自我分解的过程。
它涉及到许多基因和蛋白质,其中最重要的是ATG(自噬相关基因)和LC3(微管相关蛋白1A/1B轻链3)。
这些基因和蛋白质共同作用形成自噬囊,并将其内部的老化、受损和无用的蛋白质降解为基本物质,再通过自噬体进行分解、吸收和再利用。
细胞自噬主要分为三个步骤:自噬体形成、自噬体与溶酶体融合和物质降解。
在自噬体形成时,细胞会产生自噬囊,并形成自噬膜囊泡,该泡会随着ATG和LC3参与的不断分裂和聚合的过程逐渐增大。
接着的自噬体与溶酶体融合的过程中,自噬囊经过运输作用到达胞质内涵泡处,进而与溶酶体融合并随后开始降解,并进一步转化为营养物质。
最后,自噬体将被运输到细胞质内的溶酶体,进行进一步的分解和循环。
二、细胞自噬在疾病治疗中的应用随着对细胞自噬机制的深入研究,人们越来越意识到自噬能够对某些疾病产生积极的影响。
细胞自噬在疾病治疗中的应用越来越广泛,具体表现在以下几个方面:1.肿瘤治疗:细胞自噬在肿瘤治疗中的应用是一个热门研究领域。
研究表明,靶向刺激细胞自噬通路的药物能够引起肿瘤细胞的死亡,从而达到治疗肿瘤的效果。
同时,一些自噬下调剂可以被使用来促进细胞凋亡及抑制肿瘤生长。
2.神经退行性疾病:神经退行性疾病是由异常蛋白质沉积导致的,这使得正常细胞器降解机制被阻断,自噬会抵消异常蛋白质沉积的影响。
因此,利用自噬机制可以促进细胞器的修复和更新,对神经退行性疾病的治疗具有潜在的应用价值。
3.心血管疾病:心血管疾病常常由于高血压、高血脂和高血糖引起,而细胞自噬方式可以通过减少主要与这些不良代谢状态相关蛋白酶的降解的影响来对此进行抑制。
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。
自噬在癌症治疗中的作用机制引言癌症是一种严重的疾病,常常导致患者生命的威胁。
目前,科学家们正在努力寻找更有效且少副作用的治疗方法。
近年来,自噬这一细胞自身调节和修复机制引起了人们的广泛关注。
本文将探讨自噬在癌症治疗中的作用机制及其潜在临床应用。
一、自噬对癌细胞存活的调节1. 促进细胞存活与逆境容忍性自噬可以帮助癌细胞抵御外部环境变化和药物暴露所带来的压力。
当癌细胞遭受到缺氧、饥饿或辐射等应激刺激时,自噬会被启动,从而提供维持基本生理功能所需的能量和物质。
这使得肿瘤细胞具备更强大的逆境容忍性,并降低了药物对其产生的杀伤效应。
2. 降解异常蛋白质和维持基因组稳定性癌症是由于细胞遭受DNA损伤、蛋白质异常积累等导致的。
自噬通过将这些异常蛋白质和有害物质降解掉,维持了正常的基因组稳定性。
此外,自噬还可以清除线粒体等细胞器中存在的损伤部分,减少 ROS 产生并抵御氧化应激。
3. 增强癌细胞移动能力自噬通过调节线粒体的数量和形态以及调控细胞内钙离子浓度等方式增强了癌细胞的迁移能力。
这种增强迁移能力与肿瘤侵袭、转移和复发相关,并可能是肿瘤治疗失败的原因之一。
二、自噬在靶向治疗中的作用1. 抑制癌药耐药性传统化疗常常遇到药物耐药问题,而自噬在逆境环境下可以帮助肿瘤细胞存活。
因此,通过干扰自噬通路抑制其对化疗药物产生保护作用成为一种有效的策略。
一些自噬抑制剂已经被用于提高化疗药物对癌细胞的杀伤效果。
2. 提高免疫治疗效果免疫治疗作为一种新的肿瘤治疗方法,通过激活机体免疫系统来识别和攻击癌细胞。
然而,某些癌细胞通过增强自噬过程来逃避免疫系统的攻击。
因此,抑制自噬这一通路可以提高免疫治疗对癌细胞的清除效果,并增强免疫应答。
三、潜在临床应用与挑战1. 自噬抑制剂的临床应用目前已有多种自噬抑制剂进入了临床试验阶段。
通过选择性地干扰自噬通路,这些药物能够增强化疗和免疫治疗的效果,并帮助预防或逆转药物耐药性。
然而,在使用这些自噬抑制剂时仍需要注意其毒副作用以及对正常细胞的影响。
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。
细胞自噬在肿瘤治疗中的应用在癌症治疗中,细胞自噬是一种新兴而重要的治疗方案。
