細(xì)胞自噬在乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥中的作用

高銀華，羅泊濤，陸元志

(1 廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東湛江524023；2 廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院)

乳腺癌是我國(guó)女性高發(fā)惡性腫瘤之一，每年新發(fā)病例約27.89萬例，且患者趨于年輕化[1]。臨床上約70%乳腺癌患者為雌激素受體(ER)或孕激素受體(PR)陽性，內(nèi)分泌治療是這類患者重要的治療手段。他莫西芬是目前應(yīng)用最為廣泛的內(nèi)分泌治療藥物，但30%～40%患者治療后出現(xiàn)耐藥。細(xì)胞自噬是指細(xì)胞通過降解自身結(jié)構(gòu)或物質(zhì)使細(xì)胞存活的一種自我保護(hù)機(jī)制，主要作用是清除細(xì)胞內(nèi)錯(cuò)誤折疊蛋白或損傷細(xì)胞器，以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[2]。細(xì)胞自噬主要有巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)自噬三種類型。巨自噬是目前研究最多的自噬形式，其過程包括自噬體形成、自噬溶酶體形成和溶酶體內(nèi)容物降解等步驟。自噬體形成又涉及自噬誘導(dǎo)、延伸、包裹成熟等關(guān)鍵步驟，受絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶ULK1/2、BECN-1等多個(gè)自噬相關(guān)基因(ATG)的嚴(yán)密調(diào)控[2，3]。有研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞自噬與乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥密切相關(guān)[4～6]。本文結(jié)合文獻(xiàn)就細(xì)胞自噬在乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 細(xì)胞自噬在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用

以往研究證實(shí)，細(xì)胞自噬是防止正常細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的重要機(jī)制。事實(shí)上，約40%乳腺癌、50%前列腺癌、75%卵巢癌組織中發(fā)現(xiàn)17號(hào)染色體(17q21)雜合性丟失，而這一區(qū)域缺失正好是BECN-1基因所在位點(diǎn)[7]。正常乳腺上皮幾乎均表達(dá)BECN-1蛋白，而乳腺癌組織BECN-1蛋白表達(dá)明顯降低；乳腺癌細(xì)胞MCF-7過表達(dá)BECN-1基因，細(xì)胞增殖明顯受到抑制。在已發(fā)現(xiàn)的多種腫瘤組織中常出現(xiàn)EGFR突變或擴(kuò)增，一方面可使其下游PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路過度激活，另一方面通過磷酸化BECN-1蛋白抑制自噬反應(yīng)，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)；且許多腫瘤伴有PIK3CA突變或抑癌基因PTEN失活，mTOR活性增強(qiáng)，進(jìn)而抑制自噬功能[8，9]。有研究發(fā)現(xiàn)，PARK2基因敲除小鼠亦出現(xiàn)與BECN-1缺失類似表型，PARK2蛋白介導(dǎo)線粒體外膜蛋白泛素化，其缺失可導(dǎo)致自噬反應(yīng)缺陷，損傷的線粒體無法被清除，超氧化物歧化酶增加，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生[10]。

