自噬在乳腺癌中發(fā)揮作用的分子機(jī)制

王長松，范乃軍，贠 田，王亞喜

（聯(lián)勤保障部隊(duì)第九八九醫(yī)院病理科，河南 洛陽 471031）

乳腺癌（Breast cancer， BC）全球新發(fā)病例高達(dá)226萬例，已取代肺癌成為全球最常見的惡性腫瘤，其死亡人數(shù)居全球女性癌癥死亡人數(shù)首位［1-2］。BC的發(fā)生與生活方式、遺傳因素、環(huán)境因素、基因突變等多種因素相關(guān)。目前BC的治療方法包括手術(shù)、化療、激素治療、局部放療和靶向治療，患者多采用綜合治療的方法，但治療效果欠佳。腫瘤復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移仍然是BC患者的最大威脅，嚴(yán)重影響患者的生存率和生存質(zhì)量。

自噬（Autophagy）是一種進(jìn)化保守的過程，能夠保持細(xì)胞的穩(wěn)定及細(xì)胞分解后營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)利用。自噬發(fā)生過程中，可觀察到雙層細(xì)胞膜包裹的囊泡即自噬小體，內(nèi)含吞噬的胞漿蛋白和有機(jī)體，自噬小體與溶酶體融合，引起內(nèi)吞物質(zhì)的降解和循環(huán)利用。自噬小體、LC3-Ⅰ/LC3-Ⅱ及檢測自噬相關(guān)基因水平均為判斷自噬發(fā)生的標(biāo)志［3］。自噬失調(diào)后與BC形成、進(jìn)展、復(fù)發(fā)、侵襲和轉(zhuǎn)移均有關(guān)［4］。

自噬在惡性腫瘤發(fā)生和進(jìn)展過程中的作用非常復(fù)雜，具有腫瘤周圍環(huán)境依賴性和腫瘤發(fā)展階段的差異性。如在癌癥的初始階段，自噬的分解代謝功能能夠分解細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的有害生物大分子，從而保護(hù)機(jī)體免于形成腫瘤。一旦腫瘤進(jìn)入進(jìn)展期，自噬的分解代謝作用則能夠?yàn)槟[瘤細(xì)胞提供其生長所必需的營養(yǎng)成分，減少由于化療藥物產(chǎn)生的應(yīng)激不良反應(yīng)保護(hù)癌細(xì)胞免受損傷，長期存活下來并發(fā)生侵襲、復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移。在應(yīng)激因子的作用下自噬還能夠?qū)е禄蚪M不穩(wěn)定，繼而誘發(fā)癌變。癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移后甚至可以通過誘導(dǎo)自噬而發(fā)生“凋亡逃避”。自噬在惡性腫瘤的整個發(fā)生過程中為何會有截然相反的作用？自噬在BC中是通過哪些機(jī)制發(fā)揮作用或是通過哪些分子通路影響B(tài)C形成、侵襲、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的呢？哪些分子通路能夠抑制BC地形成，哪些分子通路能夠促進(jìn)BC的進(jìn)展呢？本文就自噬在乳腺癌中發(fā)揮作用的分子機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 m iRNAs途徑

MicroRNAs（miRNAs）是短的內(nèi)源性、單鏈、非編碼RNAs（ncRNAs），含有18~25個核苷酸序列，miRNA通過與靶基因mRNAs的3′-非翻譯區(qū)（Untranslated regions，3′-UTR）的完整序列相結(jié)合，調(diào)節(jié)多個下游靶基因的翻譯后修飾。

研究顯示，一些miRNAs能夠調(diào)節(jié)BC細(xì)胞的自噬活性，影響B(tài)C的進(jìn)展和治療反應(yīng)，自噬相關(guān)miRNAs將成為BC新的標(biāo)志物和新的治療靶點(diǎn)［5］。miRNAs也會通過自噬影響B(tài)C細(xì)胞的休眠和喚醒［6］。CHONG Z X等［5］對不同miRNAs調(diào)節(jié)BC細(xì)胞自噬的作用機(jī)制、miRNA-自噬調(diào)節(jié)過程對BC進(jìn)程和治療反應(yīng)的影響、自噬調(diào)節(jié)性miRNAs作為BC生物標(biāo)志物和治療靶標(biāo)的潛在應(yīng)用及挑戰(zhàn)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果顯示，有41個miRNAs能夠影響B(tài)C的進(jìn)展，11個自噬調(diào)節(jié)相關(guān)性miRNAs在BC的治療中起至關(guān)重要的作用。miRNAs還可以作為BC患者診斷和預(yù)后判斷的生物標(biāo)志物以及BC的潛在治療靶點(diǎn)［7-8］。miRNAs調(diào)節(jié)的自噬還能夠影響B(tài)C的進(jìn)展和治療后反應(yīng)［9］。多個miRNAs通過上調(diào)或下調(diào)細(xì)胞自噬，最終促進(jìn)或抑制BC的進(jìn)展。研究顯示，自噬相關(guān)調(diào)節(jié)性miRNAs能夠通過以下環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的自噬：⑴自噬啟動；⑵自噬延伸和核裂解步驟；⑶自噬小體形成；⑷未直接參與自噬進(jìn)展的其他蛋白合成［5，8-9］。

