论文部分内容阅读
摘要：自噬是真核生物进化中细胞内物质进行正常新陈代谢的一种生理过程，它是Ⅱ型程序性细胞死亡形式之一。近年来随着自噬与肿瘤研究的不断深入，发现细胞自噬不仅能够抑制肝癌的发生，而且也能促进肝癌的生长，因此自噬的功能异常在肝癌的发生、发展及治疗方面有着密切关系。
关键词：细胞自噬;肿瘤;肝癌
Abstract： Autophagy is a cellular material in eukaryotic organisms evolved a physiological process of normal metabolism， and it is one of the type Ⅱ form of programmed cell death. In recent years， with the deepening of autophagy and cancer research， it is found that cell autophagy can not only inhibit the occurrence of cancer of the liver， but also can promote the growth of liver cancer， therefore the dysfunction of autophagy in occurrence， development and treatment of liver cancer have close relationship.
Keywords： Cell autophagy; Tumor; Liver cancer
肝癌是世界范围内最常见的10种恶性肿瘤之一，就全球而言，在各种肿瘤致死原因中，肝癌在男性排到第7位;女性排到第9位。[1]近年来随着自噬与肝肿瘤研究的不断深入，发现自噬信号通路的异常在肝癌的发生、发展、转移及耐药性等方面发挥着重要作用。因此，细胞自噬的研究为肝癌在治疗及耐药性等方面提供了许多新思路。
自噬是一个吞噬自身细胞蛋白质或细胞器并使其包被进入囊泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程，藉此实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新，从而维持内环境稳态的一种蛋白降解途径。[2]目前，参与自噬调控的基因被统一命名为Atg（autophagy related gene），其在进化上相当保守。参与自噬过程的调控机制非常复杂，至今尚未完全阐明。
1.细胞自噬的发生及相关信号通路
根据底物进入溶酶体内的途径不同可将自噬分为3种类型：大自噬（maroautophagy）、小自噬（microautophagy）和分子伴侣介导自噬（chaperone-mediated autophagy.CMA）。大自噬即通常所指的自噬，胞质被来源于粗面内质网的非核糖合体区域、高尔基等脱落的双层膜所包绕，即自噬体，并通过细胞骨架微管系统输至溶酶体，与之融合形成自噬溶酶体并进行降解加工。小自噬与大自噬一样也发生相同的包绕过程，但是溶酶体膜自身变形，包裹吞噬细胞质中的底物[3]-[4]。
细胞自噬是一个动态的多阶段，多基因参与调控的细胞生理过程，与多种信号通路有关。[5]目前研究发现，TOR蛋白激酶是抗真菌药雷帕霉素的作用靶点，使用mTOR的抑制剂雷帕霉素可诱导自噬的发生。在酵母中Atg1和Atg13去磷酸化可以促进下游自噬。在哺乳动物细胞内，mTOR通过磷酸化S6k1，进一步使P70S6k的磷酸化来促进mRNA的翻译，促使细胞质内抑制自噬体膜的形成，这被认为是mTOR活性增强而抑制自噬活性的一个机制[6]-[7]。
2.细胞自噬与肝癌
