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舌癌与自噬相关基因的研究进展

作者:未知

  [专家介绍]姚金光,口腔颌面外科教授、主任医师,口腔医学博士,博士/硕士研究生导师。现任右江民族医学院党委副书记、校长,中华口腔医师学会理事,中华口腔医学会全科口腔医学专业委员会委员,广西口腔医学会副会长,广西高校重点实验室学科带头人。主要从事口腔肿瘤淋巴结转移分子机制的研究。从事口腔学科临床教学科研工作30年,主持国家自然科学基金2项,省级课题4项,SCI收录论文5篇,获广西科技进步二等奖2项。
  【摘要】 自噬是细胞通过溶酶体降解细胞内“废物”,维持细胞稳态的一种进化上保守的行为。自噬与癌症的关系具有两面性,一方面可以“自食”,另一方面在癌细胞形成后,又可通过自噬为癌细胞提供存活的能量。舌癌作为一个高发、预后差的癌症,为近年来研究的热点。迄今为止,已有30多种自噬相关基因及其蛋白质被发现并研究,其与癌症有着不可分割的关系。通过研究自噬基因与舌癌的关系,可以为舌癌的治疗及预后评估提供依据。
  【关键词】 自噬;自噬相关基因;舌癌
  中图分类号:R739.86   文献标志码:A   DOI:10.3969/j.issn.10031-383.2019.06.001
  【Abstract】   Autophagy is an evolutionarily conservative behavior in which cells degrade intracellular “waste” and maintain cell homeostasis by lysosomes.The relationship between autophagy and cancer has two sides.On the one hand,it can “eat itself”,on the other hand,it can provide survival energy for cancer cells through autophagy after the formation of cancer cells.Tongue cancer,as a cancer with high incidence and poor prognosis,has been a research hotspot in recent years.Up to now,more than 30 autophagyrelated genes and their proteins have been discovered and studied,which are inseparable from cancer.By studying the relationship between autophagy gene and tongue cancer,it can provide a basis for the treatment and prognosis evaluation of tongue cancer.
  【Key words】 autophagy;autophagyrelated gene;tongue cancer
  自噬(Autophagy)是一种进化上保守的溶酶体依赖性降解途径,广泛存在于真核细胞中并受特定基因调控。在饥饿和缺氧等代谢应激下,细胞可以将细胞中的代谢细胞器以及蛋白质运输至溶酶体当中,然后利用自噬来进行消化与分解[1]。细胞在经过自噬而产生的氨基酸、脂肪酸等小分子产物又会被细胞重新吸收利用,因而自噬在维持细胞状态方面发挥着很重要的作用。近年来自噬与肿瘤的关系为关注热点,其中自噬与舌癌(carcinoma of the tongue)的关系为研究热点之一。舌癌是口腔颌面部中最常见的恶性肿瘤之一,在口腔癌中的发病率高,占口腔癌发病率的1/3~1/2[2]。它是出现在口腔颌面部当中比较多的有早期淋巴转移行为的恶性肿瘤[3],它存在预后不佳的情况,而导致产生此情况的原因主要是局部侵袭与远处转移,而这些行为又是受各种基因的调控[4~5]。目前沒有任何相关的技术可将舌癌较小的转移识别出来。当前具备的检测方法就是超声、CT与核磁共振,用这些方法来预测阳性的概率是69%~77%,假阴性的概率高达25%~32%[6]。目前舌癌的治疗多采用以手术切除为主的综合序列治疗,但是术后转移率及死亡率仍居高不下。因此,从基因水平探讨自噬与舌癌的关系,以及自噬相关基因(autophagyrelatedgenes,ATG)与舌癌临床病理特征(舌癌大小、肿瘤分化程度、TNM分期、淋巴结转移、性别、年龄等)的关系,以期从临床水平探索自噬与舌癌肿瘤干细胞的干性特征的关系,阐述自噬在舌癌的发生和发展中的机制,对提高舌癌患者的治愈率、降低死亡率等方面具有重要意义。不少学者从ATG及其蛋白质的表达情况与舌癌的关系探讨舌癌的形成及其发展机制。本文则对ATG及其蛋白质与舌癌的关系的研究进行综述。
