ATG7、FIP200在口腔癌中的研究进展
黄春英 姚金光
[专家介绍]姚金光，二级教授，口腔颌面外科学教授、主任医师，口腔医学博士，博士研究生导师，广西高校重点实验室学科带头人。现任右江民族医学院党委副书记、校长，中华口腔医学会理事，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。从事口腔医学临床、教学和科研工作30余年，具有扎实的专业理论知识和丰富的临床经验，主要研究口腔肿瘤淋巴结转移分子机制，在口腔颌面部骨折、先天畸形、肿瘤等方面的研究有较深的造诣，专长于牙颌畸形矫正、颌面部整形，应用显微外科技术开展吻合血管或带血管蒂皮瓣整复颜面部畸形、缺损等手术达到国内先进水平。主持国家自然科学基金2项，省级课题6项，SCI收录论文5篇，获广西科技进步二等奖2项。主（参）编专著、教材5部，培养硕士研究生20名，博士研究生1名。
【摘要】 自噬（autophagy）是一种细胞分解代谢过程，可以通过溶酶体降解系统维持细胞内稳态。自噬相关基因7（autophagy related gene 7，ATG7）、200 kDa的家族相互作用蛋白（family interacting protein of 200 kDa，FIP200）与自噬关系密切，并具有调控自噬功能，可以控制肿瘤细胞的增殖、凋亡、迁移、侵袭。自噬与口腔癌的发生发展密切相关，ATG7、FIP200在口腔癌中的作用及可能的机制的详细研究有望为口腔癌预后和靶向治疗提供新的方向。该文就自噬相关基因ATG7、FIP200在口腔癌中的研究进展进行综述。
【关键词】 自噬;ATG7;FIP200;口腔癌
中图分类号：R739.8?? 文献标志码：A?? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2021.03.001
Research progress of ATG7 and FIP200 in oral cancer
HUANG Chunying1， 2， YAO Jinguang1
（1. Department of Stomatology of Affiliated Hospital， 2. Graduate School， Youjiang Medical University for Nationalities， Baise 533000， Guangxi， China）
【Abstract】 ??Autophagy is a process of cell catabolism， which can maintain intracellular homeostasis through lysosomal degradation system. Autophagy related gene 7 （ATG7） and family interacting protein of 200 kDa （FIP200） are closely related to autophagy. They can regulate autophagy and control the proliferation， apoptosis， migration and invasion of tumor cells. Autophagy is closely related to the occurrence and development of oral cancer. Detailed studies on the role and possible mechanisms of ATG7 and FIP200 in oral cancer are expected to provide new directions for prognosis and targeted therapy of oral cancer. This article reviews the research progress of ATG7 and FIP200 in oral cancer.
【Key words】 autophagy; ATG7; IP200; oral cancer