细胞自噬与肿瘤的发生、发展及治疗有着密切的联系。肿瘤是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的异常病变。目前研究发现，在多种人类肿瘤中均存在自噬活性的改变，可见自噬与肿瘤之间存在着一定的关系。据文献报道，[8]恶性肿瘤有一部分因自噬调控机制的异常或自噬本身的缺陷而常导致发生，约40%前列腺癌，50%乳腺癌和75%卵巢癌等患者中，都出现自噬相关基因Beclin-1的缺失。Takamura等研究发现，在敲除小鼠肝脏特异性自噬相关基因Atg7及嵌合Atg5等也出现了肝细胞肿瘤现象。因此自噬调控过程的失调可引起癌症等多种疾病的发生，肝癌也不例外。然而，细胞自噬的调控是促进肝癌还是抑制肝癌的形成、发展，至今仍然是一个研究热点 [9]-[10] 。
自噬对肝癌来说是一把双刃剑，在肝癌发生与发展过程发挥着不尽相同的作用。正常生理情况下，细胞自噬有利于细胞保持稳定状态，在发生细胞应激时，细胞通过自噬从而抑制细胞癌变。自噬和衰老细胞器之间的联系提供了一个其他的自噬抑制肿瘤的作用基础。自噬介导的肿瘤抑制功能可以清除受损和衰老的细胞器，从而防止因积累有毒的氧自由基而导致的基因不稳定。据报道，小鼠的肝癌病变前期肝细胞自噬活动降至正常细胞的50%，在肝癌细胞中自噬更是降到正常时的20%。[11]Qu等发现Beclin-1单等位基因的缺失会加速乙型肝炎病毒介导的癌前病变的进展，并且Beclin-1（+/-）的小鼠中他们观察到了肝癌等疾病的发生。这提示自噬的缺陷或能力的衰退可能有利于肿瘤的恶化。[12]随着肿瘤的形成，特别是在肿瘤的生长后期，在肿瘤内部癌细胞营养缺失和低氧等恶劣环境，细胞自噬很可能被激活，维持肿瘤细胞的生存。研究表明，PI3K/Akt-mTOR信号通路是调节自噬途径关键的调控因子，PI3K及其下游Akt的激活可以抑制细胞自噬的发生而促进细胞的生存，并能防止细胞凋亡的发生。在肝癌细胞中同样表明，Akt通路的激活可以下调Beclin-1的表达而抑制自噬的发生。Akt和PI3K在功能上属于原癌基因，受到抑癌基因PTEN的负调节。在肝癌的形成过程中发现PTEN的突变，PTEN作为肿瘤的抑制基因，可以下调PI3K/Akt的活性。[13]-[14] 3.细胞自噬与抗肝癌药物
目前研究表明，很多药物的抑癌作用都与自噬存在一定的关系，其中能诱导肝癌细胞自噬的抗癌药物促进自噬性癌细胞死亡或抑制细胞自噬作用过程中某一个环节已达到抗癌目的。肝肿瘤中存在编码mTOR信号通路相关蛋白基因突变，这些调控自噬的缺陷可引起mTOR通路的过度激活;研究表明肝癌细胞存在PI3K/Akt/mTOR信号通路的失调。此外，与正常细胞相比，肝恶性肿瘤细胞由于存在PI3K/Akt/mTOR途径的失调，对mTOR抑制更加敏感。[15] –[16]20世纪70年代从细菌中分离出的一种大环内酯类抗生素雷帕霉素，是最早被发现的mTOR经典抑制剂。雷帕霉素能结合FKBP，通过阻止P70s6K和4EBP的磷酸化来抑制mTOR通路;同时也间接抑制了其它相关蛋白转录和翻译，不仅具有抗菌、免疫抑制还有抗肝癌的活性。夏娟等[17]研究发现二氢杨梅素通过抑制雷帕霉素靶蛋白和调节其上游通路诱导HepG2细胞发生自噬。Trevan D Fischer等[18]研究表明多重激酶抑制剂索拉菲尼对肝癌细胞系Hep3B和Hub7的自噬诱导作用有明显差别。结果表明，索拉菲尼诱导Hub7发生自噬的增强可能与P-AMPK的激活有关。Hep3B对索拉菲尼诱导自噬的抵抗可能来自于自身自噬的缺陷或损害。TaoZhou等[19]研究表明姜黄素衍生物EF25-（GSH）2能够阻滞HepG2细胞的G2/M期并发现自噬性细胞死亡。EF25-（GSH）2抗肿瘤机制不仅使肝肿瘤细胞自噬和凋亡，而且还能这一作用扩大到已经逃避凋亡的肿瘤细胞。近期研究表明，抗肝癌药物联合自噬抑制剂如氯喹，3-MA，siRNA等能能增加肝肿瘤细胞的凋亡。总之，自噬对于肝肿瘤的治疗作用是双重的，因此对于诱导自噬、自噬抑制剂应用于临床时还需做深入的研究，已达到可以通过对自噬的调控来预防和治疗肿瘤。
4.展望
综上所述，对细胞自噬的进一步的研究，不仅有助于阐明肝癌的发病机制，而且对于肝癌的诊治和预后判断具有重要意义。随着研究的不断深入，细胞自噬为肝肿瘤的预防和治疗开辟了一条新的道路。
参考文献：
[1] Klionsky DJ..Autophagy revisited： a conversation with Christian de Duve[J]. Autophagy，2008， 4（6）： 740- 743.
