自噬與炎癥的關系研究進展

陳華玲,馬曉鸝,袁圣亮

(1廣東醫科大學，廣東湛江 524023；2廣東醫科大學附屬醫院)

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自噬與炎癥的關系研究進展

陳華玲1,馬曉鸝2,袁圣亮1

(1廣東醫科大學，廣東湛江 524023；2廣東醫科大學附屬醫院)

自噬與炎癥有密切聯系，炎癥介質中的細胞因子、活性氧和炎癥相關轉錄因子可調控自噬反應，而自噬又可通過Toll樣受體(TLR)、Nod樣受體(NLR)信號通路來調節炎癥反應，且自噬具有雙向調節功能，在促炎和抗炎反應中發揮至關重要的作用。

自噬；炎癥；炎癥介質；炎癥性疾病

自噬是真核細胞中高度保守的維持內環境穩態和適應微環境改變的生命現象[1]。在饑餓、缺氧或接觸有毒分子應激情況下，細胞啟動自噬通路，通過溶酶體介導將細胞內成分進行自我消化和循環利用以應對不利環境。根據被降解物傳送至溶酶體方式的不同，自噬主要分為大自噬、小自噬、分子伴侶介導的自噬[2]。近年來研究[1]表明，細胞自噬與炎癥之間有密切聯系。雖然炎癥反應可先天保護感染或組織損傷的機體，但是持續或過度的炎癥反應可能導致機體不可逆的損傷。研究[3]已發現自噬可抑制炎癥反應，可能通過直接抑制炎性復合物和間接清除炎癥刺激物如受損的細胞器或病原微生物，從而保護細胞免于過度持久炎癥。炎癥介質中的細胞因子、活性氧(ROS)和炎癥相關轉錄因子可調控自噬反應，而自噬又可通過TLR、NLR信號通路來調節炎癥反應，且自噬缺損是誘發炎癥性疾病的重要因素。現將自噬與炎癥的關系綜述如下。

1　自噬與炎癥介質

炎癥介質一般是指參與誘發炎癥發生的具有生物活性的化學物質。目前，炎癥介質與自噬關系研究較多的是細胞因子、ROS和炎癥相關轉錄因子等，并且這些炎癥介質可調控自噬反應。

1.1自噬與細胞因子炎癥細胞因子通過與細胞質膜的特異性受體結合以調節自噬反應。在一般情況下，輔助性T細胞(Th1)衍生的細胞因子如IL-2、TNF-α、IFN-γ被認為是自噬誘導劑。細胞因子誘導自噬在消除病原體入侵中發揮重要作用，如IFN-γ可通過誘導自噬促進細胞內結核分枝桿菌和沙眼衣原體的降解[4]。IFN-γ激活自噬可能通過免疫相關的GTP酶功能和死亡相關蛋白激酶1(DAPK1)BH3結構域Thr119的Beclin1磷酸化，使Beclin1從它的抑制劑Bcl-2解離，導致Beclin1活化[5]。相似地，TNF-α激活的細胞自噬可消除細胞內細菌如志賀菌、李斯特氏菌等[6]。相反，Th2細胞相關的細胞因子如IL-4、IL-10、IL-13可產生抑制自噬功能，已被證明這些細胞因子是通過激活PI3K/Akt信號通路抑制饑餓誘導的自噬[7]。13(7):601-607.

1.2自噬與ROS線粒體產生ROS是激活自噬的主要來源，在正常情況下，細胞內ROS和自噬處于平衡狀態，并不會對機體造成損傷。而在受到外來刺激時，ROS和自噬均升高。研究表明細胞內ROS至少通過兩種途徑激活自噬。一種分子機制是AMPK作為細胞能量傳感器，通過S-谷胱甘肽半胱氨酸激活，S-谷胱甘肽蛋白質翻譯修飾經常誘導細胞ROS的產生。AMPK誘導自噬通過磷酸化TSC2(結節性硬化癥2)，抑制mTORC1復合物組分raptor和磷酸化激活ULK1[8]。另一種機制是通過氧化半胱氨酸殘基附近的半胱氨酸蛋白酶ATG4催化位點，從而刺激其酶活性和增強自噬作用[9]。然而，另有研究表明自噬作為細胞存活的機制，可通過清除ROS損傷的細胞器以保護細胞。當ROS積累過多超出自噬所能承受的范圍時，自噬不但不能清除細胞內ROS，還會導致細胞過度自噬引起自噬性死亡[10]。

1.3自噬與炎癥相關轉錄因子一些轉錄因子可協調炎癥反應，如核轉錄因子κB(NF-κB)p65/RelA家族成員可上調自噬蛋白Beclin1和SQSTM1/p62轉錄[11]。此外，低氧誘導因子1(HIF-1)通過增強BCL2/腺病毒E1B19 kDa蛋白相互作用蛋白3(BNIP3)和BNIP3L編碼基因的轉錄，導致Bcl-2-Beclin1復合物裂解從而誘導自噬[12]。調節自噬基因轉錄的其他炎癥相關轉錄因子還包括信號傳感器JUN、轉錄激活因子(STAT)1和STAT3[13]。

2　自噬與細胞炎癥反應的相關信號通路

自噬過程主要由自噬相關基因(ATG)調控。目前已發現Toll樣受體(TLR)、Nod樣受體(NLR)信號通路可正向或負性調控自噬，在自噬的調控中扮演著極其重要的角色。

