自噬通路相關(guān)調(diào)節(jié)基因與甲狀腺癌

普夢嫻 柯亭羽*

（昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科二病區(qū)，云南 昆明 650101）

甲狀腺癌（thyroid carcinoma，TC）是源于甲狀腺上皮細胞的惡性腫瘤包括乳頭狀甲狀腺癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）、濾泡狀甲狀腺癌（follicular thyroid carcinoma，F(xiàn)TC）、未分化甲狀腺癌（anaplastic thyroid cancer，ATC）及髓樣癌（medullary thyroid carcinoma，MTC）。其中PTC、FTC又稱分化型甲狀腺癌（differentiated thyroid carcinoma，DTC），占甲狀腺癌的90%[1]。甲狀腺癌是最常見的內(nèi)分泌惡性腫瘤，盡管甲狀腺腫瘤在大多數(shù)腫瘤中屬于預(yù)后較好的一類，但是當(dāng)DTC不再對傳統(tǒng)的手術(shù)治療和碘劑化療產(chǎn)生應(yīng)答時，DTC的預(yù)后則顯著惡化[2-3]。隨著Yeung等在研究ATC時，第一次描述了自噬與TC之間的相關(guān)性之后，目前越來越多的研究表明自噬功能TC中所起到的作用[4]。自噬可參與TC起始、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸及耐藥等多個過程，其對甲狀腺癌細胞的清除、抑制或是促進增殖的作用與上述TC分型有密切聯(lián)系。目前，自噬通路與TC相關(guān)基因是自噬與TC相互聯(lián)系研究的熱點。與自噬聯(lián)系緊密的抑癌基因、致癌基因可直接或間接作用于自噬通路里的各個環(huán)節(jié)包括通路中的基礎(chǔ)分子（圖1），導(dǎo)致的自噬功能下調(diào)或自噬過度而影響TC的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸[5]。下文就近年來自噬主要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及相關(guān)調(diào)控基因在甲狀腺癌臨床及基礎(chǔ)研究進展作一綜述。

圖1 PI3K/Akt/mTOR是自噬主要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，PTEN、BRAF、Beclin1等相關(guān)基因可通過參與該通路的各個過程調(diào)節(jié)自噬水平從而影響甲狀腺腫瘤的發(fā)生、發(fā)展

1 自噬作用主要通路

在目前發(fā)現(xiàn)的自噬相關(guān)通路中，研究較為深入的是磷脂酰肌醇-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白（phosphatidylinositol3-kinase/protein kinaseB/the mammalian target of rapamycin PI3K/Akt/mTOR）信號通路，該通路是參與自噬調(diào)控通路中一條經(jīng)典途徑，主要作用為抑制自噬，促腫瘤細胞增值和抑制凋亡從而促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[6]。PI3K可分為I型PI3KI、II型PI3K及III型PI3K三類。在PI3K/Akt/mTOR中的PI3K主要是指I型PI3KI，可被Ras蛋白、生長因子、集落刺激因子等激活在細胞質(zhì)膜上產(chǎn)生第二信使PIP3[7]。III型PI3K可以與Beclin1蛋白結(jié)合成復(fù)合體參與早期的自噬過程。Akt主要活化并調(diào)控信號通路下游多個靶點，其與PIP3形成復(fù)合體可被磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1（phosphoinositide dependent kinase-1 PDK1）磷酸化形成活化的Akt起到抑制自噬的作用[8]。mTOR在人體內(nèi)以mTORC1及mTORC2兩種形式存在，可對多種細胞外刺激產(chǎn)生應(yīng)答。在一般情況下，結(jié)節(jié)性腦硬化復(fù)合物1/2（Tuberous Sclerosis Alliance TSC1/TSC2）可抑制mTOR的功能，當(dāng)Akt活化后可磷酸化TSC2，抑制TSC1/TSC2復(fù)合物形成，從而促使mTOR被激活[9]。

