劉巧麗，陳自喜，相芬芬 綜述，康向東 審校

200062上海，上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬普陀醫(yī)院 檢驗科(劉巧麗、陳自喜、相芬芬、康向東)；200080上海，上海交通大學(xué)附屬上海市第一人民醫(yī)院 中醫(yī)科(劉巧麗)

結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)是全球第三大常見腫瘤[1-2]，全球每年近70萬人口死于這類疾病[3]。2013年和2018年的統(tǒng)計結(jié)果顯示：早期階段(I期至IIC期)患者的5年生存率高達70%和71%。但CRC發(fā)病隱匿，大部分患者確診時已為中晚期，故IV期(晚期，包括遠處轉(zhuǎn)移)患者的5年生存率則僅為12%～14%[4]。CRC的發(fā)生與腸道各種炎癥或腸道微生物密切相關(guān)，而其中非常重要的一個環(huán)節(jié)就是Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)髓樣分化因子(myeloid differentiation factor 88,MyD88)信號通路。MyD88即是TLRs信號通路中的一個關(guān)鍵接頭分子，在傳遞上游信息和疾病發(fā)生發(fā)展中具有重要的作用，一直是炎癥相關(guān)性腫瘤研究的熱點。近年來關(guān)于MyD88通過調(diào)節(jié)自噬與凋亡影響CRC預(yù)后及轉(zhuǎn)歸的研究逐漸增多。本文將MyD88與CRC發(fā)生發(fā)展關(guān)系總結(jié)如下(圖1)，并就MyD88調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)性CRC中自噬與凋亡發(fā)生的研究進展進行綜述。

圖1 MyD88通過調(diào)控自噬及凋亡促進炎癥相關(guān)性結(jié)腸癌發(fā)生

Figure 1. MyD88 Promotes Inflammatory-Associated Colon Cancer by Regulating Autophagy and Apoptosis

MyD88 receives TRLs (mainly TRL4) signal and promotes the development of inflammatory-associated colon cancer by activating autophagy of colon cells and inhibiting their apoptosis.

1 MyD88與CRC的相關(guān)研究

1.1 MyD88

TLRs通路的激活信號通過一類橋接于受體與蛋白激酶之間的接頭蛋白來傳導(dǎo)。作為一種通用適配器蛋白，MyD88是非常重要的接頭蛋白，在TLR激活后首先被招募，介導(dǎo)下游的信號傳導(dǎo)，是TLRs通路信號傳導(dǎo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。MyD88最早由Lord等[5]在1990年報道，初期被描述為一種由IL-6誘導(dǎo)的新型骨髓分化原反應(yīng)基因，當時的研究表明它是一種通用的銜接蛋白，因為幾乎所有的TLR(TLR3除外)都使用它來激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB。該研究表明MyD88分子結(jié)構(gòu)的C端包含Toll /白細胞介素-1(interleukin-1,IL-1)受體TIR結(jié)構(gòu)域，能與TLRs上的TIR結(jié)構(gòu)域相作用；而其N端與死亡結(jié)構(gòu)域(death domain,DD)相似，能與其他具有DD的蛋白相作用，MyD88的DD與TLR介導(dǎo)的細胞凋亡有關(guān)；同時MyD88也存在中間結(jié)構(gòu)域，可以通過蛋白-蛋白相互作用的方式，與IL-1受體相關(guān)激酶相互作用，從而在TLRs信號通路中激活下游各種效應(yīng)分子。

