唐笑怡，張攀，王凱燕，牛麗娜，焦凱，肖玉鴻

1.中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九二〇醫(yī)院口腔外科 昆明醫(yī)科大學(xué)教學(xué)醫(yī)院，云南 昆明（650032）；2.軍事口腔醫(yī)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 口腔疾病國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)研究中心 陜西省口腔疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院修復(fù)科，陜西 西安（710032）；3.軍事口腔醫(yī)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 口腔疾病國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)研究中心 陜西省口腔疾病國(guó)際聯(lián)合研究中心 第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院黏膜病科，陜西 西安（710032）

1 口腔鱗狀細(xì)胞癌

口腔癌是十種最常見(jiàn)的癌癥之一，在所有人類惡性腫瘤中排名第六，口腔鱗狀細(xì)胞癌（Oral squamous cell carcinoma，OSCC）占口腔癌的90%以上［1］。OSCC易侵犯附近的腺體、肌肉和骨骼，常見(jiàn)早期淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。雖然目前包括外科手術(shù)、放射治療和化學(xué)治療在內(nèi)的多種治療手段和技術(shù)飛速發(fā)展，但OSCC的病死率仍然居高不下，接受治療的患者預(yù)后不佳，術(shù)后生活質(zhì)量仍不理想［2］。通過(guò)外科手術(shù)切除腫瘤通常會(huì)導(dǎo)致面部組織缺損，給患者帶來(lái)巨大的身心創(chuàng)傷；放射療法和化學(xué)療法可在殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)破壞正常細(xì)胞，引起嚴(yán)重的并發(fā)癥，例如肝腎損傷、骨髓抑制、免疫功能下降甚至死亡［3］。

2 線粒體

線粒體在真核細(xì)胞中飾演調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)的重要角色，參與眾多生理機(jī)制的調(diào)控，例如細(xì)胞代謝與增殖、細(xì)胞死亡以及Ca2+穩(wěn)態(tài)的維持等。同時(shí)線粒體也是重要反應(yīng)發(fā)生的主要部位，包括脂肪酸氧化（fatty acid oxidation，F(xiàn)AO）、三羧酸（tricarboxylic acid，TCA）循環(huán)、氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）、糖異生、酮體生成、和血紅素 生 物 合 成 等［4］。線 粒 體DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）隨細(xì)胞的代謝而變化、突變或部分缺失。

線粒體自噬是選擇性地降解功能異常線粒體的過(guò)程，目的是防止功能異常的線粒體在細(xì)胞內(nèi)積聚。線粒體融合/裂變和自噬這兩個(gè)重要的“管家”之間的平衡對(duì)于維持線粒體的動(dòng)態(tài)平衡至關(guān)重要，線粒體自噬被多種刺激激發(fā)，例如氧化應(yīng)激和氧化磷酸化活性的增強(qiáng)等［5］。

3 線粒體與腫瘤的發(fā)生發(fā)展

3.1 線粒體與腫瘤的發(fā)生

3.1.1 線粒體功能障礙促進(jìn)細(xì)胞癌變 線粒體功能的正常運(yùn)行對(duì)于細(xì)胞代謝、細(xì)胞增殖、細(xì)胞遷移以及細(xì)胞死亡等過(guò)程均是必不可少的，這些過(guò)程中若出現(xiàn)任何干擾或失敗都將造成線粒體的功能障礙，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生［6］。

氧化應(yīng)激是細(xì)胞受到病理性刺激后的主要反應(yīng)，表現(xiàn)為大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）和自由基的產(chǎn)生。氧化磷酸化產(chǎn)生的過(guò)量ROS會(huì)使目標(biāo)細(xì)胞的抗氧化能力不堪重負(fù)，ROS的大量聚集與細(xì)胞不可逆性損傷直接相關(guān)，并由此形成有利于癌變的微環(huán)境［7］。ROS活化的微環(huán)境有助于腫瘤前體細(xì)胞的形成，或使?jié)撛诘哪[瘤前體細(xì)胞大量增殖并導(dǎo)致癌變［8］。ROS生成的過(guò)量與線粒體功能障礙之間有重要的聯(lián)系，ROS積累引起的氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的mtDNA損傷，繼而產(chǎn)生進(jìn)行性呼吸鏈功能障礙，從而促進(jìn)細(xì)胞癌變［9］。因mtDNA比核DNA對(duì)ROS誘導(dǎo)的損傷更敏感，突變的mtDNA導(dǎo)致呼吸復(fù)合物亞基的功能異常，繼而再次增加ROS的產(chǎn)生，形成惡性循環(huán)。

3.1.2 癌細(xì)胞線粒體的形態(tài)、功能改變 癌細(xì)胞內(nèi)的線粒體通常表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)和生理功能的異常。細(xì)胞的任何病理性應(yīng)激都會(huì)引起線粒體形態(tài)的改變，已有研究發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞的線粒體由高度組織化的細(xì)長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)狀形態(tài)變?yōu)樗槠狞c(diǎn)狀形式，并伴隨線粒體超極化和氧化磷酸化的抑制［10］。