[2] Gozuacik D， Kimchi A. Autophagy and cell death [J]. Curr Top Dev Biol. 2007，78（1）：217-245.
[3] Hueesy S. Terebiznik MR. Jones NL.Autophagy： healthy eating and self-digestion for gastroenterologists [J]. J Pediatr Gastroenterol Nutr， 2008，46（5）：496-506
[4] Crotzer VL， B lum JS. Autophagy and intracellular surveillance： Modulating MH Cclass II antigen presentation with stress [J]. Proc Natl Acad Sci USA，2005，102（22）： 7779- 7780
[5] Guertin D A， Sabatini D M. An expanding role for mTOR in cancer [J].Trend Mol Med，2005，11（8）：353-361.
[6] 叶青. 自噬的分子机制与病理生理意义[J]. 国际病理科学与临床杂志， 2007， 27（4）： 358-362.
[7] Meijer A J， Codogno P. Signalling and autophagy regulation in health， aging and disease[J].Mol Aspect Med， 2006，27（5-6）：411-425.
[8] Aita VM， Liang XH，Murty VV， et al.Cloning and genomic organization of beclin-1， a candidate tumor suppressor gene on chromosome 17q21.Genomics， 1999， 59：59-65.
[9] TakamuraA， Komatsu M， Hara T， et a1.Autophagy-deficient mice develop multiple liver tumors[J].Genes Dev，2011，25：795-800.
[10] Shen Y， Li DD，Wang LL， et al Decreased expression of autophagy-related proteins in malignant epithelial ovarian cancer[J]. Autophagy， 2008， 4：1067-1068.
[11] 成军，肿瘤基因与细胞自噬.现代细胞自噬分子生物学，2011.17：244
[12] Qu X， Yu J， Bhagat G， et al. Promotion of tumorigenesis by heterozygous disruption of the beclin-1 autophagy gene [J].J Clin Invest，2003，112：1809-1820. [13] Yang Z， Klionsky DJ. An overview of the molecular mechanism of autophagy[J].Curr Top Microbiol Immunol.2009，335：1-32.
[14] Cuervo AM. Autophagy： in sickness and in health [J].Trends Cell Biol， 2004， 14（2）： 70-77.
[15] Mizushima N， Levin B. Cuervo AM， er al. Autophagy fights disease through cellular self-digestion [J]. Nature， 2008， 451（7182）： 1069-1075.
[16] Vagt P K， PI 3-kinase， mTOR. protein synthesis and cancer[J]. Trends Mol Med， 2001， 7（11）：482-484.
[17] Juan Xia， S Guo， et al. Dihydromyricetin induces autophagy in HepG2 cells involved in inhibition of mTOR and regulating its upstream pathways.Food and Chemical Toxicology， 2014， 66：7-13.
[18] Trevan D Fischer， Jin-Hee Wang， et al. Role of autophagy in differential sensti sensitivity of hepatocarcinoma cells to sorafenib[J]. Word J Hepatohgy， 2014，6（10）：752-758.
