引用本文： 余招焱, 王润华, 张忠民. 自噬及其在胃癌中的研究进展. 中国普外基础与临床杂志, 2015, 22(1): 121-125. doi: 10.7507/1007-9424.20150033 复制
胃癌是全球第4位高发的恶性肿瘤，2/3的胃癌患者出现在亚洲国家，尤其是中国和日本[1]。尽管目前各种肿瘤治疗方法在不断发展和进步，但在大多数国家，胃癌的5年生存率仍低于30% [2]。因此，积极探索胃癌生物学特性及其分子机理并寻找影响胃癌细胞死亡的关键因素是改善胃癌治疗效果的重要途径。自噬是指在饥饿、能量代谢缺乏等应激状态下的一种细胞自我消化过程[3]。作为细胞死亡的重要方式之一，自噬在许多类型肿瘤中已得到证实；而且越来越多的证据表明自噬在肿瘤细胞的生长、分化和抗肿瘤药物的疗效上扮演着重要的角色[4]。但自噬在胃癌形成及发展中的作用仍不明确，这也是近年来自噬研究的热点之一。笔者结合现有的文献对自噬及其在胃癌中的意义及机理研究做一综述。
1 自噬的概述
程序性细胞死亡存在三种主要的形式，即凋亡（Ⅰ型）、自噬（Ⅱ型）和坏死（Ⅲ型）[5]。在凋亡的早期，细胞骨架即已瓦解，但直到凋亡的晚期，细胞仍保留有细胞器；而自噬过程恰恰相反，在自噬的早期细胞器则开始降解，直至晚期时才出现细胞骨架的瓦解。此外，凋亡是一种Caspase依赖的、以核小体间DNA裂解为特征的过程，而这些现象在自噬过程中出现较晚[6]。与坏死相比，凋亡和自噬均缺乏组织内的炎症反应。
自噬是真核细胞中一种进化保守的分解代谢过程。迄今为止，有三类不同的自噬形式，即巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。这三者的本质区别在于目标底物进入溶酶体腔隙的机理不同。在巨自噬（即通常所讲的自噬）过程中，大分子聚合物、部分细胞浆、细胞膜以及全部的细胞器被隔离在一个新形成的双层膜囊泡（自噬体）中，而后这个囊泡与溶酶体融合，内容物被降解后生成的产物又将被再循环利用，进入生物合成的过程[7]。自噬可以实现两个基本的生理功能：①在细胞组成结构上，自噬降解和再利用了冗余老化的分子和细胞器；②自噬破坏了非正常的和潜在损害性的分子和细胞成分，预防性清除了促氧化应激的线粒体和蛋白质聚集体，从而防止DNA突变及细胞癌变[8]。
2 自噬检测的分子标志
细胞在自噬发生过程中会出现各种分子的动态变化，鉴定并识别这些分子标志将有利于检测自噬的发生。
2.1 微管相关蛋白轻链3（MAP-LC3）
MAP-LC3是自噬体中酵母Atg8的同源基因，也是哺乳动物细胞自噬发生的标志物。癌细胞中，MAP-LC3被处理后可产生胞浆MAP-LC3-Ⅰ，后者经过类泛素化修饰并与自噬体膜上的磷脂酰乙醇胺进行共价结合形成MAP-LC3-Ⅱ。基于MAP-LC3-Ⅱ的水平是与自噬的水平相对应的[9]，自噬的启动可以通过检测MAP-LC3-Ⅱ水平或观察细胞表达自噬体MAP-LC3的点状荧光颗粒来判断。此外，自噬体与晚期核内体和溶酶体的融合可以通过共标记MAP-LC3和溶酶体膜蛋白1（Lamp1）来进行评估。
2.2 Beclin 1
候选抑癌基因Beclin 1是哺乳动物中一种酵母ATG6-Vps30的同源基因，在肿瘤发生及自噬体形成的过程中起到了关键的调节作用[10]。Beclin 1是与bcl-2相互作用的一个伴侣，在低分化胃癌中，Beclin 1和bcl-2蛋白均出现高表达，提示两者之间可能存在一定的联合作用[11]。目前认为，由Beclin 1基因编码的二聚体线粒体蛋白可以诱导凋亡的发生，而bcl-2又可以抑制Beclin 1依赖的自噬发生[12-13]。因此，bcl-2/Beclin 1信号可能是胃癌细胞生物效应一个关键调节器，也可能是自噬发生的一个重要信号元件。
2.3 p62/SQSTM1
