自噬在甲狀腺惡性腫瘤中的研究進展*

郝鵬宇 楊云祥 張 貝 田江北 趙 醒 張 剛

1 承德醫學院,河北省承德市 067000; 2 保定市第一中心醫院; 3 承德醫學院附屬醫院

甲狀腺癌是頭頸部外科最為常見的惡性腫瘤之一,其起源于甲狀腺濾泡上皮細胞或濾泡旁細胞,包括甲狀腺乳頭狀癌(Papilary thyroid carcinoma,PTC)、甲狀腺濾泡癌(Follicular thyroid carcinoma,FTC)、甲狀腺髓樣癌(Medullary thyroid carcinoma,MTC),及甲狀腺未分化癌(Anaplastic thyroid carcinoma,ATC)。作為全球范圍內發病率增長最快的惡性腫瘤之一,其在女性發病率中位于第五位[1]。目前,外科手術治療、放射性碘治療、抑制促甲狀腺激素治療是甲狀腺惡性腫瘤的主要治療方法。但近年來其治療方法與研究進展較緩慢,針對傳統治療方法無效的患者有必要尋找新的治療方法。

自噬是細胞通過自噬體將胞質內成分轉運至溶酶體進行降解的生理過程[2]。自噬的溶酶體降解過程在細胞和組織中發揮著至關重要的作用,包括適應代謝應激、清除危險貨物(如蛋白質聚集體、受損的細胞器、胞內的病原體)、分化和發育過程中的修復以及預防基因組的損傷[3-4]。目前,研究發現自噬在癌癥的發生發展過程中起著關鍵作用。越來越多的研究證實自噬在甲狀腺惡性腫瘤的發生、發展和抑制過程中起著重要作用。

本文將從信號通路、甲狀腺癌治療中的研究及應用等方面簡要探討各類常見甲狀腺惡性腫瘤發生自噬的相關機制,為臨床診斷和治療提供參考。

1 自噬

當ChristiandeDuve在1963年首次將細胞器和胞漿進入溶酶體的過程稱為“自噬”之后的幾十年間,各國學者對其進行了廣泛深入的研究[4]。自噬是指在外界因素作用下,無核糖體的粗面內質網脫落一部分雙層膜,逐漸包裹部分胞漿、細胞器、蛋白質等需要成為核糖體的成分在細胞內進行降解,然后與溶酶體相互融合形成自噬體并被其所降解,起到新陳代謝的作用。自噬的整個過程涉及多種進化上保守的基因,即自噬相關基因(Atg)。自噬的過程分為：自噬的起始、自噬體的形成、自噬溶酶體的形成和降解物質3個階段。自噬包括巨噬、伴侶介導的自噬(CMA)和微自噬三種形式。其中,巨噬是最主要的發生途徑,巨噬是機體調節維持內環境穩態的主要調節形式;CMA是選擇性溶酶體降解的過程,主要針對蛋白質進行降解;微自噬是一種非選擇性溶酶體降解的過程,溶酶體直接吞噬胞漿內的內容物[5-6]。自噬具有復雜的過程和調控機制,在正常生理和病理學上具有重要的意義。近年來的研究發現,自噬與機體新陳代謝、惡性腫瘤疾病和神經系統疾病有著密切關聯。