[19] Tao Zhou， LiLi Ye， et al. Autophagy and Apoptosis in Hepatocellular Carcinoma Induced by EF25-（GSH）2： A Novel Curcumin Analog[J]. PLoS One， 2014， 9（9）：e107876.
关键词：细胞自噬;肿瘤;肝癌
Abstract： Autophagy is a cellular material in eukaryotic organisms evolved a physiological process of normal metabolism， and it is one of the type Ⅱ form of programmed cell death. In recent years， with the deepening of autophagy and cancer research， it is found that cell autophagy can not only inhibit the occurrence of cancer of the liver， but also can promote the growth of liver cancer， therefore the dysfunction of autophagy in occurrence， development and treatment of liver cancer have close relationship.
Keywords： Cell autophagy; Tumor; Liver cancer
肝癌是世界范围内最常见的10种恶性肿瘤之一，就全球而言，在各种肿瘤致死原因中，肝癌在男性排到第7位;女性排到第9位。[1]近年来随着自噬与肝肿瘤研究的不断深入，发现自噬信号通路的异常在肝癌的发生、发展、转移及耐药性等方面发挥着重要作用。因此，细胞自噬的研究为肝癌在治疗及耐药性等方面提供了许多新思路。
自噬是一个吞噬自身细胞蛋白质或细胞器并使其包被进入囊泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程，藉此实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新，从而维持内环境稳态的一种蛋白降解途径。[2]目前，参与自噬调控的基因被统一命名为Atg（autophagy related gene），其在进化上相当保守。参与自噬过程的调控机制非常复杂，至今尚未完全阐明。
1.细胞自噬的发生及相关信号通路
根据底物进入溶酶体内的途径不同可将自噬分为3种类型：大自噬（maroautophagy）、小自噬（microautophagy）和分子伴侣介导自噬（chaperone-mediated autophagy.CMA）。大自噬即通常所指的自噬，胞质被来源于粗面内质网的非核糖合体区域、高尔基等脱落的双层膜所包绕，即自噬体，并通过细胞骨架微管系统输至溶酶体，与之融合形成自噬溶酶体并进行降解加工。小自噬与大自噬一样也发生相同的包绕过程，但是溶酶体膜自身变形，包裹吞噬细胞质中的底物[3]-[4]。
细胞自噬是一个动态的多阶段，多基因参与调控的细胞生理过程，与多种信号通路有关。[5]目前研究发现，TOR蛋白激酶是抗真菌药雷帕霉素的作用靶点，使用mTOR的抑制剂雷帕霉素可诱导自噬的发生。在酵母中Atg1和Atg13去磷酸化可以促进下游自噬。在哺乳动物细胞内，mTOR通过磷酸化S6k1，进一步使P70S6k的磷酸化来促进mRNA的翻译，促使细胞质内抑制自噬体膜的形成，这被认为是mTOR活性增强而抑制自噬活性的一个机制[6]-[7]。
2.细胞自噬与肝癌