2 影響該通路的相關(guān)基因

2.1 Beclin1基因：Beclin1是第一個被發(fā)現(xiàn)與自噬相關(guān)的抑癌基因，定位于染色體17q21上，包括12個外顯子及11個內(nèi)含子[10]。研究表明Beclin1編碼的蛋白可以與III型PI3K形成復(fù)合物，該復(fù)合物是參與自噬起始以及調(diào)節(jié)自噬的關(guān)鍵分子。不同于傳統(tǒng)的抑癌基因，Becline只有在雙等位基因均表達是才能發(fā)揮抑癌作用[11]。Yue等在Beclin敲除的小鼠研究時發(fā)現(xiàn)，Beclin1單倍等位基因缺乏而導(dǎo)致自噬功能缺陷的小鼠隨著自然進程惡性腫瘤的發(fā)生率顯著增高[12]。隨后Beclin1單倍等位基因缺乏引起B(yǎng)eclin1蛋白低表達導(dǎo)致自噬功能缺陷在乳腺癌、肝癌、黑色素瘤、前列腺癌中都得以證實[13-14]。張艷紅等研究表明Beclin1在PTC組織中陽性表達率為43.6%顯著低于正常對照組，認為自噬功能的下降在乳頭狀甲狀腺的發(fā)生過程中可能起重要作用[15]。然而Kandemir等在對136例甲狀腺癌術(shù)后患者的標(biāo)本進行免疫組化試驗發(fā)現(xiàn)，有98.9%的PTC和57.1% FTC患者的癌組織中可檢測到Beclin1陽性表達[16]。同時在另一項研究中，LI等通過免疫組化在86例乳頭狀甲狀腺癌PTC（57例有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移）為研究對象的試驗中發(fā)現(xiàn)，在PTC組織樣本中，Beclin1增加了88%，轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)中增加了98%。然而在同一個患者身上，正常的甲狀腺組織和沒有轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)中，Beclin1呈低表達或無表達狀態(tài)，因此認為Beclin1的表達與腫瘤發(fā)生和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)[17]。但目前在這些研究中沒有提到Beclin1單倍等位基因?qū)C所產(chǎn)生的影響。Beclin1的功能很復(fù)雜，不僅僅是自噬，還包括自噬與凋亡之間的關(guān)系。因此，盡管Beclin1的準(zhǔn)確功能在TC的發(fā)展中并不十分清楚，但是目前這些研究數(shù)據(jù)表明Beclin1參與的自噬過程與甲狀腺癌的發(fā)生機制相關(guān)。

2.2 BRAF基因：BRAF基因位于人染色體7q34，是Ras/Raf/Mek/Erk信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的重要的轉(zhuǎn)導(dǎo)因子。致癌性BRAF變異是目前TC中為常見的基因突變，即BRAF基因上密碼子600位的纈氨酸被谷氨酸替代，形成BRAFV600E[18]。BRAFV600E可持續(xù)激活Ras/Raf/Mek/Erk信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，導(dǎo)致細胞的過度增值、分化，在TC的發(fā)生和發(fā)展中起到主要作用[19]。Maddodi等在黑色素瘤研究中發(fā)現(xiàn)致癌性BRAF蛋白的表達水平與自噬標(biāo)志物呈正相關(guān)，無論在原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性的黑色素瘤中都可觀察到自噬被抑制程度與致癌性BRAF基因表達強度相關(guān)。結(jié)合既往研究成果，Maddodi等認為致癌性BRAF主要通過抑制mTOR，尤其是mTORC1從而參與自噬信號通路的調(diào)節(jié)[20]。BRAF激活的長鏈非編碼RNA（BRAF-activated long non-coding RNA BANCR）是一種與BRAFV600E聯(lián)系緊密的突變基因，位于人9號染色體。目前認為長鏈非編碼基因（Long non-coding RNAs IncRNAS）是一種新的腫瘤調(diào)控基因[21-22]。在Romana等的研究中，共檢測了6組PTC癌組織與其臨近的正常甲狀腺組織，發(fā)現(xiàn)BANCR在PTC癌細胞中表達明顯高于正常組織，且與自噬密切相關(guān)。在體外實驗中表明，低表達的BANCR在PTC癌細胞中可抑制癌細胞增殖并且能誘導(dǎo)癌細胞凋亡。進一步研究其相關(guān)調(diào)控機制發(fā)現(xiàn)BANCA能夠顯著激活自噬。過度表達的BANCR抑制PTC癌細胞凋亡，促使癌細胞增值，而通過抑制自噬可以抵消BANCR過度表達所引起的癌細胞增值[23]。