它是一种细胞内部自我分解物质的过程,通常出现在细胞被饥饿或遭受胁迫时。
细胞自噬是一种高度保守的生物进化过程,在哺乳动物中被广泛研究。
它基于细胞内部的自噬体,通过产生的内部膜体系来将细胞的自身代谢物进行吞噬、分解和回收利用。
在细胞的生命周期中,细胞自噬扮演着重要的角色,为细胞提供了维持代谢平衡的主要途径。
然而,在生物体内,细胞自噬的不正常激活可能导致肿瘤的发生和进展。
在某些情况下,细胞自噬可能会促进肿瘤细胞的存活,进而导致肿瘤的发生和扩散。
然而,在一些情况下,细胞自噬可能会抑制肿瘤的生长和扩散,这种反常现象表明细胞自噬机制在肿瘤发生和进展中扮演着复杂的角色。
现已证实在某些情况下,治疗方法中结合利用细胞自噬过程能对患者的治疗效果产生积极影响。
研究人员利用细胞自噬机制抑制癌细胞繁殖的原理,开发出许多新型的治疗药物。
这些药物是通过在体内诱导细胞自噬从而使病人的癌细胞衰竭。
这类治疗方法不仅能够阻止肿瘤细胞的生长,进而控制癌症的生长,还能更好的减轻患者身体的负担,加速治疗。
此外,细胞自噬在癌症治疗中的应用和普遍意义上的药物治疗有所区别。
普遍意义上的药物治疗通常是广谱性的,具有毒性很大,几乎同时摧毁癌细胞和正常细胞,对患者的身体造成伤害。
与普遍意义的治疗方案不同的是,利用细胞自噬的治疗方法主要针对癌细胞,从而减轻患者身体的负担。
细胞自噬在肿瘤治疗中的应用也面临着一系列的挑战和困难。
首先,目前尚未找到显著有效的靶向药物,使得治疗过程中发生毒副作用的概率高。
其次,由于癌症的复杂性,不同的患者和肿瘤也存在巨大差异,需要针对性的治疗方案。
因此,目前还需要更多与临床实践紧密结合的研究来推进这项治疗技术的发展。
总之,细胞自噬在肿瘤治疗中的应用具有广泛的潜力和前景。
随着医学技术的不断进步,细胞自噬技术对于治疗癌症的作用将会更为明显。
我们有理由相信,在不久的将来,细胞自噬治疗将成为肿瘤治疗领域的一个重要话题,为肿瘤的治疗做出更大的贡献。
自噬途径在疾病治疗中的作用与调控引言:自噬是一种细胞代谢途径,它通过分解和回收细胞内的有害或老化的成分,对细胞进行清理和再利用。
近年来的研究表明,自噬不仅在正常生理过程中起着重要作用,而且在多种疾病治疗中也具有潜在的价值。
本文将介绍自噬途径在疾病治疗中的作用,并探讨其调控机制。
一、自噬在肿瘤治疗中的作用与调控1. 自噬对抗肿瘤生长自噬可以抑制肿瘤生长并促进肿瘤细胞凋亡。
当细胞处于应激状态时,在能量供应不足的情况下,自噬被激活以提供额外能量支持肿瘤抑制效应。
2. 自噬调节药物对肿瘤治疗的影响一些化学药物和光敏剂被证明能够通过影响自噬通路来治愈肿瘤。
例如,通过激活自噬,药物可以增加肿瘤细胞对化疗的敏感性。
二、自噬在神经系统疾病治疗中的作用与调控1. 自噬在神经退行性疾病中的作用自噬具有清除错误折叠蛋白和降解受损细胞器的功能,这对于一些神经退行性疾病如阿尔兹海默氏症和帕金森氏症非常重要。
2. 自噬调控药物在神经系统疾病治疗中的应用通过调控自噬过程可以改善神经系统退行性疾病的治疗效果。
许多抑制或激活自噬通路的药物已被开发,并且在临床试验中显示出了潜力。
三、自噬在心血管系统疾病治疗中的作用与调控1. 自噬参与心肌缺血再灌注损伤修复心肌缺血再灌注损伤是冠心病等心血管系统疾病的主要原因之一,自噬在这个过程中起到了重要作用,可以清除死亡或受损的心肌细胞,促进修复。
2. 自噬调控血管疾病的发展自噬通过降解血管平滑肌细胞和内皮细胞中的异常脂质沉积物,可以减少动脉粥样硬化的发生。
因此,自噬被认为是治疗心血管系统疾病的潜在靶点。
四、自噬在代谢性疾病治疗中的作用与调控1. 自噬参与脂代谢和葡萄糖代谢自噬可以调节脂质代谢并维持机体能量平衡。
通过激活自噬途径来改善代谢性疾病如肥胖和2型糖尿病已成为一种新的治疗策略。
2. 自噬与肝脏代谢相关性自噬不仅参与了肝脏中脂质合成和转运等过程,也与酒精性和非酒精性脂肪肝以及肝纤维化等疾病密切相关,调控自噬过程对预防和治疗这些疾病具有潜在价值。
