自噬在乳腺癌中发挥作用的分子机制

王长松，范乃军，贠 田，王亚喜

（联勤保障部队第九八九医院病理科，河南 洛阳 471031）

乳腺癌（Breast cancer， BC）全球新发病例高达226万例，已取代肺癌成为全球最常见的恶性肿瘤，其死亡人数居全球女性癌症死亡人数首位［1-2］。BC的发生与生活方式、遗传因素、环境因素、基因突变等多种因素相关。目前BC的治疗方法包括手术、化疗、激素治疗、局部放疗和靶向治疗，患者多采用综合治疗的方法，但治疗效果欠佳。肿瘤复发和远处转移仍然是BC患者的最大威胁，严重影响患者的生存率和生存质量。

自噬（Autophagy）是一种进化保守的过程，能够保持细胞的稳定及细胞分解后营养物质的循环利用。自噬发生过程中，可观察到双层细胞膜包裹的囊泡即自噬小体，内含吞噬的胞浆蛋白和有机体，自噬小体与溶酶体融合，引起内吞物质的降解和循环利用。自噬小体、LC3-Ⅰ/LC3-Ⅱ及检测自噬相关基因水平均为判断自噬发生的标志［3］。自噬失调后与BC形成、进展、复发、侵袭和转移均有关［4］。

自噬在恶性肿瘤发生和进展过程中的作用非常复杂，具有肿瘤周围环境依赖性和肿瘤发展阶段的差异性。如在癌症的初始阶段，自噬的分解代谢功能能够分解细胞内产生的有害生物大分子，从而保护机体免于形成肿瘤。一旦肿瘤进入进展期，自噬的分解代谢作用则能够为肿瘤细胞提供其生长所必需的营养成分，减少由于化疗药物产生的应激不良反应保护癌细胞免受损伤，长期存活下来并发生侵袭、复发或转移。在应激因子的作用下自噬还能够导致基因组不稳定，继而诱发癌变。癌细胞转移后甚至可以通过诱导自噬而发生“凋亡逃避”。自噬在恶性肿瘤的整个发生过程中为何会有截然相反的作用？自噬在BC中是通过哪些机制发挥作用或是通过哪些分子通路影响BC形成、侵袭、复发和转移的呢？哪些分子通路能够抑制BC地形成，哪些分子通路能够促进BC的进展呢？本文就自噬在乳腺癌中发挥作用的分子机制进行综述。

MicroRNAs（miRNAs）是短的内源性、单链、非编码RNAs（ncRNAs），含有18~25个核苷酸序列，miRNA通过与靶基因mRNAs的3′-非翻译区（Untranslated regions，3′-UTR）的完整序列相结合，调节多个下游靶基因的翻译后修饰。

研究显示，一些miRNAs能够调节BC细胞的自噬活性，影响BC的进展和治疗反应，自噬相关miRNAs将成为BC新的标志物和新的治疗靶点［5］。miRNAs也会通过自噬影响BC细胞的休眠和唤醒［6］。CHONG Z X等［5］对不同miRNAs调节BC细胞自噬的作用机制、miRNA-自噬调节过程对BC进程和治疗反应的影响、自噬调节性miRNAs作为BC生物标志物和治疗靶标的潜在应用及挑战进行了系统研究，结果显示，有41个miRNAs能够影响BC的进展，11个自噬调节相关性miRNAs在BC的治疗中起至关重要的作用。miRNAs还可以作为BC患者诊断和预后判断的生物标志物以及BC的潜在治疗靶点［7-8］。miRNAs调节的自噬还能够影响BC的进展和治疗后反应［9］。多个miRNAs通过上调或下调细胞自噬，最终促进或抑制BC的进展。研究显示，自噬相关调节性miRNAs能够通过以下环节调节肿瘤细胞的自噬：⑴自噬启动；
⑵自噬延伸和核裂解步骤；
⑶自噬小体形成；
⑷未直接参与自噬进展的其他蛋白合成［5，8-9］。

miR-486-5p是一种肿瘤抑制因子，在BC中功能失调后丧失其肿瘤抑制作用，体外研究显示，miR-486-5p能够促进BC细胞的自噬［10］。miR-486-5p通过同源性磷酸酶（Phosphatase and tensin homolog，PTEN）分子通路诱导自噬，PTEN可以负向调节PI3K-Akt信号通路，是一种潜在的细胞生长和存活信号抑制因子，能直接导致PI3K的去磷酸化而抑制其功能，进而抑制Akt的活性而诱导自噬的发生［11］。

