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舌癌與自噬相關基因的研究進展

作者:未知

  [專家介紹]姚金光,口腔頜面外科教授、主任醫師,口腔醫學博士,博士/碩士研究生導師。現任右江民族醫學院黨委副書記、校長,中華口腔醫師學會理事,中華口腔醫學會全科口腔醫學專業委員會委員,廣西口腔醫學會副會長,廣西高校重點實驗室學科帶頭人。主要從事口腔腫瘤淋巴結轉移分子機制的研究。從事口腔學科臨床教學科研工作30年,主持國家自然科學基金2項,省級課題4項,SCI收錄論文5篇,獲廣西科技進步二等獎2項。
  【摘要】 自噬是細胞通過溶酶體降解細胞內“廢物”,維持細胞穩態的一種進化上保守的行為。自噬與癌癥的關系具有兩面性,一方面可以“自食”,另一方面在癌細胞形成后,又可通過自噬為癌細胞提供存活的能量。舌癌作為一個高發、預后差的癌癥,為近年來研究的熱點。迄今為止,已有30多種自噬相關基因及其蛋白質被發現并研究,其與癌癥有著不可分割的關系。通過研究自噬基因與舌癌的關系,可以為舌癌的治療及預后評估提供依據。
  【關鍵詞】 自噬;自噬相關基因;舌癌
  中圖分類號:R739.86   文獻標志碼: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)是一種進化上保守的溶酶體依賴性降解途徑,廣泛存在于真核細胞中并受特定基因調控。在饑餓和缺氧等代謝應激下,細胞可以將細胞中的代謝細胞器以及蛋白質運輸至溶酶體當中,然后利用自噬來進行消化與分解[1]。細胞在經過自噬而產生的氨基酸、脂肪酸等小分子產物又會被細胞重新吸收利用,因而自噬在維持細胞狀態方面發揮著很重要的作用。近年來自噬與腫瘤的關系為關注熱點,其中自噬與舌癌(carcinoma of the tongue)的關系為研究熱點之一。舌癌是口腔頜面部中最常見的惡性腫瘤之一,在口腔癌中的發病率高,占口腔癌發病率的1/3~1/2[2]。它是出現在口腔頜面部當中比較多的有早期淋巴轉移行為的惡性腫瘤[3],它存在預后不佳的情況,而導致產生此情況的原因主要是局部侵襲與遠處轉移,而這些行為又是受各種基因的調控[4~5]。目前沒有任何相關的技術可將舌癌較小的轉移識別出來。當前具備的檢測方法就是超聲、CT與核磁共振,用這些方法來預測陽性的概率是69%~77%,假陰性的概率高達25%~32%[6]。目前舌癌的治療多采用以手術切除為主的綜合序列治療,但是術后轉移率及死亡率仍居高不下。因此,從基因水平探討自噬與舌癌的關系,以及自噬相關基因(autophagyrelatedgenes,ATG)與舌癌臨床病理特征(舌癌大小、腫瘤分化程度、TNM分期、淋巴結轉移、性別、年齡等)的關系,以期從臨床水平探索自噬與舌癌腫瘤干細胞的干性特征的關系,闡述自噬在舌癌的發生和發展中的機制,對提高舌癌患者的治愈率、降低死亡率等方面具有重要意義。不少學者從ATG及其蛋白質的表達情況與舌癌的關系探討舌癌的形成及其發展機制。本文則對ATG及其蛋白質與舌癌的關系的研究進行綜述。
  1 自噬
  按照細胞漿將物質輸送到溶酶體的途徑不同,能夠把自噬劃分為巨自噬、微自噬以及分子伴侶介導的自噬這三種自噬方式。而我們通常所說的自噬一般是指巨自噬。典型的自噬包括誘導、成核、延伸、自噬體形成以及自噬溶酶體形成這五個階段,自噬過程是一個動態的過程[7]。正常情況下,細胞內始終維持一種基礎的自噬活動,通過在饑餓期間提供能量來源和生物合成構建塊,去除功能失調的細胞器和對細胞有毒的大聚集體,以避免不必要的細胞死亡。但是,在應激的不斷持續之下,細胞最后會由于過度的自噬或者通過誘導細胞凋亡和/或壞死途徑而死亡[8]。越來越多的證據證明在維持細胞和組織內穩態中,自噬扮演了一個重要角色。自噬廣泛存在于機體病理生理過程中(例如,癌癥,代謝和神經退行性疾病,以及心血管和肺部疾病)以及對運動和衰老的生理反應[9]。自噬跟腫瘤有著較為復雜的關系,它對于腫瘤的產生及發展是有著雙向的作用。在腫瘤形成的早期,自噬由于對細胞內錯誤折疊的蛋白質及細胞器的清理有著促進作用,因此自噬在早期對于腫瘤的產生有抑制的效果;而腫瘤一旦形成,在營養缺乏和缺氧等情況下,腫瘤細胞受到刺激時,自噬激活所形成的產物能夠給腫瘤提供營養而促進腫瘤的生長[10]。   2 自噬相關基因
