作者：兰州大学第一医院骨科     阿布都克热木·达吾提

骨肉瘤（OS）是儿童和青少年最常见的原发性骨恶性肿瘤，起源和表现形式都极为不同，具有高度侵袭性，易转移到肺部，总体预后较差。其特征是肿瘤细胞产生未成熟类骨质，目前患者5年总生存率为70％～80％。OS的治疗策略包括化疗、手术和放疗的组合，单纯手术治疗的OS患者的存活率为15％～17％。尽管新辅助化疗显著降低了复发转移率，但由于化疗耐药性的产生，OS患者的生存率仍未显著提高。因此，仍需探索新的治疗靶标来提高OS治疗的疗效，改善患者预后，提高生存率。细胞自噬是一种细胞内降解系统，通过消除和回收受损的蛋白质和细胞器来维持细胞内稳态，在促进细胞存活和细胞死亡方面具有双重作用。根据OS细胞自噬的机制开发出新型靶向药物，诱导OS细胞自噬，可能为OS治疗提供新的策略。

细胞自噬相关分子机制及信号通路

细胞自噬是一种细胞内降解系统，在应激条件下通过溶酶体介导的降解途径选择性清除受损蛋白质、细胞器及其他大分子物质，实现细胞内成分的循环利用。自噬起始首先在细胞质中形成隔离膜隔离受损的物质，称为吞噬团。吞噬团伸长和闭合后形成双膜囊泡自噬体，随后自噬体与溶酶体融合，其中的内容物通过溶酶体降解并回收。自噬参与调控多种生理及病理生理机制。研究表明，多数促凋亡化疗药物可同时激活肿瘤细胞的自噬通路，这种双重调控作用在肿瘤治疗中具有重要意义。Unc－51样自噬激活激酶1（ULK1）在哺乳动物细胞自噬过程中发挥着关键作用，在多种自噬相关蛋白（ATG）的协同作用下，自噬起始首先由ULK1、ATG13、200kDa家族相互作用蛋白（FIP200）形成自噬起始复合物ULK1－ATG13－FIP200，而ATG101是一种与ULK1－ATG13－FIP200形成稳定复合物的ATG13结合蛋白，在自噬起始复合物形成过程中调节ATG13的功能。

Pi3k家族在自噬中的作用    磷脂酰肌醇3－激酶（[Pi3k）家族中的Ⅰ类和Ⅲ类在自噬过程中发挥重要作用。Pi3k－Ⅰ可以通过Pi3k／蛋白激酶（AKT）b／雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路抑制细胞自噬，也可以作用于细胞结节性硬化复合体（TSC）。蛋白激酶b（AKTb）使TSC2磷酸化后，TSC1－TSC2失去活性，从而对RAS超家族中的一种小gtp酶［RAS蛋白脑组织同源类似物（RHEB）］的抑制作用减弱，进一步使哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTORc1）表达增加抑制细胞自噬。Pi3k－Ⅲ是以复合体的形式在细胞自噬中发挥作用，Pi3k－Ⅲ与囊泡蛋白分选34（VPs34）和自噬相关蛋白Beclin－1（6ATG6）形成复合物后与ULK1－ATG13－FIP200协同促进自噬体的发生。自噬相关蛋白14（ATG14l）参与了Pi3k－Ⅲ复合体的形成过程，在复合体内部ATG14l独立于VPs34和be－clin－1之外，通过Beclin－1的作用，ATG14l与VPs34结合后促进Pi3k－Ⅲ复合体的形成。Beclin－1是哺乳动物特异性ATG，与ATG6同源，在自噬和发展中起重要作用。Beclin－1与两种自噬抑制剂rubicon和抗凋亡蛋白（Bc1－2）相连，Bc1－2与Beclin－1的解离会刺激细胞自噬。Pi3k－Ⅲ复合物形成后会生成大量磷脂酰肌醇3－磷酸（Ptdins3P），在初级自噬体周围形成的高Ｐtdins3Ｐ环境，加强了ULK1复合物和其他ATG蛋白在生长膜上的定位，促进自噬体的伸长和闭合。

