刘兆芸，王蕾蕾，于志勇

(1济南大学·山东省医学科学院医学与生命科学学院，济南250022;2山东省肿瘤医院)



自噬与表达EGFR肿瘤发生发展及耐药形成的关系

刘兆芸1,2，王蕾蕾2，于志勇2

(1济南大学·山东省医学科学院医学与生命科学学院，济南250022;2山东省肿瘤医院)

摘要：自噬作为一种细胞应对代谢应激的代偿机制，能使肿瘤细胞适应代谢应激，阻止细胞凋亡、促其存活，表皮生长因子受体(EGFR)通路在自噬功能调节中发挥一定作用。自噬与表达EGFR肿瘤的发生发展有关，早期可抑制细胞癌变，在成熟的肿瘤细胞中则可维持其存活、抑制凋亡。自噬还参与了EGFR靶向药物耐药性形成，抑制自噬可显著增加EGFR靶向治疗的敏感性。

关键词：恶性肿瘤；表皮生长因子受体；自噬；肿瘤耐药

自噬是真核细胞中广泛存在的正常生理现象，自噬可通过降解损伤或错配的蛋白及衰老的细胞器来维持细胞稳态或基因组的完整性，其不仅参与细胞的正常生长发育，还与肿瘤发病及耐药性的产生密切相关。表皮生长因子受体(EGFR)在细胞增殖、迁移过程中发挥重要作用，其在多种肿瘤组织中高表达，参与肿瘤进展及耐药性形成。最近研究[1，2]表明，自噬与EGFR抑制剂耐药性密切相关。现将自噬与表达EGFR肿瘤发生发展及耐药形成的关系相关研究进展综述如下。

1自噬的基本功能及其调节

自噬是存在于大部分真核细胞中的一个保守的分解代谢过程，可降解细胞内受损的结构、衰老的细胞器及废弃的生物大分子，为细胞内细胞器的构建提供原料，构成细胞物质的再循环。自噬可被看做是细胞的自救行为。饥饿、低氧和药物处理可诱导自噬，自噬可加速细胞内新陈代谢，或使细胞在饥饿状态时从分解产物中获得能量。化疗药物可诱导肿瘤细胞保护性自噬，从而维持内环境稳定，使肿瘤细胞适应缺氧环境，继续存活。一些信号通路参与了自噬的功能调节，主要包括PI3K-Akt-mTOR信号通路、Ras信号通路、STAT3信号通路、Beclin1基因信号通路、EGFR依赖自噬介导线粒体稳态相关通路等[3]。

1.1PI3K-Akt-mTOR信号通路活化的EGFR可激活PI3K-Akt-mTOR信号通路，在细胞生长、存活、增殖、凋亡、血管生成、自噬等过程中发挥重要作用[4]。

1.2Ras信号通路Ras基因参与细胞存活和生长的调节，在多数肿瘤中高表达。Ras信号通路活化可诱导自噬，表现为Ras基因转染后自噬流显著增加用以维持细胞的高代谢率，防止受损的线粒体累积，降低耗氧量，并减少代谢底物消耗。在Ras转染细胞中，当营养匮乏时，抑制自噬可导致细胞凋亡增多[5]。

1.3STAT3信号通路STAT3被认为是一种新的自噬调节剂[6]。STAT3可调控许多自噬相关蛋白的表达，如BCL-2、Bcl-XL和MCL-1，并可通过与Beclin1基因作用抑制自噬[7]。

1.4Beclin1信号通路Beclin1是酵母ATG6蛋白的哺乳类同源体，在乳腺癌和卵巢癌患者中都发现Beclin1基因拷贝丢失，Beclin1基因敲除的杂合小鼠倾向于发生多种肿瘤[8]。研究[9]表明，Beclin1基因高表达可促进自噬，Beclin1表达减少时细胞自噬活性降低。

1.5EGFR依赖自噬介导线粒体稳态相关通路EGFR参与线粒体生物合成、维持线粒体稳定、阻止细胞凋亡。细胞受到化疗、放疗等损害时，自噬可提供替代的能量来源。在EGFR过表达的细胞中，抑制自噬有望成为一种新的治疗手段。研究[10]发现，EGFR高表达的细胞自噬流减少，这些细胞正常情况下依赖于自噬增殖和存活。而EGFR siRNA转染后，前列腺癌细胞自噬活性增强[11]；在非小细胞肺癌(NSCLC)及其他多种肿瘤细胞中也发现EGFR抑制剂可诱导自噬的发生。头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)移植瘤模型中，EGFR与自噬标记物Lc3b表达呈负相关关系，表明EGFR信号参与了自噬功能调节[10]。此外，EGFR还通过维持PI3K-Akt-mTOR信号通路高度激活状态从而抑制自噬。上述研究共同表明，EGFR表达与自噬标志物的表达和细胞自噬活性密切相关。

