自噬與前列腺癌發生發展及治療關系的研究進展

熊波波,張勁松,王海峰,左毅剛,王劍松

(昆明醫科大學第二附屬醫院泌尿外科，云南省泌尿外科研究所，昆明 650101)

前列腺癌是泌尿系統常見的惡性腫瘤之一。2012年大約有110萬患者被確診為前列腺癌，其中超過70%的患者來自高收入國家，年齡標準化發病率在澳大利亞和新西蘭為111.6/10萬、北美為97.2/10萬、西歐85.8/10萬、南美洲南部及非洲為4.5/10萬、南美洲中西部為10.5/10萬，亞洲地區最低[1]。前列腺癌是全球男性癌癥死亡的第五大原因，在加勒比地區(29/10萬)和非洲(19.9/10萬)等黑人種族國家中的死亡率最高[1]。除少數北歐和亞洲國家外，近年來全球前列腺癌的死亡率普遍下降[2]。英國國家統計局的數據顯示，前列腺癌的發病率與年齡密切相關，從50歲開始年齡發病率急劇上升，90歲及以上的發病率最高[3]。前列腺癌的發生發展與很多生物學機制密切相關，如腫瘤抑制基因、癌基因、DNA甲基化、染色體改變和重排、細胞凋亡的全局缺陷、自噬過程異常、多種分子信號轉導途徑異常等[4]。自噬可作為前列腺癌的啟動子或抑制劑起作用。現就自噬的調控過程，前列腺癌在自噬中的作用及目前用于抗前列腺癌治療的自噬調節劑進行綜述，并提出靶向自噬的藥物，以期在未來抗前列腺癌治療中更好地利用自噬。

1 自噬的分子機制及生物學功能

1.1自噬的起源及作用 自噬源自希臘語“吃自我”，最初是由Deter和De Duve[5]在1967年提出，主要基于觀察大鼠肝臟溶酶體內線粒體和其他細胞內結構的降解[5]。自噬分為大自噬、微自噬以及分子伴侶介導的自噬，均能促進溶酶體中細胞溶質成分的蛋白水解。自噬通常是保護性的促生存反應，但過度活躍最終會殺死細胞。自噬是對各種內部和外部應激如營養缺乏、缺氧、內質網應激、氧化應激的細胞反應[6]。自噬在饑餓期間是至關重要的，因為非必需的細胞組分的自我消化為應激期間提供了必需的營養[7]。自噬也可用于去除損壞或不正常的細胞器、錯折疊蛋白以及外來顆粒包括微生物，從而保護細胞免受感染[6]。自噬在組織發育、分化以及穩態中發揮關鍵作用，并通過“管家”和質量控制功能調節健康和壽命，影響先天和適應性免疫、神經變性以及衰老和細胞死亡[8]。

1.2自噬的分子機制 自噬由分離膜或吞噬細胞的成核引發，其過程由多個步驟組成。自噬體或自噬泡是在自噬期間形成的雙膜或多膜囊泡，自噬泡隔離細胞質的組分并將其遞送至溶酶體降解。自噬體的形成包括引發、成核、伸長以及密封[9]。自體吞噬的初始步驟是吞噬泡(也稱為隔離膜)的原點形成，吞噬細胞擴張并包圍待降解的組織，形成雙膜自噬體，也稱為“早期自噬泡”(AV-Ⅰ)[10]。動力蛋白馬達蛋白幫助自噬體運動以及與溶酶體融合形成自溶酶體，其中腔內容物被溶酶體酸性水解酶降解。含有部分消化物質的自溶酶體被稱為“晚期自噬泡”(AV-Ⅱ)。降解過程產生的代謝物被釋放到細胞質中，并重新進入代謝反應[10]。

