常鈺玲，牛亞倩 綜述，劉芳，陳徹 審校

甘肅中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅蘭州730000

納米材料（nanomaterial）是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸（0.1～100 nm）或由其作為基本單元構(gòu)成的材料，相當(dāng)于10～100個(gè)原子緊密排列在一起的尺寸［1］。銀納米粒子（silver nanoparticles，AgNPs）是重要的納米材料之一，在納米科學(xué)和納米技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，特別是在納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，包括癌癥診斷和治療中的潛在應(yīng)用［2］，如AgNPs對(duì)癌細(xì)胞可產(chǎn)生毒性，具有作為抗腫瘤劑的潛力。但AgNPs的高生物活性對(duì)暴露的組織和細(xì)胞具有潛在危害。已有研究證明了AgNPs體內(nèi)外的細(xì)胞毒性機(jī)制［3］，但除了氧化應(yīng)激和銀離子溶解，在分子水平上的作用機(jī)制尚未明確。

自噬（autophagy）是指為維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)、分化、發(fā)育及存活，由溶酶體吸收退化物質(zhì)或細(xì)胞器的細(xì)胞代謝過(guò)程［4-5］。在自噬期間，部分細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器被隔離在特征性的雙層或多層自噬泡（也稱為自噬體）內(nèi)，并最終被遞送至溶酶體內(nèi)進(jìn)行大量降解。自噬是一種高度調(diào)節(jié)過(guò)程，可以一般方式參與長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)和整個(gè)細(xì)胞器的轉(zhuǎn)換，也可特異性靶向不同細(xì)胞器（如線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）［6］。在癌細(xì)胞中，自噬是一種重要的生理機(jī)制，可對(duì)癌細(xì)胞在應(yīng)激分子、細(xì)胞因子和腫瘤微環(huán)境下的發(fā)展產(chǎn)生正負(fù)雙向影響，即輕度自噬可促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，若由于癌細(xì)胞壓力導(dǎo)致持續(xù)或過(guò)度自噬，可導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡［7］。有研究表明，納米材料可作為自噬激活劑有效激活細(xì)胞自噬［8］，AgNPs可激活腫瘤細(xì)胞自噬［9］。本文就AgNPs在腫瘤治療中的細(xì)胞毒性作用及其誘導(dǎo)細(xì)胞自噬作用機(jī)制研究進(jìn)展作一綜述。

1 AgNPs的細(xì)胞毒性在抗腫瘤中的作用機(jī)制

目前，已有多種藥物用于治療不同類型的癌癥，但副作用均較大［10］，采用納米材料治療可特異性靶向腫瘤細(xì)胞，避免全身副作用。JULIO等［11］研究表明，AgNPs可誘導(dǎo)癌細(xì)胞形態(tài)改變、細(xì)胞活力和代謝活性降低、氧化應(yīng)激增加，使線粒體損傷和活性氧（reactive oxygen species，ROS）的含量增加，最終導(dǎo)致DNA損傷，從而殺傷癌細(xì)胞［12］。目前，已知生物體暴露于AgNPs的途徑有皮膚接觸、口服攝入、呼吸吸入和靜脈內(nèi)／腹腔內(nèi)注射［13］，AgNPs暴露的途徑和持續(xù)時(shí)間與其自身理化性質(zhì)相關(guān)，其生物利用度、生物分布和病理表型結(jié)果是產(chǎn)生細(xì)胞毒性的主要決定因素［14-15］。另外，AgNPs的潛在細(xì)胞毒性機(jī)制還可能與其誘導(dǎo)的劑量效應(yīng)、細(xì)胞內(nèi)吞作用、亞細(xì)胞定位及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等有關(guān)［16］。