另一个观察自噬的方法就是监测p62/SQSTM1 (sequestosome 1)蛋白的降解，该蛋白可以将泛素化的蛋白聚合物与MAP-LC3相连[14]。与正常的胃黏膜相比，低分化胃癌中自噬信号相关的MAP-LC3-Ⅱ/Ⅰ和p62蛋白水平明显升高，且Lamp2和组织蛋白酶B的表达也有明显增加，这说明了自噬-溶酶体信号参与了低分化胃癌的病理发展[11]。
3 自噬在胃癌中的临床意义
在肿瘤发生及进展的各个阶段中，自噬起到了一个错综复杂而自相矛盾的作用。事实上，自噬犹如一把“双刃剑”。一方面，在正常细胞中基础自噬可以避免一些DNA突变的分子和细胞器的积聚，防止了细胞转化[15]。如正向调控自噬的基因如Beclin 1或同源性磷酸酶-张力蛋白（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN）功能缺失后容易产生自发性肿瘤。另一方面，在肿瘤细胞中基础自噬的长期上调有利于癌细胞处于一种衰老或休眠的状态，如肿瘤干细胞，这将导致肿瘤对化疗及放疗的抵抗作用，并再次激活而导致复发。此外，化疗药物诱导氧化应激和DNA损伤或新生血管缺乏诱导乏氧和饥饿时，上调的自噬能够使癌细胞克服这种代谢应激[16]。有研究[17]显示，某些化疗药物可以在肿瘤细胞中诱导保护性自噬，以逃避药物诱导的凋亡和杀伤作用。
对于自噬与胃癌患者临床特征之间的关系仍然存在很多争议。与其他部位肿瘤如乳腺癌、卵巢癌、肝癌等不同，Beclin 1在6种胃癌细胞株（HGC-27、MKN803、MGC-803、SGC-7901、MKN-28和BGC-823）中的表达均较正常胃上皮细胞株（GES-1）上调；在淋巴结转移阳性的胃癌患者组织标本中，Beclin 1蛋白的表达也较癌旁组织及正常胃黏膜组织为高，其中84.5%的患者出现Beclin 1蛋白的高表达[18]。Chen等[19]检测了155例胃癌标本，提示在胃癌组织中Beclin 1表达较癌旁组织及正常胃黏膜明显升高（58.1%比40.0%和43.3%）。然而，郭长青等[20]和马陆军等[21]采用同样的方式分别检测了62例和50例胃癌标本，结果胃癌组织中Beclin 1蛋白的表达阳性率均低于癌前病变或正常对照组。此外，胃腺癌Beclin 1表达下调则与肿瘤低分化、淋巴结或远处转移、更晚的TNM分期、肿瘤复发、甚至更短的患者生存期等密切相关。因此，表达下调的Beclin 1是胃癌患者预后差的一个独立标志物[19]。而马陆军等[21]认为，Beclin 1的表达仅与胃癌的分化程度和淋巴结转移密切相关, 与肿瘤的部位、大小、浸润深度和TNM分期无关。这些结果仍然需要通过规范样本的来源、样本量大小、检测方法等来进一步验证，以便找到这些差异之间的原因。
4 自噬的调控
影响细胞内自噬水平的因素众多，包括遗传突变、内在的表观遗传学调控、甚至肿瘤的微环境等，其中涉及了许多蛋白分子和信号通路变化，阐明这些因素在肿瘤自噬失调节中的临床意义将有助于开创新的肿瘤诊断和治疗的方法。
4.1 自噬相关基因的功能变化
自噬相关的癌基因或抑癌基因突变可以导致自噬失调控，越来越多的证据显示，抑癌基因可以促进自噬而癌基因则抑制自噬[22]。
4.2 PI3K/Akt信号通路
磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）是一类脂质激酶，其主要的生化功能是促使磷酸肌醇的3-羟基基团磷酸化。在许多恶性肿瘤中，PI3K/Akt信号通路常常被激活，并参与细胞生长、肿瘤形成及侵袭、肿瘤药物疗效等方面的调控[23]。在自噬的生化调控中，许多蛋白/脂质激酶、蛋白/脂质磷酸酶和单/三聚体GTP酶能够控制自噬的诱导和进程[24]。自噬体形成是通过PI3K第Ⅲ类激酶(也称为Vps34)合成的PI3P分子来启动信号的，而这种激酶一般是在与Beclin 1相互作用后方可激活[25]。将PI3K（Ⅰ）的siRNA腺病毒载体转染SGC7901胃癌细胞后24～72 h，可以发现Beclin-1、MAP-LC3和p53蛋白表达明显上调，而bcl-2蛋白表达下调，说明阻断PI3K信号通路可以通过增强癌细胞的凋亡和自噬来抑制胃癌细胞的增殖活性[26]。常用的化疗药物5-FU也可通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路的活性来诱导胃癌MGC803细胞发生凋亡和自噬[27]。
4.3 AMPK/mTOR/ULK1信号通路
调控自噬的另一个关键点在于哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）。有35种以上类型的蛋白是自噬发生和进展所必需的，这些蛋白调节了自噬体的形成及其与溶酶体的延伸、融合等，其中mTOR依赖的丝氨酸-苏氨酸激酶ULK1（Atg1同源物）最重要[28]。ULK1是一种多分子复合物的组成部分，促进磷酸化作用并引导促自噬分子的转位。mTOR的激活可以抑制ULK1和自噬的相互作用，抑制mTOR的活性即可诱导自噬的发生[29]；而缺乏ATP的AMPK通路可以抑制mTOR并直接激活ULK1，进而促进应激条件下的自噬[30]。各种氨基酸和生长因子可以保持mTOR的活性，而营养缺乏或能量耗竭则增加了基础自噬的水平。
此外，由Beclin 1及其激酶VPS34和它们的共因子AMBRA1共同组成的自噬核心复合物促使了自噬装配所必需的膜修饰，且基于自噬相关基因ATG5、ATG7和ATG12形成的类泛素共轭系统调节着自噬体的形成和修饰，而在转录后水平这些蛋白也均接受ULK1、AMPK、备选的激酶（如ERK2）或者去乙酰化作用等的调控。
Akt信号通路可以通过激活mTOR来负性调节自噬，联合使用mTOR抑制剂RAD001和Akt抑制剂MK-2206可以对低PTEN表达的胃癌细胞产生协同细胞毒性作用，这主要是由于两者联用后增强了Akt/mTOR信号的抑制，下调cyclin D1的表达，并激活了细胞外调节蛋白激酶/丝裂原活化蛋白激酶（ERK/MAPK）信号，由此诱导了ERK依赖的自噬性细胞死亡[31]。
4.4 NF-κB信号通路
NF-κB抑制剂SN50可以激活自噬并诱导胃癌SGC7901细胞凋亡的发生，从而抑制细胞的增殖活性。其机理在于SN50可以引起细胞中损害调节自噬调控蛋白（damage-regulated autophagic modulator，DRAM）的显著升高。而DRAM是一类具有6个跨膜区的溶酶体蛋白，内源性DRAM的表达可导致自噬体的聚集[32]。
4.5 Src家族激酶（Src-family kinases，SFK）
SFK是一组膜相关非受体酪氨酸激酶，可以参与细胞的多种生物学功能的调节。SFK抑制剂诱导自噬发生并通过调控细胞生存增殖、微管稳定性、运动或肿瘤血管形成等来增强癌细胞对含紫杉醇药物化疗方案的敏感性[25]。
4.6 表观遗传学因素
4.6.1 DNA启动子的甲基化
在胃癌中，肿瘤抑制基因Klotho启动子的甲基化导致了其功能的失活。采用DNA脱甲基化试剂5-Aza恢复Klotho基因的功能则可以通过下调IGF-1R、IRS-1（胰岛素受体底物蛋白1）、PI3K、Akt和mTOR磷酸化作用来抑制细胞增殖，并诱导癌细胞凋亡和自噬[33]。
4.6.2 组蛋白乙酰化
组蛋白脱乙酰酶抑制剂伏立诺他（Vorinostat）可以诱导胃癌细胞株的凋亡和自噬发生。而通过药理学或者基因学的方法抑制自噬可以增强伏立诺他的抑癌效果，这提示了联合伏立诺他和自噬抑制剂将会是胃癌更为有效的治疗方法[34]。
4.6.3 microRNA介导的mRNA降解