2 自噬與甲狀腺惡性腫瘤

2.1 分化型甲狀腺癌(Differentiated thyroid carcinoma,DTC) DTC包括甲狀腺乳頭狀癌(PTC)和甲狀腺濾泡狀癌(FTC)。PTC是最常見的甲狀腺惡性腫瘤,生長緩慢,惡性程度低,在分化型甲狀腺癌中占85%,10年生存率約93%,其分化良好,局部侵襲、復發或轉移(區域或遠處)的概率較低[7]。PTC 的標準治療包括手術切除、化療和放療等。但對于轉移性甲狀腺癌的治療,目前尚缺乏有效的治療措施。FTC較為少見,且惡性程度較高,預后差。自噬參與了許多生理病理過程,并且在DTC中自噬已經成為研究腫瘤發生的新靶點。以下是DTC發生自噬的相關研究報道。(1)轉錄因子 E3(TFE3)誘導發生自噬：TFE3位于X染色體11.22的短臂上,是小眼睛家族之一。近年來,MiT/TFE 家族被確定為自噬的調節因子。研究表明,TFE3可與許多溶酶體基因啟動子區的CLEAR元件結合,并在不同細胞中調控溶酶體。Hongsheng Lu等研究發現PTC中的自噬可以由TFE3誘導發生,P62/sqstm1蛋白表達上調和 LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值增加證實了該結論,因此,TFE3在PTC的自噬—溶酶體系統中起正向調節作用[8]。(2)P62可通過AKT/AMPK/mTOR信號通路誘導發生自噬：序列蛋白1(SQSTM1)又稱P62,位于染色體5q35,是泛素化系統中的一個接頭蛋白,也是選擇性自噬中的一個載體蛋白受體,在調節細胞內蛋白降解中起重要作用。P62由440個氨基酸組成,包括10多個結構域和結合位點,因此,它是調節細胞多種活動的關鍵。Fangqin Yu等發現P62基因敲除后LC3Ⅱ的表達增加,促進AKT的磷酸化,抑制了AMPK的表達,并導致mTOR的激活,抑制了自噬的發生,P62可通過激活 AKT/AMPK/mTOR信號通路誘導PTC細胞發生自噬[9]。(3)Wilms’tumor 1(WT1)可通過AKT/mTOR和ERK/P65信號通路誘導發生自噬：WT1位于染色體11p13,是編碼N端富含脯氨酸/谷氨酰胺結構域和C端4個鋅指DNA結合域的轉錄因子。據報道在多種惡性腫瘤中既是癌基因又是腫瘤抑制基因的WT1,不僅在細胞存活、增殖和分化中起著關鍵作用,WT1的表達水平也是各種癌癥的獨立預后因素。研究發現WT1可激活 BRAFV600E PTC細胞中的 AKT/mTOR和ERK/P65信號通路,WT1的高表達可明顯抑制PTC細胞的凋亡和促進自噬的發生[10]。(4)乳酸脫氫酶A(LDHA)通過AMPK信號通路誘導發生自噬：LDHA通過將丙酮酸和NADH轉化為乳酸來催化Warburg效應,這導致了腫瘤的酸性微環境,促進了上皮間充質轉變(EMT)和轉移。LDHA的降低明顯抑制細胞轉化和明顯延遲腫瘤形成。研究證實LDHA基因敲除后,AMPK的磷酸化水平升高,自噬活性增強,在PTC細胞中發揮了保護性自噬作用[11]。

2.2 甲狀腺髓樣癌(Medullary thyroid carcinoma,MTC) MTC 是起源于甲狀腺濾泡旁細胞的神經內分泌腫瘤,占所有惡性甲狀腺腫瘤的2%～4%[12-13]。因其發生率低且臨床多表現為單一的甲狀腺結節,故難以在手術前明確診斷,唯一的治療方式是通過手術切除病灶。相關研究發現MTC細胞中存在以下幾種自噬機制。通過miRNA誘導發生自噬;miRNA (micro-RNAs,mirna)是一種內生的、長度為20～24個核苷酸的小RNA,在細胞內具有重要的調節作用。研究已經證明miRNA 在胚胎發育、組織分化、增殖和細胞死亡過程中具有重要作用。Justin S Gundara等對MTC細胞株TT和MZ-CRC轉染Mir-9-3p后分析得出以下結果：自噬基因表達顯著下降(PIK3C3,mTOR和LAMP-1),自噬是MTC細胞中的一種腫瘤細胞存活機制,一旦失活,便具有了治療意義,同時推測出Beclin-1的表達可能是一種侵襲性疾病的預后標志物[14]。

