自噬：极具前景的胶质瘤靶向治疗方法

包洪恩 李雅娟 包恩荣

摘要：胶质瘤是最常见和最具侵袭性的脑肿瘤类型，分为间变性星形细胞瘤和多形性胶质母细胞瘤（GBM），其中GBM的恶性程度最高。目前的治疗方法包括手术、放化疗及免疫治疗，但GBM的生存率平均在22个月左右。GBM对各种治疗方法产生的耐受性是由于其本身所存在的高度突变的基因组;这些基因变化会导致一些信号通路被激活导致肿瘤侵袭性增加以及对细胞凋亡的显著抵抗;而凋亡抵抗恰恰是高度侵袭性肿瘤细胞的标志。由于在胶质瘤中存在着凋亡缺陷，所以通過诱导自噬从而使细胞死亡是进一步有效清除肿瘤细胞的替代方法。然而，自噬是一把“双刃剑”，肿瘤细胞的自噬可以促进细胞死亡从而达到抑瘤目的，但细胞自噬所产生的ATP又可以促进肿瘤细胞增殖从而达到促瘤目的。本文综述了自噬在高级别胶质瘤中的抑癌或促癌机制，以及基础研究和临床研究中通过抑制或诱导自噬改善胶质瘤患者预后的方法，旨在进一步提高胶质瘤细胞的治疗效率。

关键词：自噬;神经胶质瘤;化疗;耐药

【中图分类号】R781.05 【文献标识码】A 【文章编号】1673-9026（2022）03--01

一、胶质瘤及其耐药性的概述

中枢神经系统的原发肿瘤约占全身恶性肿瘤的2%，发病率为5-8/100，000胶质瘤是最常见的原发性脑肿瘤，可分为低度胶质瘤、间变胶质瘤或多形性胶质母细胞瘤[1]。其中GBM是侵袭性最强的一种类型。其特征是有丝分裂活性高，有丰富的组织坏死、炎症、细胞增殖以及血栓形成[3]。目前认为胶质母细胞瘤可能来源于多形性胶质母细胞瘤，也可能继发于从低级（II级）或间变胶质瘤（III级间变星形细胞瘤） 。胶质母细胞瘤一般呈浸润性生长，这使得它们对放化疗或免疫治疗出现抵抗; GBM对一系列治疗的耐受性主要是由于基因组高度突变和酪氨酸激酶受体过度激活，例如表皮生长因子受体（EGFR）、血小板来源生长因子受体（PDGFR）和血管内皮生长因子受体（VEGFR）均在GBM中发现上调。而PDGFR、EGFR和VEGFR通过其配体的刺激诱导下游信号通路的激活，如RAS-RAF-MAPK（包括ERK、JNK和p38）和PI3K-AKT-mTOR，这些信号转导可以通过激活转录因子，如NF-κB、FOXO、HIF-1α和β-catenin调控细胞增殖、凋亡、自噬、炎症、血管生成和侵袭 [2]。约85%的GBM病例表现出RAS/MAPK和PI3K/AKT通路的过度调控与磷酸酶和紧张素同源物（PTEN）功能的丧失有关。在一些胶质瘤干细胞系以及患者活检的细胞中观察到RAS表达增加和RAS- gtp水平升高。此外，RAS/RAF的激活是由于RAS和RAF的致癌突变[3]。GBM细胞的遗传改变还涉及肿瘤抑制基因（PTEN、P16、RB和TP53）的失活[4]，通过增加抗凋亡蛋白（Bcl-2、Mcl-1、Bcl-xL、HIAP-1、HIAP-2、和XIAP）和凋亡蛋白前体（Bid， Bak， Bax， Bad， Bim， PUMA， NOXA， caspase -8，-10，-9， Apaf， DR4， Fas，和FADD）的减少[5]。

二、胶质瘤与自噬的相关性

通过细胞自噬促进细胞死亡可能是一种清除肿瘤细胞的替代治疗方法。矛盾的是，自噬既可以促进肿瘤细胞的死亡，也可以促进肿瘤细胞的存活。自噬作为一种死亡机制在癌细胞中的调节已经促使了自噬抑制剂和诱导剂的使用。很明显，在临床试验中，阻断自噬可以显著提高胶质瘤细胞对细胞毒性治疗的敏感性，增强治疗效果。本文综述了自噬在胶质瘤中作为抑制或诱导致癌机制的作用，以及在临床前和临床研究中抑制或诱导自噬的治疗策略，旨在提高耐药胶质瘤的综合治疗效果。