某些自噬相关基因mRNA中包含了不同家族microRNA的靶序列，因此，microRNA可以在转录后水平抑制某些自噬相关通路上的关键蛋白并调控自噬的发生。如miR-30家族成员[35]和癌基因miR-376b [36]可以靶向Beclin-1 mRNA的表达，而ATG4C和ATG4D mRNA可以分别受癌基因miR-376b和抑癌基因miR-101的下调[37]。此外，乏氧诱导的miR-155表达的上调可以增加人类鼻咽癌细胞和宫颈癌细胞的自噬活性，其机理在于miR-155可以靶向调控mTOR信号通路中的多个基因，包括RHEB、RICTOR、RPS6KB2等，藉此间接调控自噬[38]。
4.7 细胞外信号
微环境因素（乏氧、pH、氧化应激、营养、细胞因子、激素、生长因子等）和基质中肿瘤细胞与邻近细胞（炎症细胞或纤维母细胞）之间的物理-代谢交互作用等也影响了肿瘤细胞的自噬[39]。在肿瘤的内部区域乏血管化将导致癌细胞乏氧或饥饿，引起HIF-1α和AMPK驱动的自噬活性；乏氧可以诱导一系列特定miRNA的上调并进而调控自噬的发生，这对癌细胞的生存是有利的。另一方面，在血管丰富的肿瘤部位，营养成分可以限制自噬并有利于癌细胞的生长。
5 自噬在胃癌治疗中的作用
靶向自噬信号目前被认为是一种非常有前景的抗肿瘤治疗策略之一。多个研究结论显示，无论自噬增强剂还是自噬抑制剂都可以诱导癌细胞死亡而产生抗肿瘤治疗效果[40]；如奥沙利铂可以诱导胃癌细胞MGC803发生凋亡和自噬，联合应用奥沙利铂和自噬抑制剂氯喹可以明显抑制细胞的增殖和诱导细胞凋亡[41]；然而，在特定的情况（如长期的饥饿、氧化应激或代谢损害）下，过度持久的自噬上调也可以导致细胞死亡，这时使用自噬诱导药物（如雷帕霉素及其类似物）进行抗肿瘤治疗则更为合理[42-43]。聚钼酸盐（PM）作用于胃癌细胞MKN45后，可以通过诱导自噬来抑制胃癌细胞的增殖[44]。
祖国医学中的许多中药成分在干预胃癌细胞后也表现出明显的自噬诱导作用。灵芝中所包含的重组真菌免疫调节蛋白Lz-8，可以通过Caspase非依赖的途径诱导内质网应激介导的过度自噬和激活泛素-蛋白酶体的降解系统而导致胃癌细胞死亡[45]。蟾蜍灵能明显抑制胃癌细胞的生长，并且诱导其发生保护性自噬[46]。丹参酮ⅡA和二氢青蒿素（DHA）可通过上调自噬相关基因Beclin 1、MAP-LC3-Ⅱ和PTEN的表达及抑制自噬负调控Akt /mTOR信号转导通路来诱导人胃癌SGC7901细胞自噬，并对细胞的生长产生抑制作用[47-48]。中药β-榄香烯作用于胃癌细胞后，可以通过上调Atg5-Atg12结合蛋白质表达及抑制PI3K/Akt/mTOR/p70S6K1信号通路而诱发细胞自噬并抑制细胞活力；同时采用自噬抑制剂3-MA或使用siRNA技术敲除Beclin 1基因表达可以明显增强β-榄香烯的抗肿瘤效果[49]。而厚朴酚能够诱导胃癌细胞发生自噬，但这种自噬并未涉及细胞死亡，而是作为癌细胞凋亡的推动者参与了凋亡的发生[50]。
6 结论
综上所述，作为细胞对内外刺激的一种应激反应机理，自噬既可促进细胞的死亡，也可延长肿瘤形成中癌细胞的存活[51]。许多研究证实，自噬和凋亡可以共存或序贯性地出现，而两者之间又可以存在一定的相互作用，如自噬的上调与凋亡的下调相互关联能够共同促使肿瘤细胞对化疗药物的耐受。自噬过程中所涉及的相关蛋白有望成为新的肿瘤分子靶向治疗的靶点，而调控自噬的药物（包括中药成分）在肿瘤治疗中已取得了较好的实验效果，具有广阔的应用前景。但基于自噬调控的抗肿瘤治疗效果取决于细胞内自噬的实际水平，而后者的影响因素众多，其中PI3K和mTOR信号通路已被证实为调控自噬的主要信号通路。另外，microRNA在自噬调控中的重要作用也正逐步为人所重视。尽管如此，目前对肿瘤细胞自噬现象的了解仍然知之甚少。因此，在分子机理上阐明自噬现象并通过合理调控自噬来杀伤癌细胞仍然任重而道远。