1.2 MyD88與炎癥相關(guān)性腫瘤

多年的大量研究表明，MyD88在細菌及某些炎性疾病傳遞上下游信息中具有重要的作用，在癌癥誘導(dǎo)型炎癥的背景下，可以促進腫瘤形成，故其一直是炎癥相關(guān)性腫瘤研究的熱點。Rathore等[6]發(fā)現(xiàn)一種急性期炎癥糖蛋白，即癌細胞衍生的長五聚體蛋白(cancer cell-derived long pentraxin 3,PTX3),是侵襲性黑色素瘤分泌的一個因子，可促進腫瘤細胞的侵襲，其自體性觸發(fā)了IKK/NF-κB信號通路，促進上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)因子TWIST1的遷移、入侵和表達。此外，他們還進一步發(fā)現(xiàn)TLR4和MyD88敲減會抑制PTX3誘導(dǎo)的黑色素瘤細胞遷移，表明PTX3通過TLR4/MyD88依賴通路發(fā)揮作用。Zandi等[7]使用TLR4特異性抑制劑TAK-242研究抑制TLR4對多個卵巢癌和乳房癌細胞系的入侵特性的影響，結(jié)果顯示在TLR4過表達細胞系中，TLR4/MyD88表達與癌細胞對TAK-242的反應(yīng)之間存在顯著的相關(guān)性：TLR4/MyD88表達越高，TAK-242處理后各癌細胞系的IC50越高。此研究首次表明TAK-242不僅降低了MMP2和MMP9的酶活性，而且下調(diào)了EMT相關(guān)基因的表達，可以顯著降低卵巢癌和乳腺癌細胞系的侵襲性，說明了TLR4/MyD88在乳腺癌中的重要作用。同樣有研究者使用胰腺癌小鼠腫瘤模型進行相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)阻斷MyD88信號大大改善胰腺導(dǎo)管腺癌相關(guān)厭食和疲勞，減輕消瘦，減少肌肉萎縮，減少全身和中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥，并最終提高生存率，這些研究數(shù)據(jù)表明，MyD88信號在調(diào)解炎癥觸發(fā)隱匿性進展型胰腺癌方面起著關(guān)鍵作用[8]。

1.3 炎癥相關(guān)性CRC

早在1863年， Virchow就描述了炎癥在癌癥發(fā)展中的作用，他通過觀察到炎性細胞浸潤腫瘤的現(xiàn)象，推測癌癥源于炎癥部位(即“淋巴網(wǎng)狀滲透”理論)，該論文做了一個非常形象生動的比喻：在腫瘤的發(fā)生中，如果基因損傷是“點燃火焰的火柴”，那么某些類型的炎癥可能會提供“助長火焰的燃料”[9]。在過去的幾十年中，Virchow的假設(shè)得到了大量證據(jù)支持，即多種癌癥是由感染和慢性炎癥性疾病引發(fā)的[10]。炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)是公認的CRC發(fā)生發(fā)展的促進因素[11-12]。Kaiser Permanente醫(yī)療系統(tǒng)在美國的一項研究發(fā)現(xiàn)，潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)患者和克羅恩病(Crohn’s disease,CD)患者中CRC的發(fā)病率比普通人群高60%，而且對于UC和CD患者而言，CRC的發(fā)病率隨時間推移保持穩(wěn)定升高[13]。結(jié)腸炎相關(guān)性CRC(colitis-associated colorectal cancer,CAC)是IBD患者的嚴重并發(fā)癥之一，IBD患者發(fā)展為CRC的風(fēng)險顯著高于健康人群，病程30年以上的UC患者發(fā)生癌變的概率高達18%，且CAC致死率也顯著高于散發(fā)性CRC[14]。

1.4 MyD88與炎癥相關(guān)性CRC

2010年Grivennikov等[15]也提出，由微生物或危險信號觸發(fā)的炎癥驅(qū)動多種形式的人類癌癥。肺是一種粘膜組織，有不同的細菌群落定植，有研究者證明局部致病性微生物群通過激活肺駐留γδ T細胞，引發(fā)與肺腺癌相關(guān)的炎癥。其機制可能是共體細菌刺激機體以Myd88依賴性的途徑產(chǎn)生IL-1和IL-23，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-17和其他效應(yīng)分子的Vγ6+Vδ1+T細胞增殖和活化，以促進炎癥和腫瘤細胞增殖[16]。腸道是和肺相似的粘膜組織，約有數(shù)百萬億共生菌定居于人體腸道內(nèi)，共同參與碳水化合物吸收、腸上皮細胞代謝、CD4+T淋巴細胞分化和免疫應(yīng)答過程，從而維持腸道穩(wěn)態(tài)[17]。Mishima等[18]使用糞便移植到無菌且表達IL10/EGFP的報告鼠和IL10基因敲減小鼠，證明來自特定無病原體小鼠的微生物群主要刺激前者GF小鼠中產(chǎn)生IL-10的結(jié)腸特異性B細胞和T調(diào)節(jié)細胞，IL-10依次降調(diào)的微生物群激活粘膜炎細胞因子。其研究結(jié)果表明，腸道細菌通過TLR2、MyD88和PI3K通路激活腸道IL-10產(chǎn)生的B細胞減少結(jié)腸T細胞的激活，并維持粘膜平衡。由此可見，作為腫瘤微環(huán)境的一部分，腸道菌群的失調(diào)可進一步導(dǎo)致腸上皮屏障功能受損、持續(xù)性免疫應(yīng)答異常激活與各種促炎和促癌因子的分泌，從而促進IBD及CAC的發(fā)生[19-20]，而在這個過程中，MyD88又起了非常重要的調(diào)控作用。

