田錦明，邵 淵，陳 騫，王東文

(1.山西醫(yī)科大學第一醫(yī)院 泌尿外科，山西 太原030001；2.國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院 泌尿外科，廣東 深圳518116)

1 自噬概述

自噬是一種高度保守的分解代謝多階段過程，涉及溶酶體對細胞質大分子的降解。在這個過程中，錯誤折疊的蛋白質和受損的細胞器從細胞質中分離出來，形成稱為自噬體的雙膜囊泡，并被轉移到溶酶體進行消化。然后將消化的細胞成分釋放到細胞質中以供再利用[1]。因此，自噬在維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)和保護細胞免受損傷方面發(fā)揮著重要作用。它可以被環(huán)境因素和細胞內刺激激活，以恢復細胞成分，消除異常物質并最終維持細胞內穩(wěn)態(tài)[2]。目前，自噬包括以下三種類型：大自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬。其中，大自噬是自噬中研究最廣泛的形式，是真核生物用于維持細胞穩(wěn)態(tài)的主要機制[3]。典型的自噬反應調節(jié)過程包括五個階段：起始階段、吞噬細胞成核階段、吞噬細胞擴展和底物選擇階段、自噬細胞-溶酶體融合階段和溶酶體底物降解階段[4]。在自噬的這五個階段中一些明確的相關基因蛋白起著重要的作用。有研究認為，自噬主要通過mTOR、PI3K、ULK、LC3和Atg相關基因和蛋白進行調控[5]。自噬在細胞大分子的循環(huán)中發(fā)揮重要作用，而自噬失調與各種疾病的病理生理過程有關，例如神經變性、衰老和癌癥。有趣的是，自噬作用在癌癥治療中似乎是矛盾。一方面，可以通過抑制自噬來增加包括化療和放療在內的治療手段的細胞毒作用。另一方面，過度激活自噬可能導致細胞自噬死亡，然而自噬與腎癌(RCC)的發(fā)生發(fā)展關系及其調控作用尚未得出統(tǒng)一的結論。因此，研究自噬在腫瘤細胞中的作用對于腎癌早期診斷和開發(fā)新的治療藥物至關重要。

2 腎癌概述

腎癌，又稱腎細胞癌，全世界每年診斷出25萬例腎癌新病例，占所有癌癥的2%，在泌尿系癌癥中發(fā)病率最高。腎癌包括三種組織學亞型，透明細胞腎癌(ccRCC) 是最常見的惡性腫瘤(75%)，乳頭狀腎癌(PRCC)占病例的20%，而嫌色細胞腎癌(ChRCC)占5%[6]。據統(tǒng)計，局部或局部晚期腎癌患者的5年生存率在20%-95%之間，但這主要取決于疾病的程度，而轉移性腫瘤的患者5年生存率卻小于10%[7]。因此，透明細胞腎癌的轉移是這種疾病實質性治療的一個重要障礙。目前，治療腎癌的方法包括手術治療、靶向藥物治療等。但是在考慮最佳治療方案時，診斷時的疾病分期也是重要的因素。局部腫瘤可以通過部分或根治性腎切除術達到有效治療，具體取決于原發(fā)性腫塊的位置[8]。手術成功后，通常需要檢查患者是否有復發(fā)跡象。據估計，成功接受腎切除術的患者中，通常在手術后 1至3年內 20%-30%會出現復發(fā)[9]。復發(fā)后，患者通常會根據其組織學亞型接受靶向治療或免疫治療。但是，出現局部或遠處浸潤性腫瘤的患者預后一般較差，腎切除術仍然是主要的一線治療方法。當然，患者通常也會參加臨床試驗，以控制無法通過手術切除的轉移灶和腫瘤[8]。盡管轉移對透明細胞腎癌的生存和發(fā)病率具有重要意義，但目前尚不清楚介導透明細胞腎癌轉移的細胞和分子機制。隨著對腎癌的深入了解表明，自噬的過度激活和抑制可能與腎癌發(fā)生發(fā)展、轉移和治療都密切相關。因此，早期發(fā)現與腎癌相關的分子標志物可能為腎癌診斷奠定一定的基礎。本文總結了自噬相關分子在腎癌發(fā)生發(fā)展、調控及其診斷預測中的研究，為今后更好的早期診斷、靶向調控和治療提供了足夠的理論依據。