2 AgNPs誘導(dǎo)的自噬在抗腫瘤中的作用機(jī)制

2.1 參與自噬激活和自噬通量的分子 根據(jù)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)遞送至溶酶體中降解的途徑，可將自噬分為3種主要類型，即巨自噬（宏觀自噬）、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA）［17］。宏觀自噬過(guò)程中發(fā)揮功能的結(jié)構(gòu)是自噬體［18］，經(jīng)過(guò)遺傳篩選，主要鑒定出了36個(gè)自噬相關(guān)基因（autophagyrelated gene，ATG），這些基因及其相關(guān)分子協(xié)同調(diào)節(jié)自噬體形成的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，其中有18個(gè)ATG的子集涉及構(gòu)成自噬體形成所需的核心自噬機(jī)制，核心ATGs蛋白可在功能上分為6個(gè)亞組：Atg1／ULK復(fù)合物（包括Atg1、Atg11、Atg13、Atg17、Atg29和Atg31）在自噬體形成的起始中起重要作用，主要通過(guò)指導(dǎo)Ⅲ類磷酸肌醇3-激酶（hosphoinositide 3-kinase，PI3K-Ⅲ）復(fù)合物定位至吞噬細(xì)胞裝配位點(diǎn)（phagophore assembly site，PAS）；PI3K-Ⅲ復(fù)合物（包括Vps34、Vps15、Atg6和Atg14）主要控制吞噬體膜的成核和伸長(zhǎng)，通過(guò)在PAS刺激磷脂酰肌醇3磷酸（phosphatidylinositol 3-phosphate，PI3P）的合成和積累，建立PI3P結(jié)合Atg2-Atg18復(fù)合物的平臺(tái)；Atg2-Atg18復(fù)合物有助于將Atg12-Atg5-Atg16L和Atg8-PE復(fù)合物系統(tǒng)定位于PAS，并從PAS逆行運(yùn)輸Atg9囊泡；Atg12-Atg5-Atg16L綴合系統(tǒng)具有促進(jìn)Atg8脂化反應(yīng)的E3樣活性，即Atg8與磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）的偶聯(lián)，也是將Atg8正確定位于PAS所必需的；Atg8-PE復(fù)合物系統(tǒng)在自噬體形成期間控制吞噬細(xì)胞的擴(kuò)增和閉合，在選擇性自噬中通過(guò)與受體相互作用介導(dǎo)靶標(biāo)的選擇；含有Atg9的囊泡在自噬體形成的早期階段中起重要的作用［19-20］。自噬體形成后，其外膜連續(xù)對(duì)接并與溶酶體融合形成自溶酶體，自溶酶體內(nèi)捕獲的物質(zhì)被水解酶降解，所得大分子通過(guò)外排通透酶釋放至胞質(zhì)溶膠中進(jìn)行進(jìn)一步循環(huán)［21］。

2.2 AgNPs激活自噬對(duì)自噬通量的影響 激活自噬是大多納米材料可引起的一種生物學(xué)過(guò)程［22］。LEE等［23］研究發(fā)現(xiàn)，暴露于AgNPs的細(xì)胞將導(dǎo)致LC3-Ⅰ轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)C3-Ⅱ，且呈劑量依賴性，同時(shí)，p62蛋白也呈劑量依賴性積累，表明盡管AgNPs激活自噬，但其最終可能導(dǎo)致自噬通量受阻。除了自噬功能障礙外，AgNPs暴露還可引起細(xì)胞內(nèi)ROS和細(xì)胞凋亡增加，阻斷自噬底物p62的降解，并誘導(dǎo)細(xì)胞中的自噬體積聚［24］。XU等［25］研究也發(fā)現(xiàn)，AgNPs阻止了自噬底物p62的降解，并誘導(dǎo)了單核細(xì)胞中自噬體的積累。另外，LEE等［23］也初步闡明了自噬在AgNPs體內(nèi)毒性中的作用，即AgNPs誘導(dǎo)的自噬及其細(xì)胞毒性反應(yīng)（如細(xì)胞凋亡和生物能量衰竭）之間可能存在相互干擾。理論上，激活自噬可抵消其引起的毒性，但AgNPs誘導(dǎo)的自噬體積聚阻斷了自噬通量，可能削弱該關(guān)鍵性細(xì)胞適應(yīng)過(guò)程，加劇了其誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬和生物體水平的穩(wěn)態(tài)失衡［16］。AgNPs作為抗腫瘤劑具有極好的潛力［26］，YUSUF等［27］研究表明，AgNPs通過(guò)激活PI3K信號(hào)通路誘導(dǎo)HeLa細(xì)胞自噬，暴露的癌細(xì)胞自噬體形成作用增強(qiáng)，具有降解正常物質(zhì)和溶酶體的功能，表明與誘導(dǎo)正常細(xì)胞中的缺陷性自噬相比，AgNPs可能在癌細(xì)胞中誘導(dǎo)保護(hù)性自噬，因此與自噬抑制劑聯(lián)合應(yīng)用可增強(qiáng)AgNPs的抗癌活性。WU等［22］也證實(shí)，AgNPs可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的保護(hù)性自噬，自噬抑制劑與AgNPs聯(lián)合治療可提高療效。