Uronis等[21]發(fā)現(xiàn)，腹腔注射偶氮甲烷(azoxymethane,AOM)誘導(dǎo)CAC時，普通環(huán)境下IL-10基因敲除小鼠可發(fā)生CRC，且腫瘤數(shù)目與腸道炎性反應(yīng)的嚴重程度呈正相關(guān)，而無菌環(huán)境下的小鼠腸道黏膜仍保持完整，無CAC發(fā)生，說明腸道菌群在炎性反應(yīng)和腫瘤發(fā)生過程中的確發(fā)揮著關(guān)鍵作用，同時TLR/MyD88信號通路缺失能明顯抑制CAC的發(fā)生。Xie等[22]進一步發(fā)現(xiàn)，在野生型小鼠CAC模型中，使用MyD88抑制劑阻斷TLR/MyD88信號通路不僅能降低結(jié)腸上皮細胞的增殖能力并促進其凋亡，而且能抑制CD4+T淋巴細胞和固有免疫細胞在炎性反應(yīng)部位的浸潤，減少TNF-a、IL-6、IL-17A的產(chǎn)生，顯著緩解腸道炎性反應(yīng)，從而抑制腫瘤形成。這些研究均證實了TLR/MyD88信號傳導(dǎo)在CRC發(fā)展中的重要作用。近年來，Echizen等[23]通過構(gòu)建幾種與炎癥相關(guān)的胃和腸腫瘤的小鼠模型，檢測了腫瘤發(fā)生的體內(nèi)機制，提出通過抑制TLR/MyD88調(diào)節(jié)炎性微環(huán)境的途徑，將是針對胃腸癌癥發(fā)生和惡性進展的一種有效的預(yù)防或治療策略。此外尚有另一種機制研究，激活轉(zhuǎn)錄因子6(activating transcription factor 6,ATF6)是TLRs/MyD88信號向下傳遞的下一級分子，Coleman等[24]對MyD88/TRIF敲除小鼠中分析腸上皮細胞中特異性表達的ATF6活性形式，表明腫瘤啟動和生長尚需要MyD88/TRIF依賴信號傳感器激活和轉(zhuǎn)錄激活子3。

然而，雖然有研究提示MyD88促進了結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展，另有一些研究則表明，MyD88的缺失保護了機體免于結(jié)腸癌發(fā)生的命運。如2018年Song等[25]利用AOM和右旋糖酐硫酸鈉(dextransodiumsulfate,DSS)誘導(dǎo)MyD88敲除(MyD88-/-)小鼠結(jié)腸癌的發(fā)生，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MyD88-/-小鼠對AOM/DSS的敏感性更高，進而得出MyD88在CAC發(fā)育過程中保護腸道免受腫瘤的侵襲的結(jié)論。同樣也有研究者對此進行了深入的研究，結(jié)果表明MyD88缺失會導(dǎo)致下列結(jié)果：親炎性和親腫瘤細胞因子的產(chǎn)生明顯增加；骨髓中產(chǎn)生IL-1的中性粒細胞募集增加；上皮細胞凋亡增加，并且上皮細胞增殖減少；COX-2、p-STAT3、β連環(huán)蛋白(β-catenin)和細胞周期蛋白D1在結(jié)腸粘膜表達的增強；誘導(dǎo)進一步的DNA損傷和β-catenin突變[26]。這些結(jié)果均說明MyD88信號在CAC的發(fā)展過程中保護腸道免受腫瘤發(fā)生。事實上，到目前為止，MyD88在結(jié)直腸致癌過程中，如何和為什么具有這些雙重功能仍有待確定，需要更多及更進一步的研究。也正是由于不同觀點的存在，對MyD88的研究就更加有挑戰(zhàn)性及實際價值。

