自噬是一种进化上高度保守的分解代谢途径，其主要功能是降解细胞内损伤的大分子物质和细胞器，从而维持细胞重要组分的更新^[1]。在正常细胞中，自噬的活性往往比较低，只有当细胞面临营养缺乏、低氧和一些其他压力时，它的活性才会被上调。近十几年来，很多研究人员将研究的重点放在了自噬与癌症的关系上，发现两者联系密切但是关系复杂，相关报道指出，自噬的缺失可能导致癌症的发生，但是自噬本身也有可能促进肿瘤的发生^[2]。本文将对自噬与癌症的关系做一综述，并对癌症治疗中自噬抑制剂和激活剂的选取问题进行探讨，以期对全面理解自噬与癌症的关系，以及自噬相关的肿瘤分子治疗有所助益。

在肿瘤细胞中，自噬的水平会有较大程度的改变，这些改变既有自噬活性的降低也有自噬活性的升高，但总的来说，改变的发生主要有3种情况：第一，肿瘤的低氧、低营养环境会导致自噬的增强；第二，一些癌症相关基因与自噬过程密切相关，它们的变化导致自噬活性的改变；第三，肿瘤细胞中溶酶体活性和运输能力的变化也可能导致自噬水平较大程度的改变。下文将针对这3个方面进行较为详细地阐述。

肿瘤生长环境的特点是低氧和低营养。低氧表现为肿瘤组织中氧的减少和氧分压的降低。在正常组织中，氧分压为40~60mmHg，而在肿瘤组织中，有超过半数细胞的氧分压平均值低于10mmHg^[3]。低营养表现为肿瘤细胞中可以利用的能量物质、维生素、矿物质等不足。例如，在普通乳腺组织中，葡萄糖水平为5mmol，而在乳腺癌组织中却是0~2mmol。氧气和营养物质的不足意味着肿瘤细胞需要一些其他的代谢途径来满足其正常的能量供给。因此，在供血不太丰富的肿瘤细胞中会出现自噬体的形成。此外，在凋亡缺陷型肿瘤组织中，抑制自噬甚至可以导致细胞坏死。这些数据说明，自噬对部分肿瘤细胞的生存是必不可少的。

很多与癌症相关的基因同样调节着自噬的发生，所以在癌细胞中，自噬水平也会受到相应的影响。例如，研究发现，Beclin-1(酵母中为ATG6)是一种肿瘤抑制基因，它的表达下降与肿瘤发生呈正相关^[4]。而应用Beclin-1^+/－小鼠的胚胎细胞进行研究发现，基因敲除细胞的自噬能力显著下降^[5]。在对Bif-1(bax-interacting protein-1)——另一种抑癌基因的研究中发现，它可以通过调控紫外线辐射抗性基因(ultraviolet radiation resistance gene,UVRAG)与Beclin-1的相互结合，促进细胞自噬的发生。所以，当癌细胞中Bif-1表达下调时，其自噬活性受到了明显的抑制^[6]。

肿瘤细胞中，溶酶体的膜融合能力和降解能力都发生了较大的变化，这直接影响了自噬活性的改变。原癌基因的转化促进了半胱氨酸组织蛋白酶的活性，这种酶活性的增加可以增强溶酶体的降解能力及自噬体的更新能力。但是半胱氨酸组织蛋白酶活性的增加又进一步导致溶酶体膜相关蛋白LAMP-1和LAMP-2(二者对溶酶体和自噬体的融合是必需的)的水解降解，进而导致自噬能力的下降。除此之外，肿瘤相关蛋白RabGGTs的表达上调，可以激活膜上Rab家族中的一种小GTP酶而刺激膜融合，进而促进了自噬体与溶酶体的融合，并最终促进了自噬活性的增强。

自噬在不同类型的肿瘤细胞中，以及肿瘤发生的不同阶段，甚至是肿瘤组织的不同部位都表现出不同的活性。与它复杂的活性变化相一致，它对癌症的影响同样需要特殊情况特殊分析。一方面，它可以为肿瘤细胞提供生长所需的代谢物、维持内环境的稳定，进而发挥促癌作用；另一方面，它又可以避免细胞遭受氧化胁迫、持续性炎症、DNA损伤等的威胁，发挥抑癌作用^{[7, 8]}。下文将具体阐述自噬在肿瘤发生、发展中的双重效应。

