细胞自噬与肝癌中自噬

肝癌目前是全世界常见肿瘤之一，并且随着人们生活习惯与环境的改变呈逐年增高趋势。肝癌的治疗目前仍以手术为主，并加以化疗或放疗，但对于中、晚期失去手术指征的患者只有选择化疗或放疗。但无论是手术或放、化疗仍然显示出极大的局限性，目前，探索及需求的是一种既具有高度的组织特异性，又有明确疗效的治疗手段，所以生物治疗成为肿瘤治疗的热点[1]。国外研究者设想用甲种胎儿球蛋白（AFP）作为抗原来诱发宿主树突细胞（DCs）介导的免疫反应，以期筛选出有效抗肝癌DNA疫苗，解释DCs疫苗介导肝癌细胞死亡的具体途径，为肝癌的治疗拓展新思路。自从1962年自噬的发现，近十年来，随着对自噬研究的深入，其在疾病尤其是在肿瘤中的作用受到重视[2]。在对肝癌治疗的探讨中，自噬与其发生及治疗耐药也逐渐引起关注。

1自噬的发生和分子机制

“autophagy、auto”意为自身、自动，“phagy”意为吃、吞食；这一词语源于希腊，译为中文即自体吞噬、自噬。顾名思义，自噬是指将自身物质吞噬。准确地说，细胞自噬是指将细胞内聚集物或受损细胞器、细胞内病原体和衰老蛋白与特异性溶酶体结合，并将其降解的过程，同时也为细胞结构再循环的构建提供原料。

从1962年发现自噬现象以来，随着对自噬认识的加深，现在对自噬的分子机制及信号调控已有一定的认识[3]。事实上，无论在生理状态还是病理状态下，自噬都普遍存在于真核细胞内。细胞在受到饥饿、缺氧、高温等刺激后可发生自噬，而饥饿也是实验中最常见的诱导自噬的方法。基本的自噬机制可划分为以下步骤：（1）自噬前体的形成或活化作用。酵母菌和哺乳动物不同，前者的自噬前体膜形成于自噬前体结构（PAS），而后者形成于动态平衡的内质网（ER）和其他胞膜结构。在酵母菌中，自噬相关蛋白（Atg）13-Atg17-Atg1激酶构成复合物的活化对自噬前体的形成是必不可少的[4]；自噬相关蛋白（Ulk-1）是Atg1在哺乳动物细胞内的同质物，其对于成熟网织红细胞中的自噬起着关键作用。目前还不确定到底是Ulk-1还是Ulk-2（第2种Atg1同质物）在哺乳动物中促进了自噬。（2）在自噬体上Atg5、Atg12的结合与Atg16相互影响。E1泛素活化酶样蛋白Atg7使Atg12活化，E2泛素结合酶样蛋白Atg10催化活化后的Atg12，再与Atg5相连形成Atg12-Atg5复合体，Atg16聚集于此复合体处，形成Atg12-Atg5-Atg16多聚复合体[5]。（3）自噬相关基因LC3处理过程及插入到延长的自噬体膜上。在哺乳动物中Atg12-Atg5-Atg16多聚复合体与其外膜结合，促进自噬泡的伸展、扩张，使自噬泡逐渐发展为半环状、环状结构，当双层膜结构的自噬泡即将闭合时，Atg5复合物便从膜上脱离下来，只留下膜结合形式的LC3-Ⅱ定位于自噬泡膜上。LC3-Ⅱ定位在自噬泡膜上，参与多种信号传导调节蛋白，而且其数量的多少与自噬泡数量呈正比，并且LC3-Ⅱ与绿色荧光蛋白（GFP）结合形成LC-GFP被检测出来，是良好的自噬标志物[6-7]。（4）用于降解的选择性及目标物的捕获。越来越多的证据显示，自噬前体膜可能有选择性地与蛋白多聚体和细胞器相互作用，如p62/SQSTM1的突变与Paget病。（5）自噬体同溶酶体的融合，溶酶体蛋白酶对内吞物的降解[8]。

2自噬的信号调控

自噬作为一种重要的物质代谢方式，其形成应受到精细的调控。目前，对自噬形成过程中所涉及的信号调控是研究的热点，也是研究的模糊地带。

2.1自噬上调的主要信号通路beclin-1是酵母菌Atg6-Vps30的同源基因，是哺乳动物中最早被发现的自噬基因。在肝癌、肺癌和乳腺癌等恶性肿瘤中均发现了beclin-1等位基因缺失，由此可