胃癌是全球第4位高发的恶性肿瘤，2/3的胃癌患者出现在亚洲国家，尤其是中国和日本[1]。尽管目前各种肿瘤治疗方法在不断发展和进步，但在大多数国家，胃癌的5年生存率仍低于30% [2]。因此，积极探索胃癌生物学特性及其分子机理并寻找影响胃癌细胞死亡的关键因素是改善胃癌治疗效果的重要途径。自噬是指在饥饿、能量代谢缺乏等应激状态下的一种细胞自我消化过程[3]。作为细胞死亡的重要方式之一，自噬在许多类型肿瘤中已得到证实；而且越来越多的证据表明自噬在肿瘤细胞的生长、分化和抗肿瘤药物的疗效上扮演着重要的角色[4]。但自噬在胃癌形成及发展中的作用仍不明确，这也是近年来自噬研究的热点之一。笔者结合现有的文献对自噬及其在胃癌中的意义及机理研究做一综述。
1 自噬的概述
程序性细胞死亡存在三种主要的形式，即凋亡（Ⅰ型）、自噬（Ⅱ型）和坏死（Ⅲ型）[5]。在凋亡的早期，细胞骨架即已瓦解，但直到凋亡的晚期，细胞仍保留有细胞器；而自噬过程恰恰相反，在自噬的早期细胞器则开始降解，直至晚期时才出现细胞骨架的瓦解。此外，凋亡是一种Caspase依赖的、以核小体间DNA裂解为特征的过程，而这些现象在自噬过程中出现较晚[6]。与坏死相比，凋亡和自噬均缺乏组织内的炎症反应。
自噬是真核细胞中一种进化保守的分解代谢过程。迄今为止，有三类不同的自噬形式，即巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。这三者的本质区别在于目标底物进入溶酶体腔隙的机理不同。在巨自噬（即通常所讲的自噬）过程中，大分子聚合物、部分细胞浆、细胞膜以及全部的细胞器被隔离在一个新形成的双层膜囊泡（自噬体）中，而后这个囊泡与溶酶体融合，内容物被降解后生成的产物又将被再循环利用，进入生物合成的过程[7]。自噬可以实现两个基本的生理功能：①在细胞组成结构上，自噬降解和再利用了冗余老化的分子和细胞器；②自噬破坏了非正常的和潜在损害性的分子和细胞成分，预防性清除了促氧化应激的线粒体和蛋白质聚集体，从而防止DNA突变及细胞癌变[8]。
2 自噬检测的分子标志
细胞在自噬发生过程中会出现各种分子的动态变化，鉴定并识别这些分子标志将有利于检测自噬的发生。
2.1 微管相关蛋白轻链3（MAP-LC3）
MAP-LC3是自噬体中酵母Atg8的同源基因，也是哺乳动物细胞自噬发生的标志物。癌细胞中，MAP-LC3被处理后可产生胞浆MAP-LC3-Ⅰ，后者经过类泛素化修饰并与自噬体膜上的磷脂酰乙醇胺进行共价结合形成MAP-LC3-Ⅱ。基于MAP-LC3-Ⅱ的水平是与自噬的水平相对应的[9]，自噬的启动可以通过检测MAP-LC3-Ⅱ水平或观察细胞表达自噬体MAP-LC3的点状荧光颗粒来判断。此外，自噬体与晚期核内体和溶酶体的融合可以通过共标记MAP-LC3和溶酶体膜蛋白1（Lamp1）来进行评估。
2.2 Beclin 1
候选抑癌基因Beclin 1是哺乳动物中一种酵母ATG6-Vps30的同源基因，在肿瘤发生及自噬体形成的过程中起到了关键的调节作用[10]。Beclin 1是与bcl-2相互作用的一个伴侣，在低分化胃癌中，Beclin 1和bcl-2蛋白均出现高表达，提示两者之间可能存在一定的联合作用[11]。目前认为，由Beclin 1基因编码的二聚体线粒体蛋白可以诱导凋亡的发生，而bcl-2又可以抑制Beclin 1依赖的自噬发生[12-13]。因此，bcl-2/Beclin 1信号可能是胃癌细胞生物效应一个关键调节器，也可能是自噬发生的一个重要信号元件。
2.3 p62/SQSTM1