  到目前為止,已經發現并研究了超過30種ATG及其蛋白質。在高等真核生物中發現了許多酵母ATG蛋白的同源基因[1]。目前,研究最廣泛的自噬相關基因包括Beclin1[11]、MAP1LC3/LC3[12]、P62/SQSTM1[13]等。
  2.1 Beclin1 Beclin1是酵母ATG6的同源基因,是美國科學家Beth Levine研究小組于1998年成功克隆處于人類染色體17q21的基因,該基因是哺乳動物產生自噬的特異性基因[11]。此后人們對該基因的研究了解日益深入,Weng等[11]研究顯示Beclin1在表達提升之后能夠限制舌鱗狀細胞癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力,而如果Beclin1在表達降低的情況下,則會對腫瘤細胞的增殖與侵襲有促進的作用。另外,血管內皮生長因子、MMP2以及MMP9均會參與到Beclin1的調控過程中。并且還有實驗數據能夠證明Beclin1是會對腫瘤細胞在老鼠體內的移植生長產生抑制作用。有學者證明[14]Bcl2蛋白能夠利用抑制Beclin1的形成來調節自噬的產生。王智明等[15]于2015年采用免疫組化方法檢測舌鱗狀細胞癌標本及正常舌標本中的Beclin1與凋亡相關基因Bcl2的表達,發現Beclin1基因在正常舌標本中的表達率明顯高于舌鱗狀細胞癌組,而Bcl2的表達率則相反,且Beclin1的低表達和Bcl2的高表達在舌鱗狀細胞癌有無頸部淋巴結轉移方面具有差異性,這提示我們在舌癌的發生中Beclin1與Bcl2呈負相關,這種負向調節作用可能促進了舌鱗癌的發生、發展。Hu等[16]進一步研究發現Beclin1表達的下降與舌癌的各項臨床病理指標具有不可分割的聯系。Beclin1也是一個重要的抑癌基因。在人類的很多腫瘤當中,如乳腺癌與卵巢癌等均能夠發現Beclin1的缺失[17]。
  2.2 MAP1LC3 MAP1LC3是目前已知的自噬標志分子,參與細胞自噬過程的多個環節。當哺乳動物細胞發生自噬時,細胞內LC3的含量及LC3Ⅰ向LC3Ⅱ的轉化均明顯增加[8]。趙軒一等[18]用免疫組化方法來檢測自噬相關基因MAP1LC3在口腔鱗狀細胞癌及癌旁組織的表達,發現目標基因在舌癌標本中呈陽性表達,且與口腔鱗狀細胞癌組織惡性程度呈負相關,即惡化程度越高的舌癌組織,MAP1LC3的陽性表達率越低。Wang等[19]證實,下調LC3是舌鱗狀細胞癌的常見事件。國內學者李小東等[20]通過培養舌癌細胞株CTST2和正常頰黏膜的原代上皮細胞,運用RTqPCR法檢測MAP1LC3的mRNA含量,同樣發現其含量低于正常黏膜細胞。諸多證據可證明,口腔癌細胞的自噬受到抑制。近年來,王亞楠等[21]進一步研究發現MAP1LC3在舌鱗狀細胞癌標本中的表達與頸淋巴結轉移具有相關性。
  2.3 ATG5 ATG5在很多的真核生物中存在,它對于自噬泡的形成有著極其重要的作用[22]。在自噬泡形成的初期,ATG5的外膜會和ATG12ATG5ATG16L產生的復合物結合在一起,這樣不但能夠促使自噬泡的伸展擴張[23],而且還會使得自噬泡膜與ATG5的復合物結合在一起促使LC3(ATG8)向自噬泡的募集[24]。ATG5水平降低明顯損害細胞自噬能力[8]。國內有研究發現[25]ATG5在糜爛型口腔扁平苔蘚(OLP)中呈強陽性表達,世界衛生組織已于1997年將OLP歸在癌前狀態的范疇,表明其會增加患癌風險,而ATG5在舌鱗狀細胞癌標本中表達也較正常組織高。