  1 自噬
  按照细胞浆将物质输送到溶酶体的途径不同,能够把自噬划分为巨自噬、微自噬以及分子伴侣介导的自噬这三种自噬方式。而我们通常所说的自噬一般是指巨自噬。典型的自噬包括诱导、成核、延伸、自噬体形成以及自噬溶酶体形成这五个阶段,自噬过程是一个动态的过程[7]。正常情况下,细胞内始终维持一种基础的自噬活动,通过在饥饿期间提供能量来源和生物合成构建块,去除功能失调的细胞器和对细胞有毒的大聚集体,以避免不必要的细胞死亡。但是,在应激的不断持续之下,细胞最后会由于过度的自噬或者通过诱导细胞凋亡和/或坏死途径而死亡[8]。越来越多的证据证明在维持细胞和组织内稳态中,自噬扮演了一个重要角色。自噬广泛存在于机体病理生理过程中(例如,癌症,代谢和神经退行性疾病,以及心血管和肺部疾病)以及对运动和衰老的生理反应[9]。自噬跟肿瘤有着较为复杂的关系,它对于肿瘤的产生及发展是有着双向的作用。在肿瘤形成的早期,自噬由于对细胞内错误折叠的蛋白质及细胞器的清理有着促进作用,因此自噬在早期对于肿瘤的产生有抑制的效果;而肿瘤一旦形成,在营养缺乏和缺氧等情况下,肿瘤细胞受到刺激时,自噬激活所形成的产物能够给肿瘤提供营养而促进肿瘤的生长[10]。   2 自噬相关基因
  到目前为止,已经发现并研究了超过30种ATG及其蛋白质。在高等真核生物中发现了许多酵母ATG蛋白的同源基因[1]。目前,研究最广泛的自噬相关基因包括Beclin1[11]、MAP1LC3/LC3[12]、P62/SQSTM1[13]等。
  2.1 Beclin1 Beclin1是酵母ATG6的同源基因,是美国科学家Beth Levine研究小组于1998年成功克隆处于人类染色体17q21的基因,该基因是哺乳动物产生自噬的特异性基因[11]。此后人们对该基因的研究了解日益深入,Weng等[11]研究显示Beclin1在表达提升之后能够限制舌鳞状细胞癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力,而如果Beclin1在表达降低的情况下,则会对肿瘤细胞的增殖与侵袭有促进的作用。另外,血管内皮生长因子、MMP2以及MMP9均会参与到Beclin1的调控过程中。并且还有实验数据能够证明Beclin1是会对肿瘤细胞在老鼠体内的移植生长产生抑制作用。有学者证明[14]Bcl2蛋白能够利用抑制Beclin1的形成来调节自噬的产生。王智明等[15]于2015年采用免疫组化方法检测舌鳞状细胞癌标本及正常舌标本中的Beclin1与凋亡相关基因Bcl2的表达,发现Beclin1基因在正常舌标本中的表达率明显高于舌鳞状细胞癌组,而Bcl2的表达率则相反,且Beclin1的低表达和Bcl2的高表达在舌鳞状细胞癌有无颈部淋巴结转移方面具有差异性,这提示我们在舌癌的发生中Beclin1与Bcl2呈负相关,这种负向调节作用可能促进了舌鳞癌的发生、发展。Hu等[16]进一步研究发现Beclin1表达的下降与舌癌的各项临床病理指标具有不可分割的联系。Beclin1也是一个重要的抑癌基因。在人类的很多肿瘤当中,如乳腺癌与卵巢癌等均能够发现Beclin1的缺失[17]。
  2.2 MAP1LC3 MAP1LC3是目前已知的自噬标志分子,参与细胞自噬过程的多个环节。当哺乳动物细胞发生自噬时,细胞内LC3的含量及LC3Ⅰ向LC3Ⅱ的转化均明显增加[8]。赵轩一等[18]用免疫组化方法来检测自噬相关基因MAP1LC3在口腔鳞状细胞癌及癌旁组织的表达,发现目标基因在舌癌标本中呈阳性表达,且与口腔鳞状细胞癌组织恶性程度呈负相关,即恶化程度越高的舌癌组织,MAP1LC3的阳性表达率越低。Wang等[19]证实,下调LC3是舌鳞状细胞癌的常见事件。国内学者李小东等[20]通过培养舌癌细胞株CTST2和正常颊黏膜的原代上皮细胞,运用RTqPCR法检测MAP1LC3的mRNA含量,同样发现其含量低于正常黏膜细胞。诸多证据可证明,口腔癌细胞的自噬受到抑制。近年来,王亚楠等[21]进一步研究发现MAP1LC3在舌鳞状细胞癌标本中的表达与颈淋巴结转移具有相关性。