3 自噬與腎癌中的關系

近年來，越來越多的研究揭示了自噬在腎癌發(fā)生發(fā)展及治療中發(fā)揮重要作用。陳福東等人研究發(fā)現，硼替佐米可以誘導腎癌細胞發(fā)生自噬；而抑制自噬可以明顯促進硼替佐米對腎癌細胞的毒性，增進硼替佐米對腎癌的治療作用[10]。Lebovitz等人調查了 211個人類腫瘤中自噬相關基因的DNA序列和RNA表達水平的改變，并使用來自TCGA的序列數據檢查了它們與多種癌癥類型患者生存結果的關聯，發(fā)現腎癌中的ATG16L2轉錄物明顯增加[11]。相反，在探討自噬相關基因 7(ATG7)多態(tài)性與中國漢族人群中透明細胞腎細胞癌風險的關聯研究發(fā)現，ATG7多態(tài)性(rs2606736和rs6442260)對透明細胞腎細胞癌的發(fā)生風險具有降低作用[12]。此外，有研究發(fā)現，透明細胞腎細胞癌的預后與調節(jié) TP53 的基因的改變有關。Simone等人發(fā)現自噬通過誘導自噬溶酶體機制促進 p53 的降解，并且通過抑制自噬降低細胞增殖和遷移，增強p53、p21 和 E-鈣黏蛋白的表達以及減少波形蛋白的合成[13]。p53 的功能障礙影響包括自噬在內的幾個過程，自噬在不同的晚期腎癌中增加，并且可能與其進展有關。自噬的抑制降低了細胞增殖和遷移[14]?？傊@些發(fā)現表明ATG7和p53相關自噬基因參與了腎癌的進展，該過程的靶向藥理學調控可以被認為是治療腎癌的一個極具指導意義的選擇。

除了以上自噬信號分子外，研究發(fā)現腎透明細胞癌組織中自噬相關基因LC3,Beclin-1和PIK3等均較癌旁組織明顯增高[15]。付婷等人研究表明抑制TRPM8通道介導的自噬可以通過JNK信號通路削弱腎癌細胞增殖,促進其凋亡[16]。伴侶蛋白介導的自噬可以通過PKM2影響腎癌細胞的增殖、侵襲和凋亡[17]。此外，高表達HMGB1、沉默HMGB以及阻斷HMGB1和RAGE的結合,可調控腎癌細胞侵襲、自噬、凋亡、血管生成能力和存活率。更重要的是，HMGB1結合RAGE可導致細胞自噬，減少細胞凋亡，促進血管生成，促進腎癌細胞的增殖、遷移能力。因此，調控HMGB1的表達有可能作為腎癌診斷和治療的一個潛在的靶點[15]。從目前的研究來看，根據自噬對腎癌的直接或間接影響，如mTOR、Bcline-1和PI3K等自噬相關基因在腎癌治療中發(fā)揮了不可或缺的作用。因此，調控自噬相關分子或許可能成為一種治療腎癌的有效策略。然而，由于自噬的雙重性質，這種策略的安全性仍需我們謹慎應用。根據目前已有的研究，我們將對藥物、動植物化合物、納米材料及非編碼RNA對自噬相關分子的影響來發(fā)揮腎癌中的調控作用進行綜述，并且指出了一些可能作為腎癌預后的可靠預測診斷因子。