2.3 PTEN基因：PTEN基因定位于人染色體10q23.3，包括9個外顯子和8個內(nèi)含子，是一種重要的抑癌基因[24]。我國學(xué)者張艷紅等研究發(fā)現(xiàn)，PTEN表達在正常甲狀腺組織、甲狀腺良性病變組織及甲狀腺癌組織中依次下降，分別為86.67%、64.71%、32.91%。結(jié)果表明PTEN表達水平降低或缺失與TC的發(fā)生有密切的關(guān)系[15]。PTEN主要通過參與PI3K/AKT通路調(diào)節(jié)自噬過程，PTEN本身是一磷酸酶基因，其編碼的蛋白質(zhì)可以降解PI3K在信號通路中的中間產(chǎn)物PIP3，進一步使活化的AKT減少可以誘導(dǎo)自噬從而降低腫瘤的發(fā)生。當(dāng)PTEN減少時，PI3K/AKT通路可被激活，活化的AKT過度積累導(dǎo)致自噬抑制，使得細胞不受凋亡刺激的作用可促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[8]。此外，線粒體呼吸鏈上的琥珀酸脫氫酶（Succinate dehydrogenase SDH）又稱線粒體復(fù)合物II，其亞單位編碼基因SDHD位于11q23，包含4個外顯子，3個內(nèi)含子，目前被認為是一種抑癌基因與多種內(nèi)分泌腫瘤、家族性或散發(fā)性副神經(jīng)節(jié)瘤相關(guān)[25]。先前的研究證明，SDH亞單位編碼基因突變與遺傳性和散發(fā)性TC有關(guān)[26]，SDHD變異可以促進FTC細胞凋亡[27]。目前越來越多的證據(jù)表明PTEN與線粒體信號通路之間有錯綜復(fù)雜的相關(guān)性。Wan等研究結(jié)果表明SDHD兩種基因變異SDHD-G12S與SDHDH50R產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)與TC有關(guān)，且SDHD相關(guān)線粒體信號通路可依賴PTEN功能作用參與調(diào)節(jié)自噬。SDHD-G12S和SDHD-H50R能夠激發(fā)PTEN泛素化，導(dǎo)致PTEN功能缺陷，如上述PTEN表達減少可致活化的AKT增多抑制自噬。研究者提出盡管該實驗受到細胞系的限制，但能夠為自噬引起腫瘤相關(guān)基因及通路提供新的位點[28]。

3 小 結(jié)

自噬對腫瘤具有雙重作用機制，即可在早期應(yīng)對理化因素對細胞的傷害，穩(wěn)定細胞功能；也可提高腫瘤細胞對化療藥物的耐受性，抑制放化療對腫瘤細胞的殺傷作用；研究利用某些自噬相關(guān)基因檢測可以判斷患者預(yù)后[29]。Zhang等研究表明在應(yīng)用順鉑治療ATC時，Beclin1能夠幫助ATC細胞逃避順鉑引起的凋亡作用，且通過mi-R30d干預(yù)抑制Beclin1對自噬的調(diào)控，可增加順鉑對ATC細胞的傷害[30]。目前，自噬在TC中的預(yù)后及治療價值暫未形成可靠的系統(tǒng)研究，但一些體外試驗結(jié)果已經(jīng)證明自噬參與了TC治療的抗腫瘤藥物細胞毒性反應(yīng)，表明自噬在治療TC方面可以被開發(fā)應(yīng)用[31]。因此，有必要在將來的研究中進一步明確自噬在腫瘤發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸及治療方面的通路及基因作用機制。

[1]Van der Zwan JM.Carcinoma of endocrine organs: results of the RARECARE project[J].Eur J Cancer,2012,48(13):1923-1931.

[2]Settas N,Faucz FR, Stratakis CA.Succinate dehydrogenase (SDH)deficiency,Carney triad and the epigenome[J].Mol Cell Endocrinol,2017,pii: S0303-7207(17)30392-1.

[3]Tuttle RM.Thyroid carcinoma[J].J Natl Compr Canc Netw,2010,8(11):1228-1274.

[4]Yeung SC.Combination chemotherapy including combretastatin A4 phosphate and paclitaxel is effective against anaplastic thyroid cancer in a nude mouse xenograft model[J].J Clin Endocrinol Metab,2007,92(8):2902-2909.

[5]Netea-Maier RT.Autophagy in thyroid cancer:present knowledge and future perspectives[J].Front Endocrinol (Lausanne),2015,6(1):22.

[6]Liu L,Liao JZ,He XX,et al.The role of autophagy in hepatocellular carcinoma:friend or foe[J].Oncotarget,2017,8(34):57707-57722.

[7]Kim J.miR-221 regulates CD44 in hepatocellular carcinoma through the PI3K-AKT-mTOR pathway[J].Biochem Biophys Res Commun,2017,487(3):709-715.

[8]Lin YX.Similar PDK1-AKT-mTOR pathway activation in balloon cells and dysmorphic neurons of type II focal cortical dysplasia with refractory epilepsy[J].Epilepsy Res,2015,112: 137-149.

[9]Adjei AA,Hidalgo M.Intracellular signal transduction pathway proteins as targets for cancer therapy[J].J Clin Oncol,2005,23(23):5386-5403.