2 自噬、凋亡與CRC及MyD88的調(diào)節(jié)作用

2.1 自噬、凋亡

自噬和細胞凋亡是介導(dǎo)細胞存活和死亡的兩種關(guān)鍵機制。自2016年細胞自噬機制獲得諾貝爾獎后，越來越多的研究者及學(xué)者將目標鎖定自噬與CRC發(fā)生發(fā)展的關(guān)系。自噬是Ashford和Porter在 1962年發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)有“自己吃自己”的現(xiàn)象后提出的，即自體吞噬[27]。mTOR激酶是自體吞噬誘導(dǎo)過程中關(guān)鍵的分子，激活mTOR的通路如Akt和MAPK信號通路抑制自體吞噬，負調(diào)控mTOR的通路如AMPK和p53信號通路促進自體吞噬[28]；ULK是自噬信號通路唯一具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的核心蛋白，在自噬溶酶體組裝前自噬信號是通過由ULK1或ULK2、FIP200和mATG13組成的ULK復(fù)合物的活化介導(dǎo)的[29]；進而誘導(dǎo)下游信號通路的信號傳遞，最終LC3/Atg8的C端被Atg4蛋白酶酶切后生成細胞質(zhì)LC3-I；LC3-I與磷脂酰乙醇胺也以泛素樣反應(yīng)的方式連接，這個反應(yīng)需要Atg7和Atg3(分別為E1和E2樣酶)；LC3的脂質(zhì)形式，即LC3-II，吸附在自噬體膜上，從而將LC3與自噬小泡聯(lián)系起來；自噬體中LC3的存在，及其向低遷移形式的LC3-II的轉(zhuǎn)化被作為自噬發(fā)生的指示器[30-31]，這也是“自噬研究指南”中確認的研究方法，為現(xiàn)代科學(xué)研究者所廣泛采用進行研究探索。

2.2 自噬、凋亡與CRC

自噬和細胞凋亡的相互關(guān)系已經(jīng)在癌癥的腫瘤發(fā)生和進展中有記載，而CRC中兩種途徑之間的相互作用尚未被全面總結(jié)。細胞凋亡是一種嚴格控制的途徑，在生理和病理條件下介導(dǎo)細胞死亡，并被稱為CRC的治療靶點[32]。自噬是饑餓或調(diào)節(jié)CRC細胞存活和死亡的細胞防御途徑[33]，已獲公認的3種亞型，包括巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬(chaperone mediated autophagy,CMA)[34]。巨自噬首先形成吞噬細胞，吞噬細胞溶質(zhì)并在溶酶體中降解；微自噬是溶酶體控制細胞質(zhì)材料吞噬的過程；CMA是由分子伴侶介導(dǎo)的自噬途徑[35]。越來越多的證據(jù)強調(diào)了這兩種細胞過程在經(jīng)歷病理生理學(xué)改變的CRC細胞中相互作用的重要性。

在機制上，奧希替尼(osmertinib,OSI)上調(diào)單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白1的表達，隨后激活LKB1/AMPK信號，導(dǎo)致CRC細胞自噬誘導(dǎo)。抑制自噬能顯著增強OSI誘導(dǎo)的大腸癌細胞凋亡和生長抑制，提示自噬在OSI治療中的保護作用[36]。EAEC誘導(dǎo)大腸癌細胞產(chǎn)生ROS，隨著EAEC-PDT后凋亡率和自噬通量的顯著增加，PERK途徑的激活介導(dǎo)了這些效應(yīng)[37]。

自噬與凋亡調(diào)控CRC細胞死亡之間的相互作用可以簡單概括為：1)可以同時誘導(dǎo)結(jié)腸癌細胞自噬和細胞凋亡，并獨立調(diào)節(jié)結(jié)腸癌細胞死亡[38-40]；2)有研究表明通過ROS誘導(dǎo)AMPK活化促進自噬啟動，并促進凋亡發(fā)生，說明自噬的啟動可以導(dǎo)致細胞凋亡[41]；3)自噬通過阻止受損DNA和ER應(yīng)激產(chǎn)物的積累來拮抗凋亡細胞死亡[42-44]。如2015年有研究者探索了奧沙利鉑誘導(dǎo)人結(jié)腸直腸癌細胞系HT29和HCT116耐藥的機制，結(jié)果表明，在奧沙利鉑治療后，CRC細胞中有明顯的自噬表達，且這種自噬對暴露于奧沙利鉑的癌細胞具有抗凋亡的保護作用，其機制主要是通過對細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)/細胞外信號調(diào)節(jié)激酶激酶磷酸化的誘導(dǎo)作用[45]。通過促進泛素特異性肽酶5、二肽酶和氧化固醇結(jié)合蛋白相關(guān)蛋白8的相互作用，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，持續(xù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)大腸癌細胞凋亡，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激同時通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)吞噬誘導(dǎo)自噬反應(yīng)，作為緩解過度內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的保護機制[46]。這些理論提示在不同的臟器或不同的腫瘤類型中，即使是相同的基因或相似的發(fā)病機制仍可能彼此相似或相左，這為腫瘤領(lǐng)域的學(xué)者開展自噬與凋亡相關(guān)研究提供了更多的可能性。