自噬（autophagy）是一种高度保守的细胞内降解过程，其发生在多种应激条件下，包括细胞器损伤、蛋白质异常和营养不良等，自噬可利用降解产物来维持细胞活力并通过维持体内稳态来提供能量[1]。自噬在癌症中的作用隨细胞环境或肿瘤阶段而变化，并且与肿瘤抑制和肿瘤促进有关[2]。因此在肿瘤的治疗过程中，能否准确评估自噬在肿瘤中的作用是至关重要的。口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）是头颈部鳞状细胞癌（head and neck squa-mous cell carcinoma，HNSCC）最常见的癌症类型，其包括舌癌、面颊癌、口底癌、唇癌、上腭癌和牙龈癌及口腔其他部位癌症。这些癌症通常起源于正常的口腔黏膜，其开始为不典型增生，然后发展为鳞状细胞癌，最后发展为转移性癌[3]。近年来口腔癌发病率不断上升，并逐渐趋向年轻化。在全球范围内，口腔癌是引起癌症死亡的最高死亡率之一[4]。自噬过程主要受自噬相关基因如自噬相关基因7（autophagy related gene 7，ATG7）、200 kDa的家族相互作用蛋白（family interacting protein of 200 kDa，FIP200）等的调控，本文就ATG7、FIP200在口腔癌中的研究进展作一综述。
1 自噬
根据细胞内物质被运送到溶酶体内的不同方式，自噬可分为三种类型：巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬[5]。宏观自噬的最显著特征是双膜结合的噬菌体和自噬体的形成，自噬体的双膜囊泡可将大量胞质运输至细胞的裂解腔室进行降解[6]。自噬运行可细分为起始阶段、延伸阶段、自噬小体成熟、自噬小体-溶酶体融合以及自噬小体内容物的降解。自噬起始过程主要受哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）和ULK1-ATG13-FIP200复合物调控，并通过调节多个自噬激活信号发挥重要作用，同时mTORC1可直接通过调节3-MDa ULK1-ATG13-FIP200复合物以抑制自噬[7～8]。自噬在AMP激活蛋白激酶（AMP-activated protein kinases，AMPK）和哺乳动物雷帕霉素靶标（mammalian target of rapamycin，mTOR）调控下作用于调节细胞生理状况和环境压力途径的界面。在正常条件下，自噬被mTORC1复合物抑制。然而，在营养不良、内质网应激、DNA损伤或缺氧的情况下，AMPK会抑制mTORC1的活性，然后激活自噬活性[9]。当自噬被抑制时，细胞死亡就会发生，这意味着自噬可能是一种细胞保护机制。已有人提出，肿瘤细胞比正常细胞更依赖自噬来获取代谢物和能量。目前肿瘤细胞对自噬的依赖如何影响其恶性和转移性疾病的进展也成了研究的热点[10]。
2 ATG7、FIP200概述
迄今为止，已鉴定出41种酵母自噬相关（ATG）基因，其中许多具有人类直系同源基因。ATG7是位于第3号染色体上由703个氨基酸组成的78 kDa，其基因编码E1样酶，并参与了两个泛素类蛋白（Ubl）结合系统：ATG12结合系统和ATG8共轭系统，是自噬体形成的重要部分。自噬体形成过程中有两个关键点需要ATG7：ATG5-ATG12共轭物的形成和LC3进入膜的结合。自噬的丧失被发现是由于必需的自噬基因ATG7沉默所致。PAQR3是一种新发现的肿瘤抑制剂，其还可以通过AMPK和mTORC1信号通路调节营养不足引起的自噬。有研究发现，通过敲低ATG7来抑制自噬可消除肺癌细胞中PAQR3的肿瘤抑制活性[11]。HU等学者[12]发现E3泛素连接酶MARCH7与长链非编码RNA MALAT1和自噬相关蛋白ATG7的相互作用可促进卵巢癌的自噬和侵袭。另外有研究发现ATG7在人浸润性膀胱组织中显著过表达，敲除人膀胱癌细胞中的ATG7可以显著抑制癌细胞的侵袭[13]。最近SCHERR等[14]研究发现，ATG7在大肠癌细胞的自噬机制中起着独特的作用，其在大肠癌组织标本中表达上调，敲除ATG7可诱导大肠癌细胞凋亡。
