唐笑怡，張攀，王凱燕，牛麗娜，焦凱，肖玉鴻

1.中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九二〇醫(yī)院口腔外科 昆明醫(yī)科大學(xué)教學(xué)醫(yī)院，云南 昆明（650032）；2.軍事口腔醫(yī)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 口腔疾病國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)研究中心 陜西省口腔疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院修復(fù)科，陜西 西安（710032）；3.軍事口腔醫(yī)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 口腔疾病國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)研究中心 陜西省口腔疾病國(guó)際聯(lián)合研究中心 第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院黏膜病科，陜西 西安（710032）

1 口腔鱗狀細(xì)胞癌

口腔癌是十種最常見(jiàn)的癌癥之一，在所有人類(lèi)惡性腫瘤中排名第六，口腔鱗狀細(xì)胞癌（Oral squamous cell carcinoma，OSCC）占口腔癌的90%以上［1］。OSCC易侵犯附近的腺體、肌肉和骨骼，常見(jiàn)早期淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。雖然目前包括外科手術(shù)、放射治療和化學(xué)治療在內(nèi)的多種治療手段和技術(shù)飛速發(fā)展，但OSCC的病死率仍然居高不下，接受治療的患者預(yù)后不佳，術(shù)后生活質(zhì)量仍不理想［2］。通過(guò)外科手術(shù)切除腫瘤通常會(huì)導(dǎo)致面部組織缺損，給患者帶來(lái)巨大的身心創(chuàng)傷；放射療法和化學(xué)療法可在殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)破壞正常細(xì)胞，引起嚴(yán)重的并發(fā)癥，例如肝腎損傷、骨髓抑制、免疫功能下降甚至死亡［3］。

2 線(xiàn)粒體

線(xiàn)粒體在真核細(xì)胞中飾演調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)的重要角色，參與眾多生理機(jī)制的調(diào)控，例如細(xì)胞代謝與增殖、細(xì)胞死亡以及Ca2+穩(wěn)態(tài)的維持等。同時(shí)線(xiàn)粒體也是重要反應(yīng)發(fā)生的主要部位，包括脂肪酸氧化（fatty acid oxidation，F(xiàn)AO）、三羧酸（tricarboxylic acid，TCA）循環(huán)、氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）、糖異生、酮體生成、和血紅素 生 物 合 成 等［4］。線(xiàn) 粒 體DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）隨細(xì)胞的代謝而變化、突變或部分缺失。

線(xiàn)粒體自噬是選擇性地降解功能異常線(xiàn)粒體的過(guò)程，目的是防止功能異常的線(xiàn)粒體在細(xì)胞內(nèi)積聚。線(xiàn)粒體融合/裂變和自噬這兩個(gè)重要的“管家”之間的平衡對(duì)于維持線(xiàn)粒體的動(dòng)態(tài)平衡至關(guān)重要，線(xiàn)粒體自噬被多種刺激激發(fā)，例如氧化應(yīng)激和氧化磷酸化活性的增強(qiáng)等［5］。

3 線(xiàn)粒體與腫瘤的發(fā)生發(fā)展

3.1 線(xiàn)粒體與腫瘤的發(fā)生

3.1.1 線(xiàn)粒體功能障礙促進(jìn)細(xì)胞癌變 線(xiàn)粒體功能的正常運(yùn)行對(duì)于細(xì)胞代謝、細(xì)胞增殖、細(xì)胞遷移以及細(xì)胞死亡等過(guò)程均是必不可少的，這些過(guò)程中若出現(xiàn)任何干擾或失敗都將造成線(xiàn)粒體的功能障礙，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生［6］。