miR-486-5p是一種腫瘤抑制因子，在BC中功能失調(diào)后喪失其腫瘤抑制作用，體外研究顯示，miR-486-5p能夠促進(jìn)BC細(xì)胞的自噬［10］。miR-486-5p通過同源性磷酸酶（Phosphatase and tensin homolog，PTEN）分子通路誘導(dǎo)自噬，PTEN可以負(fù)向調(diào)節(jié)PI3K-Akt信號通路，是一種潛在的細(xì)胞生長和存活信號抑制因子，能直接導(dǎo)致PI3K的去磷酸化而抑制其功能，進(jìn)而抑制Akt的活性而誘導(dǎo)自噬的發(fā)生［11］。

在針對三陰性乳腺癌（Triple negative breast cancer, TNBC）細(xì)胞株MDA-MB-231的一項(xiàng)體外研究顯示，18個miRNAs參與下調(diào)ULK1［12］；另有3種miRNAs（miR-25［13］、miR-489［9］和miR-1275［14］）也 能夠下調(diào)ULK1。這21個miRNAs通過抑制ULK1的表達(dá)阻滯自噬，甚至減少自噬/Beclin-1調(diào)節(jié)因子1（Autophagy/Beclin-1 regulator 1，AMBRA1）蛋白的活化，AMBRA是能夠磷酸化下游基因Beclin-1、Ⅲ型PI3K的關(guān)鍵蛋白。miRNA-181a(miR-181a)在TNBC的腫瘤干細(xì)胞和組織中表達(dá)均增加，自噬相關(guān)基因ATG5和ATG2B參與了自噬小體的早期形成，抑制miR-181a的表達(dá)會弱化TNBC干細(xì)胞的特性，促進(jìn)自噬發(fā)生；自噬通過miR-181a調(diào)節(jié)通路抑制TNBC干細(xì)胞的特性［15］。而miR-489能夠負(fù)向調(diào)節(jié)自噬的活性及減少BC細(xì)胞對多柔比星的體內(nèi)外抗性［9］。多項(xiàng)研究顯示，通過miRNAs阻滯自噬可抑制BC的形成［9，12，14］。然而另一項(xiàng)針對miR-25的體內(nèi)外研究顯示，miR-25類似物除了消除自噬以外，還可以恢復(fù)細(xì)胞的增殖能力及增加癌細(xì)胞對表柔比星的抗性，促進(jìn)BC的形成、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和侵襲［13］。研究表明自噬在BC進(jìn)展或抑制過程中起“雙刃劍”的作用［16-17］。

miR-20a和miR-20b可以抑制另一個十分重要的ULK激酶復(fù)合物分子FIP200蛋白，其被抑制后，通過阻滯啟動自噬而抑制腫瘤的進(jìn)展［18］。ULK激酶復(fù)合物包括ULK1、ATG13、ATG101和FIP200蛋白，它們共同作用，通過磷酸化和激活ULK1蛋白啟動自噬過程［19］。活化的PI3K/Akt/mTOR信號通路在下調(diào)細(xì)胞自噬過程中起關(guān)鍵作用，其通過激活mTOR蛋白抑制ULK激酶復(fù)合體發(fā)揮作用［11］。

外泌體microRNA（miR）-1910-3p在體內(nèi)外均可促進(jìn)BC細(xì)胞的增殖和遷移，在體外富集并將外泌體miR-1910-3p傳遞至乳腺上皮細(xì)胞和BC細(xì)胞，能夠促進(jìn)瘤細(xì)胞的增殖和遷移，且抑制瘤細(xì)胞的凋亡和自噬；在體內(nèi)miR-1910-3p則能夠促進(jìn)BC細(xì)胞的增殖和遷移。miR-1910-3p是通過下調(diào)肌管素相關(guān)蛋白3，活化NF-κB和Wnt/β-catenin信號通路，促進(jìn)BC的進(jìn)展，聯(lián)合檢測血清外泌體中的miR-1910-3p和CA153有助于乳腺癌的診斷［20］。自噬/基因不穩(wěn)定相關(guān)的microRNA（mi-26a-5p）有助于判斷BC患者的預(yù)后，上調(diào)miR-26a-5p能夠在體內(nèi)外促進(jìn)紫杉醇的細(xì)胞毒性，下調(diào)miR-26a-5p則促進(jìn)BC細(xì)胞的自噬和DNA損傷［21］。