2.1自噬與TLR信號通路TLR作為病原相關分子模式(PAMP)的主要細胞傳感器，可能通過促進銜接蛋白MyD88或TRIF與Beclin1相互作用，并減少Beclin1結合Bcl-2，從而誘導細胞自噬[14]。Xu等[15]首次報道TLR4可激活VPS34形成胞質LC3聚集體，這可能表明自噬體的形成，并增強巨噬細胞消除吞噬的分枝桿菌；在這個過程中，LC3聚集體的形成需要的是TRIF而不是MyD88，并且RIP1和p38募集可誘導細胞自噬。已有研究[16]表明刺激TLR9的人結腸上皮細胞細菌CpG基序可誘導細胞自噬。激活TLR2依賴性自噬，可使巨噬細胞消除入侵病原體如李斯特菌和金黃色葡萄球菌[17]。通過TLR激動劑激活自噬也可消除非同源細胞內病原體[16]。此外，研究[18]發現，自噬對TLR7依賴的Ⅰ型干擾素和促炎性細胞因子的產生是必不可少的，這暗示自噬在先天性免疫反應的正調節作用。事實上，TLR7是自噬最有力的激活劑。然而，有其他研究指出，下調自噬作用會增強促炎性細胞因子的分泌。LPS刺激ATG16L1基因缺陷型巨噬細胞TLR4受體，通過caspase-1的過度活化產生大量IL-1β、IL-18[19]。一般來說，TLR不直接激活caspase-1，而是與其他刺激如胞外ATP(激活P2X7受體)，通過形成NLRP3炎癥小體激活caspase-1產生IL-1β、IL-18[20]。因此，在炎癥反應的不同作用表明自噬作為雙重功能調節先天性免疫的穩態。

2.2自噬與NLR信號通路NLR是天然免疫系統中一類重要的模式識別受體，能夠感應各種結構不同的PAMPs、損傷相關分子模式(DAMPs)和環境刺激。NLR家族可分為NLRA、NLRB、NLRC、NLRP、NLRX五個亞家族。NLRP3為NLR家族中典型代表，在細胞應激條件下募集接頭蛋白ASC和caspase-1形成炎性體復合物，控制促炎性細胞因子IL-1β和IL-18的分泌[21]。

目前已發現NLR家族可參與炎癥正向調節自噬。激活AIM2或NLRP3介導的炎癥觸發小G蛋白RalB活化和自噬體的形成[22]。通過結合Exo84，RalB誘導具有催化活性的ULK1和Beclin1-Vps34復合物[23]。與此相反，NLRC4和NLRP4通過與Beclin1作用負性調控自噬過程。此外，NLRP4與C-VPS絡合物(VPS11、VPS16、VPS18和RAB7)相互作用，控制膜牽引和液泡膜融合，從而阻斷自噬體到自噬溶酶體的成熟[24]。Beclin1和LC3B基因缺陷的小鼠單核巨噬細胞會增加IL-1β、IL-18的分泌。這是由于缺乏自噬會增強NLRP3炎癥通路的激活，通過線粒體ROS生成增多和線粒體膜通透性增高而下調線粒體的穩定性[25]。這表明自噬可通過控制線粒體穩態抑制炎癥活化。

3　自噬在炎癥反應調節中的雙重作用

越來越多研究表明自噬具有雙向調節功能，在促炎和抗炎反應中發揮至關重要的作用。一方面，自噬可通過清除炎性蛋白聚集體和下調組織損傷的促炎性細胞因子來對抗炎癥反應；另一方面，自噬可通過激活炎性體產生大量炎癥因子而加快炎癥進程。缺乏ATG16L1小鼠的克羅恩病模型中生成IL-1β、IL-18增多表明自噬具有抗炎功能[19]。小鼠肝組織Beclin1基因突變，不僅增加細胞凋亡和組織損傷，還促使炎癥發展為脂肪性肝炎和肝細胞癌[26]。因此，適度自噬有助于抑制炎癥反應。抑制細胞自噬，則會導致去極化線粒體積累激活NLRP3炎性體。自噬負性調控炎癥機制可能通過清除內源性NLRP3炎性體激動劑如去極化線粒體ROS、線粒體DNA(mtDNA)和氧化的線粒體DNA(22，23)，自噬還可清除聚集炎性結構，從而防止炎癥激活。此外，自噬下調IFN應答病毒感染和促炎因子對入侵病原體的應答，抑制分泌促炎細胞因子如IL-1、IL-18，從而保護線粒體功能[25]。然而，還有研究表明自噬可加快炎癥進程，包括炎性體激活產生大量炎癥因子。雖然自噬已被視為一種生存機制，但當不能適當控制炎癥過程時，自噬對機體是有害的。研究[27]表明，在動脈粥樣硬化過程中，過度刺激自噬可導致內皮細胞死亡，從而促進斑塊不穩定，使斑塊維持炎癥狀態。因此，需要充分了解細胞自噬在炎癥中的狀況，從而有效調節炎癥反應，但是具體機制還需進一步研究。

近幾年發現自噬基因多態性與炎癥性疾病相關，未來將基因組研究策略應用于自噬和炎癥的研究，有助于深入了解自噬調控炎癥涉及的分子機制，并有望開辟操縱自噬治療炎癥性疾病的新用途。

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廣東省自然科學基金資助項目(S2012010008145)。

馬曉鸝(E-mail: mxlorczb@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.23.035

R392.12

A

1002-266X(2016)23-0100-03

2016-01-25)