细胞自噬与肝癌中自噬的研究

阳琼综述，曾斌审校（南华大学附属第一医院消化内科，湖南衡阳421001）

【关键词】自噬；肝肿瘤；信号传导；分子机制；综述

文章编号：1009-5519（2012）20-3113-03中图法分类号：R735.7文献标识码：A 通讯作者：曾斌（E-mail：free-bird@）。

见，beclin-1是一个重要的抑癌蛋白。beclin-1与Ⅲ型磷酸肌醇三磷酸激酶（PI3KⅢ）形成复合体发挥作用，当细胞环境中缺少营养时，PI3KⅢ被激活，以beclin-1-PI3KⅢ复合体形式激活自噬[9]。Bal-2是重要的抗凋亡蛋白，beclin-1对自噬的调节主要是通过与其相互作用而实现。beclin-1与B细胞淋巴癌2基因（Bcl-2）相互作用实现对自噬的下调，在营养缺乏时beclin-1与Bcl-2相互作用减少，自噬水平提高。紫外线辐射电阻相关基因（utraviolet radiation resistance-associated geneprotein，UVRAG）是一种抑癌蛋白，其通过与beclin-1蛋白结合，使beclin-1与PI3KⅢ相互作用增强，同时PI3KⅢ被激活，使自噬水平提高。经实验证明，Bif-1也是一种抑癌蛋白，其主要通过UVRAG和beclin-1的相互作用激活PI3K Ⅲ，从而上调自噬。beclin-1、UVRAG、Bif-1这3种蛋白的抑癌机制是否只是依赖自噬来实现，最近的一些研究表明，其很有可能还存在其他的抑癌机制：它们可以通过下调生长因子受体而阻止有丝分裂；同时，它们可以保证细胞正常分裂而阻碍非整倍体的出现[10]。

PI3KⅢ催化底物后形成3-磷酸磷脂酰肌醇（PIP），PIP可以促进自噬的发生[11]。在酵母细胞中PI3K-Vps34是将细胞底物输向溶酶体的多种方式的关键酶。3-甲基腺嘌呤（3-MA）是自噬特异性抑制剂，通过作用于PI3KⅢ而实现其作用，科研实验中常观察其自噬的发生[12]。

2.2自噬下调的主要信号通路雷帕霉素（西罗莫司）靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）是哺乳动物雷帕霉素的靶点，其作为胰岛素生长因子、三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、氨基酸等感受器，对多种细胞的生长、增殖、存活过程均具有调控作用，在肿瘤细胞中通常被上调，是自噬中最重要的抑制通路。mTOR上游通路：胰岛素生长因子与跨膜胰岛素受体（insulin receptor，IR）或酪氨酸激酶受体（receptor tyrosinekinase，RTK）结合后可激活PI3KⅠ，其产物PI3P可结合Akt（protein kinase B，PKB）和磷酸肌醇依赖激酶（PDK1），从而抑制自噬的发生。在PI3K/ Akt途径中，人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN）通过抑制PI3K和Akt实现负调节作用，促进自噬的发生[13]。在mTOR上游通路中也存在一条下调其活性的信号通路，即结节性硬化复合物（tuberoussclerosis complex，TSC）-1和TSC-2的复合物可通过抑制小三磷酸鸟苷（GTP）酶、Ras脑组织同源类似物（ras homologenriched in brain，Rheb）而抑制mTOR的活性，对自噬发挥正向调节作用[14]。TSC-2能够使具有mTOR结合活性的GTP-Rheb转变为二磷酸鸟苷ROS（一种原癌基因）脑组织同源类似物（GDP-Rheb），TSC-2被Akt磷酸化后，这种负调节作用减弱，mTOR活性增强。而腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）活化蛋白激酶（AMPK）磷酸化TSC-2后起相反作用，mTOR活性反而减弱。在饥饿状态下ATP/AMP下降，使AMPK激活，抑制mTOR活性，所以，有学者形象地将AMPK这种敏感感受ATP变化的功能称为“细胞能量监视器”[15]。有研究发现，mTOR激活通路中参与的大多是癌蛋白，如Akt、Rheb都是癌蛋白，而在mTOR抑制通路中参与的多为抑癌蛋白，如TSC-1、TSC-2都为抑癌蛋白[16]。因此，是否可得出结论还有待探讨，即癌蛋白对自噬有负调节作用，抑癌层白对自噬有正调节作用。