细胞自噬调控机制解析和相关药物应用自噬是一种细胞自我降解的过程,它在细胞生物学中扮演着重要的角色。
通过自噬,细胞能够清除旧有的或受损的细胞器、蛋白质和其他细胞内的废物。
这一过程被广泛研究,并发现与许多疾病如癌症、神经退行性疾病和肌肉萎缩等密切相关。
在细胞内,自噬主要通过两个途径进行:宏自噬和微自噬。
宏自噬是指细胞通过囊泡形成的机制将细胞器和大分子物质隔离,最终形成自噬体并降解这些物质。
而微自噬则是通过直接的吞噬和降解小分子物质来实现的。
自噬的调控机制非常复杂,并受到多个信号通路的调控。
在细胞感知到营养匮乏、细胞应激或相应的信号时,自噬信号途径会被激活。
在这个过程中,ATG(自噬相关基因)起到了关键的作用。
ATG基因编码了一系列的自噬相关蛋白,其中最重要的是ATG5、ATG7和ATG8。
这些蛋白质在自噬的不同阶段发挥重要的调控作用。
在自噬的初始阶段,细胞内的ATG基因会被激活,从而产生ATG蛋白。
ATG5和ATG7蛋白则会协同作用,形成一个复合体,充当引导自噬体形成的关键因子。
随后,ATG8蛋白会被修饰,形成LC3-II(酸性小泡膜结构上的一种膜结合蛋白),它会定向到包囊上,进一步驱动自噬体形成。
最后,自噬体内的链状结构和细胞器会被酶降解,从而释放出原始的分子物质,以维持细胞的正常生理状态。
自噬在许多疾病的发展中起到了重要的作用。
例如,肿瘤细胞通常会通过自噬来适应低氧环境和化疗药物的应激。
这种自噬的增强使得肿瘤细胞能够更好地抵抗治疗的影响,从而导致肿瘤的发展和扩散。
因此,针对自噬调控机制的药物干预成为了治疗肿瘤的新策略。
目前,已经发现了一些与自噬相关的药物。
其中最著名的是氯喹和奥沙利铂。
氯喹是一种已经被广泛用于治疗疟疾和类风湿关节炎的药物,但研究表明它也能够通过调节自噬的过程抗肿瘤。
奥沙利铂是一种铂类抗肿瘤药物,它通过抑制自噬信号通路来增强对癌细胞的毒性作用。
这些药物的研究和临床应用,为自噬作为一种可能的治疗策略提供了希望。
Vol.5 No.1Feb. 2019生物化工Biological Chemical Engineering第 5 卷 第 1 期2019 年 2 月肿瘤的自噬机制及自噬相关治疗司新红1,高睿1,商雨婷1,李若谨1,王澈2*(1.辽宁师范大学化学化工学院,辽宁大连 116029;2.辽宁省生物技术与分子药物研发重点实验室,辽宁大连 116081)摘 要:自噬是一种细胞自我降解的过程。
当细胞处于应激状态下受损时,细胞启动自噬来清除受损的蛋白质和细胞器,细胞依赖自噬促进细胞内成分的再利用,维持代谢稳态与细胞生长。
越来越多的研究表明,自噬在肿瘤细胞中也具有非常重要的作用,一方面适度的自噬可以使受损的肿瘤细胞存活,另一方面过度的自噬则会加速肿瘤细胞的死亡。
阐明肿瘤细胞中的自噬机制有助于发现新的抗肿瘤分子靶点,进而开发出有效的基于自噬机制的抗肿瘤药物。
本文通过阐述自噬在肿瘤细胞中的发生机制来探讨自噬对肿瘤细胞生存的影响,并进一步探讨自噬在肿瘤治疗中的意义。
关键词:自噬;肿瘤细胞;肿瘤治疗中图分类号:R730.5 文献标志码:ATumor Autophagy Mechanism and Autophagy Related TreatmentSi Xin-hong1,Gao Rui1,ShangYu-ting1,Li Ruo-jin1,Wang Che2*(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Liaoning Normal University,Liaoning Dalian 116029;2.Liaonin g Key Laboratory of Biotechnology and Molecular Drug Development, Liaoning Dalian 116081)Abstract: Autophagy is