氧化應(yīng)激是細(xì)胞受到病理性刺激后的主要反應(yīng)，表現(xiàn)為大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）和自由基的產(chǎn)生。氧化磷酸化產(chǎn)生的過(guò)量ROS會(huì)使目標(biāo)細(xì)胞的抗氧化能力不堪重負(fù)，ROS的大量聚集與細(xì)胞不可逆性損傷直接相關(guān)，并由此形成有利于癌變的微環(huán)境［7］。ROS活化的微環(huán)境有助于腫瘤前體細(xì)胞的形成，或使?jié)撛诘哪[瘤前體細(xì)胞大量增殖并導(dǎo)致癌變［8］。ROS生成的過(guò)量與線(xiàn)粒體功能障礙之間有重要的聯(lián)系，ROS積累引起的氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的mtDNA損傷，繼而產(chǎn)生進(jìn)行性呼吸鏈功能障礙，從而促進(jìn)細(xì)胞癌變［9］。因mtDNA比核DNA對(duì)ROS誘導(dǎo)的損傷更敏感，突變的mtDNA導(dǎo)致呼吸復(fù)合物亞基的功能異常，繼而再次增加ROS的產(chǎn)生，形成惡性循環(huán)。

3.1.2 癌細(xì)胞線(xiàn)粒體的形態(tài)、功能改變 癌細(xì)胞內(nèi)的線(xiàn)粒體通常表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)和生理功能的異常。細(xì)胞的任何病理性應(yīng)激都會(huì)引起線(xiàn)粒體形態(tài)的改變，已有研究發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞的線(xiàn)粒體由高度組織化的細(xì)長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)狀形態(tài)變?yōu)樗槠狞c(diǎn)狀形式，并伴隨線(xiàn)粒體超極化和氧化磷酸化的抑制［10］。

癌細(xì)胞線(xiàn)粒體功能的異常歸因于癌細(xì)胞不同于正常細(xì)胞的代謝模式。癌細(xì)胞的特殊能量代謝被稱(chēng)為Warburg效應(yīng)［11］，即在氧氣充足的條件下，癌細(xì)胞仍?xún)A向于選擇糖酵解而非氧化磷酸化作為主要代謝模式，表現(xiàn)出線(xiàn)粒體ATP生成的失衡以及更高的乳酸生成水平。這些變化又會(huì)影響生物能的調(diào)節(jié)和細(xì)胞氧化還原的平衡，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，并有助于減少癌細(xì)胞凋亡、增加癌細(xì)胞對(duì)放射療法的抵抗力、產(chǎn)生化療耐藥性［12］。

線(xiàn)粒體功能障礙的特征還表現(xiàn)為線(xiàn)粒體數(shù)量的減少、電子運(yùn)輸?shù)墓δ苷系K、線(xiàn)粒體ROS的積累以及mtDNA的突變［13］。功能障礙的線(xiàn)粒體并不會(huì)喪失能量代謝的能力，相反，其通過(guò)激活線(xiàn)粒體至細(xì)胞核的信號(hào)串聯(lián)，促進(jìn)癌細(xì)胞的生物能學(xué)活力，從而導(dǎo)致癌癥相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和信號(hào)通路的活性發(fā)生變化［14］。

3.2 線(xiàn)粒體功能與腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移

轉(zhuǎn)移性癌癥與線(xiàn)粒體功能密切相關(guān)，在轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞中線(xiàn)粒體以糖酵解為主要代謝方式，同時(shí)伴隨癌細(xì)胞凋亡階段的喪失［15］。腫瘤的轉(zhuǎn)移包括以下幾個(gè)步驟：腫瘤的局部脫離，浸潤(rùn)，進(jìn)入血液循環(huán)，浸潤(rùn)，最終在繼發(fā)部位定植，在以上所有階段中，線(xiàn)粒體的代謝都經(jīng)過(guò)調(diào)整以適應(yīng)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移［16］。Chang等［17］發(fā)現(xiàn)定位于線(xiàn)粒體的ROS原癌基因1（c-ros oncogene 1，ROS1）受體酪氨酸激酶的增加是OSCC發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移的原因。高度侵襲性的OSCC中ROS1癌基因上調(diào)誘導(dǎo)了線(xiàn)粒體片段化，ROS1活性的增強(qiáng)促進(jìn)線(xiàn)粒體形態(tài)改變，并在提高癌細(xì)胞呼吸水平的同時(shí)減少線(xiàn)粒體生物發(fā)生，以此來(lái)增強(qiáng)OSCC的侵襲性。