另一个观察自噬的方法就是监测p62/SQSTM1 (sequestosome 1)蛋白的降解，该蛋白可以将泛素化的蛋白聚合物与MAP-LC3相连[14]。与正常的胃黏膜相比，低分化胃癌中自噬信号相关的MAP-LC3-Ⅱ/Ⅰ和p62蛋白水平明显升高，且Lamp2和组织蛋白酶B的表达也有明显增加，这说明了自噬-溶酶体信号参与了低分化胃癌的病理发展[11]。
3 自噬在胃癌中的临床意义
在肿瘤发生及进展的各个阶段中，自噬起到了一个错综复杂而自相矛盾的作用。事实上，自噬犹如一把“双刃剑”。一方面，在正常细胞中基础自噬可以避免一些DNA突变的分子和细胞器的积聚，防止了细胞转化[15]。如正向调控自噬的基因如Beclin 1或同源性磷酸酶-张力蛋白（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN）功能缺失后容易产生自发性肿瘤。另一方面，在肿瘤细胞中基础自噬的长期上调有利于癌细胞处于一种衰老或休眠的状态，如肿瘤干细胞，这将导致肿瘤对化疗及放疗的抵抗作用，并再次激活而导致复发。此外，化疗药物诱导氧化应激和DNA损伤或新生血管缺乏诱导乏氧和饥饿时，上调的自噬能够使癌细胞克服这种代谢应激[16]。有研究[17]显示，某些化疗药物可以在肿瘤细胞中诱导保护性自噬，以逃避药物诱导的凋亡和杀伤作用。
对于自噬与胃癌患者临床特征之间的关系仍然存在很多争议。与其他部位肿瘤如乳腺癌、卵巢癌、肝癌等不同，Beclin 1在6种胃癌细胞株（HGC-27、MKN803、MGC-803、SGC-7901、MKN-28和BGC-823）中的表达均较正常胃上皮细胞株（GES-1）上调；在淋巴结转移阳性的胃癌患者组织标本中，Beclin 1蛋白的表达也较癌旁组织及正常胃黏膜组织为高，其中84.5%的患者出现Beclin 1蛋白的高表达[18]。Chen等[19]检测了155例胃癌标本，提示在胃癌组织中Beclin 1表达较癌旁组织及正常胃黏膜明显升高（58.1%比40.0%和43.3%）。然而，郭长青等[20]和马陆军等[21]采用同样的方式分别检测了62例和50例胃癌标本，结果胃癌组织中Beclin 1蛋白的表达阳性率均低于癌前病变或正常对照组。此外，胃腺癌Beclin 1表达下调则与肿瘤低分化、淋巴结或远处转移、更晚的TNM分期、肿瘤复发、甚至更短的患者生存期等密切相关。因此，表达下调的Beclin 1是胃癌患者预后差的一个独立标志物[19]。而马陆军等[21]认为，Beclin 1的表达仅与胃癌的分化程度和淋巴结转移密切相关, 与肿瘤的部位、大小、浸润深度和TNM分期无关。这些结果仍然需要通过规范样本的来源、样本量大小、检测方法等来进一步验证，以便找到这些差异之间的原因。
4 自噬的调控
影响细胞内自噬水平的因素众多，包括遗传突变、内在的表观遗传学调控、甚至肿瘤的微环境等，其中涉及了许多蛋白分子和信号通路变化，阐明这些因素在肿瘤自噬失调节中的临床意义将有助于开创新的肿瘤诊断和治疗的方法。
4.1 自噬相关基因的功能变化
自噬相关的癌基因或抑癌基因突变可以导致自噬失调控，越来越多的证据显示，抑癌基因可以促进自噬而癌基因则抑制自噬[22]。
4.2 PI3K/Akt信号通路
磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）是一类脂质激酶，其主要的生化功能是促使磷酸肌醇的3-羟基基团磷酸化。在许多恶性肿瘤中，PI3K/Akt信号通路常常被激活，并参与细胞生长、肿瘤形成及侵袭、肿瘤药物疗效等方面的调控[23]。在自噬的生化调控中，许多蛋白/脂质激酶、蛋白/脂质磷酸酶和单/三聚体GTP酶能够控制自噬的诱导和进程[24]。自噬体形成是通过PI3K第Ⅲ类激酶(也称为Vps34)合成的PI3P分子来启动信号的，而这种激酶一般是在与Beclin 1相互作用后方可激活[25]。将PI3K（Ⅰ）的siRNA腺病毒载体转染SGC7901胃癌细胞后24～72 h，可以发现Beclin-1、MAP-LC3和p53蛋白表达明显上调，而bcl-2蛋白表达下调，说明阻断PI3K信号通路可以通过增强癌细胞的凋亡和自噬来抑制胃癌细胞的增殖活性[26]。常用的化疗药物5-FU也可通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路的活性来诱导胃癌MGC803细胞发生凋亡和自噬[27]。