a process of cell self-degradation. When cells are damaged, autophagy is initiated to remove damaged proteins and organelles. Cells rely on autophagy to promote the reuse of intracellular components, maintaining metabolic homeostasis and survival of cells; Increasing lines of evidence have shown that autophagy also plays important roles in cancer cells. On the one hand, moderate autophagy can rescue the damaged cancer cells to survive.On the other hand, excessive autophagy accelerates cancer cells death. Elucidating the molecular mechanisms of autophagy in cancer cells helps us discover new molecular targets and develop effective autophagy-based anti-cancer drugs. In this review, we summarized the molecular mechanisms of autophagy in cancer cells, and further discussed the significance of autophagy in cancer therapy.Keywords: Autophagy; Cancer cells; Cancer therapy1 细胞自噬的分子机制细胞自噬是进化过程中高度保守的自我调节机制,可分为巨自噬(或大自噬,Macroautophagy)、微自噬(或小自噬,Microautophagy)和分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated autophagy)。
巨自噬通过形成具有双层膜结构的自噬体(autophagosome),包裹细胞质中的物质并与溶酶体结合形成自噬溶酶体,继而在自噬溶酶体中将物质降解,最终将降解后的物质用于细胞生存和功能维持;微自噬是通过溶酶体或液泡表面直接吞噬特定的细胞器将其降解;分子伴侣介导的自噬则是通过分子伴侣将胞浆蛋白导入溶酶体内腔进行降解的过程[1-2]。
巨自噬与微自噬通常是非选择性的过程,而分子伴侣自噬为选择性降解过程。
在分子伴侣自噬过程中,热休克蛋白(HSC70)特异性识别具有KFERQ 基序的底物,只有被识别之后的这一类底物才可以被运送至溶酶体进行降解[3]。
司新红(1993—),女,河南郑州人,硕士,研究方向:有机化学。
王澈(1977—),女,吉林长春人,博士,教授,研究方向:生物技术与分子药物研发。
E-mail: wangche@。
文章编号:2096-0387(2019)01-0153-03ULK1-Atg13-FIP200蛋白复合物,形成自噬体前体;(2)通过由Beclin1、Atg14L、Vps15和Vps34组成的PI3K-Beclin1蛋白复合物调控,加速自噬体前体形成双层膜结构;(3)自噬相关蛋白Atg5、Atg12与Atg16一起形成Atg5-Atg12-Atg16蛋白复合体,同时,LC3-I被Atg4切割,然后通过Atg3和Atg7与磷脂酰乙醇胺(PE)缀合形成LC3-II,LC3-II与Atg5-Atg12-Atg16蛋白复合体以及P62一起相互作用促进自噬体前体延伸,使自噬体闭合形成双层膜结构[4]。