新近研究表明，細(xì)胞自噬還是維持腫瘤細(xì)胞存活和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞惡性演進(jìn)的重要因素。在KRASG12D突變小鼠肺癌或胰腺癌模型中，同時(shí)敲除ATG5或ATG7基因能阻止腫瘤進(jìn)展；在胰腺癌細(xì)胞中，關(guān)閉突變的KRASG12D功能，腫瘤細(xì)胞則進(jìn)入休眠狀態(tài)，并激活自噬反應(yīng)[10]。提示細(xì)胞自噬能促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。細(xì)胞自噬是缺氧狀態(tài)下維持腫瘤細(xì)胞存活的主要途徑。已發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織缺氧區(qū)域中腫瘤細(xì)胞自噬體明顯增多；而敲除ATG或藥物抑制自噬反應(yīng)則可促進(jìn)細(xì)胞死亡[10]。腫瘤細(xì)胞還可通過上調(diào)自噬關(guān)鍵分子p62，使其與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(如TWIST、SMAD4等)的結(jié)合更加穩(wěn)定，繼而促進(jìn)EMT[11，12]。更重要的是，脫離原發(fā)灶的腫瘤細(xì)胞通激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)激酶PERK1及eIF-2α，選擇性轉(zhuǎn)錄ATF4轉(zhuǎn)錄因子，促進(jìn)ATG5、LC3蛋白表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，避免腫瘤細(xì)胞在循環(huán)中出現(xiàn)失巢凋亡[13]。PERK1還可通過NRF2途徑激活LKB-AMPK信號(hào)通路，抑制mTOR信號(hào)，解除mTOR對(duì)細(xì)胞自噬的抑制作用[12]。在化療、放療或靶向治療作用壓力下，部分腫瘤細(xì)胞進(jìn)入休眠狀態(tài)，這些腫瘤細(xì)胞主要通過激活自噬反應(yīng)而維持存活，并獲得腫瘤干細(xì)胞的功能與表型[12]；而休眠的腫瘤細(xì)胞對(duì)細(xì)胞毒性化療藥物或靶向藥物可產(chǎn)生耐受。上述研究證實(shí)，細(xì)胞自噬通過影響腫瘤細(xì)胞狀態(tài)而改變腫瘤治療反應(yīng)[12，14]。目前，與自噬相關(guān)的關(guān)鍵分子(如p62)是否直接調(diào)控EMT及細(xì)胞休眠尚不完全清楚，在不同腫瘤中自噬調(diào)控腫瘤細(xì)胞生物學(xué)行為的確切分子開關(guān)需進(jìn)一步研究。

2 細(xì)胞自噬在乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥中的作用

2.1 細(xì)胞自噬與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 近年研究表明，抗雌激素治療能誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞出現(xiàn)未折疊蛋白反應(yīng)，且相對(duì)于內(nèi)分泌治療敏感細(xì)胞，耐藥乳腺癌細(xì)胞出現(xiàn)未折疊蛋白反應(yīng)更早；基因敲減ERα后能抑制未折疊蛋白反應(yīng)，并誘導(dǎo)細(xì)胞自噬[15]。提示ER信號(hào)通路可能不直接調(diào)控未折疊蛋白反應(yīng)。硼替佐米和弗維司群共同作用于乳腺癌細(xì)胞后，可使細(xì)胞內(nèi)ERα蛋白聚集，從而誘導(dǎo)未折疊蛋白反應(yīng)并介導(dǎo)細(xì)胞死亡[16]。提示ERα信號(hào)通路及抗內(nèi)分泌治療均參與調(diào)控未折疊蛋白反應(yīng)和細(xì)胞自噬，而且未折疊蛋白反應(yīng)程度與持續(xù)時(shí)間是決定接受內(nèi)分泌治療乳腺癌細(xì)胞狀態(tài)的關(guān)鍵因素。

未折疊蛋白反應(yīng)是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的結(jié)果。營(yíng)養(yǎng)缺乏、缺氧、氧化應(yīng)激、化療藥物等均可干擾內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)，使蛋白合成、折疊、修飾與分泌過程發(fā)生障礙，從而引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，誘導(dǎo)未折疊蛋白反應(yīng)。未折疊蛋白反應(yīng)是一個(gè)高度保守的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)過程，主要受核心調(diào)節(jié)因子葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78)調(diào)控。生理?xiàng)l件下，GRP78定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并參與調(diào)控未折疊蛋白反應(yīng)關(guān)鍵蛋白PERK、ATF6與IRE1結(jié)合，抑制調(diào)控分子的活性。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可使GRP78與以上三個(gè)關(guān)鍵蛋白分離，激活下游PERK-eIF2a-ATF4-CHOP、ATF6a-Sp1/Sp2-GRP78、IRE1a-XBP1信號(hào)通路，不僅能降低蛋白合成，還可誘導(dǎo)分子伴侶合成和激活蛋白降解途徑，減少錯(cuò)誤折疊蛋白生成，從而保護(hù)細(xì)胞，使其在應(yīng)激條件下存活或啟動(dòng)凋亡。在乳腺癌中，PERK-eIF2a-ATF4活化一方面通過增加ATG12表達(dá)啟動(dòng)細(xì)胞自噬，另一方面通過加強(qiáng)LC3剪接促進(jìn)細(xì)胞自噬。而未折疊蛋白反應(yīng)的核心分子IRE能通過激活MAPK-JNK通路誘導(dǎo)細(xì)胞自噬[17]。此外，在內(nèi)分泌治療敏感乳腺癌細(xì)胞中過表達(dá)GRP78可誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，而抑制AMPK活性則可降低自噬反應(yīng)，但并未伴BECN-1蛋白表達(dá)變化。提示在抗內(nèi)分泌治療過程中，GRP78是未折疊蛋白反應(yīng)與自噬信號(hào)整合的紐帶，但并不一定通過經(jīng)典的自噬通路調(diào)控細(xì)胞自噬[17，18]。而在內(nèi)分泌治療抵抗乳腺癌細(xì)胞中，阻斷雌激素或抗雌激素治療會(huì)改變葡萄糖和谷氨酰胺攝取并可影響未折疊蛋白反應(yīng)激活[19]。