1.3自噬的生物學功能 自噬是一種進化上保守的動態分解代謝過程。過度或缺乏自噬可導致疾病發生。在腫瘤中，自噬既可作為腫瘤抑制因子，也可作為腫瘤促進因子。研究表明，自噬在肝臟腫瘤的發生中起基礎作用，決定非功能性蛋白質和細胞器的積累，引發氧化應激，導致基因毒性應激和基因改變，缺乏自噬可促使細胞改變其代謝狀態，并轉變為惡性細胞[11]。Jin等[12]提出，自噬作為一種存活機制，可通過消除錯誤折疊的蛋白質和減少DNA損傷抑制腫瘤生長，這取決于細胞環境和功能狀態；在血液系統惡性腫瘤中，自噬功能障礙可能與多種疾病的發生、發展密切相關，其通過多種信號通路在血液系統腫瘤中發揮雙重作用。自噬與p53之間存在重要聯系。White[13]的研究發現，自噬可以抑制p53，而p53可激活自噬。通過自噬抑制p53可促進腫瘤的發生，還可用于預防組織變性或p53對自噬的激活。自噬調節也可影響細胞的免疫應答過程。Ma等[14]指出，自噬隔離了各種細胞質結構，并參與溶酶體降解，包括降解受損的細胞器和入侵的微生物。抗原供體細胞中的自噬反應會影響細胞因子的釋放，迫使先天免疫效應物引發同源免疫應答，并影響抗原供體細胞的免疫性、抗原呈遞細胞以及T淋巴細胞的活性。

2 自噬參與前列腺癌發生的相關機制

雄激素參與調節前列腺的生理發育和疾病的病理過程。雄激素是類固醇激素，其通過結合并激活靶蛋白雄激素受體(androgen receptor，AR)發揮作用。配體介導的雄激素激活控制著大量基因的表達，這些基因使AR-配體復合物能夠在廣泛的細胞過程中發揮調節活性，但雄激素發揮調節作用的機制目前仍不明確[15]。自噬在AR介導的前列腺癌細胞的生長中發揮作用。Shi等[16]的研究表明，在多種細胞模型中，當雄激素促進前列腺癌細胞生長時，自噬被激活，即雄激素通過AR，利用自噬促進前列腺癌細胞生長。雄激素可通過增加細胞內活性氧類的水平刺激自噬。Scherz-Shouval等[17]的研究同樣證實，活性氧類水平升高導致自噬增加，雄激素可通過增加細胞內活性氧類的水平刺激自噬。Shi等[16]認為，雄激素可增加前列腺癌細胞的自噬通量。自噬可改變細胞內脂質的積累，也可影響雄激素介導的細胞內脂質的積累。Singh等[18]研究發現，抑制體外培養的肝細胞和小鼠肝臟中的自噬可增加脂滴中三酰甘油的儲存，明確了自噬在脂質代謝中的作用。使用免疫熒光共聚焦顯微鏡與HCS LipidTOX染色高度特異性的中性脂質可確定雄激素介導的細胞內脂質水平升高與自噬的出現相關，得出自噬可增加雄激素介導的細胞內脂質積累的結論[16]。

3 自噬在前列腺癌中的作用

目前自噬在癌癥中的作用仍存在爭議。癌細胞傾向于重新編程其代謝機制以逃避細胞死亡，在這種情況下，腫瘤微環境缺氧且營養不良時，自噬可能有助于癌細胞適應不斷變化的環境，防止其凋亡；然而對人類腫瘤的研究發現，腫瘤細胞中自噬調節基因易發生突變，表明自噬的抗癌作用[19]。編碼前自噬蛋白Beclin 1的基因在人乳腺癌、卵巢癌以及前列腺癌中丟失，其可作為腫瘤抑制因子，而致癌蛋白Bcl-2可直接與Beclin 1相互作用以抑制自噬[20]。