从20世纪80年代开始，人们逐渐发现肿瘤细胞的自噬能力低于周边部位的正常细胞。因此，人们提出自噬功能减弱可以提高肿瘤细胞的存活优势^[9]。在相应实验中，人们建立了一些转基因小鼠品系，如半合子的BECN-1(Beclin-1的编码基因)小鼠和BIF-1完全敲除小鼠等。结果发现，这些小鼠更容易发生肿瘤^[10]。除此之外，Beclin-1和UVRAG的异位表达也抑制了人肿瘤细胞的增长^{[11, 12, 13]}。研究还发现，很多自噬基因在肿瘤细胞中保持失活状态，而且当人们用化学或物理手段治疗癌症时，自噬活性也会受到相应的调节^[14]。这些结果都表明，自噬可能具有显著的抑癌作用。下文将较为详细地阐述自噬的几种抑癌机制。

自噬广泛存在于即将死去的细胞中，这提示自噬可能参与细胞死亡的调节。有观点认为，自噬是伴随着细胞凋亡发生的。研究发现，在自噬缺陷的细胞中，caffeine诱导细胞凋亡的能力减弱^[15]，表明自噬可能起到促进细胞凋亡的作用；curcumin处理细胞，会导致凋亡和自噬同时发生。此时，如果用3-MA(自噬抑制剂)抑制自噬，则会使细胞死亡率大大降低^[16]。这一系列实验表明，自噬在细胞凋亡过程中发挥着正向调节作用。然而，还有观点认为，自噬可以不依赖于细胞凋亡等过程而导致细胞死亡。例如，研究发现蟾毒(bufalin)等天然提取物可以通过诱导自噬而导致癌细胞的死亡，而在此过程中细胞并没有发生凋亡^[17]。因此，自噬对细胞死亡的调控机制还有待深入研究，不同的诱导因素或生理环境可能会产生不同的影响。

肿瘤细胞的衰老也是抑制肿瘤的一种重要手段，而自噬恰好对肿瘤细胞的衰老过程起着一定的调控作用。研究发现，诱导细胞自噬将促进细胞的衰老，一些天然提取组分，如从Radix Ophiopogon Japonicus中提取的ophiopogonin B，可以使肺癌细胞发生自噬并导致细胞周期阻滞在G₀/G₁时期。而细胞周期阻滞将导致癌细胞出现增殖速率下降、侵袭力降低等衰老表现^[18]。当用自噬抑制剂处理这类被阻滞的癌细胞时，细胞将重新进入细胞周期循环，这说明自噬确实能够调节癌细胞周期进而调控细胞的衰老^[19]。此外，衰老细胞又会通过自噬依赖的途径被免疫系统清除。衰老细胞自噬水平显著升高，促进衰老细胞形成了特殊的分泌表型，持续表达和分泌一些激活免疫系统的细胞因子，因此能够被一些免疫细胞捕获并清除^[20]。当自噬受损时，相应细胞因子的产生就会受到阻碍，免疫系统清除这些细胞的过程也会受到延迟^[21]。

自噬能够清除损伤的细胞器和错误折叠的蛋白质。如果有错误折叠的蛋白质存在，相当于细胞具有了非遗传性的突变，而且细胞内的氧化压力也会增加，这两者都会对细胞造成损伤，使细胞器的损伤则更严重。例如，内质网的损伤，将迫使细胞执行适应性程序以维持机体的正常运行^[22]。这些变化都必将直接或间接地影响DNA的序列、结构和功能，而较严重的DNA损伤，尤其是抑癌基因的突变，正是癌症发生的重要内因。此外，在自噬功能受损时，还可能因为有害物质的积累，进而导致细胞发生重编程，如NF-κB的激活等。此外，在哺乳动物中，已经有实验发现自噬受损可以导致乳腺癌的发生^[23]。

很多肿瘤都伴随有炎症反应的发生，因此炎症反应也被看成是一种肿瘤的危险性应激^[24]。有研究发现，炎症反应能够激活自噬，进而负向调节炎症小体的激活^[25]，降解Bcl-10等促炎性信号分子^[26]，负向调节TLR介导的炎症反应，等等^[27]。这些作用均预防了炎症反应过度进而避免了机体的二度伤害，并预防了炎性环境的形成。

自噬受损将导致新陈代谢压力增加、细胞凋亡途径受损、无法抑制过度炎症等，进而使细胞经历坏死性的细胞死亡，释放大量促炎症因子，形成适宜肿瘤细胞生长的促炎性环境^{[28, 29]}。

自噬对固有免疫和获得性免疫都具有很重要的调节作用。当自噬被抑制时，HEK293T细胞和黑色素瘤细胞的模式抗原和内源性肿瘤抗原gp100的表达都大量减少，而激活自噬则有着相反的影响^[30]。所以，当自噬受抑制时，将抑制免疫系统对肿瘤抗原的识别，进而促进肿瘤的形成。