在针对三阴性乳腺癌（Triple negative breast cancer, TNBC）细胞株MDA-MB-231的一项体外研究显示，18个miRNAs参与下调ULK1［12］；
另有3种miRNAs（miR-25［13］、miR-489［9］和miR-1275［14］）也 能够下调ULK1。这21个miRNAs通过抑制ULK1的表达阻滞自噬，甚至减少自噬/Beclin-1调节因子1（Autophagy/Beclin-1 regulator 1，AMBRA1）蛋白的活化，AMBRA是能够磷酸化下游基因Beclin-1、Ⅲ型PI3K的关键蛋白。miRNA-181a(miR-181a)在TNBC的肿瘤干细胞和组织中表达均增加，自噬相关基因ATG5和ATG2B参与了自噬小体的早期形成，抑制miR-181a的表达会弱化TNBC干细胞的特性，促进自噬发生；
自噬通过miR-181a调节通路抑制TNBC干细胞的特性［15］。而miR-489能够负向调节自噬的活性及减少BC细胞对多柔比星的体内外抗性［9］。多项研究显示，通过miRNAs阻滞自噬可抑制BC的形成［9，12，14］。然而另一项针对miR-25的体内外研究显示，miR-25类似物除了消除自噬以外，还可以恢复细胞的增殖能力及增加癌细胞对表柔比星的抗性，促进BC的形成、复发、转移和侵袭［13］。研究表明自噬在BC进展或抑制过程中起“双刃剑”的作用［16-17］。

miR-20a和miR-20b可以抑制另一个十分重要的ULK激酶复合物分子FIP200蛋白，其被抑制后，通过阻滞启动自噬而抑制肿瘤的进展［18］。ULK激酶复合物包括ULK1、ATG13、ATG101和FIP200蛋白，它们共同作用，通过磷酸化和激活ULK1蛋白启动自噬过程［19］。活化的PI3K/Akt/mTOR信号通路在下调细胞自噬过程中起关键作用，其通过激活mTOR蛋白抑制ULK激酶复合体发挥作用［11］。

外泌体microRNA（miR）-1910-3p在体内外均可促进BC细胞的增殖和迁移，在体外富集并将外泌体miR-1910-3p传递至乳腺上皮细胞和BC细胞，能够促进瘤细胞的增殖和迁移，且抑制瘤细胞的凋亡和自噬；
在体内miR-1910-3p则能够促进BC细胞的增殖和迁移。miR-1910-3p是通过下调肌管素相关蛋白3，活化NF-κB和Wnt/β-catenin信号通路，促进BC的进展，联合检测血清外泌体中的miR-1910-3p和CA153有助于乳腺癌的诊断［20］。自噬/基因不稳定相关的microRNA（mi-26a-5p）有助于判断BC患者的预后，上调miR-26a-5p能够在体内外促进紫杉醇的细胞毒性，下调miR-26a-5p则促进BC细胞的自噬和DNA损伤［21］。

Beclin-1蛋白是Ⅲ型PI3K复合物的关键组成成分，在自噬的启动步骤起关键作用。Bcl-2是一种抗凋亡蛋白，能够和Beclin-1结合而灭活其功能，又可通过MAPK/JNK1通路磷酸化Bcl-2促使其从Beclin-1蛋白上解离，使Beclin-1蛋白启动自噬活化信号［22］。体外研究显示，有18个miRNAs能够抑制涉及MAPK/JNL1通路的信号网络，导致Bcl-2去磷酸化，使其与Beclin-1结合而灭活其活性［12，22］。miR-20a［23］、miR-21［24］和miR-221［25］等3个miRNAs还负向调节Beclin-1，影响自噬发生。miR-20a在BC中上调，尤其是在TNBC中，miR-20a表达与自噬/溶酶体呈负相关。miR-20a通过Beclin-1通路增加细胞内活性氧水平及DNA损伤反应而抑制自噬，在BC中观察到miR-20a与其靶基因水平呈负相关；
在BC患者中高表达miR-20a与高频基因拷贝数、DNA突变密切相关；
miR-20a介导的自噬缺失可能是miRNA致BC的一个新机制［23］。沉默MCF-7细胞中的miR-21后会减少Beclin-1的产生，结果不但能够促进自噬的发生，还能够促进BC的形成［24］。

前期研究表明18个miRNAs具有潜在的抑制Beclin-1活性、抑制自噬、抑制肿瘤形成的功能；
另有研究［23-25］则得出截然相反的结果，miRNAs除了抑制自噬外还促进肿瘤的形成，提示不同程度的自噬会影响癌细胞的存活，而过度的自噬则减少肿瘤形成。一项针对BC形成原因的研究显示，自噬抑制是BC发生的一个关键因素，在该研究中发现miR-21除了抑制Beclin-1外，还可以下调PTEN进而增加PI3K/Akt信号通路的活性，最终将促进肿瘤形成并增加BC肿瘤细胞对他莫昔芬和氟维司群在体外的耐药性［24］。总之，自噬调节性miRNA是促进还是抑制BC形成依赖于它们是否能影响下游的靶基因或信号网络。