4.3 AMPK/mTOR/ULK1信号通路
调控自噬的另一个关键点在于哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）。有35种以上类型的蛋白是自噬发生和进展所必需的，这些蛋白调节了自噬体的形成及其与溶酶体的延伸、融合等，其中mTOR依赖的丝氨酸-苏氨酸激酶ULK1（Atg1同源物）最重要[28]。ULK1是一种多分子复合物的组成部分，促进磷酸化作用并引导促自噬分子的转位。mTOR的激活可以抑制ULK1和自噬的相互作用，抑制mTOR的活性即可诱导自噬的发生[29]；而缺乏ATP的AMPK通路可以抑制mTOR并直接激活ULK1，进而促进应激条件下的自噬[30]。各种氨基酸和生长因子可以保持mTOR的活性，而营养缺乏或能量耗竭则增加了基础自噬的水平。
此外，由Beclin 1及其激酶VPS34和它们的共因子AMBRA1共同组成的自噬核心复合物促使了自噬装配所必需的膜修饰，且基于自噬相关基因ATG5、ATG7和ATG12形成的类泛素共轭系统调节着自噬体的形成和修饰，而在转录后水平这些蛋白也均接受ULK1、AMPK、备选的激酶（如ERK2）或者去乙酰化作用等的调控。
Akt信号通路可以通过激活mTOR来负性调节自噬，联合使用mTOR抑制剂RAD001和Akt抑制剂MK-2206可以对低PTEN表达的胃癌细胞产生协同细胞毒性作用，这主要是由于两者联用后增强了Akt/mTOR信号的抑制，下调cyclin D1的表达，并激活了细胞外调节蛋白激酶/丝裂原活化蛋白激酶（ERK/MAPK）信号，由此诱导了ERK依赖的自噬性细胞死亡[31]。
4.4 NF-κB信号通路
NF-κB抑制剂SN50可以激活自噬并诱导胃癌SGC7901细胞凋亡的发生，从而抑制细胞的增殖活性。其机理在于SN50可以引起细胞中损害调节自噬调控蛋白（damage-regulated autophagic modulator，DRAM）的显著升高。而DRAM是一类具有6个跨膜区的溶酶体蛋白，内源性DRAM的表达可导致自噬体的聚集[32]。
4.5 Src家族激酶（Src-family kinases，SFK）
SFK是一组膜相关非受体酪氨酸激酶，可以参与细胞的多种生物学功能的调节。SFK抑制剂诱导自噬发生并通过调控细胞生存增殖、微管稳定性、运动或肿瘤血管形成等来增强癌细胞对含紫杉醇药物化疗方案的敏感性[25]。
4.6 表观遗传学因素
4.6.1 DNA启动子的甲基化
在胃癌中，肿瘤抑制基因Klotho启动子的甲基化导致了其功能的失活。采用DNA脱甲基化试剂5-Aza恢复Klotho基因的功能则可以通过下调IGF-1R、IRS-1（胰岛素受体底物蛋白1）、PI3K、Akt和mTOR磷酸化作用来抑制细胞增殖，并诱导癌细胞凋亡和自噬[33]。
4.6.2 组蛋白乙酰化
组蛋白脱乙酰酶抑制剂伏立诺他（Vorinostat）可以诱导胃癌细胞株的凋亡和自噬发生。而通过药理学或者基因学的方法抑制自噬可以增强伏立诺他的抑癌效果，这提示了联合伏立诺他和自噬抑制剂将会是胃癌更为有效的治疗方法[34]。
4.6.3 microRNA介导的mRNA降解