自噬体的形成与闭合      自噬起始复合物被激活后，自噬体双膜延伸闭合的过程需要ATG12和胞质微管相关蛋白1轻链3（LC3）两种泛素缀合系统的辅助。在ATG12系统中，ATG12和ATG5在ATG7和ATG10的催化下形成复合物ATG12－ATG5，ATG12－ATG5复合物与ATG16结合形成ATG12－ATG5－ATG16复合物，ATG12－ATG5－ATG16复合物促进自噬体双膜的闭合。起始LC3被ATG4和ATG7激活形成LC3－Ⅰ后，经ATG3作用下与磷脂酰乙醇胺（Pe）结合，形成LC3－Ⅱ。LC3－Ⅱ协同ATG12－ATG5－ATG16复合物促进自噬体双膜的闭合。ATG8作为自噬体膜上的一种自噬相关蛋白，在ATG12作用下ATG8与Ｐe形成ATG8－Ｐe复合物同样促进了自噬体的延长闭合。自噬体形成后与溶酶体结合降解包裹的内容物。

信号通路在自噬中的作用       Pi3k－AKT－mTOR信号通路在抑制细胞自噬中起着至关重要的作用。当Pi3k－AKT－mTOR通路被激活时，自噬受到抑制，细胞处于正常的增殖状态。目前研究发现，多种抗肿瘤药物是通过抑制AKT－mTOR通路激活细胞凋亡和自噬。mTOR激酶位于Pi3k和AKT的下游，mTOR通路有2个关键因素，mTORc1和mTORc2，其中mTORc1在负性调节自噬中起关键作用。而腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）是一种自噬正性调节剂，可感应细胞能量状态，在细胞内AMP增加时被激活，通过灭活mTORc1间接激活ULK1复合物或直接磷酸化ULK1和ATG13激活ULK1复合物启动自噬。

表皮生长因子受体（EGFR）与自噬调节有关，它通过肾素EGFR－血管紧张素系统（RAS）－蛋白激酶（RAF）－促分裂原活化蛋白激酶激酶（Mek）－细胞外信号调节激酶（erk）信号通路在细胞自噬中发挥正向调节作用。下游的erk还可通过抑制TSC2来激活mTOR调节自噬。有研究发现，RAS可通过RAS相关的C3肉毒素底物1（rac1）－丝裂原活化蛋白激酶7（Mkk7）－cjunn末端激酶（JNK）途径上调ATG5／ATG7的表达来积极调节自噬，还可通过RAF－Mek－Erk途径阻断Bc1－2与Beclin－1的结合来促进自噬。活性氧（ROS）－cＪｕnn末端激酶（JNK）通路在自噬中同样发挥重要作用，ROS是诱导丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）家族成员（包括JNK）激活的关键信号分子，激活的JNK抑制Bc1－2与Beclin－1结合，从而促进Beclin－1的表达和自噬激活。缺氧诱导因子（Hif）－1是一种调节缺氧基因表达的关键核转录因子，同样参与自噬的激活过程。研究发现，在Hif－1下游起作用的腺病毒e1b19－kda相互作用Bc1－2／腺病毒e1b19kda相互作用蛋白3（BniP3）会竞争性结合Bc12，促使Bec－lin－1从Beclin－1－Bc12复合物中释放出来诱导自噬。除此之外，bniP3还会刺激叉头框蛋白o3（FOXO3）转录因子的表达，FOXO3的过表达增加了LC3的表达和脂化，促进了自噬的激活。

药物诱导OS细胞自噬的研究现状

鉴于自噬调控机制的复杂性，靶向自噬的药物开发成为OS治疗的新策略。自噬在癌症中具有保护细胞存活和促进细胞死亡的双重作用。在肿瘤发生之前，自噬促进正常细胞存活并抑制癌变。相反，癌症发展后，自噬诱导癌细胞存活，从而诱导肿瘤生长。肿瘤微环境中的自噬是潜在的重要治疗靶点，诱导或抑制自噬可能增强抗癌疗法的效果，但其机制复杂，仍存在争议。研究发现，自噬诱导肿瘤细胞死亡在OS抑制中发挥重要作用，这种死亡方式属于生理性Ⅱ型程序性细胞死亡。