2.3 MyD88對CRC細胞自噬與凋亡的調(diào)節(jié)作用

關(guān)于MyD88在CRC中對CRC細胞自噬與凋亡的調(diào)節(jié)作用，相關(guān)報道比較少。高遷移率家族1蛋白(high-mobility group box 1,HMGB1))是眾所周知的自噬調(diào)節(jié)劑，被廣泛報道在自噬誘導(dǎo)中起中心作用，是一種高度保守的核蛋白，通過染色質(zhì)結(jié)合因子的作用，它可以促進許多轉(zhuǎn)錄蛋白復(fù)合物的組裝；除核作用外，HMGB1還充當細胞外信號分子，與RAGE和TLR結(jié)合，導(dǎo)致細胞分化、細胞遷移、腫瘤進展和炎癥[47-48]。2017年Dajon等[49]提出死亡的腫瘤細胞釋放的HMGB1可通過激活TLRs-MYD88信號通路，產(chǎn)生抗腫瘤或原癌作用。同年發(fā)表在cell上的一項研究顯示具核梭桿菌(Fusobacteriumnucleatum)通過MyD88激活自噬減少凋亡并促進CRC的化療耐藥，對自噬與凋亡調(diào)控CRC細胞死亡之間相互作用方式的研究，也是一個強有力的認同和補充[50]。2019年有學(xué)者進一步深入研究后發(fā)現(xiàn)，細胞核中的HMGB1通過上調(diào)熱休克蛋白hsp27的表達誘導(dǎo)自噬，細胞質(zhì)中的HMGB1可激活細胞周期蛋白Beclin-1/PI3K-III復(fù)合物促進自噬，而細胞外的HMGB1與晚期糖基化終產(chǎn)物受體結(jié)合誘導(dǎo)自噬；且抑制HMGB1誘導(dǎo)的自噬可以逆轉(zhuǎn)化療耐藥性，這個過程可由非編碼RNA如microRNA和lncRNas調(diào)節(jié)；進而得出結(jié)論：HMGB1誘導(dǎo)的自噬在腫瘤中具有重要的作用，并具有潛在的逆轉(zhuǎn)耐藥性的新策略應(yīng)用價值[51]。這與上述2017年cell報道的研究結(jié)論相似。綜合自噬、凋亡調(diào)控結(jié)腸癌細胞死亡及MyD88的潛在作用，提示MyD88是這一系列連鎖反應(yīng)中的關(guān)鍵因子，揭開MyD88參與的結(jié)腸癌細胞死亡之謎可能為CRC治療開辟新的策略。

3 總結(jié)與展望

MyD88在炎癥相關(guān)性腫瘤中發(fā)揮著重要作用。結(jié)腸又是人體中的一個“微生物富集的城池”，故炎癥相關(guān)性結(jié)腸癌的發(fā)生與MyD88調(diào)控自噬與凋亡的機制密不可分。課題組研究前期發(fā)現(xiàn)乳腺癌中MyD88的高表達引起紫杉醇的耐藥[52]，進一步的深入研究表明熊果酸可通過靶向miRNA-149-5p/MyD88可逆轉(zhuǎn)乳腺癌治療中的紫杉醇耐藥[53-54]。且如前所述，發(fā)表在cell上的一項研究表明MyD88可通過激活自噬抑制凋亡影響著結(jié)腸癌的預(yù)后轉(zhuǎn)歸[50]，如能在此潛在“藥靶”的基礎(chǔ)上努力探索相應(yīng)治療藥物，必將對結(jié)腸癌的治療及預(yù)防做出一定的改善。同時由于CRC發(fā)病與IBD的緊密聯(lián)系，如能就此做出肯定性工作，對防治結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展必然有顯著的貢獻。

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