某些自噬相关基因mRNA中包含了不同家族microRNA的靶序列，因此，microRNA可以在转录后水平抑制某些自噬相关通路上的关键蛋白并调控自噬的发生。如miR-30家族成员[35]和癌基因miR-376b [36]可以靶向Beclin-1 mRNA的表达，而ATG4C和ATG4D mRNA可以分别受癌基因miR-376b和抑癌基因miR-101的下调[37]。此外，乏氧诱导的miR-155表达的上调可以增加人类鼻咽癌细胞和宫颈癌细胞的自噬活性，其机理在于miR-155可以靶向调控mTOR信号通路中的多个基因，包括RHEB、RICTOR、RPS6KB2等，藉此间接调控自噬[38]。
4.7 细胞外信号
微环境因素（乏氧、pH、氧化应激、营养、细胞因子、激素、生长因子等）和基质中肿瘤细胞与邻近细胞（炎症细胞或纤维母细胞）之间的物理-代谢交互作用等也影响了肿瘤细胞的自噬[39]。在肿瘤的内部区域乏血管化将导致癌细胞乏氧或饥饿，引起HIF-1α和AMPK驱动的自噬活性；乏氧可以诱导一系列特定miRNA的上调并进而调控自噬的发生，这对癌细胞的生存是有利的。另一方面，在血管丰富的肿瘤部位，营养成分可以限制自噬并有利于癌细胞的生长。
5 自噬在胃癌治疗中的作用
靶向自噬信号目前被认为是一种非常有前景的抗肿瘤治疗策略之一。多个研究结论显示，无论自噬增强剂还是自噬抑制剂都可以诱导癌细胞死亡而产生抗肿瘤治疗效果[40]；如奥沙利铂可以诱导胃癌细胞MGC803发生凋亡和自噬，联合应用奥沙利铂和自噬抑制剂氯喹可以明显抑制细胞的增殖和诱导细胞凋亡[41]；然而，在特定的情况（如长期的饥饿、氧化应激或代谢损害）下，过度持久的自噬上调也可以导致细胞死亡，这时使用自噬诱导药物（如雷帕霉素及其类似物）进行抗肿瘤治疗则更为合理[42-43]。聚钼酸盐（PM）作用于胃癌细胞MKN45后，可以通过诱导自噬来抑制胃癌细胞的增殖[44]。
祖国医学中的许多中药成分在干预胃癌细胞后也表现出明显的自噬诱导作用。灵芝中所包含的重组真菌免疫调节蛋白Lz-8，可以通过Caspase非依赖的途径诱导内质网应激介导的过度自噬和激活泛素-蛋白酶体的降解系统而导致胃癌细胞死亡[45]。蟾蜍灵能明显抑制胃癌细胞的生长，并且诱导其发生保护性自噬[46]。丹参酮ⅡA和二氢青蒿素（DHA）可通过上调自噬相关基因Beclin 1、MAP-LC3-Ⅱ和PTEN的表达及抑制自噬负调控Akt /mTOR信号转导通路来诱导人胃癌SGC7901细胞自噬，并对细胞的生长产生抑制作用[47-48]。中药β-榄香烯作用于胃癌细胞后，可以通过上调Atg5-Atg12结合蛋白质表达及抑制PI3K/Akt/mTOR/p70S6K1信号通路而诱发细胞自噬并抑制细胞活力；同时采用自噬抑制剂3-MA或使用siRNA技术敲除Beclin 1基因表达可以明显增强β-榄香烯的抗肿瘤效果[49]。而厚朴酚能够诱导胃癌细胞发生自噬，但这种自噬并未涉及细胞死亡，而是作为癌细胞凋亡的推动者参与了凋亡的发生[50]。
6 结论
综上所述，作为细胞对内外刺激的一种应激反应机理，自噬既可促进细胞的死亡，也可延长肿瘤形成中癌细胞的存活[51]。许多研究证实，自噬和凋亡可以共存或序贯性地出现，而两者之间又可以存在一定的相互作用，如自噬的上调与凋亡的下调相互关联能够共同促使肿瘤细胞对化疗药物的耐受。自噬过程中所涉及的相关蛋白有望成为新的肿瘤分子靶向治疗的靶点，而调控自噬的药物（包括中药成分）在肿瘤治疗中已取得了较好的实验效果，具有广阔的应用前景。但基于自噬调控的抗肿瘤治疗效果取决于细胞内自噬的实际水平，而后者的影响因素众多，其中PI3K和mTOR信号通路已被证实为调控自噬的主要信号通路。另外，microRNA在自噬调控中的重要作用也正逐步为人所重视。尽管如此，目前对肿瘤细胞自噬现象的了解仍然知之甚少。因此，在分子机理上阐明自噬现象并通过合理调控自噬来杀伤癌细胞仍然任重而道远。