细胞自噬与肿瘤的发生、发展及治疗有着密切的联系。肿瘤是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的异常病变。目前研究发现，在多种人类肿瘤中均存在自噬活性的改变，可见自噬与肿瘤之间存在着一定的关系。据文献报道，[8]恶性肿瘤有一部分因自噬调控机制的异常或自噬本身的缺陷而常导致发生，约40%前列腺癌，50%乳腺癌和75%卵巢癌等患者中，都出现自噬相关基因Beclin-1的缺失。Takamura等研究发现，在敲除小鼠肝脏特异性自噬相关基因Atg7及嵌合Atg5等也出现了肝细胞肿瘤现象。因此自噬调控过程的失调可引起癌症等多种疾病的发生，肝癌也不例外。然而，细胞自噬的调控是促进肝癌还是抑制肝癌的形成、发展，至今仍然是一个研究热点 [9]-[10] 。
自噬对肝癌来说是一把双刃剑，在肝癌发生与发展过程发挥着不尽相同的作用。正常生理情况下，细胞自噬有利于细胞保持稳定状态，在发生细胞应激时，细胞通过自噬从而抑制细胞癌变。自噬和衰老细胞器之间的联系提供了一个其他的自噬抑制肿瘤的作用基础。自噬介导的肿瘤抑制功能可以清除受损和衰老的细胞器，从而防止因积累有毒的氧自由基而导致的基因不稳定。据报道，小鼠的肝癌病变前期肝细胞自噬活动降至正常细胞的50%，在肝癌细胞中自噬更是降到正常时的20%。[11]Qu等发现Beclin-1单等位基因的缺失会加速乙型肝炎病毒介导的癌前病变的进展，并且Beclin-1（+/-）的小鼠中他们观察到了肝癌等疾病的发生。这提示自噬的缺陷或能力的衰退可能有利于肿瘤的恶化。[12]随着肿瘤的形成，特别是在肿瘤的生长后期，在肿瘤内部癌细胞营养缺失和低氧等恶劣环境，细胞自噬很可能被激活，维持肿瘤细胞的生存。研究表明，PI3K/Akt-mTOR信号通路是调节自噬途径关键的调控因子，PI3K及其下游Akt的激活可以抑制细胞自噬的发生而促进细胞的生存，并能防止细胞凋亡的发生。在肝癌细胞中同样表明，Akt通路的激活可以下调Beclin-1的表达而抑制自噬的发生。Akt和PI3K在功能上属于原癌基因，受到抑癌基因PTEN的负调节。在肝癌的形成过程中发现PTEN的突变，PTEN作为肿瘤的抑制基因，可以下调PI3K/Akt的活性。[13]-[14] 3.细胞自噬与抗肝癌药物
目前研究表明，很多药物的抑癌作用都与自噬存在一定的关系，其中能诱导肝癌细胞自噬的抗癌药物促进自噬性癌细胞死亡或抑制细胞自噬作用过程中某一个环节已达到抗癌目的。肝肿瘤中存在编码mTOR信号通路相关蛋白基因突变，这些调控自噬的缺陷可引起mTOR通路的过度激活;研究表明肝癌细胞存在PI3K/Akt/mTOR信号通路的失调。此外，与正常细胞相比，肝恶性肿瘤细胞由于存在PI3K/Akt/mTOR途径的失调，对mTOR抑制更加敏感。[15] –[16]20世纪70年代从细菌中分离出的一种大环内酯类抗生素雷帕霉素，是最早被发现的mTOR经典抑制剂。雷帕霉素能结合FKBP，通过阻止P70s6K和4EBP的磷酸化来抑制mTOR通路;同时也间接抑制了其它相关蛋白转录和翻译，不仅具有抗菌、免疫抑制还有抗肝癌的活性。夏娟等[17]研究发现二氢杨梅素通过抑制雷帕霉素靶蛋白和调节其上游通路诱导HepG2细胞发生自噬。Trevan D Fischer等[18]研究表明多重激酶抑制剂索拉菲尼对肝癌细胞系Hep3B和Hub7的自噬诱导作用有明显差别。结果表明，索拉菲尼诱导Hub7发生自噬的增强可能与P-AMPK的激活有关。Hep3B对索拉菲尼诱导自噬的抵抗可能来自于自身自噬的缺陷或损害。TaoZhou等[19]研究表明姜黄素衍生物EF25-（GSH）2能够阻滞HepG2细胞的G2/M期并发现自噬性细胞死亡。EF25-（GSH）2抗肿瘤机制不仅使肝肿瘤细胞自噬和凋亡，而且还能这一作用扩大到已经逃避凋亡的肿瘤细胞。近期研究表明，抗肝癌药物联合自噬抑制剂如氯喹，3-MA，siRNA等能能增加肝肿瘤细胞的凋亡。总之，自噬对于肝肿瘤的治疗作用是双重的，因此对于诱导自噬、自噬抑制剂应用于临床时还需做深入的研究，已达到可以通过对自噬的调控来预防和治疗肿瘤。
4.展望
综上所述，对细胞自噬的进一步的研究，不仅有助于阐明肝癌的发病机制，而且对于肝癌的诊治和预后判断具有重要意义。随着研究的不断深入，细胞自噬为肝肿瘤的预防和治疗开辟了一条新的道路。
参考文献：
[1] Klionsky DJ..Autophagy revisited： a conversation with Christian de Duve[J]. Autophagy，2008， 4（6）： 740- 743.