2.2 細(xì)胞自噬與細(xì)胞凋亡 凋亡抵抗是治療抵抗包括內(nèi)分泌治療耐藥的重要原因。腫瘤細(xì)胞凋亡抵抗主要與Bcl-2蛋白家族異常表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞線粒體凋亡信號(hào)通路失調(diào)有關(guān)。Bcl-2家族是含有Bcl-2同源區(qū)的一組蛋白，包括促進(jìn)凋亡分子(如Bad、Bid、Bax等)、抑制凋亡分子(如Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1等)。有研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞自噬的起始分子BECN-1蛋白具有與Bcl-2相似的BH3結(jié)構(gòu)域，能與Bcl-2相互作用，以保持細(xì)胞凋亡與細(xì)胞自噬平衡。生理?xiàng)l件下，Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1等與BECN-1結(jié)合，抑制自噬起始復(fù)合體Vps34和PIK3C3活化，從而抑制細(xì)胞自噬；相反，Bad、Bid、Bax等與BECN-1結(jié)合，使Bcl-2與BECN-1分離，促進(jìn)細(xì)胞自噬。提示Bcl-2表達(dá)水平是細(xì)胞凋亡與細(xì)胞自噬平衡的關(guān)鍵分子。研究發(fā)現(xiàn)，約85%ER陽性的乳腺癌組織Bcl-2蛋白過表達(dá)，Bcl-2蛋白過表達(dá)是早期乳腺癌(如原位癌)預(yù)后良好的獨(dú)立影響因素，同時(shí)他莫西芬聯(lián)合Bcl-2抑制劑可明顯抑制ER陽性乳腺癌組織生長(zhǎng)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬依賴性死亡[20～22]。但在晚期內(nèi)分泌治療耐藥乳腺癌中，Bcl-2蛋白表達(dá)明顯降低，這可能是耐藥乳腺癌細(xì)胞自噬增加的原因之一[5]。在葡萄糖缺乏或缺氧時(shí)，凋亡抑制因子Mcl-1迅速降解，細(xì)胞自噬被激活，且Mcl-1過表達(dá)可導(dǎo)致LC3Ⅱ分子在自噬體膜上呈點(diǎn)狀分布，繼而啟動(dòng)細(xì)胞自噬[23]。提示Mcl-1可調(diào)控細(xì)胞自噬并在乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥中具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，RNAi敲除Bcl-2基因可導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞MCF-7自噬增加和細(xì)胞死亡，而BH3模擬物可誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞BECN-1依賴性和非依賴性自噬，從而避免細(xì)胞凋亡[24]。由此可見，靶向Bcl-2蛋白家族有可能為逆轉(zhuǎn)乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥提供新的策略。但Bcl-2蛋白家族成員之間及其與自噬調(diào)控分子之間的作用機(jī)制復(fù)雜，細(xì)胞凋亡與細(xì)胞自噬在乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥中的作用仍需深入研究。