2自噬与表达EGFR肿瘤发生发展的关系

自噬在肿瘤的发生、发展过程中起到了重要作用。有学者认为[9,12]，自噬阻滞了肿瘤的启动，自噬相关功能基因(Beclin1、Atg5、Atg7)缺失突变的小鼠更容易发生肿瘤。然而也有报道指出，在成熟肿瘤细胞中，自噬可促进肿瘤的生长并且与化疗耐药性有关，自噬作为一种保护因素，使肿瘤细胞免于化疗损伤[13]。

目前认为，自噬在肿瘤的发生发展中起双向调控作用。在肿瘤发生早期，自噬能发挥类似抑癌基因的功能，防止有毒或致癌物质累积，抑制细胞癌变。自噬缺陷能使衰老损伤的细胞器(如氧化磷酸化解耦联的线粒体)及ROS堆积从而诱导癌变。在成熟的肿瘤细胞中，肿瘤快速生长往往伴随肿瘤细胞血供、氧供及营养匮乏，产生代谢应激从而诱导自噬。自噬在肿瘤成熟期能通过降解自身蛋白或衰老的细胞器为肿瘤快速生长提供必需的能量，阻止肿瘤细胞凋亡、促其存活，发挥类似原癌基因的作用。

自噬参与了细胞内环境稳态的调节，肿瘤细胞中异常表达的EGFR可调节自噬功能。Wei等[9]发现，活化的EGFR与自噬相关蛋白Beclin1结合，导致其多位点磷酸化，降低Beclin1相关Class Ⅲ PI3K的活性。EGFR酪氨酸激酶抑制剂治疗可干扰Beclin1的酪氨酸磷酸化。在EGFR突变的NSCLC移植瘤模型中，EGFR依赖性酪氨酸激酶磷酸化位点突变可使Beclin1表达异常，促进肿瘤进展，特别是增强了肿瘤对EGFR-TKI的耐药性。EGFR酪氨酸激酶直接调节自噬的核心结构，可能与肿瘤进展及耐药性产生有关。

3自噬在表达EGFR肿瘤耐药形成中的作用

大量研究证明，自噬功能与肿瘤对化疗药物的敏感性密切相关。有学者[10]研究表明，抑制自噬可使肿瘤生长速度明显减缓，并使耐药肿瘤细胞对放疗的敏感性增加。Gonzalez-Malerva等[14]发现他莫西芬可能通过激活细胞自噬上调Beclin1表达从而发挥治疗作用。Ren等[15]研究认为细胞自噬是导致肺癌细胞对顺铂产生耐药的重要机制之一。通过自噬清除受损的大分子或线粒体等细胞器，从而保护肿瘤细胞免于凋亡，均提示抑制肿瘤细胞自噬可增强抗肿瘤疗效。

诱导肿瘤细胞凋亡是目前药物治疗肿瘤的主要机制。然而，目前在HNSCC、NSCLC、乳腺癌等多种EGFR过表达肿瘤细胞中，药物治疗在诱导肿瘤细胞凋亡的同时产生了自噬[16]。这种自噬既能参与肿瘤细胞的凋亡,也能作为一种保护性机制，保护肿瘤细胞免受药物损伤。药物诱导的自噬对细胞的不同作用可能与自噬自身的水平有关, 低水平自噬可促进细胞存活[17]；相反，高水平自噬可导致细胞的凋亡。肿瘤产生的保护性自噬是细胞耐药性产生的重要机制之一。抑制自噬可增强肿瘤对化疗药物的敏感性。目前抗EGFR药物的临床疗效受到获得性耐药和固有耐药的限制。肿瘤细胞对于抗EGFR治疗适应迅速，导致抗EGFR单药治疗效果不理想。目前，EGFR抑制剂与自噬抑制剂联合用药在体外实验中收效明显。如在EGFR异常表达的NSCLC细胞系，抑制自噬可提高肿瘤对厄洛替尼的敏感性[18]。此外，野生型EGFR表达的NSCLC细胞对厄洛替尼的耐药可通过抑制自噬逆转[19]。上述研究结果表明，通过调节细胞基础自噬水平来调节肿瘤对药物的敏感性、逆转肿瘤耐药或许将成为治疗肿瘤的新手段。

参考文献：

[1] Jutten B, Rouschop KM. EGFR signaling and autophagy dependence for growth, survival, and therapy resistance[J]. Cell Cycle, 2014,13(1):42-51.