4 自噬相關分子在腎癌調控中的作用

4.1 藥物通過自噬途徑調控腎癌的發(fā)生發(fā)展

隨著自噬理論的逐漸完善,諸多研究表明腎癌的發(fā)生普遍存在自噬現象,與調控自噬通路相關的藥物逐步應用于腎癌的治療,而且取得了一定的短期療效。近年來已經有研究表明二甲雙胍、依維莫司、異丙安替比林和舒尼替尼及對腎癌細胞增殖及其耐藥性的影響都與自噬的調控密不可分。有研究發(fā)現,二型糖尿病病人的腎癌組織中炎癥因子IGF-1處于高表達水平，而自噬處于被抑制狀態(tài)。其過程可能是通過IGF-1激活STAT3信號通路,促進腎癌細胞增殖,并抑制細胞自噬。因此,二甲雙胍有望通過抑制STAT3/Bcl-2信號通路來消除糖尿病IGF-1誘導的腎癌細胞快速生長和抑制自噬[18]。依維莫司(RAD001) 作為mTOR抑制劑已被批準用于治療腎細胞癌，其可以激活細胞自噬,并且可以間接影響細胞增殖和凋亡。通過激活ERK通路誘導的細胞自噬具有細胞保護作用；而抑制ERK通路能有效地促進RAD001誘導的細胞死亡。更重要的是，RAD001誘導的自噬也可以被ERK下游的Beclin-1和Beclin-2的進行調節(jié)，而且抑制ERK通路介導的自噬對于消除RAD001的耐藥性是有益的[19]。調節(jié)腎癌細胞自噬同樣也可以逆轉腎癌對索拉菲尼的耐藥性[20]。研究還發(fā)現另外一種藥物異丙安替比林，它可以減弱人腎癌Caki-1細胞增殖,調控AKT通路增強腎癌細胞自噬的發(fā)生，從而控制腎癌的進展[21]。此外，自噬抑制劑Spautin-1和真菌次級代謝產物rasfonin分別與舒尼替尼聯合用藥均可以增進舒尼替尼的治療效果。據報道，自噬抑制劑Spautin-1能通過抑制AKT活性促進舒尼替尼誘導的腎癌細胞凋亡，降低Beclin-1的表達來抑制舒尼替尼誘導786-O細胞自噬。而Spautin-1和舒尼替尼聯合作用明顯增強舒尼替尼對786-O細胞增殖的抑制作用[22]。且rasfonin也可以促進舒尼替尼誘導的細胞自噬,增強舒尼替尼抑制腎癌細胞增殖的效果，從而達到一定的治療效果[23]。因此，研究腎癌發(fā)生發(fā)展過程中自噬相關藥物的作用并進行合理調控，可以為腎癌藥物治療和藥物耐藥性研究提供積極的思路。

4.2 自噬相關化合物調控腎癌的發(fā)生發(fā)展

除了目前已知的一些藥物外，研究發(fā)現白藜蘆醇、海參多糖肽、青藤堿、紫杉醇和木香內酯(Cos)等動植物提純的化合物可以調節(jié)自噬在腎癌發(fā)生發(fā)展。首先，白藜蘆醇可以誘導786-O細胞發(fā)生自噬，此過程可能是通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路實現的，并以濃度和時間依賴性的方式抑制人腎癌786-O細胞活力，使786-O細胞自噬增強，導致786-O細胞自噬體積累而發(fā)揮積極作用[24]。同樣，研究海參多糖對腎癌細胞自噬的影響發(fā)現，Cleaved Caspase-3、Cleaved Caspase-9和Beclin1表達水平升高，而P62、PI3K/p-PI3K、AKT/p-AKT和mTOR的表達水平明顯減少，而且伴隨海參多糖濃度的增加，可以導致上述作用逐漸增強。因此，海參多糖對腎癌細胞增殖起到抑制作用，其機制可能與抑制AKT/mTOR信號通路有關[25]。另外，青藤堿可以促進 Beclin1 和 LC3 II/LC3 I的表達，抑制 PI3K/AKT/ mTOR信號通路，降低 p62 的表達，而負調節(jié)的細胞自噬信號通路卻能夠被青藤堿抑制，此研究表明青藤堿可調控PI3K/AKT/mTOR 通路增強自噬促進腎癌細胞凋亡[26]。在FLCN 缺陷腎癌細胞研究中發(fā)現，抑制自噬可以增強紫杉醇誘導 FLCN 缺陷腎癌細胞發(fā)生凋亡，這將成為治療 FLCN 缺陷型腎癌的一種潛在更有效的聯合化療方法[27]。木香內酯是一種從多種藥用植物中分離出來的天然倍半萜化合物，在多種癌癥中表現出抗增殖和促凋亡作用；Fu等人發(fā)現木香內酯對腎癌以濃度依賴性方式發(fā)揮自噬作用，其過程依賴 ROS/JNK信號途徑刺激細胞凋亡和自噬，顯著抑制腎癌細胞生長以發(fā)揮抗癌作用[28]。因此，這些動植物提純化合物通過調節(jié)腎癌細胞中自噬的作用，可能對腎癌的進展發(fā)揮積極的作用。