2.3 細(xì)胞自噬與乳腺癌間質(zhì)成纖維細(xì)胞活化 乳腺癌是纖維間質(zhì)反應(yīng)最明顯的惡性腫瘤之一。腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)是乳腺癌間質(zhì)的主要成分，CAFs活化及其與腫瘤細(xì)胞共進(jìn)化過程可參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的多種生物學(xué)行為，包括腫瘤細(xì)胞干性與耐藥等[6，12]。研究證實(shí)，腫瘤細(xì)胞可通過釋放多種炎癥因子(如活性氧),誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞衰老，改變間質(zhì)成纖維細(xì)胞代謝狀態(tài)，繼而促進(jìn)細(xì)胞自噬，同時(shí)通過自噬降解成纖維細(xì)胞表面小凹蛋白(Cav-1)、上調(diào)單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(MCT4)，促進(jìn)RAS信號(hào)通路活化并獲得活化表型?；罨某衫w維細(xì)胞通過釋放乳酸、酮體或自由脂肪酸等促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和內(nèi)分泌治療耐藥[6，25]。成纖維細(xì)胞活化不僅可促進(jìn)乳腺導(dǎo)管原位癌向侵襲性導(dǎo)管癌過渡，還是晚期腫瘤患者惡病質(zhì)的重要原因[6，12，25]。此外，乳腺癌相關(guān)成纖維細(xì)胞敲除Cav-1基因后，乳腺癌生長(zhǎng)迅速，且不依賴于雌激素或孕激素受體信號(hào)，但對(duì)mTOR信號(hào)通路抑制劑雷帕霉素治療更為敏感[12，26]。乳腺癌成纖維細(xì)胞HIF-1α過表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞自噬，增加細(xì)胞無氧代謝過程，降低線粒體氧化功能，最終促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖；相反，在乳腺癌上皮細(xì)胞中HIF-1α過表達(dá)也能促進(jìn)細(xì)胞自噬，但卻抑制腫瘤細(xì)胞增殖，提示HIF-1α在乳腺癌間質(zhì)中具有促癌功能，而在腫瘤細(xì)胞中卻發(fā)揮抑癌作用[27]。在前列腺癌和乳腺癌間質(zhì)成纖維細(xì)胞中自噬調(diào)控相關(guān)分子p62表達(dá)缺失，可通過mTORC1/c-Myc信號(hào)通路對(duì)成纖維細(xì)胞進(jìn)行代謝重編程，同時(shí)誘發(fā)間質(zhì)炎癥反應(yīng)并促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[28]。此外，乳腺癌細(xì)胞中c-Myc過表達(dá)可促進(jìn)miR-105合成，miR-105隨著腫瘤細(xì)胞外泌體釋放進(jìn)入間質(zhì)成纖維細(xì)胞，可靶向c-Myc抑制分子MXI1，繼而激活c-Myc，增強(qiáng)成纖維細(xì)胞的糖酵解與氨基酸代謝，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[29]；而在成纖維細(xì)胞中Mct4基因表達(dá)受Myc調(diào)控[6]，這表明在乳腺癌間質(zhì)成纖維細(xì)胞代謝重編程、細(xì)胞自噬及內(nèi)分泌治療耐藥調(diào)控中，c-Myc與HIF-1α具有同等重要的作用。目前認(rèn)為，絕大多數(shù)實(shí)體瘤組織處于缺氧狀態(tài)，加上藥物治療等因素，通過HIF-1α調(diào)控間質(zhì)成纖維細(xì)胞代謝重編程是賦予腫瘤細(xì)胞干性與耐藥表型的重要策略，但不同因素可能通過不同機(jī)制活化成纖維細(xì)胞。傳統(tǒng)中等劑量化療藥物可使乳腺癌間質(zhì)成纖維細(xì)胞中STAT-1和NF-κB持續(xù)激活，繼而活化成纖維細(xì)胞，促進(jìn)ELR+類趨化因子釋放。這些趨化因子與腫瘤細(xì)胞表面CXCR2受體結(jié)合，從而維持腫瘤細(xì)胞的干性并促進(jìn)其耐藥；但低劑量序貫性給藥可抑制間質(zhì)成纖維細(xì)胞激活和腫瘤細(xì)胞干性[30]?？梢?，HIF-1α及炎癥相關(guān)信號(hào)通路(如NF-κB、JNK、STAT-1等)激活是缺氧等因素下調(diào)控成纖維細(xì)胞代謝重編程與活化的關(guān)鍵通路，這為腫瘤細(xì)胞存活與耐藥提供了重要的微環(huán)境[17]。因此，闡明腫瘤細(xì)胞與間質(zhì)成纖維細(xì)胞共進(jìn)化中細(xì)胞代謝重編程及自噬反應(yīng)的分子機(jī)制，將有利于靶向乳腺癌微環(huán)境逆轉(zhuǎn)內(nèi)分泌治療耐藥。

綜上所述，細(xì)胞自噬參與了乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥，其機(jī)制涉及UPR、Bcl-2蛋白家族以及微環(huán)境代謝重編程等，但其具體分子機(jī)制尚未完全闡明，仍有許多問題亟待解決。