3.3 線(xiàn)粒體與腫瘤細(xì)胞凋亡

線(xiàn)粒體自噬是細(xì)胞自噬機(jī)構(gòu)靶向吞噬線(xiàn)粒體調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體動(dòng)態(tài)平衡，幫助細(xì)胞在炎癥條件下得以生存的細(xì)胞過(guò)程，在維系線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞存活中發(fā)揮重要作用，因此癌細(xì)胞的線(xiàn)粒體自噬已成為潛在的抗癌靶點(diǎn)。

目前，介導(dǎo)線(xiàn)粒體自噬的經(jīng)典通路包括：PINK1-Parkin通路和受體介導(dǎo)通路。越來(lái)越多的證據(jù)表明，抑制Parkin相關(guān)的線(xiàn)粒體自噬會(huì)增加癌細(xì)胞的死亡［18］。最近，He等［19］已經(jīng)發(fā)現(xiàn)丹參酮IIA（一種潛在的抗腫瘤藥）可以抑制腺苷單磷酸激活的蛋白激酶通路并滅活Parkin，從而降低線(xiàn)粒體自噬的活性并促進(jìn)結(jié)直腸癌（colorectalcancer，CRC）細(xì)胞的凋亡。

然而，與此相矛盾的是線(xiàn)粒體自噬的激活也可能會(huì)加強(qiáng)藥物對(duì)癌細(xì)胞的毒性［20］，例如氧化鋅納米顆粒通過(guò)增加ROS的水平并降低線(xiàn)粒體膜電位來(lái)激活PINK1/Parkin介導(dǎo)的線(xiàn)粒體自噬，從而誘導(dǎo)舌癌CAL27細(xì)胞的凋亡［21］。

靶向線(xiàn)粒體自噬誘導(dǎo)的癌細(xì)胞凋亡是由線(xiàn)粒體自噬的過(guò)度激活或抑制導(dǎo)致線(xiàn)粒體自噬功能失衡所決定的，與線(xiàn)粒體自噬水平的上調(diào)或下降行為無(wú)關(guān)。

因此在未來(lái)的靶向線(xiàn)粒體相關(guān)功能治療癌癥的研究中應(yīng)明確，調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體自噬如何與其他線(xiàn)粒體功能如線(xiàn)粒體分裂融合或其他與自噬相關(guān)的細(xì)胞器如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相互作用，以及是否能夠通過(guò)靶向線(xiàn)粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)偶聯(lián)從根源阻斷癌細(xì)胞線(xiàn)粒體自噬的發(fā)生。

4 靶向線(xiàn)粒體與OSCC治療

4.1 靶向線(xiàn)粒體治療OSCC

線(xiàn)粒體被認(rèn)為是檢測(cè)先天性死亡信號(hào)的主要細(xì)胞器，研究表明，癌細(xì)胞中的線(xiàn)粒體與正常細(xì)胞之間存在許多差異［22］，該特點(diǎn)在研究癌細(xì)胞的凋亡中具有重要參考價(jià)值，并且可以為OSCC的新型療法確定獨(dú)特的靶點(diǎn)。

近年來(lái)，利用新型藥物的治療方式已在OSCC的治療中取得了巨大進(jìn)步。Kok等［23］證明降冰素?。╟antharidin的去甲基化類(lèi)似物）可通過(guò)線(xiàn)粒體介導(dǎo)的途徑誘導(dǎo)人口腔癌細(xì)胞的細(xì)胞凋亡。Su等［24］發(fā)現(xiàn)鄰苯二酚可顯著降低OSCC細(xì)胞活力，增加線(xiàn)粒體膜電位去極化，釋放細(xì)胞色素C和AIF，降低Bcl-2的表達(dá)，從而誘導(dǎo)OSCC細(xì)胞凋亡。De等［25］發(fā)現(xiàn)了百里酚能夠降低線(xiàn)粒體的膜電位，促進(jìn)OSCC細(xì)胞凋亡。Li等［26］在Co-SLD的抗腫瘤活性研究中，觀察到線(xiàn)粒體膜電位降低、ROS積累以及ATP耗竭，并將其歸因于Co-SLD通過(guò)引發(fā)線(xiàn)粒體功能障礙來(lái)增強(qiáng)其對(duì)OSCC細(xì)胞的殺傷力。