3自噬在肝癌中的作用

自噬于肝癌的发生、发展是抑制或助长，随着研究的深入发现在肝癌的发展进程中，自噬的表达水平是变化的。90%原发性肝癌是由病毒性肝炎或肝炎后肝硬化所致，王文娟[17]通过研究乙型肝炎病毒（HBV）感染对细胞基本自噬的影响，进一步了解HBV感染诱发肝癌的机制及HBV如何成功的免疫逃逸机制。有研究表明，HBV转染无论在正常细胞或肝癌细胞均能增强细胞的基本自噬，HBV转染诱导自噬增强后，可利用自噬小体作为“保护伞”导致宿主细胞的免疫反应难以应答而成功逃逸免疫。其次，增强的细胞自噬可能促进了自噬性细胞死亡的发生，从而造成较重的肝损伤甚至诱发肝癌。目前普遍认为，自噬在肝癌发展中起促进和抑制双重作用，在肝癌的发展进程中，自噬随其病程变化，在癌前阶段自噬初期，增高的自噬可吞噬大量破坏的细胞器、大分子物质等可作为肿瘤抑制的一种机制；在癌前阶段到癌症发生过程中自噬降低，减少肿瘤细胞自噬性死亡（Ⅱ型凋亡），利于肿瘤的生长[18]；在肿瘤生长过程中需要大量新生血管提供营养，在未形成血管前的缺营养、缺氧状态下，自噬又可通过去除破坏的蛋白质及细胞器，为迅速生长的肿瘤细胞提供营养，抑制肿瘤细胞凋亡。若发展到癌症晚期，高自噬还未激活，不能及时吞噬坏死的细胞器及大分子物质，可能导致肿瘤细胞缺营养而死亡[19]。目前有研究表明，自噬在肝癌和肝炎组织中表达率增高，在肝硬化和正常肝组织中表达率降低。自噬的高表达是其抵抗病毒感染的一种自我防御。肿瘤快速生长，肿瘤细胞常处于营养受限的情形，自噬是肿瘤细胞生存的适应性反应[20]。自噬在肝硬化组织中的较低表达可能是由于肝硬化属于癌前病变，在前恶变细胞恶性转化期，自噬能力下降，肿瘤细胞对外界信号的敏感性降低，利于肿瘤生长。肝癌与自噬复杂的关系对于肝癌的治疗究竟有什么样的启示呢？许多学者通过大量的实验证实，自噬也是导致肝癌化疗耐药的机制之一，尽管有研究表明，自噬特异性抑制剂与化疗药物合用可增加肿瘤对化疗药物的敏感性，但自噬被抑制后也同时可能保护了肿瘤细胞，所以，这种联合治疗的方法还未能在临床上开展。

4展望

目前，对自噬的机制、自噬的信号调控等多方面仍存在疑问，并且自噬对肿瘤的作用争议也很大。一方面自噬作为Ⅱ型程序性死亡可使肿瘤细胞自噬性死亡，抑制肿瘤的生长；相反，自噬可以吞噬破坏的细胞器、蛋白，帮助肿瘤细胞抵抗恶劣的环境，保护肿瘤细胞。孙广涛等[21]通过研究化疗药物对肝癌细胞HepG2自噬的作用后提出“不同水平的自噬对细胞有着不同的作用，基础水平的自噬对肿瘤细胞有一定的保护性作用，而过量的自噬表达可促进细胞的死亡”的观点，虽然还只是作者的一种推测，但也为肝癌与自噬的关系拓展了新的思路，为肝癌的靶向治疗提出了新的可能性。

参考文献

[1]曾斌，卢放根，刘小伟，等.小鼠甲胎蛋白/树突状细胞疫苗体外免疫

活性检测及对小鼠皮下移植瘤的抑制作用[J].中华肝脏病杂志，2005，13（9）：699-701.

[2]Ashford TP，Porter KR.Cytoplasmic components in hepatic cell lysoso-

mes[J].J Cell Biol，1962，12：198-202.

[3]Feng Z，Zhang H，Levine AJ，et al.The coordinate regulation of the p53

and mTOR pathways in cells[J].Proc Natl Acad Sci USA，2005，102（23）：8204-8209.

[4]Klionsky DJ.The molecular machinery of autophagy：unanswered ques-

tions[J].J Cell Sci，2005，118（Pt1）：7-18.

[5]Mizushima N，Yamamoto A，Hatano M，et al.Dissection of autophagosome