H19 lncRNA在BC的进展、增殖、转移和多发耐药过程中发挥关键作用。H19 lncRNA（H19）在他莫昔芬耐药性BC细胞株和肿瘤组织中显著上调，敲除H19能够显著抑制他莫昔芬耐药性MCF-7细胞的自噬，过表达H19能够促进自噬，敲除H19后可在体内外增加BC肿瘤细胞对他莫昔芬的敏感性。乳腺癌细胞株MCF-7过表达H19能够增强他莫昔芬的耐药性；
通过H19/SAHH/DNMT3B信号轴，H19能够诱导他莫昔芬耐药性乳腺癌细胞株的自噬；
H19可作为ER阳性BC患者的潜在治疗靶标［26］。H19可逆转MCF-7乳腺癌细胞株中的活性氧产生，进而抑制二甲双胍诱导的自噬，H19 lncRNA通过调节自噬而成为BC治疗的新选择［27］。H19可调节BC细胞的死亡（如自噬、凋亡），将为BC的研究提供更为广阔的分子机制和药物应用［28］。同时H19通过H19/let-7/Lin28环路下调BC细胞的自噬，促进BC细胞的上皮间质转化［29］。

雌激素受体β（Estrogen receptor β，ERβ）具有抗癌的特性，能够抑制BC的复发、转移和进展，Claudin-6（CLDN6）作为一种紧密结合蛋白在BC中也有抑制功能。ERβ通过诱导CLDN6表达从而抑制BC细胞株MCF-7和MDA-MB-231迁移和侵袭，这种作用是CLDN6诱导Beclin-1依赖的自噬所致。ERβ、CLDN6或Beclin-1高表达有益于BC患者的预后，ERβ激动剂和CLDN6可能会成为BC新的治疗靶点［30］。

环状RNA circ-Dnmt1沉默后能够抑制乳腺癌细胞增殖。异位circ-Dnmt1通过细胞自噬促进乳腺癌细胞增殖。circ-Dnmt1介导的自噬对于抑制细胞老化及增加肿瘤异种移植生长是必需的，进一步的研究证明异位表达circ-Dnm t1促进p53和AUF1蛋白的核转位，p53核转位诱导自噬的发生，而AUF1核转位则降低Dnmt1 mRNA的不稳定性，最终促进Dnmt1的翻译增加，功能性的Dnmt1能够转位至细胞核，抑制p53的转录［31］。计算机模拟显示p53和AUF1可以和circ-Dnmt1 RNA的不同位点结合，高表达的环状RNA circ-Dnmt1能够结合并调节乳腺癌细胞中的癌蛋白[31]。因此circ-Dnmt1具有癌基因的特性。

KISS1是一种肿瘤转移抑制基因，它通过诱导肿瘤细胞自噬和凋亡抑制肿瘤细胞增殖。KISS1在某些肿瘤中的表达水平显著高于周围正常组织。在应激状态下KISS1的表达水平是不一样的，提示肿瘤细胞对应激的适应可能存在多种机制或通路。KISS1主要通过下调NF-κB信号通路及其他下游靶基因抑制肿瘤细胞转移扩散。在体内外各种应激因子作用下，KISS1基因既能够抑制肿瘤细胞增殖，也能够抑制肿瘤细胞侵袭、转移。但也有研究［32］显示KISS1蛋白对瘤细胞的增殖或侵袭没有影响。迄今为止，广为认可的是KISS1基因抑制肿瘤细胞功能是其主要功能。过表达KISS1后将下调转录因子SOX9，SOX9转位至胞浆中通过自噬途径导致乳腺癌细胞增殖失控，发生转移，乳腺癌患者的预后变差［33］。在乳腺癌脑转移的过程中，KISS1能够抑制转移器官中分散的肿瘤细胞克隆形成进而形成转移灶，同时参与了肿瘤的血管生成、自噬调节、凋亡调节等，KISS1在乳腺癌侵袭中通过调节自噬而抑制或促进BC转移、进展［34］。

自噬依据BC的进展阶段、肿瘤周围环境而发挥促进或抑制作用。因此需要更多的研究以明确自噬在BC的形成、进展、复发、转移过程中的作用及必要条件，这将有助于明确BC的发生机制，优化治疗策略，采取抑制或诱导自噬的方法以取得更好的治疗效果。自噬与不同分子类型BC的关系也需要进一步研究。目前自噬在BC中的作用不一致，且部分研究结果截然相反，因此需要更多的研究去证实，否则难以用现有实验结果去指导BC的临床治疗、预后判断。自噬、lncRNAs、miRNAs和外泌体在BC的治疗、预后判断、复发、转移、肿瘤细胞的休眠与唤醒中作用关键，针对这些靶标进行调节将实现BC患者的精准诊断与治疗。未来的研究将重点关注自噬分子通路或其分子机制、机体在肿瘤不同阶段的自噬状态以及自噬对宿主抗肿瘤免疫反应的影响。

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