RB1诱导的卷曲螺旋1（retinoblastomal-inducible coiled-coil 1，RB1CC1），也称为FIP200，其蛋白位于染色体8q11区，在自噬体形成早期起着重要作用[15]。其参与ULK1-ATG13-FIP200复合物的形成，与FAK激酶相互作用并抑制其活性，在控制自噬、细胞生长和神经发育中起着关键的生理作用[16]。LI等[17]研究发现，筛选了影响FIP200水平的miRNA和雷帕霉素诱导的自噬后，miR-20a和miR-20b可以通过靶向FIP200来调节自噬。随后，有学者通过生成和分析将内源性FIP200基因中的LQFL突变为AAAA的FIP200敲入小鼠模型，证实了FIP200的非自噬功能足以通过维持其在TNF-α诱导的细胞凋亡中的保护功能来充分支持胚胎的发生，且FIP200的自噬功能是支持新生儿存活和肿瘤细胞生长所必须的[18]。另有研究发现FIP200在乳腺癌脑转移中的表达在乳腺癌转移中起关键作用[19]。
3 ATG7、FIP200与口腔癌
3.1 ATG7在口腔癌中的研究
口腔癌的主要特征是局部浸润性高，继发性肿瘤高复发性及高死亡率[20]。其与吸烟、饮酒和人乳头瘤病毒（HPV）感染有关。此外，基因多态性和其他遗传畸变也与口腔癌的发病机理相关。当前口腔癌的治疗主要是外科手术、辅助放化疗、免疫治疗及靶向治疗等[21]。近年研究发现自噬与口腔癌的发生发展密切相关，其发挥着“双刃剑”作用。孙维克等[22]发现Beclin1作为自噬的正向调控蛋白在正常口腔黏膜中呈高水平表达，在异常增生组的表达阳性率显著减少，并且在鳞状细胞癌组织中又显示高水平表达，这表明自噬在口腔癌的癌变前期可能具有抑制作用，在口腔癌癌变期起促进作用。
p62/SQSTM1是一種在自噬过程中消耗的多效性蛋白，其积累可用作抑制自噬的标志物。KUO等[23]研究发现通过调节ATG7和p62/SQSTM1可以调节肿瘤细胞对PI3K/AKT抑制剂的敏感性。其通过对人体组织的分析显示，与正常组织相比，p62/SQSTM1在大量癌症样品中逐渐积累，表明头颈部鳞癌与自噬缺陷相关，随后通过对TCGA数据进行分析进一步证实了10.0%的头颈部鳞癌样品中ATG7的纯合缺失和mRNA下调，自噬相关蛋白的表达可作为头颈部鳞癌中对PI3K/AKT抑制剂抗性的标志物，研究表明头颈部鳞癌细胞中ATG7表达的丧失与自噬缺陷有关，具有自噬能力的肿瘤细胞系对PI3K抑制更为敏感，PI3K抑制也会因必需的巨自噬蛋白的消耗而逆转。因此，肿瘤细胞可能严重依赖于ATG7和自噬的稳态而存活。
在癌症治疗期间的自噬可能具有保护作用，其也可能是某些治疗剂诱导的细胞死亡的工具。因此，根据用于治疗癌症的药物类型，可能需要或避免与自噬抑制剂联合使用。CYT997是一种新型的微管破坏剂，可用于头颈部鳞癌的治疗。GAO等[24]研究发现CYT997通过诱导活性氧（reactive oxygen species，ROS）相关凋亡而表现出抗癌活性，在使用CYT997治疗后，三个头颈部鳞癌细胞系中ATG7的蛋白水平均显著升高，这表明ATG7是作为CYT997诱导自噬的必需酶，通过敲除ATG7可阻断自噬，并可使头颈部鳞癌细胞对CYT997敏感，从而增强CYT997的疗效。此外，自噬抑制剂羟基氯喹HCQ与CYT997在诱导头颈部鳞癌细胞凋亡方面也具有良好的协同作用，其表明CYT997与自噬抑制剂的联合治疗将提高CYT997的抗癌功效。
AKT-mTOR启动的信号通路是头颈部鳞癌中最频繁改变的信号通路之一，其有助于头颈部鳞癌的发生和发展。ZHOU等[25]研究发现GDC-0349是mTOR的选择性ATP竞争性抑制剂，其通过高水平的p-AKT/p-S6K抑制头颈部鳞癌细胞的增殖，ATG7的siRNA敲低使头颈部鳞癌细胞对GDC-0349敏感，从而导致了增殖抑制和细胞凋亡，然而，在没有GDC-0349刺激的情况下，仅敲低ATG7对头颈部鳞癌细胞存活或凋亡无明显影响。因此，基础ATG7表达在头颈部鳞癌细胞存活/凋亡中的作用可能不显著。XIE等[26]研究发现mTOR是头颈部鳞癌的重要治疗靶点，CZ415是一种mTOR激酶抑制剂，通过经CZ415处理的头颈部鳞癌细胞发现CZ415可诱导Beclin-1、ATG-5和ATG-7上调并使轻链3B（LC3B-Ⅰ）向LC3B-Ⅱ的转化和p62降解，这表明CZ415具有自噬激活作用，通过自噬抑制可以诱导头颈部鳞癌细胞死亡。