[2] Gozuacik D， Kimchi A. Autophagy and cell death [J]. Curr Top Dev Biol. 2007，78（1）：217-245.
[3] Hueesy S. Terebiznik MR. Jones NL.Autophagy： healthy eating and self-digestion for gastroenterologists [J]. J Pediatr Gastroenterol Nutr， 2008，46（5）：496-506
[4] Crotzer VL， B lum JS. Autophagy and intracellular surveillance： Modulating MH Cclass II antigen presentation with stress [J]. Proc Natl Acad Sci USA，2005，102（22）： 7779- 7780
[5] Guertin D A， Sabatini D M. An expanding role for mTOR in cancer [J].Trend Mol Med，2005，11（8）：353-361.
[6] 叶青. 自噬的分子机制与病理生理意义[J]. 国际病理科学与临床杂志， 2007， 27（4）： 358-362.
[7] Meijer A J， Codogno P. Signalling and autophagy regulation in health， aging and disease[J].Mol Aspect Med， 2006，27（5-6）：411-425.
[8] Aita VM， Liang XH，Murty VV， et al.Cloning and genomic organization of beclin-1， a candidate tumor suppressor gene on chromosome 17q21.Genomics， 1999， 59：59-65.
[9] TakamuraA， Komatsu M， Hara T， et a1.Autophagy-deficient mice develop multiple liver tumors[J].Genes Dev，2011，25：795-800.
[10] Shen Y， Li DD，Wang LL， et al Decreased expression of autophagy-related proteins in malignant epithelial ovarian cancer[J]. Autophagy， 2008， 4：1067-1068.
[11] 成军，肿瘤基因与细胞自噬.现代细胞自噬分子生物学，2011.17：244
[12] Qu X， Yu J， Bhagat G， et al. Promotion of tumorigenesis by heterozygous disruption of the beclin-1 autophagy gene [J].J Clin Invest，2003，112：1809-1820. [13] Yang Z， Klionsky DJ. An overview of the molecular mechanism of autophagy[J].Curr Top Microbiol Immunol.2009，335：1-32.
[14] Cuervo AM. Autophagy： in sickness and in health [J].Trends Cell Biol， 2004， 14（2）： 70-77.
[15] Mizushima N， Levin B. Cuervo AM， er al. Autophagy fights disease through cellular self-digestion [J]. Nature， 2008， 451（7182）： 1069-1075.
[16] Vagt P K， PI 3-kinase， mTOR. protein synthesis and cancer[J]. Trends Mol Med， 2001， 7（11）：482-484.
[17] Juan Xia， S Guo， et al. Dihydromyricetin induces autophagy in HepG2 cells involved in inhibition of mTOR and regulating its upstream pathways.Food and Chemical Toxicology， 2014， 66：7-13.
[18] Trevan D Fischer， Jin-Hee Wang， et al. Role of autophagy in differential sensti sensitivity of hepatocarcinoma cells to sorafenib[J]. Word J Hepatohgy， 2014，6（10）：752-758.
[19] Tao Zhou， LiLi Ye， et al. Autophagy and Apoptosis in Hepatocellular Carcinoma Induced by EF25-（GSH）2： A Novel Curcumin Analog[J]. PLoS One， 2014， 9（9）：e107876.