  2.3 ATG5 ATG5在很多的真核生物中存在,它对于自噬泡的形成有着极其重要的作用[22]。在自噬泡形成的初期,ATG5的外膜会和ATG12ATG5ATG16L产生的复合物结合在一起,这样不但能够促使自噬泡的伸展扩张[23],而且还会使得自噬泡膜与ATG5的复合物结合在一起促使LC3(ATG8)向自噬泡的募集[24]。ATG5水平降低明显损害细胞自噬能力[8]。国内有研究发现[25]ATG5在糜烂型口腔扁平苔藓(OLP)中呈强阳性表达,世界卫生组织已于1997年将OLP归在癌前状态的范畴,表明其会增加患癌风险,而ATG5在舌鳞状细胞癌标本中表达也较正常组织高。
  2.4 P62 P62是一种选择性的自噬降解底物蛋白,其具有多种功能。它可以在溶酶体降解过程中,结合多泛素化蛋白自噬体为其提供供体,起着引导作用,可作为接头蛋白调节信号转导。国外学者Valencia等[26]研究表明,自噬抑制会导致P62的聚集,mTORC1的水平会随之提高,P62的缺失会使mTORC1的活性降低,继而进一步抑制自噬,促使P62聚集。P62的过度表达可通过多种机制参与肿瘤的发生、发展。国内学者[27]同样发现,基础自噬水平较低的细胞系中P62呈高表达,而侵袭转移能力较强的细胞系与基础自噬水平较低的细胞系为同一细胞系。在缺氧的环境下,P62为适应此时细胞的能量代谢需求而降解。在此前,早有国外的研究[28]发现P62在人类和小鼠肿瘤组织中大量聚集。当同时敲除P62时,ATG7/小鼠肝肿瘤体积明显变小[29]。这提示我们自噬缺陷导致的P62积聚会提高患肿瘤的可能性。
  2.5 FIP200 FIP200是近几年发现的一种自噬相关基因,与酵母ATG17同源。FIP200在细胞信号转导通路中发挥了信号转换器的作用以及扮演了分子开关的角色。近年来有研究发现FIP200是与ULK有相互连接作用的蛋白[30]。FIP200与ATG16L1的直接相互作用调节发生在自噬体形成的早期,也发生在晚期[31]。胞浆中的P53(抑癌基因)可以与FIP200 结合发生相互作用,使其可溶性含量降低,从而抑制自噬的发生[32]。FIP200与癌症的发生有着千丝万缕的联系,但目前国内外未见FIP200与舌癌研究的相关报道,可作为后续开展研究的方向。
  2.6 ATG7 ATG7主要用处在于调节细胞的自噬作用,可以與ATG5ATG12结合在一起形成ATG5ATG12ATG7的复合物,而这一复合物在自噬产生的前期阶段有着决定性的作用。ATG7跟ATG3共轭ATG8/LC3Ⅰ产生磷脂酰乙醇胺(LC3IPE/LC3Ⅱ),这会让它成为自噬体的标志分子,而这个过程对于自噬泡的产生发挥着极其重要的作用。ATG7在参与自噬的同时还会在代谢的压力下利用调节P53的活性来调节细胞的周期[33~34]。Lee等[35]表明,伴随着代谢应激的延长,DNA损伤增加和P53依赖性细胞的增减均与ATG7的缺少有较大的联系。在养分有限的条件下,ATG7会对P53所依赖的细胞周期及其死亡通道进行调节。研究人员[25]发现,舌鳞状细胞癌中ATG7的阳性表达强度较糜烂型口腔扁平苔藓弱,但仍高于正常口腔黏膜组织。由此推测,糜烂型扁平苔藓作为一种有恶变可能的癌前状态,即慢性炎症状态时,可通过细胞自噬清理毒性物质,以达到减少对细胞的损害以及维持体内稳态的目的,而且细胞的程序性死亡也可以抑制细胞的过度增殖,而癌细胞一旦形成,自噬又为其提供营养供其继续生长。   3 结束语
  舌癌具有较高的恶性程度和较差的预后,其发生与解剖位置、种族、年龄、性别等因素有关。其预后则主要与病理分期、分化、治疗(主要为手术、化疗、放疗、靶向治疗)、局部复发以及舌癌部位是否超过中线有关[2]。目前舌癌的治疗方法仍为手术扩大性切除病灶,手术方法的不一致会使舌功能的形成也不一致,严重者会造成发音障碍与味觉丧失[36]。所以,在手术前对舌癌原发灶及其范围进行精确的诊断和手术之后的评估均有着极其重要的意义,真正对舌癌疗效确切、减少预后复发的治疗方法仍需进一步探索。ATG目前已发现30余种[1],但舌癌与它们的关系的研究迄今仅重点围绕在其中几种,其研究前景仍非常广阔。自噬作为一个新近热门研究点,可通过研究其与舌癌临床分期、肿瘤病理分型、淋巴结转移的关系,以期探寻减少舌癌复发和转移的有效方法,提高舌癌患者的术前诊断精准性及生存质量。
  参 考 文 献
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  (收稿日期:2019-03-21 修回日期:2019-04-15)
  (编辑:潘明志)
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