三、细胞自噬的概述

自噬是一种分解代谢过程，有助于细胞成分的更新，以应对应激条件，从而促进细胞平衡的恢复。目前将其分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。巨自噬包括自噬小体（囊泡）的形成，它与溶酶体融合以降解细胞内的细胞质;微自噬涉及溶酶体的内陷，靶蛋白或细胞器在其中。在分子伴侣介导的自噬中，热休克同源70-kDa （HSC70）蛋白将识别靶蛋白中的kferq基元，并通过溶酶体相关膜蛋白2A （LAMP2A）受体促进其转位到溶酶体。

而由于自噬在细胞死亡和存活中的调节作用，自噬在胶质母细胞瘤中在肿瘤起始、促进和进展中的作用仍然存在争议。自噬被认为是一种肿瘤启动的抑制剂，它可以去除受损的蛋白质和细胞器，保护细胞免受活性氧（ROS）、坏死、炎症、基因组不稳定和代谢改变的影响。然而，有人提出，胶质瘤细胞在缺乏营养、酸中毒、氧化或缺氧应激等不利环境下促进自噬以维持生存，逃避对癌症和治疗的生理反应[6]。综上所述，自噬对胶质瘤的预后有着促瘤及抑瘤的双重影响。

四、自噬在胶质瘤中的抑癌作用

已有研究证明自噬作用于肿瘤发展的起始阶段，在肿瘤进展的过程中清除肿瘤细胞。与低级别星形细胞瘤相比，星形细胞瘤和胶质母细胞瘤细胞的自噬相关蛋白水平较低[7];另一方面，已经证明星形细胞肿瘤的进展与自噬能力的下降有关。Shukla等人报道，与正常脑样本相比，胶质母细胞瘤患者的ULK1和ULK2 mRNA和蛋白水平显著降低，通过损害自噬促进星形细胞转化。此外，自噬小体起始和延伸的重要基因如Beclin-1、UVRAG、Bif1、Atg4c和atg5的低表达或缺失已在GBM中有所报道。胶质母细胞瘤中Beclin-1转录本和蛋白水平较低。值得注意的是，在表现评分较差的GBM患者中，LC3和Beclin-1蛋白水平的升高与生存率的提高有关[8]。与低级别胶质瘤相比，在III级和IV级胶质瘤中AKT和mTOR的过度磷酸化更为强烈，这与胶质母细胞瘤患者预后较差有关。

此外，mTOR信号通路的激活与自噬过程的抑制相关，有利于胶质瘤干细胞的增殖和多能性。同样，胶质瘤干细胞促进了治疗抵抗、肿瘤浸润、治疗、失败和复发。有人提出，在GBM组织中Beclin-1表达的下降增强了EGFR的过表达;因此，较高的EGFR水平和Beclin-1蛋白水平的降低与肿瘤进展和较差的预后有关[9]。Wang等报道，在胶质母细胞瘤患者中，miR-33a高表达通过阻断抑癌蛋白UVRAG与不良预后相关。miR-224-3p在低氧条件下胶质母细胞瘤细胞中下调;它在胶质母细胞瘤中的表达很低。miR-224-3p通过抑制ATG5和FIP200抑制自噬，其过表达抑制胶质母细胞瘤细胞的发生[10]。miR-224-3p在低氧条件下胶质母细胞瘤细胞中下调;它在胶质母细胞瘤中的表达很低。miR-224-3p通过抑制ATG5和FIP200抑制自噬，其过表达抑制胶质母细胞瘤细胞的发生。BNIP3是Bcl-2在缺氧时上调，诱导胶质瘤细胞株的自噬。