正常的自噬水平是正常免疫反应进行的基础，T细胞在对肿瘤抗原的免疫识别过程中起着重要作用^[31]。如果T细胞的自噬过程受损，那么它通常会遭受细胞凋亡的命运，而且增殖速率也远不及正常的T细胞^{[32, 33]}。研究发现，自噬受损后，细胞不能有效、及时地清除损伤的线粒体，进而导致活性氧(ROS)水平升高、凋亡相关蛋白水平改变等，最终导致细胞凋亡和细胞增殖减慢现象的发生^{[34, 35]}。

自噬受损同样影响着抗原呈细胞，MHC II类分子提呈外源性抗原给CD4⁺的T细胞。胸腺上皮细胞(提供T细胞发育微环境的关键细胞)一定要在自噬正常的情况下才能够对MHC II类分子有正确的识别，将宿主和外源性抗原区分开来。所以，一旦自噬受损将产生自身免疫T细胞，从而导致严重的炎症反应，最终可能导致癌症的发生^[36]。

可见，正常的自噬水平是机体产生正常的免疫反应、识别癌细胞抗原进而消除肿瘤细胞的先决条件，淋巴细胞和抗原提呈细胞自噬活性的改变将会对癌症的发生和发展产生重要影响。

随着研究的深入，人们还发现，在某些癌症发生过程中自噬水平反倒有所升高。而且，大多数自噬功能缺失的癌细胞中，其自噬相关基因并不是完全缺失的，而是仅仅缺失一个或少数几个拷贝。这一现象说明，癌症发生过程中自噬很可能扮演着双重角色，除了前已述及的抑制作用之外，还可能发挥着肿瘤促进作用^[37]。

自噬的功能在进化上十分保守，主要是缓和由于营养和氧气含量低下所造成的新陈代谢压力。在肿瘤组织的血管不丰富区域，难免会出现营养不足、氧气含量低下等情况。这时，自噬便会被激活，以保证肿瘤的代谢平衡和细胞稳态^[38]。一方面，自噬能够帮助癌细胞清除那些无法通过血液循环而被清除的有害代谢产物，促进相应产物的分解循环，进而保证细胞的营养供给；另一方面，它还可以抑制损伤蛋白质和细胞器的过度积累、DNA的过度损伤等^[39]。因此，较高水平的自噬活性对于癌细胞的生长和转移都是十分重要的。

癌症发生的晚期，肿瘤细胞会通过循环系统迁移到患者身体的多个部位，这意味着癌细胞必须要离开细胞外基质及其相邻的细胞，这种转移常常伴随着机体的“失巢凋亡”，以抑制肿瘤细胞的转移。最新的研究表明，自噬有助于癌细胞抵抗“失巢凋亡”，促进癌细胞的转移^[40]。

前面已经提到，血管再生之前，肿瘤的大多数区域都处于营养和氧气供应不足的状态，此时肿瘤细胞可能通过坏死途径来应对该胁迫。慢性坏死诱发的炎症反应能够加速癌细胞增殖，然而严重坏死将会诱发T细胞和NK细胞对癌细胞的攻击，进而导致癌细胞被清除。所以，一定水平的自噬能够避免细胞坏死过于严重，进而将免疫反应控制在合适的程度以避免癌细胞被免疫细胞清除^[37]。

已经有研究发现，饥饿诱导的自噬能够介导细胞周期蛋白Cyclin降解。而且其介导的G_l/S期Cyclin的降解早于G₂/M期Cyclin的降解。这一调节使得细胞周期阻滞在G₁期，有助于位于G₀期检测点前的细胞不进入DNA复制期，而是停留在G₁期，并且给予G₂/M期细胞充分的时间回归到G₁期^[41]。肿瘤细胞经常处于营养供给不足的状况中，这时细胞若继续分裂，其后果往往是致死的。所以，自噬诱发的细胞周期停滞有利于癌细胞的存活。

近年来，众多评估自噬与癌症关系的临床实验正在进行中^{[42, 43, 44]}，很多实验已经取得突破性结果。例如，一项研究发现，temsirolimus(mTOR抑制剂)和hydroxycholrlquine(自噬抑制剂)结合治疗，成功地使黑色素瘤患者(13人)的平均生存期提高至3.5个月，并且增强了疾病治疗的稳定性^{[45, 46]}。这一临床实验提示我们，以自噬作为分子治疗的靶标，也许可以找到治疗癌症的新方法。

营养缺乏、氧含量低下却又生长旺盛的癌细胞十分需要自噬来维持正常的生长代谢。在很多研究中已经发现，单纯的自噬抑制剂(如被广泛使用的氯喹)便会对癌症产生一定的抑制效果，并且将其与一些癌症治疗药物联合使用，更是能大大增强癌症的治疗效果。