诱导OS细胞自噬相关药物      目前大量的研究表明，多数药物参与OS细胞自噬调节，诱导或抑制自噬，并且大多数通过抑制Pi3k－AKT－mTOR信号通路诱导OS细胞自噬。Wang等在体内实验发现硫化砷（as2s2）通过抑制人OS细胞中的Pi3k－AKT－mTOR信号通路，进而诱导Mg63（成骨肉瘤细胞系）型OS细胞的g2／M期阻滞，并且以浓度和时间依赖性的方式增加了Mg63型OS细胞中的自噬标记物LC3－Ⅱ和Beclin－1的表达水平，从而达到抑制肿瘤细胞增殖的目的。二烯丙基二硫化物、霍朴酚及黄芩苷等中药同样是通过抑制Pi3k－AKT－mTOR促进Mg63型OS细胞自噬。bravo等发现2－甲氧基雌二醇会增加Mg63型OS细胞内卷曲相关蛋白b（Frzb）的表达量，而在正常的OS细胞中Frzb处于表达下调的状态，Frzb上调后会导致Mg63细胞内LC3－i向LC3－Ⅱ蛋白的转化，促进肿瘤细胞自噬的过程。

诱导OS细胞自噬相关中药活性成分     其他的研究表明，虎杖苷同样可以加速LC3－i向LC3Ⅱ的转化过程；白蜡树酮不仅可以促进Mg63内的LC3－Ⅱ的表达，还会使Beclin－1的表达水平显著升高；LC3－Ⅱ和Beclin－1的高表达加速了自噬体膜的伸长和闭合，促进了OS细胞自噬的过程，达到抗肿瘤的效果。部分中药活性成分可作用于ROS－JNK轴促进Bc1－2与Beclin－1的解离。tｕ等发现芦荟大黄素介导的光动力疗法使Mg63内ROS、ｐ－JNK和Beclin－1的表达显著增加，其可能通过激活ROS－JNK促进Bc1－2与Beclin－1的解离促进OS细胞自噬。Lin等实验发现桦木素可在OS细胞系143b内诱导氧化应激，使ROS产生增加并从而激活ROS－JNK或者直接抑制mTOR。迷迭香、甘草类黄酮、二甲双胍及三氧化二砷（as2o3）同样通过上调Mg63细胞内的ROS水平来激活ROS－JNK信号通路促进OS细胞自噬。除此之外，Ｍa等首次发现苦参碱通过激活Mg63细胞中erk通路诱导保护性自噬。kang等发现巴西蛋白会促使FOXO3磷酸化，激活的FOXO3促进下游LC3的表达，并随后在Mg63细胞中引发自噬细胞死亡，达到抗肿瘤细胞增殖的目的。

总结与展望

OS是儿童和青少年中最常见的原发性骨肿瘤，通常起源于膝关节周围的长骨，并倾向于转移到肺部。在化疗出现之前，OS主要通过截肢治疗，导致患者肢体丧失、毁容及严重心理创伤。近年来OS的治疗取得一定进展，但总生存率仍处于平台期，凸显了对新型治疗靶点的迫切需求。自噬是细胞内降解过程，能够清除和回收受损的蛋白质及细胞器，维持细胞稳态。肿瘤细胞可能利用自噬支持其存活和生长，而药物诱导OS细胞自噬的研究为OS治疗提供了新的方向。天然化合物因其多靶点、低毒性和高生物相容性等优势，在诱导OS细胞自噬方面展现出巨大潜力。多种天然化合物通过调控关键信号通路（如Pi3k－AKT－mTOR、AMPK等）触发自噬，影响自噬相关蛋白的表达和活性，从而抑制OS细胞增殖、促进凋亡并增强化疗和放疗的敏感性。在信号通路调控方面，Pi3k－AKT－mTOR通路是自噬的核心调控机制之一。

通过抑制mTOR活性或激活AMPK通路，可以促进自噬体形成和降解功能。此外，MAPK、ROS－JNK等信号通路也在自噬调控中发挥重要作用，这些通路的交叉调控进一步揭示了自噬在OS中的复杂性和多样性。尽管药物诱导OS细胞自噬的研究取得了显著进展，但其具体机制尚未完全阐明，且不同药物在不同实验条件下的效果存在差异。未来研究重点应进一步明确诱导OS细胞自噬的关键信号通路和分子靶点，揭示自噬在OS发生发展中的具体作用；加速临床转化，开展更多临床试验，评估不同药物诱导OS细胞自噬的安全性和有效性；探索诱导OS细胞自噬与传统化疗、放疗及免疫治疗的协同作用，提高OS治疗效果。总之，天然化合物通过多靶点、多通路调控OS细胞自噬，为OS治疗提供了新策略。

来源：临床骨科杂志2025年5月第31卷第5期

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