此外，隨著定向藥物遞送系統(tǒng)納米技術(shù)的發(fā)展，目前許多學(xué)者將目光轉(zhuǎn)向納米粒子靶向治療領(lǐng)域。Jahanbani等［27］將OSCC細(xì)胞暴露于超順磁性氧化鐵納米粒子（SPIONs）中，認(rèn)為SPIONs的暴露導(dǎo)致線(xiàn)粒體腫脹，ROS和細(xì)胞色素C的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。研究者發(fā)現(xiàn)氧化鋅納米顆粒ZnO-NPs通過(guò)線(xiàn)粒體氧化損傷和人GSCC中的p70S6K信號(hào)傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，為一種有希望治療牙齦癌的新型抗腫瘤藥物ZnO-NPs提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)［28］。納米顆粒具有優(yōu)異的生物活性，降低了針對(duì)口腔癌全身治療的毒性，在靶向線(xiàn)粒體的藥物遞送系統(tǒng)上顯示出越來(lái)越高的應(yīng)用前景。然而，當(dāng)前大多數(shù)的研究仍集中于體外或動(dòng)物研究，臨床應(yīng)用中合理控制藥物釋放及如何減少副作用仍具挑戰(zhàn)。因此亟需臨床醫(yī)師指導(dǎo)適當(dāng)?shù)呐R床試驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)一步研究以使納米技術(shù)的概念在多學(xué)科環(huán)境中走向?qū)嶋H應(yīng)用。

4.2 線(xiàn)粒體與順鉑耐藥性O(shè)SCC

順鉑作為治療OSCC的一線(xiàn)化療藥物，化療初期對(duì)80%以上的OSCC細(xì)胞敏感，但隨治療的推進(jìn)，有約70%的OSCC細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性［29］。順鉑通過(guò)多種途徑進(jìn)入線(xiàn)粒體并形成mtDNA-鉑化合物干擾mtDNA修復(fù)機(jī)制，進(jìn)而誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。然而，癌細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性最終會(huì)因癌細(xì)胞為抵抗環(huán)境毒素而發(fā)生，從而降低了該藥的臨床有效性。因此對(duì)順鉑的內(nèi)在或獲得性耐藥仍然是影響OSCC治療效果的主要障礙。

由于癌細(xì)胞依賴(lài)糖酵解而不是氧化磷酸化來(lái)產(chǎn)生能量，癌細(xì)胞中mtDNA的含量通常較低，除直接破壞mtDNA的結(jié)構(gòu)外，順鉑還誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS的形成，從而引起氧化應(yīng)激和進(jìn)一步的DNA損傷。具有較低mtDNA含量的細(xì)胞對(duì)ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性較不敏感，因此耐藥性癌細(xì)胞具有從線(xiàn)粒體功能障礙中獲利并逃避死亡的能力。Aminuddin等［30］推測(cè)H103順鉑敏感性降低可能是由于多種遺傳機(jī)制共同導(dǎo)致的，其中線(xiàn)粒體DNA的改變起到關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)作用，OSCC得以破壞順鉑反應(yīng)并避免癌細(xì)胞凋亡。此外，線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)和自噬與癌細(xì)胞的化學(xué)抗性密切相關(guān)［31］。在順鉑耐藥的OSCC細(xì)胞中觀察到線(xiàn)粒體分裂和自噬增加，線(xiàn)粒體碎片和凋亡細(xì)胞明顯減少。線(xiàn)粒體被認(rèn)為是順鉑的重要靶點(diǎn)，并且順鉑的耐藥性可能通過(guò)線(xiàn)粒體功能的改變或mtDNA的突變而產(chǎn)生。雖然尚未發(fā)現(xiàn)通過(guò)靶向線(xiàn)粒體治療順鉑耐藥性O(shè)SCC的有效方法，但mtDNA和線(xiàn)粒體功能的改變可作為治療順鉑耐藥性O(shè)SCC的標(biāo)志及靶點(diǎn)。