  2.4 P62 P62是一種選擇性的自噬降解底物蛋白,其具有多種功能。它可以在溶酶體降解過程中,結合多泛素化蛋白自噬體為其提供供體,起著引導作用,可作為接頭蛋白調節信號轉導。國外學者Valencia等[26]研究表明,自噬抑制會導致P62的聚集,mTORC1的水平會隨之提高,P62的缺失會使mTORC1的活性降低,繼而進一步抑制自噬,促使P62聚集。P62的過度表達可通過多種機制參與腫瘤的發生、發展。國內學者[27]同樣發現,基礎自噬水平較低的細胞系中P62呈高表達,而侵襲轉移能力較強的細胞系與基礎自噬水平較低的細胞系為同一細胞系。在缺氧的環境下,P62為適應此時細胞的能量代謝需求而降解。在此前,早有國外的研究[28]發現P62在人類和小鼠腫瘤組織中大量聚集。當同時敲除P62時,ATG7/小鼠肝腫瘤體積明顯變小[29]。這提示我們自噬缺陷導致的P62積聚會提高患腫瘤的可能性。
  2.5 FIP200 FIP200是近幾年發現的一種自噬相關基因,與酵母ATG17同源。FIP200在細胞信號轉導通路中發揮了信號轉換器的作用以及扮演了分子開關的角色。近年來有研究發現FIP200是與ULK有相互連接作用的蛋白[30]。FIP200與ATG16L1的直接相互作用調節發生在自噬體形成的早期,也發生在晚期[31]。胞漿中的P53(抑癌基因)可以與FIP200 結合發生相互作用,使其可溶性含量降低,從而抑制自噬的發生[32]。FIP200與癌癥的發生有著千絲萬縷的聯系,但目前國內外未見FIP200與舌癌研究的相關報道,可作為后續開展研究的方向。
  2.6 ATG7 ATG7主要用處在于調節細胞的自噬作用,可以與ATG5ATG12結合在一起形成ATG5ATG12ATG7的復合物,而這一復合物在自噬產生的前期階段有著決定性的作用。ATG7跟ATG3共軛ATG8/LC3Ⅰ產生磷脂酰乙醇胺(LC3IPE/LC3Ⅱ),這會讓它成為自噬體的標志分子,而這個過程對于自噬泡的產生發揮著極其重要的作用。ATG7在參與自噬的同時還會在代謝的壓力下利用調節P53的活性來調節細胞的周期[33~34]。Lee等[35]表明,伴隨著代謝應激的延長,DNA損傷增加和P53依賴性細胞的增減均與ATG7的缺少有較大的聯系。在養分有限的條件下,ATG7會對P53所依賴的細胞周期及其死亡通道進行調節。研究人員[25]發現,舌鱗狀細胞癌中ATG7的陽性表達強度較糜爛型口腔扁平苔蘚弱,但仍高于正常口腔黏膜組織。由此推測,糜爛型扁平苔蘚作為一種有惡變可能的癌前狀態,即慢性炎癥狀態時,可通過細胞自噬清理毒性物質,以達到減少對細胞的損害以及維持體內穩態的目的,而且細胞的程序性死亡也可以抑制細胞的過度增殖,而癌細胞一旦形成,自噬又為其提供營養供其繼續生長。   3 結束語
  舌癌具有較高的惡性程度和較差的預后,其發生與解剖位置、種族、年齡、性別等因素有關。其預后則主要與病理分期、分化、治療(主要為手術、化療、放療、靶向治療)、局部復發以及舌癌部位是否超過中線有關[2]。目前舌癌的治療方法仍為手術擴大性切除病灶,手術方法的不一致會使舌功能的形成也不一致,嚴重者會造成發音障礙與味覺喪失[36]。所以,在手術前對舌癌原發灶及其范圍進行精確的診斷和手術之后的評估均有著極其重要的意義,真正對舌癌療效確切、減少預后復發的治療方法仍需進一步探索。ATG目前已發現30余種[1],但舌癌與它們的關系的研究迄今僅重點圍繞在其中幾種,其研究前景仍非常廣闊。自噬作為一個新近熱門研究點,可通過研究其與舌癌臨床分期、腫瘤病理分型、淋巴結轉移的關系,以期探尋減少舌癌復發和轉移的有效方法,提高舌癌患者的術前診斷精準性及生存質量。
  參 考 文 獻
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  (收稿日期:2019-03-21 修回日期:2019-04-15)
  (編輯:潘明志)
轉載注明來源:http://www.vzrqev.icu/7/view-14954414.htm

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