[2] Yun CH, Mengwasser KE, Toms AV, et al. The T790M mutation in EGFR kinase causes drug resistance by increasing the affinity for ATP[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2008, 105(6):2070-2075.

[3] Kolch W, Pitt A. Functional proteomics to dissect tyrosine kinase signalling pathways in cancer[J]. Nat Rev Cancer, 2010,10(9):618-629.

[4] Schaaf MB, Cojocari D, Keulers TG, et al. The autophagy associated gene, ULK1, promotes tolerance to chronic and acute hypoxia[J]. Radiother Oncol, 2013,108(3):529-534.

[5] Alexandrova AY, Kopnin PB, Vasiliev JM, et al. ROS up-regulation mediates Ras-induced changes of cell morphology and motility[J]. Exp Cell Res, 2006,312(11):2066-2073.

[6] Shen S, Niso-Santano M, Adjemian S, et al. Cytoplasmic STAT3 represses autophagy by inhibiting PKR activity[J]. Mol Cell, 2012,48(5):667-680.

[7] Tai WT, Shiau CW, Chen HL, et al. Mcl-1-dependent activation of Beclin 1 mediates autophagic cell death induced by sorafenib and SC-59 in hepatocellular carcinoma cells[J]. Cell Death Dis, 2013,4:e485.

[8] 邰海凤,陈姝彤,童晓文.自噬基因Beclin1在宫颈癌中的研究进展[J].山东医药,2014，54(9):97-99.

[9] Wei Y, Zou Z, Becker N, et al. EGFR-mediated Beclin 1 phosphorylation in autophagy suppression, tumor progression,and tumor chemoresistance[J]. Cell, 2013,154(6):1269-1284.

[10] Jutten B, Keulers TG, Schaaf MB, et al. EGFR overexpressing cells and tumors are dependent on autophagy for growth and survival[J]. Radiother Oncol, 2013,108(3):479-483.

[11] Weihua Z, Tsan R, Huang WC, et al. Survival of cancer cells is maintained by EGFR independent of its kinase activity[J]. Cancer Cell, 2008,13(5):385-393.

[12] Zhou Y, Rucker EB 3rd, Zhou BP. Autophagy regulation in the development and treatment of breast cancer[J]. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai), 2016,48(1):60-74.

[13] Rubinsztein DC, Shpilka T, Elazar Z. Mechanisms of autophagosome biogenesis[J]. Curr Biol, 2012,22(1):R29-34.

[14] Gonzalez-Malerva L, Park J, Zou L, et al. High-throughput ectopic expression screen for tamoxifen resistance identifies an atypical kinase that blocks autophagy[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2011,108(5):2058-2063.

[15] Ren JH, He WS, Nong L, et al. Acquired cisplatin resistance in human lung adenocarcinoma cells is associated with enhanced autophagy[J]. Cancer Biother Radiopharm, 2010,25(1):75-78.

[16] El Guerrab A, Zegrour R, Nemlin CC, et al. Differential impact of EGFR-targeted therapies on hypoxiaresponses: implications for treatment sensitivity in triple-negative metastatic breast cancer[J]. PLoS One, 2011,6(9):e25080.

[17] 潘半舟,封冰,宋海珠.自噬在调控抗肿瘤药物耐药中的研究进展[J].医学研究生学报,2012,25(12):1302-1307.

[18] Li YY, Lam SK, Mak JC, et al. Erlotinib-induced autophagy in epidermal growth factor receptor mutated non-small cell lung cancer[J]. Lung Cancer, 2013,81(3):354-361.

[19] Zou Y, Ling YH, Sironi J, et al. The autophagy inhibitor chloroquine overcomes the innate resistance of wild-type EGFR non-small-cell lung cancer cells to erlotinib[J]. J Thorac Oncol, 2013,8(6):693-702.

(收稿日期：2015-10-12)

中图分类号：R737.3

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2016)07-0097-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.07.038

通信作者：于志勇(E-mail: drzhiyongyu@aliyun.com)