4.3 自噬相關納米材料調控腎癌的發(fā)生發(fā)展

納米材料因其優(yōu)良生物相容特性而備受關注。尤其在腫瘤治療領域，納米材料具有極佳的抗腫瘤及藥物傳遞的潛能，并且可在腫瘤細胞中誘導自噬產生殺傷效應。楊等人發(fā)現鐵酸鋅磁性納米顆粒(ZFNPs)對腎癌細胞(Caki-1)的殺傷效應與自噬相關。在使用渥曼青霉素后，可抑制ZFNPs引起的LC3B蛋白積累，并減弱ZFNPs的殺傷效果。但是與海藻糖聯用則會誘導更強的腫瘤殺傷效應。其機制可能是海藻糖增加ZFNPs殺傷Caki-1細胞過程中促死亡自噬的強度。因此，海藻糖與ZFNPs聯合用藥可促進自噬調控殺傷Caki-1細胞[29]。相似的研究發(fā)現，氧化鋅納米顆粒(ZnONPs)也對Caki-1細胞具有的殺傷效應，并誘導促死亡自噬；通過抑制自噬可以減弱ZnONPs對細胞的殺傷，而促進自噬可以增強ZnONPs的殺傷作用以消除腎癌細胞[30]。此外，在研究不同尺寸的金納米粒子(AuNPs)對HK-2細胞(腎正常細胞)和786-O細胞(腎癌細胞)的影響及其機制的研究中發(fā)現，AuNPs降低了HK-2細胞中Akt和mTOR的活性并上調了LC3B的表達；而在786-O細胞中，p38 的活性上調，導致 caspase 3 增加并啟動細胞凋亡。這些研究表明5 nm 和200 nm AuNPs通過促進腎癌細胞凋亡和抑制其增殖發(fā)揮抗腫瘤作用，同時激活自噬以保護 HK-2 細胞免受 AuNPs誘導的細胞毒性損傷[31]。這些研究表明納米材料調控的自噬可能為未來腎癌治療提供了新方向，使納米藥物靶向調控成為未來腎癌研究的熱點方向。