自噬在适应缺氧、耐受外部刺激和诱导口腔鳞状细胞癌细胞的化疗耐药性方面起着至关重要的作用。在已确定的癌症中，已显示几种致癌基因可诱导自噬，从而有助于癌症的维持。例如，在体外和体内对多种癌症均表现出抗癌活性的EGCG可通过上调ATG5、ATG7、ATG12、Beclin-1和LC3B-Ⅱ的表达水平来诱导口腔癌细胞自噬[27]。WANG等[28]研究发现丹参酮IIA（TAN）具有通过诱导细胞凋亡和自噬的功能，其可通过诱导Beclin-1/ATG7/ATG12-ATG5途径，并抑制PI3K/Akt/mTOR途径来发挥其对口腔鳞状细胞癌的自噬诱导作用。长链非编码RNA HOX转录反义RNA（lncRNA HOTAIR）在许多类型的人类癌症中过表达，并且与口腔鳞状细胞癌的临床分期和淋巴结转移相关，QIU等[29]研究发现在HOTAIR沉默后，微管相关蛋白1轻链3B（microtubule-associated protein 1 light chain 3，MA-P1LC3B）、beclin1和ATG3、ATG7的表达下调抑制了自噬，mTOR的表达增加抑制了口腔鳞状细胞癌细胞的增殖、迁移和侵袭。因此，HOTAIR是口腔鳞状细胞癌细胞中的致癌基因，HOTAIR沉默可能是口腔鳞状细胞癌的潜在治疗靶点。
3.2 FIP200與口腔癌
多项研究表明，许多肿瘤的发生与癌基因的激活、抑癌基因的失活或两者的结合有关。国内学者发现在小鼠口腔癌模型中，RB1CC1/FIP200基因的纯合性缺失突变可能是导致舌重度异常增生期的骨髓播散细胞中基因失活和肿瘤细胞播散的重要机制之一[30]。随后陈蕾等人[31]采用免疫组化和RT-PCR检测人及小鼠在正常口腔黏膜、上皮异常增生、高分化鳞癌原发灶组织中RB1CC1/FIP200蛋白及基因的表达情况，发现RB1CC1/FIP200表达在人和小鼠相似。因此RB1CC1/FIP200可能参与了口腔鳞癌的早期癌变过程。
TP53是一种癌症抑制基因，TP53的失活可导致p53肿瘤抑制活性的丧失，从而促进了细胞的恶性转化。早期MORSELLI等[32]发现TP53突变与人口腔鳞状细胞癌的病理学分级、临床分期和淋巴结转移有关，癌症组织中TP53的变化是口腔鳞状细胞癌预后不良的独立因素。RB1CC1/FIP200在自噬小体形成中起着根本作用，其编码的进化保守蛋白可以与p53相互作用，共同调节细胞中的多个信号通路，从而控制细胞周期并抑制细胞增殖[33]。近年研究发现在口腔鳞状细胞癌和转移组织中p53和RB1CC1/FIP200的表达高于正常口腔组织，并且p53和RB1CC1/FIP200的表达随癌症的发展而增加[34]。因此当肿瘤缺乏营养时，在其快速生长阶段，自噬可能使肿瘤生长更快，p53和RB1CC1/FIP200的协同作用可能导致口腔鳞状细胞癌的发展。
4 总结与展望
目前ATG7、FIP200在口腔癌中的研究报道较少，自噬与口腔癌发生发展机制尚未完全明确。一些证据表明自噬是一种肿瘤抑制因子，而另一些证据则表明自噬促进了肿瘤的生长。在现实中，自噬作用在癌症生物学中的作用取决于肿瘤的类型和背景，而自噬抑制可能也是癌症治疗的一种有效方式。本文对ATG7、FIP200在口腔癌中的研究进行总结，表明ATG7、FIP200与口腔癌关系密切，其具有调控自噬功能，可调节肿瘤细胞的增殖、凋亡、迁移、侵袭等。近年来自噬在口腔癌中的研究受到越来越多的关注，深入研究ATG7、FIP200在口腔癌进展中的作用及可能的机制，有望为口腔癌及其他肿瘤预后判断和靶向治疗提供新的方向。
参 考 文 献
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（收稿日期：2020-07-06 修回日期：2020-07-30）
基金项目：国家自然科学基金（81660495）
作者简介：黄春英，女，住院医师，医学学士，在读硕士研究生，研究方向：口腔肿瘤。E-mail：601379861@qq.com
通信作者：姚金光。E-mail： yao7760698@126.com
[本文引用格式]黄春英，姚金光.ATG7、FIP200在口腔癌中的研究进展[J].右江医学，2021，49（3）：161-165.