为了补偿高能量消耗及低氧化磷酸化造成的影响，癌细胞会增强糖酵解途径并激活自噬来获得更多能量。羟基它里宁(bufotanine)等抗血管增生药物，以及一些葡萄糖摄入抑制药物能够很好的抑制肿瘤细胞获取足够的营养物质，而自噬抑制剂又能够防止肿瘤细胞通过自噬通路获得能量补充。因此，这两种药物结合治疗很可能会成为一种更有效的癌症治疗方法^[47]。

细胞自噬的一个重要功能就是清除损伤的蛋白质、细胞器等。在癌细胞中，自噬的这一作用防止了癌细胞的细胞器及DNA的过度损伤，从而对基于诱发细胞损伤而发挥抑癌效果的药物产生了不小的阻力。因此，这类药物与自噬抑制剂联合应用也许是一个更有效的诱发细胞死亡的治疗途径。例如，当自噬受阻时，西拉美新(siramesine)这一溶酶体损伤药物会造成更多癌细胞死亡^[48]。

有丝分裂激酶Aurora kinase A的高表达将会导致转移性癌症表型的发生，显示不好的癌症预后。所以，临床上常用Aurora kinase A的抑制剂来治疗癌症。但是，在研究中发现，Aurora kinase A是自噬的负向调节蛋白，它被抑制后，自噬将大规模发生，而乳腺癌细胞的凋亡则会减弱，这可能是依赖凋亡的乳腺癌治疗方法中产生耐受的一种新机制。所以不难想象，在乳腺癌治疗中，如果将Aurora kinase A抑制剂和自噬抑制剂联合使用，也许会大大增强肿瘤的治疗效果^[49]。此外，因为癌症治疗的化学疗法和免疫疗法均会诱导肿瘤细胞发生自噬，自噬的发生使得肿瘤细胞可以抵抗药物的攻击，从而得以存活。所以，自噬抑制剂氯喹常作为治疗过程中的增强剂而被使用^{[50, 51, 52, 53]}。氯喹将发挥协同作用，抑制自噬的发生，进而使药物疗效大大增强。

值得一提的是，虽然常用氯喹抑制溶酶体功能进而抑制自噬，但是溶酶体受抑制后细胞内的信号传递及免疫响应等过程都会受到影响^{[54, 55]}。这说明寻找更特异靶向自噬的抑制剂进行临床研究迫在眉睫。

虽然自噬在细胞的生命过程中起到了十分重要的作用，但是自噬的持续激活可能会导致细胞器及必需蛋白质的过度消耗，进而导致不依赖含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶caspase的自噬性细胞死亡。由此可见，自噬诱导剂同样可能发挥一定的抑癌效果。

目前已经发现多种药物都能够通过持续激活自噬进而触发自噬性细胞死亡。例如，硫链丝菌素能够促进人非小细胞肺癌细胞的自噬性死亡^[56]；白藜芦醇(RSV)能够通过诱导肿瘤细胞自噬性死亡来抑制其生长^[57]；三氧化二砷(As₂O₃)在低浓度(2μmol/L)时，诱导恶性神经胶质瘤细胞死亡的方式同样为自噬性细胞死亡。

自噬诱导剂也可以与一些药物联合使用发挥更佳的抑癌效果。例如，西妥昔单抗——一种表皮生长因子EGFR的阻断型抗体，它常常用于对EGFR靶向治疗敏感的癌症的治疗。在相关研究中发现这种单抗还能够诱发自噬，并且这种自噬伴随着细胞凋亡的发生。研究发现，对于ATG依赖的、溶酶体抑制剂敏感的癌细胞，西妥昔单抗仅仅能使其生长缓慢或发生极弱的细胞凋亡，并且这个过程没有细胞自噬的发生。如果治疗过程中同时用mTOR抑制剂诱导自噬，则会导致这类顽固癌细胞的死亡。研究人员认为，这些细胞的死亡也许正是因为细胞自噬通路的激活而导致的^[58]。

在过去的十几年中，人们对自噬形成的分子机制及其与癌症的关系做了很多深入的研究和探讨。但因自噬在癌症中的作用具有双重性，其能否作为一个合适的癌症治疗靶点仍需慎重考虑。若想将自噬应用于癌症治疗，笔者认为有两个方面应值得注意：首先，对自噬抑制剂和激活剂的选取要结合患者的情况具体分析，一定要有十分严格可靠的选择标准；其次，有效而特异的自噬调节剂亟待发展，目前所有的自噬调节剂都会影响细胞的其他重要活动，这严重地限制了它的临床应用。