[10]Morani F.Autophagy and thyroid carcinogenesis:genetic and epigenetic links[J].Endocr Relat Cancer,2014,21(1):13-29.

[11]Zhang HY.Beclin 1 enhances proteasome inhibition-mediated cytotoxicity of thyroid cancer cells in macroautophagy-independent manner[J].J Clin Endocrinol Metab,2013,98(2):E217-226.

[12]Yue Z.Beclin 1,an autophagy gene essential for early embryonic development,is a haploinsufficient tumor suppressor[J].Proc Natl Acad Sci USA,2003,100(25):15077-15082.

[13]Yu M.Beclin 1 expression is an independent prognostic factor for gastric carcinomas[J].Tumour Biol,2013,34(2):1071-1083.

[14]Zhao Y.Aberrant Beclin 1 expression is closely linked to carcino genesis,differentiation,progression,and prognosis of ovarian epithelial carcinoma[J].Tumour Biol,2014,35(3):1955-1964.

[15]張艷紅,王桂琴.自噬相關(guān)基因PTEN和Beclin1在乳頭狀甲狀腺癌中的表達和意義[J].臨床合理用藥雜志,2011,4(2A):34-35.

[16]Yesil C.Is BECLIN-1 Immunoreactivity More Effective than HBME-1 in Diagnosis of Papillary Thyroid Cancer? [J].Acta Chir Belg,2015,115(4):299-305.

[17]Li X,Xu H,Ma H.Beclin 1 is highly expressed in papillary thyroid carcinoma and correlates with lymph node metastasis[J].Acta Chir Belg,2013,113(3):175-181.

[18]Li F.BRAFV600E mutation in papillary thyroid microcarcinoma:a meta-analysis[J].Endocr Relat Cancer,2015,22(2):159-168.

[19]Ni Y.Germline and somatic SDHx alterations in apparently sporadic differentiated thyroid cancer[J].Endocr Relat Cancer,2015,22(2):121-130.

[20]Maddodi N.Induction of autophagy and inhibition of melanoma growth in vitro and in vivo by hyperactivation of oncogenic BRAF[J].J Invest Dermatol,2010,130(6):1657-1667.

[21]Nakagawa T.Large noncoding RNA HOTAIR enhances aggressive biological behavior and is associated with short disease-free survival in human non-small cell lung cancer[J].Biochem Biophys Res Commun,2013,436(2):319-324.

[22]Zhu L,Xu PC.Downregulated LncRNA-ANCR promotes osteoblast differentiation by targeting EZH2 and regulating Runx2 expression[J].Biochem Biophys Res Commun,2013,432(4):612-617.

[23]Wang Y. BRAF-activated long non-coding RNA contributes to cell proliferation and activates autophagy in papillary thyroid carcinoma[J].Oncol Lett,2014,8(5):1947-1952.

[24]Morani F.PTEN deficiency and mutant p53 confer glucose-addiction to thyroid cancer cells: impact of glucose depletion on cell proliferation,cell survival,autophagy and cell migration[J].Genes Cancer,2014,5(7/8):226-239.

[25]Settas N,Faucz FR,Stratakis CA.Succinate dehydrogenase (SDH)deficiency,Carney triad and the epigenome[J].Mol Cell Endocrinol,2017,pii: S0303-7207(17)30392-1.

[26]Von Dobschuetz E,Leijon H,Schalin-Jantti C,et al.A registrybased study of thyroid paraganglioma: histological and genetic characteristics[J].Endocr Relat Cancer,2015,22(2):191-204.

[27]Yu W,He.X,Ni Y,et al.Cowden syndrome-associated germline SDHD variants alter PTEN nuclear translocation through SRC-induced PTEN oxidation[J].Hum Mol Genet,2015,24(1):142-153.

[28]Yu W,Ni Y,Saji M,et al.Cowden syndrome-associated germline succinate dehydrogenase complex subunit D (SDHD) variants cause PTEN-mediated down-regulation of autophagy in thyroid cancer cells[J]. Hum Mol Genet,2017,26(7):1365-1375.

[29]Yi H,Long B,Ye X,etal.Autophagy: A potential target for thyroid cancer therapy (Review)[J].Mol Clin Oncol,2014,5(2):661-665.

[30]Zhang Y,Yang WQ,Zhu H,et al.Regulation of autophagy by miR-30d impacts sensitivity of anaplastic thyroid carcinoma to cisplatin[J].Biochem Pharmacol,2014,87(4):562-570.

[31]Li LC. Autophagy,a novel target for chemotherapeutic intervention of thyroid cancer.Cancer Chemother Pharmacol[J].Cancer Chemother Pharmacol,2014,73(3):439-449.