4.4 自噬相關非編碼RNA調控腎癌的發(fā)生發(fā)展

非編碼RNAs(Non-coding RNAs，ncRNAs)是指某些不具備翻譯功能的RNAs，包括有微小RNA(Micro RNA，miRNA)、環(huán)狀RNA(Circular RNA，circRNA) 和長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA，lncRNA)等[32]。隨著研究的深入，人們逐漸發(fā)現ncRNA 是參與調控細胞分化、增殖、代謝和凋亡以及轉錄和轉錄后修飾的關鍵因子。據報道，ncRNA調控的自噬在腫瘤細胞的生長、浸潤、轉移等過程中可能發(fā)揮重要作用。例如，抑制miR-338-3p在透明細胞腎細胞癌中發(fā)揮抑癌作用，而miR-338-3p 的過表達導致細胞增殖、遷移和侵襲減少，但細胞凋亡和自噬增加。因此，提高 miR-338-3p可以對透明細胞腎癌產生抑制作用甚至發(fā)揮腎癌治療效果[33]。細胞自噬在腎癌舒尼替尼耐藥中扮演重要角色，化療藥物刺激腫瘤細胞時，自噬相關信號通路激活，自噬水平升高,從而促進這些藥物分子分解，降低自身對舒尼替尼的敏感性，使細胞存活，自噬相關基因HMGB1在腎癌組織中呈現高表達。通過lncRNA-TUG1下調HMGB1介導的細胞自噬可增強腎癌細胞對該藥物的敏感性，這將為控制甚至消除腎癌舒尼替尼耐藥提供一定的理論依據[34]。通過siRNA干擾桿狀病毒IAP重復序列蛋白6(BIRC6)能夠抑制腎癌786-O細胞自噬，促進腎癌786-O細胞對5-FU的敏感性，逆轉藥物耐藥性[35]。有報道稱，腎癌中miR-124表達水平較低，采用順鉑化療能夠誘導腎癌細胞發(fā)生自噬，而過表達miR-124能夠降低腎癌細胞自噬，增強腎癌細胞對順鉑的敏感性[36]。盡管在腎癌中非編碼RNAs的研究時間較短,但是國內外許多研究腎癌組織芯片中差異化表達的miRNA已經取得了一定的進展。

5 自噬在腎癌中的預測作用

腫瘤組織中自噬相關蛋白的表達與正常組織相比存在顯著差異，且自噬相關分子的表達水平與腎癌的發(fā)生發(fā)展和預后相關，尤其可用于預測腎癌的預后[37-38]。循環(huán)腫瘤細胞(CTCs)被認為是腫瘤轉移的直接因素，而CTCs的上皮間質化(EMT)是腫瘤侵襲的關鍵步驟。在 86例手術切除腎癌患者術后CTCs研究中發(fā)現，81例患者CTCs檢出陽性，而自噬相關基因Beclin1在CTCs中陽性率為77.8%。上皮型CTCs中的Beclin1基因陽性率35.8%，混合型 CTCs中的Beclin1基因陽性率為60.1%，間質型CTCs中的Beclin1基因陽性率為46.6%，混合型具有上皮型和間質型的特征。這些結果表明自噬相關基因Beclin1在EMT發(fā)生過程中起重要作用。因此，Beclin1的表達水平有可能成為腎癌轉移和預后評估的新的臨床應用指標[39]。另外，自噬標志物 LC3B 可作為評估腎癌治療的附加標準[40]。有研究利用TCGA中透明細胞癌數據集分析并采用Cox比例危險回歸模型篩選出8種自噬相關lncRNA，其中保護性lncRNA有三種，分別為:RP11-297L17.2、AP000439.3、RP11-133F8.2，危險性lncRNA包括以下五種:LINC00460、CTD-2023M8.1、RP11-19E11、PROX1-AS1、RP11-191N8.2，這些自噬相關lncRNA可能成為腎癌新的預后標志物[37]。因此，自噬相關分子的表達可能將會成為腎癌轉移、治療及預后的可靠預測因子。

6 小結與展望

綜上所述，近幾年來，自噬在腎癌的發(fā)生、發(fā)展、治療及預后等研究取得了長足的進步。令人鼓舞的是，與自噬相關的藥物、動植物化合物、納米材料、非編碼RNA用于治療腎癌已有跡可循，其具體的調控作用也在不斷被研究和闡明，為后續(xù)自噬相關分子發(fā)揮預測和靶向治療作用奠定基礎。因此，如何調節(jié)自噬途徑來實現對腎癌的有效干預將成為一個主要的難點和關注重點。具體的分子機制、藥物開發(fā)、生物預測及驗證藥物安全性和有效性的臨床試驗還需要進行大量的研究和探索。