自噬以多種方式发挥其抑瘤功能。自噬可以通过去除受损的细胞器来保护基因组的完整性，而受损的细胞器会产生活性氧（ROS），导致基因组不稳定，改变基因表达，增加染色体的损失率，从而导致肿瘤进展。此外，还可以通过去除p62标记的聚集物而抑制肿瘤发生。p62的积累导致DNA、蛋白质和线粒体损伤和ROS的产生，从而促进基因组的不稳定性和肿瘤的进展。有报道称，在GBM患者中p62过表达，预后较差[42]。p62抑制Twist1的自噬体和蛋白降解，有利于上皮-间充质转化[43]。自噬还通过介导衰老抑制恶性转化[44]。细胞衰老是一种稳定的增殖滞留状态，限制恶性转化。有报道称TMZ诱导胶质瘤细胞自噬后衰老。Filippi-Chiela等报道，白藜芦醇增强TMZ的抗肿瘤作用，导致胶质瘤细胞衰老后的有丝分裂停止[45]。Yuan等人也证实白藜芦醇通过增加ROS的产生来增强TMZ的毒性，从而诱导AMPK的活化，抑制mTOR通路，降低Bcl-2[46]。chalcone抑制U251、T98和U87 GBM细胞系的细胞增殖，通过内质网应激介导的自噬激活和衰老;同时也使AKT/mTOR通路失活[47]。自噬抑制肿瘤形成或进展的另一个机制可能是通过ATG蛋白诱导细胞凋亡。有研究表明，Beclin-1可能通过抑制Bcl-xL和Bcl-2的抗凋亡功能而发挥促凋亡作用。

五、目前存在的问题及展望

多形性胶质母细胞瘤（GBM）因其异质性、肿瘤微环境和侵袭性而成为最难治疗的肿瘤之一，此外，GBM中含有胶质瘤干细胞且具有很强的增殖和自我更新能力，对肿瘤的发生和发展起着至关重要的作用。有学者提出药物耐药性是由于高浓度的抗凋亡蛋白（bcl - 2， Bcl-xL和mcl1）和低表达proapoptotic蛋白导致的，这些物质激活了体内的致癌基因，促进肿瘤细胞生存并使放化疗及免疫治疗耐药。目前，细胞自噬已成为肿瘤细胞对抗耐药的一种热点研究，在临床上，自噬诱导剂和抑制剂都已被广泛使用，或作为单一治疗或与酪氨酸激酶抑制剂，如EGFR、PDGR和VEGFR，以及EGFR/PI3K/AKT抑制剂联合使用。这些治疗仅能延长GBM患者的生存期，但只获得了短暂的获益反应，其抗肿瘤作用较为短暂，大多数肿瘤最终还是出现持续进展，并在治疗后出现较高的迁移和侵袭能力，随后出现复发，并对各种治疗产生耐药性，以及这些药物的不良作用主要是由于自噬的双重作用，因为自噬的增加可能有利于防止肿瘤的形成和进展，而自噬抑制可能会导致肿瘤细胞“死灰复燃”。因此，自噬在多大程度上导致细胞生存的平衡是目前存在的难题，因此在充分了解分子，细胞，和表观遗传背景以及肿瘤细胞的异质性和微环境的前提条件下进一步深入探讨自噬对细胞的影响对未来基础研究应用与临床十分重要。

参考文献：

1.Deangelis， L.M.BrainTumors.N. Engl. J. Med.2001，344

2.Kleihues，P .; Ohgaki，H Primary And Secondary Glioblastomas： Neuro Oncol.1999，1

4.Biernat，Alterations Of Cell Cycle Regulatory Genes.Acta Neuropathol.1997，9

5.Gramatzki，D.; et al. Glioblastoma In The Canton Of Zurich， Switzerland Revisited： 2005 To 2009.Cancer2016，122

6 .Biernat E：And Egfr Mutations，.Ann.Oncol.Off.J.Eur.Soc.Med.Oncol.1997

7.Katz， A.M：Astrocyte-Specific Expression PatternsAssociatedWithThePdgf-InducedGliomaMicroenvironment.PLoS ONE2012，7， E32453

8.Sjostrom， S.; et al. Genetic Variations In Vegf And Glioblastoma Outcome.J.NeuroOncol.2011，10

9.Sathornsumetee，ResponseAndSurvivalIn Astrocytoma Patients Treated With Bevacizumab Clin. Oncol.2008

10.Cancer Genome Atlas Research Network. Comprehensive Genomic Characterization Defines Human Glioblastoma Genes And Core Pathways.Nature2008，455

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