2.3 甲狀腺未分化癌(Anaplastic thyroid carcinoma,ATC) ATC是一種少見的癌癥,占甲狀腺癌的1%～4%,好發于老年女性,是一種局部晚期的惡性腫瘤,經常浸潤周圍的器官、血管和頸部皮膚,可能出現副腫瘤表現,其中約有一半以上的患者會出現肺部和頭顱的遠處轉移。ATC患者的中位生存期為1～6個月[15]。以下是ATC發生自噬的相關研究報道。(1)通過AKT-mTOR信號通路誘導自噬：阿帕替尼(apatinib)作為血管內皮生長因子受體2(VEGFR-2)的小分子抑制劑,可誘導多種腫瘤細胞死亡,抑制腫瘤生長。其已被廣泛應用于乳腺癌、食管癌、大腸癌、肝癌和非小細胞肺癌等多種惡性腫瘤的研究。Haoran Feng等研究[16]證實隨著apatinib濃度的增加,LC3-Ⅱ、Beclin-1和Atg7的表達量增加,P62的表達量減少。即阿帕替尼可以以劑量依賴的方式誘導ATC細胞自噬的形成。進一步通過對照實驗證實了AKT/mTOR信號通路在apatinib誘導細胞自噬的調控中起著重要作用。(2)轉化生長因子(TGF)-α誘導自噬的發生：TGF-α與表皮生長因子(EGF)密切相關。有研究發現,TGF-α與EGFR結合,能起到刺激腫瘤的作用。此外,TGF-β1/Smad信號通路在甲狀腺癌中也有重要意義,特別是在ATC中,TGF與Smad、AKT等的相互作用也已被發現。TGF-α過表達可誘導ATC細胞發生自噬,抑制其發生凋亡[17]。(3)肺腺癌轉移相關轉錄物1(MALAT1)抑制自噬的發生：MALAT1是一種長鏈非編碼RNA(lncRNAs),與人類癌癥存在緊密聯系,在包括甲狀腺癌在內的多種惡性腫瘤疾病的發生發展中都可以看它的身影。研究報道,MALAT1在不同亞型的甲狀腺癌中作為癌基因或腫瘤抑制基因發揮作用[18-19]。Lisha Gou等證實通過抑制MALAT1可增強GFP-LC3陽性信號,并促進SW1736和8505C 細胞中Beclin-1蛋白的高表達,提高了LC3-Ⅱ/LC3-l比值,即導致了自噬的發生[20]。

3 自噬在甲狀腺癌細胞中的應用

研究發現,自噬在不同的腫瘤細胞及不同的外界刺激下可得出相反的結論：抑制或促進腫瘤的發展。因此,可以通過給予藥物干預促進腫瘤細胞或者抑制腫瘤細胞發生自噬,從而起到治療的效果[21]。因此自噬可以作為一種手段用來治療惡性腫瘤疾病。

黃芩素是中藥黃芩中含量最高的黃酮類化合物,具有降低腦血管阻力、改善腦循環、增加腦血流量和抗血小板凝集的作用。通過Western blot實驗,Yi S等學者發現黃芩素可以通過NF-κB信號通路增加Beclin-1和LC3Ⅱ自噬相關蛋白的表達,并呈劑量依賴性[22]。大蒜素是從大蒜的鱗莖(大蒜頭)中提取出來的有機硫化合物,在過去的幾年中,亞洲人使用大蒜素作為傳統中藥用于治療各種疾病。據報道,大蒜素具有抗感染、抗氧化、抗炎和抗病毒作用,大蒜素在體外也被評估作為肺癌、白血病、大腸癌、前列腺癌和肝細胞性肝癌等疾病的抗腫瘤藥物,其能夠抑制癌細胞增殖,誘導細胞凋亡,增加活性氧類的積累。Xiang Y等發現大蒜素通過抑制Akt/mTOR信號通路誘導了SW1736和HTH-7細胞發生了自噬性死亡[23]。姜黃素是一種多酚類化合物,其抗癌效果顯著,但生物利用度仍然很低。姜黃素對許多癌細胞能起誘導自噬發生的作用。Zhang L等研究發現姜黃素通過抑制 AKT和激活MAPK,從而抑制了mTOR通路,誘導細胞發生了自噬性死亡,加入自噬抑制劑3-MA后,可減緩姜黃素誘導的甲狀腺癌細胞死亡的發生[24]。

4 小結

自噬既能促進又能抑制惡性腫瘤的發生發展,雖然自噬在甲狀腺癌中的相關研究已經取得很大的進展,許多國內外學者及專家在大量文獻中報道了相關研究結論,但其具體作用機制及生物學作用仍需要進一步研究明確。所以有必要深入探索自噬的具體發生機制,何種信號傳導通路參與自噬的發生。誘導自噬發生的相關基因和自噬相關蛋白也許可以作為治療惡性腫瘤的靶點,這對于藥物的研發提供了理論支撐,為惡性腫瘤的“治愈”提供了新的思路。