2.3 AgNPs誘導(dǎo)缺陷性自噬可能的分子機(jī)制 自噬在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中的作用不可或缺，可通過(guò)多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)嚴(yán)格控制細(xì)胞自噬水平［28］。有證據(jù)表明，翻譯后修飾，特別是磷酸化、乙?；头核鼗瑳Q定了自噬作用中蛋白質(zhì)的激活，并有助于微調(diào)自噬通量的變化［29］。而這些翻譯后的修飾也受到嚴(yán)格控制，細(xì)胞應(yīng)激的增加可導(dǎo)致翻譯后修飾系統(tǒng)的破壞，或引起在生理?xiàng)l件下發(fā)生非特異性修飾［30］。泛素化過(guò)程負(fù)責(zé)標(biāo)記蛋白質(zhì)體的降解，因此泛素化作用對(duì)控制蛋白質(zhì)變化方向至關(guān)重要。有證據(jù)表明，共軛泛素鏈有助于賦予自噬對(duì)底物的選擇性［31］。p62具有與LC3相互作用的區(qū)域，可作為泛素化底物的載體受體，并將這些底物與自噬體內(nèi)鞘上加工的LC3蛋白（LC3-Ⅱ）結(jié)合，在p62和泛素樣蛋白的協(xié)助下，賦予自噬選擇性，用于鑒別和去除受損細(xì)胞器、細(xì)胞內(nèi)病原體和細(xì)胞溶質(zhì)蛋白聚集體［32］。另外，蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，AgNPs可上調(diào)泛素化相關(guān)酶的表達(dá)［33］。同時(shí)，AgNPs能通過(guò)遍在蛋白（即泛素化蛋白）和泛素化相關(guān)酶的轉(zhuǎn)錄上調(diào)或通過(guò)蛋白質(zhì)冠的形成改變遍在蛋白的折疊和功能，從而對(duì)泛素修飾產(chǎn)生正面或負(fù)面影響［34］。因此，泛素化作用可能是AgNPs誘導(dǎo)的自噬激活及隨后中斷自噬通量和溶酶體功能的分子機(jī)制。

3 小結(jié)與展望

隨著納米技術(shù)的突破，AgNPs在腫瘤的治療中發(fā)揮著顯著作用。自噬是高度保守的分解代謝過(guò)程，在腫瘤中的作用具有雙重性。AgNPs能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬，且自噬的激活是響應(yīng)納米級(jí)物體的基本細(xì)胞過(guò)程，AgNPs會(huì)干擾自噬體-溶酶體融合的潛在自噬破壞因子，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)中擴(kuò)大的自噬體異常積聚，這種有缺陷的自噬通量可能隨后加劇AgNPs誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性，其機(jī)制可能與泛素化作用相關(guān)。因此，需進(jìn)一步研究自噬抑制劑及泛素化作用在AgNPs誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞自噬中發(fā)揮的作用，使AgNPs作為一種治療腫瘤的補(bǔ)充方法。