这个双层膜结构的自噬体与溶酶体结合形成自噬溶酶体,进而降解自噬溶酶体内部包裹的物质。
自噬体溶酶体形成后,它内部包裹的物质被降解用以维持细胞的生存。
自噬的激发以及机制(如图1)主要包括:当细胞能量不足时,ATP/AMP比率低的细胞通过诱发LKB1-AMPK的激活,活化的AMPK直接启动ULK1-Atg13-FIP200蛋白复合物介导的自噬体形成,或者通过刺激TSC1/2抑制mTOR诱导自噬体的形成[5]。
DNA损伤和缺氧也有助于激活AMPK 括生长因子刺激、胰岛素刺激,当生长因子或胰岛素与其酪氨酸激酶受体相互作用时,诱发PI3K通路的激活,在质膜上产生第二信使PIP3,PIP3与细胞内的信号蛋白AKT和PDK1结合,然后激活的AKT磷酸化TSC2以减少TSC1/2复合物的形成,进而抑制mTOR,诱导自噬体形成。
该过程可以被PTEN抑制[7]。
当某些细胞内外因素使细胞内质网生理功能紊乱,钙稳态失衡,细胞会激活一些信号通路,引发内质网(ER)应激反应,ER应激能够刺激增加p62的水平,促进自噬体形成。
ER应激还可以开启ER跨膜传感器IRE1激活Jun N末端激酶(JNK),JNK的激活可以抑制磷酸化的BCL2,使得Beclin-1与BCL2解离,促进自噬前体复合物Beclin1-Atg14L-Vps15-Vps34形成[8]。
当氨基酸被消耗处于缺乏状态时,Rag GTP 酶(RagA/BGDP-RagC/DGTP)异二聚体不能激活mTOR并因此诱导自噬[9]。
图1说明了巨自噬的过程,包括起始、成核、扩增以形成自噬体,以及自噬体-溶酶体融合成为自溶酶体。
图1 巨自噬过程2 基于自噬调控的抗肿瘤机制许多研究揭示了自噬的分子机制,但是调节自噬究竟介导肿瘤细胞的存活还是死亡仍然存在争议。
因此,需要了解自噬与肿瘤细胞的相互作用,以更好地认识自噬对肿瘤细胞的影响。
2.1 自噬维持肿瘤细胞存活物质,第1期·155·司新红等:肿瘤的自噬机制及自噬相关治疗质。
在葡萄糖或氨基酸缺乏的条件下,肿瘤细胞自身的生长增殖受到抑制,在这样的条件下诱导自噬,可以给肿瘤细胞提供能量维持肿瘤细胞的快速增殖和存活。
一方面,在低葡萄糖条件下能够引起AMPK 的活化,诱导自噬促进肿瘤细胞存活[10]。
另一方面,当减少亮氨酸或精氨酸时,可以通过亮氨酸传感器Sestrin2和精氨酸传感器mTORC1破坏Rag介导的mTOR激活,进而诱发自噬促进细胞存活[11]。
这两种途径都能够诱导细胞发生自噬,提供营养物质保证肿瘤细胞的快速增殖和存活。
2.2 自噬促进肿瘤细胞死亡细胞中常见的死亡方式有自噬和凋亡,分别被称为Ⅰ型程序化细胞死亡和Ⅱ型程序化细胞死亡,自噬与凋亡存在某种联系。
一方面,自噬具有拮抗凋亡的作用,当抑制自噬时凋亡反应会加强。
Bauvy等[12]用硫化舒林酸来诱导HT-29结肠癌细胞的自噬和凋亡反应,然后使用自噬抑制剂作用于HT-29细胞时,凋亡活性得到进一步增强,加速肿瘤细胞死亡。
另一方面,诱导自噬也可以加剧凋亡反应。
在涎腺腺样囊性癌细胞中,用二膦酸盐治疗涎腺腺样囊性癌时能够阻断甲羟戊酸途径,同时也诱导自噬和细胞凋亡,LC3-II和半胱天冬酶(Caspase-3)表达同时增加[13]。
3 问题与展望肿瘤治疗一直是世界上难以攻克的难题,而自噬在肿瘤细胞中有着非常复杂的作用,人们对于自噬在肿瘤中的作用的研究一直在不断的发展,越来越多的人期望从自噬入手找到治疗肿瘤的新方向。
目前,对于如何研究开发出高选择性和有效的自噬抑制剂和诱导剂来达到抑制肿瘤生长已经成为研究热点。
同时研究这些药物在患者体内如何发挥效应也是一个很好的研究方向。
在今后的研究中,随着自噬检测技术的不断改进,自噬对肿瘤细胞影响的研究将更加深入,基于细胞自噬的肿瘤治疗将会为肿瘤的临床治疗提供更好的研究思路。
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