2 Beclin-1蛋白

Beclin-1蛋白是Ⅲ型PI3K復(fù)合物的關(guān)鍵組成成分，在自噬的啟動步驟起關(guān)鍵作用。Bcl-2是一種抗凋亡蛋白，能夠和Beclin-1結(jié)合而滅活其功能，又可通過MAPK/JNK1通路磷酸化Bcl-2促使其從Beclin-1蛋白上解離，使Beclin-1蛋白啟動自噬活化信號［22］。體外研究顯示，有18個miRNAs能夠抑制涉及MAPK/JNL1通路的信號網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致Bcl-2去磷酸化，使其與Beclin-1結(jié)合而滅活其活性［12，22］。miR-20a［23］、miR-21［24］和miR-221［25］等3個miRNAs還負(fù)向調(diào)節(jié)Beclin-1，影響自噬發(fā)生。miR-20a在BC中上調(diào)，尤其是在TNBC中，miR-20a表達(dá)與自噬/溶酶體呈負(fù)相關(guān)。miR-20a通過Beclin-1通路增加細(xì)胞內(nèi)活性氧水平及DNA損傷反應(yīng)而抑制自噬，在BC中觀察到miR-20a與其靶基因水平呈負(fù)相關(guān)；在BC患者中高表達(dá)miR-20a與高頻基因拷貝數(shù)、DNA突變密切相關(guān)；miR-20a介導(dǎo)的自噬缺失可能是miRNA致BC的一個新機(jī)制［23］。沉默MCF-7細(xì)胞中的miR-21后會減少Beclin-1的產(chǎn)生，結(jié)果不但能夠促進(jìn)自噬的發(fā)生，還能夠促進(jìn)BC的形成［24］。

前期研究表明18個miRNAs具有潛在的抑制Beclin-1活性、抑制自噬、抑制腫瘤形成的功能；另有研究［23-25］則得出截然相反的結(jié)果，miRNAs除了抑制自噬外還促進(jìn)腫瘤的形成，提示不同程度的自噬會影響癌細(xì)胞的存活，而過度的自噬則減少腫瘤形成。一項(xiàng)針對BC形成原因的研究顯示，自噬抑制是BC發(fā)生的一個關(guān)鍵因素，在該研究中發(fā)現(xiàn)miR-21除了抑制Beclin-1外，還可以下調(diào)PTEN進(jìn)而增加PI3K/Akt信號通路的活性，最終將促進(jìn)腫瘤形成并增加BC腫瘤細(xì)胞對他莫昔芬和氟維司群在體外的耐藥性［24］。總之，自噬調(diào)節(jié)性miRNA是促進(jìn)還是抑制BC形成依賴于它們是否能影響下游的靶基因或信號網(wǎng)絡(luò)。

3 H 19 lncRNA

H19 lncRNA在BC的進(jìn)展、增殖、轉(zhuǎn)移和多發(fā)耐藥過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。H19 lncRNA（H19）在他莫昔芬耐藥性BC細(xì)胞株和腫瘤組織中顯著上調(diào)，敲除H19能夠顯著抑制他莫昔芬耐藥性MCF-7細(xì)胞的自噬，過表達(dá)H19能夠促進(jìn)自噬，敲除H19后可在體內(nèi)外增加BC腫瘤細(xì)胞對他莫昔芬的敏感性。乳腺癌細(xì)胞株MCF-7過表達(dá)H19能夠增強(qiáng)他莫昔芬的耐藥性；通過H19/SAHH/DNMT3B信號軸，H19能夠誘導(dǎo)他莫昔芬耐藥性乳腺癌細(xì)胞株的自噬；H19可作為ER陽性BC患者的潛在治療靶標(biāo)［26］。H19可逆轉(zhuǎn)MCF-7乳腺癌細(xì)胞株中的活性氧產(chǎn)生，進(jìn)而抑制二甲雙胍誘導(dǎo)的自噬，H19 lncRNA通過調(diào)節(jié)自噬而成為BC治療的新選擇［27］。H19可調(diào)節(jié)BC細(xì)胞的死亡（如自噬、凋亡），將為BC的研究提供更為廣闊的分子機(jī)制和藥物應(yīng)用［28］。同時H19通過H19/let-7/Lin28環(huán)路下調(diào)BC細(xì)胞的自噬，促進(jìn)BC細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化［29］。