3.1促進前列腺癌的發生 自噬在前列腺癌中發揮促進作用的機制是：①自噬可能是癌細胞維持基因組穩定和細胞器穩態所必需的；②自噬介導的降解和再循環可滿足腫瘤存活和進展所需的關鍵中間體；③自噬可能是腫瘤的一種維持抵抗機制以響應癌癥治療，如放療和化療[21]。Zhao等[22]使用去勢抵抗前列腺癌(castration resistance to prostate cancer，CRPC)模型證明，內皮細胞分泌大量CC類趨化因子配體5，并通過抑制前列腺癌細胞系中AR的表達誘導自噬，升高的自噬加速了黏著斑蛋白的分解，并促進了前列腺癌的侵襲。Niture等[23]研究了腫瘤壞死因子-α誘導蛋白8在前列腺癌中的作用發現，癌細胞存活、耐藥以及細胞周期相關蛋白的失調通常與自噬相關，腫瘤壞死因子-α誘導蛋白8促進了前列腺癌細胞的存活和耐藥。

3.2抑制前列腺癌的發生 自噬在前列腺癌中發揮抑制作用的機制是：①自噬可在腫瘤發生的早期階段維持細胞器正常、染色體穩定以及基因組的完整性；②自噬可能促進致癌基因誘導的衰老，可導致永久性細胞周期停滯，并抑制癌細胞增殖；③一些化療藥物可通過自噬誘導的內在凋亡途徑殺死腫瘤細胞[21]。Tao等[24]調查了非諾貝特在前列腺癌中的作用發現，與對照組相比，采用非諾貝特治療的前列腺癌顯示出更多的細胞凋亡，非諾貝特誘導的自噬最終是通過調節AMP活化的蛋白激酶/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑阻斷在前列腺癌細胞中的完全通量，啟動內在凋亡途徑。該研究表明，非諾貝特是前列腺癌的有效抑制劑。Liu等[25]研究了人類前列腺癌細胞系和PC3異種移植物中GSK650394處理和糖皮質激素誘導激酶1沉默(或過表達)的細胞應答發現，糖皮質激素誘導激酶1的表達與人前列腺癌進展及轉移呈正相關；進一步結果表明，糖皮質激素誘導激酶1抑制誘導抗轉移的作用至少部分是通過自噬介導的Snail下調，抑制上皮-間充質轉化實現的。

4 自噬在前列腺癌治療中的運用

目前，早期激素敏感型前列腺癌患者可以采用激素、手術、放療等治療方式。前列腺癌可能發展成CRPC，因此需要進一步研究闡明自噬與前列腺癌及CRPC發生、發展的關系，尋找新的治療和預防策略。根據前列腺癌發展程度不同,自噬作用也發生改變,其可能成為前列腺癌和CRPC更佳的治療靶點[26]。

雄激素剝奪療法(androgen deprivation therapy，ADT)是一種常見的激素治療方法，自噬抑制可能在ADT中發揮重要作用。動物研究顯示，ADT能誘導腫瘤微環境缺氧，低氧通過多種途徑誘導腫瘤細胞自噬，從而抵抗ADT；對上皮前列腺癌細胞進行研究發現，阻斷自噬增強了雄激素消融介導的細胞死亡的功效[19]。該研究還提出，自噬還參與免疫調節，而免疫也參與ADT，轉化生長因子-β誘導的自噬可能是激活ADT抗性的機制之一。目前，轉化生長因子-β信號轉導抑制劑在臨床試驗中作為抗癌劑顯示出有益效果[27]。另外Mortezavi等[28]認為，自噬上調是前列腺癌細胞在醋酸阿比特龍抗腫瘤治療中存活的機制之一，將人前列腺癌 LNCaP細胞系在無類固醇培養基中培養并用醋酸阿比特龍處理后，自噬被3-甲基腺嘌呤、氯喹以及自噬相關基因5小干擾RNA抑制，與單獨醋酸阿比特龍處理相比，醋酸阿比特龍與自噬抑制相結合可顯著損害細胞活力，增加細胞凋亡，醋酸阿比特龍激活自噬可作為LNCaP前列腺癌細胞的保護機制。