癌細(xì)胞線粒體功能的異常歸因于癌細(xì)胞不同于正常細(xì)胞的代謝模式。癌細(xì)胞的特殊能量代謝被稱為Warburg效應(yīng)［11］，即在氧氣充足的條件下，癌細(xì)胞仍傾向于選擇糖酵解而非氧化磷酸化作為主要代謝模式，表現(xiàn)出線粒體ATP生成的失衡以及更高的乳酸生成水平。這些變化又會(huì)影響生物能的調(diào)節(jié)和細(xì)胞氧化還原的平衡，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，并有助于減少癌細(xì)胞凋亡、增加癌細(xì)胞對(duì)放射療法的抵抗力、產(chǎn)生化療耐藥性［12］。

線粒體功能障礙的特征還表現(xiàn)為線粒體數(shù)量的減少、電子運(yùn)輸?shù)墓δ苷系K、線粒體ROS的積累以及mtDNA的突變［13］。功能障礙的線粒體并不會(huì)喪失能量代謝的能力，相反，其通過(guò)激活線粒體至細(xì)胞核的信號(hào)串聯(lián)，促進(jìn)癌細(xì)胞的生物能學(xué)活力，從而導(dǎo)致癌癥相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和信號(hào)通路的活性發(fā)生變化［14］。

3.2 線粒體功能與腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移

轉(zhuǎn)移性癌癥與線粒體功能密切相關(guān)，在轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞中線粒體以糖酵解為主要代謝方式，同時(shí)伴隨癌細(xì)胞凋亡階段的喪失［15］。腫瘤的轉(zhuǎn)移包括以下幾個(gè)步驟：腫瘤的局部脫離，浸潤(rùn)，進(jìn)入血液循環(huán)，浸潤(rùn)，最終在繼發(fā)部位定植，在以上所有階段中，線粒體的代謝都經(jīng)過(guò)調(diào)整以適應(yīng)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移［16］。Chang等［17］發(fā)現(xiàn)定位于線粒體的ROS原癌基因1（c-ros oncogene 1，ROS1）受體酪氨酸激酶的增加是OSCC發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移的原因。高度侵襲性的OSCC中ROS1癌基因上調(diào)誘導(dǎo)了線粒體片段化，ROS1活性的增強(qiáng)促進(jìn)線粒體形態(tài)改變，并在提高癌細(xì)胞呼吸水平的同時(shí)減少線粒體生物發(fā)生，以此來(lái)增強(qiáng)OSCC的侵襲性。

3.3 線粒體與腫瘤細(xì)胞凋亡

線粒體自噬是細(xì)胞自噬機(jī)構(gòu)靶向吞噬線粒體調(diào)節(jié)線粒體動(dòng)態(tài)平衡，幫助細(xì)胞在炎癥條件下得以生存的細(xì)胞過(guò)程，在維系線粒體穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞存活中發(fā)揮重要作用，因此癌細(xì)胞的線粒體自噬已成為潛在的抗癌靶點(diǎn)。

目前，介導(dǎo)線粒體自噬的經(jīng)典通路包括：PINK1-Parkin通路和受體介導(dǎo)通路。越來(lái)越多的證據(jù)表明，抑制Parkin相關(guān)的線粒體自噬會(huì)增加癌細(xì)胞的死亡［18］。最近，He等［19］已經(jīng)發(fā)現(xiàn)丹參酮IIA（一種潛在的抗腫瘤藥）可以抑制腺苷單磷酸激活的蛋白激酶通路并滅活Parkin，從而降低線粒體自噬的活性并促進(jìn)結(jié)直腸癌（colorectalcancer，CRC）細(xì)胞的凋亡。

然而，與此相矛盾的是線粒體自噬的激活也可能會(huì)加強(qiáng)藥物對(duì)癌細(xì)胞的毒性［20］，例如氧化鋅納米顆粒通過(guò)增加ROS的水平并降低線粒體膜電位來(lái)激活PINK1/Parkin介導(dǎo)的線粒體自噬，從而誘導(dǎo)舌癌CAL27細(xì)胞的凋亡［21］。

靶向線粒體自噬誘導(dǎo)的癌細(xì)胞凋亡是由線粒體自噬的過(guò)度激活或抑制導(dǎo)致線粒體自噬功能失衡所決定的，與線粒體自噬水平的上調(diào)或下降行為無(wú)關(guān)。

因此在未來(lái)的靶向線粒體相關(guān)功能治療癌癥的研究中應(yīng)明確，調(diào)節(jié)線粒體自噬如何與其他線粒體功能如線粒體分裂融合或其他與自噬相關(guān)的細(xì)胞器如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相互作用，以及是否能夠通過(guò)靶向線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)偶聯(lián)從根源阻斷癌細(xì)胞線粒體自噬的發(fā)生。

4 靶向線粒體與OSCC治療

4.1 靶向線粒體治療OSCC

線粒體被認(rèn)為是檢測(cè)先天性死亡信號(hào)的主要細(xì)胞器，研究表明，癌細(xì)胞中的線粒體與正常細(xì)胞之間存在許多差異［22］，該特點(diǎn)在研究癌細(xì)胞的凋亡中具有重要參考價(jià)值，并且可以為OSCC的新型療法確定獨(dú)特的靶點(diǎn)。