4 ERβ

雌激素受體β（Estrogen receptor β，ERβ）具有抗癌的特性，能夠抑制BC的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和進(jìn)展，Claudin-6（CLDN6）作為一種緊密結(jié)合蛋白在BC中也有抑制功能。ERβ通過誘導(dǎo)CLDN6表達(dá)從而抑制BC細(xì)胞株MCF-7和MDA-MB-231遷移和侵襲，這種作用是CLDN6誘導(dǎo)Beclin-1依賴的自噬所致。ERβ、CLDN6或Beclin-1高表達(dá)有益于BC患者的預(yù)后，ERβ激動劑和CLDN6可能會成為BC新的治療靶點(diǎn)［30］。

5 circ-Dnm t1

環(huán)狀RNA circ-Dnmt1沉默后能夠抑制乳腺癌細(xì)胞增殖。異位circ-Dnmt1通過細(xì)胞自噬促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖。circ-Dnmt1介導(dǎo)的自噬對于抑制細(xì)胞老化及增加腫瘤異種移植生長是必需的，進(jìn)一步的研究證明異位表達(dá)circ-Dnm t1促進(jìn)p53和AUF1蛋白的核轉(zhuǎn)位，p53核轉(zhuǎn)位誘導(dǎo)自噬的發(fā)生，而AUF1核轉(zhuǎn)位則降低Dnmt1 mRNA的不穩(wěn)定性，最終促進(jìn)Dnmt1的翻譯增加，功能性的Dnmt1能夠轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核，抑制p53的轉(zhuǎn)錄［31］。計算機(jī)模擬顯示p53和AUF1可以和circ-Dnmt1 RNA的不同位點(diǎn)結(jié)合，高表達(dá)的環(huán)狀RNA circ-Dnmt1能夠結(jié)合并調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞中的癌蛋白[31]。因此circ-Dnmt1具有癌基因的特性。

6 KISS1基因

KISS1是一種腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因，它通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬和凋亡抑制腫瘤細(xì)胞增殖。KISS1在某些腫瘤中的表達(dá)水平顯著高于周圍正常組織。在應(yīng)激狀態(tài)下KISS1的表達(dá)水平是不一樣的，提示腫瘤細(xì)胞對應(yīng)激的適應(yīng)可能存在多種機(jī)制或通路。KISS1主要通過下調(diào)NF-κB信號通路及其他下游靶基因抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移擴(kuò)散。在體內(nèi)外各種應(yīng)激因子作用下，KISS1基因既能夠抑制腫瘤細(xì)胞增殖，也能夠抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移。但也有研究［32］顯示KISS1蛋白對瘤細(xì)胞的增殖或侵襲沒有影響。迄今為止，廣為認(rèn)可的是KISS1基因抑制腫瘤細(xì)胞功能是其主要功能。過表達(dá)KISS1后將下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子SOX9，SOX9轉(zhuǎn)位至胞漿中通過自噬途徑導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞增殖失控，發(fā)生轉(zhuǎn)移，乳腺癌患者的預(yù)后變差［33］。在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的過程中，KISS1能夠抑制轉(zhuǎn)移器官中分散的腫瘤細(xì)胞克隆形成進(jìn)而形成轉(zhuǎn)移灶，同時參與了腫瘤的血管生成、自噬調(diào)節(jié)、凋亡調(diào)節(jié)等，KISS1在乳腺癌侵襲中通過調(diào)節(jié)自噬而抑制或促進(jìn)BC轉(zhuǎn)移、進(jìn)展［34］。

7 小結(jié)與展望

自噬依據(jù)BC的進(jìn)展階段、腫瘤周圍環(huán)境而發(fā)揮促進(jìn)或抑制作用。因此需要更多的研究以明確自噬在BC的形成、進(jìn)展、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移過程中的作用及必要條件，這將有助于明確BC的發(fā)生機(jī)制，優(yōu)化治療策略，采取抑制或誘導(dǎo)自噬的方法以取得更好的治療效果。自噬與不同分子類型BC的關(guān)系也需要進(jìn)一步研究。目前自噬在BC中的作用不一致，且部分研究結(jié)果截然相反，因此需要更多的研究去證實(shí)，否則難以用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果去指導(dǎo)BC的臨床治療、預(yù)后判斷。自噬、lncRNAs、miRNAs和外泌體在BC的治療、預(yù)后判斷、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移、腫瘤細(xì)胞的休眠與喚醒中作用關(guān)鍵，針對這些靶標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)將實(shí)現(xiàn)BC患者的精準(zhǔn)診斷與治療。未來的研究將重點(diǎn)關(guān)注自噬分子通路或其分子機(jī)制、機(jī)體在腫瘤不同階段的自噬狀態(tài)以及自噬對宿主抗腫瘤免疫反應(yīng)的影響。