經過一段時間的雄激素剝奪治療后，CRPC最常見于轉移性前列腺癌患者，多西紫杉醇是治療CRPC的一線藥物。研究發現，自噬參與多西紫杉醇治療CRPC。Wang等[29]探討了多西紫杉醇的耐藥機制，采用免疫熒光法和膜聯蛋白Ⅴ-異硫氰酸熒光素/碘化丙啶雙染流式細胞儀分析PC3和DU145細胞的凋亡和自噬情況，結果發現，多西紫杉醇可誘導自噬和凋亡，同時增加p-Jun氨基端激酶、p-Bcl-2以及Beclin 1的表達，自噬水平顯著降低。該研究認為，多西紫杉醇通過激活Jun氨基端激酶途徑，然后磷酸化Bcl-2以及解離Beclin 1誘導CRPC細胞保護性自噬，從而增加多西紫杉醇在CRPC細胞中的治療功效。另外Hu等[30]提出，多西紫杉醇誘導的自噬被信號轉導及轉錄激活因子3抑制，而信號轉導及轉錄激活因子3的表達與腫瘤的生長、轉移以及預后相關，同時也與自噬的調節相關，在化療期間發現信號轉導及轉錄激活因子增加了線粒體損傷，并降低了CRPC細胞活力，表明信號轉導及轉錄激活因子3通過調節自噬有助于CRPC細胞的存活和化學抗性。

Koukourakis等[31]認為，強化自噬可使前列腺腫瘤細胞對放療更加敏感。Wang等[32]比較了3種前列腺癌細胞系(DU145、PC-3和LNCaP)和正常人前列腺上皮細胞系(RWPE-1)中miR-205的表達水平，探討放療誘導的自噬對癌細胞放射敏感性的影響以及miR-205對放療誘導的自噬的影響，結果發現，miR-205的異位表達顯著降低了DU145和LNCaP細胞放療后的存活率，并抑制了放療誘導的自噬，放療誘導的自噬可作為前列腺癌細胞的保護機制。該研究認為，miR-205介導的自噬途徑可能是調節前列腺癌細胞放射敏感性的重要分子機制，是前列腺癌潛在的治療靶點。

Naponelli等[33]研究表明，許多天然化合物通過特異性下調蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑誘導自噬，在前列腺癌中上調的蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑參與細胞存活和細胞凋亡。Endo等[34]研究發現，蜂膠中的衍生物artepillin C(ArtC)能誘導細胞凋亡，用自噬抑制劑(氯喹、渥曼青霉素或U0126)共處理可加劇ArtC誘導的細胞凋亡。因此，ArtC與自噬抑制劑的組合可能是前列腺癌的新型補充替代治療方法。自噬具有復雜的雙重性質，作為腫瘤形成和進展的啟動子或抑制劑，導致靶向自噬誘導或抑制的治療策略，一些自噬調節藥物如雷帕霉素和他莫昔芬已被批準用于癌癥的治療，自噬已被確定為癌癥治療的靶點[21]。

5 展 望

自噬已成為前列腺癌發病機制中潛在的可修飾因素，從根本上說，自噬活動的程度非常重要，太少或太多都預示著有害后果。自噬在前列腺癌中起著“雙刃劍”的作用，為抗癌治療提供更多機會的同時自噬也與前列腺癌的發生、發展密切相關，需考慮腫瘤微環境和自噬調節的復雜性。許多信號通路參與自噬的調節，未來需要通過更多的研究來闡述自噬參與前列腺癌發生、發展的相關機制。更好地了解自噬中涉及的潛在的分子機制以及自噬與癌癥之間的內在聯系，以自噬調節作為輔助治療前列腺癌的目標可能在不久的將來會實現。迄今為止，已經進行了多種癌癥自噬治療的臨床試驗，有試驗在后期階段已表現出良好的治療效果[35]。前列腺癌特異性自噬治療的臨床試驗正在進行中，希望這些研究盡快運用到臨床中，并與臨床上觀察到的情況相結合，開辟前列腺癌治療的新方法。