近年來(lái)，利用新型藥物的治療方式已在OSCC的治療中取得了巨大進(jìn)步。Kok等［23］證明降冰素?。╟antharidin的去甲基化類似物）可通過(guò)線粒體介導(dǎo)的途徑誘導(dǎo)人口腔癌細(xì)胞的細(xì)胞凋亡。Su等［24］發(fā)現(xiàn)鄰苯二酚可顯著降低OSCC細(xì)胞活力，增加線粒體膜電位去極化，釋放細(xì)胞色素C和AIF，降低Bcl-2的表達(dá)，從而誘導(dǎo)OSCC細(xì)胞凋亡。De等［25］發(fā)現(xiàn)了百里酚能夠降低線粒體的膜電位，促進(jìn)OSCC細(xì)胞凋亡。Li等［26］在Co-SLD的抗腫瘤活性研究中，觀察到線粒體膜電位降低、ROS積累以及ATP耗竭，并將其歸因于Co-SLD通過(guò)引發(fā)線粒體功能障礙來(lái)增強(qiáng)其對(duì)OSCC細(xì)胞的殺傷力。

此外，隨著定向藥物遞送系統(tǒng)納米技術(shù)的發(fā)展，目前許多學(xué)者將目光轉(zhuǎn)向納米粒子靶向治療領(lǐng)域。Jahanbani等［27］將OSCC細(xì)胞暴露于超順磁性氧化鐵納米粒子（SPIONs）中，認(rèn)為SPIONs的暴露導(dǎo)致線粒體腫脹，ROS和細(xì)胞色素C的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。研究者發(fā)現(xiàn)氧化鋅納米顆粒ZnO-NPs通過(guò)線粒體氧化損傷和人GSCC中的p70S6K信號(hào)傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，為一種有希望治療牙齦癌的新型抗腫瘤藥物ZnO-NPs提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)［28］。納米顆粒具有優(yōu)異的生物活性，降低了針對(duì)口腔癌全身治療的毒性，在靶向線粒體的藥物遞送系統(tǒng)上顯示出越來(lái)越高的應(yīng)用前景。然而，當(dāng)前大多數(shù)的研究仍集中于體外或動(dòng)物研究，臨床應(yīng)用中合理控制藥物釋放及如何減少副作用仍具挑戰(zhàn)。因此亟需臨床醫(yī)師指導(dǎo)適當(dāng)?shù)呐R床試驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)一步研究以使納米技術(shù)的概念在多學(xué)科環(huán)境中走向?qū)嶋H應(yīng)用。

4.2 線粒體與順鉑耐藥性O(shè)SCC

順鉑作為治療OSCC的一線化療藥物，化療初期對(duì)80%以上的OSCC細(xì)胞敏感，但隨治療的推進(jìn)，有約70%的OSCC細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性［29］。順鉑通過(guò)多種途徑進(jìn)入線粒體并形成mtDNA-鉑化合物干擾mtDNA修復(fù)機(jī)制，進(jìn)而誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。然而，癌細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性最終會(huì)因癌細(xì)胞為抵抗環(huán)境毒素而發(fā)生，從而降低了該藥的臨床有效性。因此對(duì)順鉑的內(nèi)在或獲得性耐藥仍然是影響OSCC治療效果的主要障礙。

由于癌細(xì)胞依賴糖酵解而不是氧化磷酸化來(lái)產(chǎn)生能量，癌細(xì)胞中mtDNA的含量通常較低，除直接破壞mtDNA的結(jié)構(gòu)外，順鉑還誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS的形成，從而引起氧化應(yīng)激和進(jìn)一步的DNA損傷。具有較低mtDNA含量的細(xì)胞對(duì)ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性較不敏感，因此耐藥性癌細(xì)胞具有從線粒體功能障礙中獲利并逃避死亡的能力。Aminuddin等［30］推測(cè)H103順鉑敏感性降低可能是由于多種遺傳機(jī)制共同導(dǎo)致的，其中線粒體DNA的改變起到關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)作用，OSCC得以破壞順鉑反應(yīng)并避免癌細(xì)胞凋亡。此外，線粒體動(dòng)力學(xué)和自噬與癌細(xì)胞的化學(xué)抗性密切相關(guān)［31］。在順鉑耐藥的OSCC細(xì)胞中觀察到線粒體分裂和自噬增加，線粒體碎片和凋亡細(xì)胞明顯減少。線粒體被認(rèn)為是順鉑的重要靶點(diǎn)，并且順鉑的耐藥性可能通過(guò)線粒體功能的改變或mtDNA的突變而產(chǎn)生。雖然尚未發(fā)現(xiàn)通過(guò)靶向線粒體治療順鉑耐藥性O(shè)SCC的有效方法，但mtDNA和線粒體功能的改變可作為治療順鉑耐藥性O(shè)SCC的標(biāo)志及靶點(diǎn)。