自噬與酒精性脂肪肝的研究進展

陳家海 綜述，龔建平，張譯尹 審校

(1.重慶市忠縣人民醫院外科 404300；2.重慶醫科大學附屬第二醫院肝膽外科 400010；3.重慶市江津區中心醫院麻醉科 402260)

·綜述·

自噬與酒精性脂肪肝的研究進展

陳家海1綜述，龔建平2，張譯尹3△審校

(1.重慶市忠縣人民醫院外科 404300；2.重慶醫科大學附屬第二醫院肝膽外科 400010；3.重慶市江津區中心醫院麻醉科 402260)

自噬；酒精性脂肪肝；乙醇

酒精性脂肪肝(AFLD)是一種世界范圍內普遍存在的肝臟疾病。有研究表明，當肝細胞失去了自噬能力的時候，細胞將發生凋亡，這可能會導致肝臟炎癥、纖維化和腫瘤的發生。乙醇降低自噬的作用，這可能是乙醇誘導肝損傷的原因[1]。自噬作為其中一種保護機制，對肝細胞內的穩態起著至關重要的作用[2]。乙醇攝入將會擾亂細胞內肝臟的穩態，然后乙醇氧化產生許多活性氧(ROS)，這可能促使AFLD的變性和形成Mallory-Denk 小體。乙醇或其他代謝產物可通過ROS的固醇調節元件結合蛋白轉錄因子,激活脂肪的生成。此外，ROS也會誘導線粒體能量和氧化還原電位結構和功能的改變[3]。在酒精性肝細胞中，自噬不僅能去除受損的細胞器和細胞內的成分，還可以表現出較高的細胞凋亡閾值。

1 自噬的本質

自噬是細胞的一種降解過程。雙層膜自噬體與溶酶體是組成自噬細胞的材料。自噬可能負責大部分正常細胞的自噬活性，并能降解大細胞成分比如蛋白質、線粒體、脂滴或內質網膜。自噬過程發生包括3個步驟：(1)自噬體形成；(2)溶酶體與自噬體融合；(3)溶酶體降解并再生為代謝前體,如氨基酸和脂肪酸。自噬促進脂質水解和自由脂肪酸的生成。自噬調節復雜信號轉導途徑，其中mTORC1和磷酸腺苷活化的蛋白激酶(AMPK)是細胞內的信號傳感器，分別抑制和刺激自噬。自噬的核心機制是atg分子形成復合物，這些分子復合物包括：(1)ulk1-fip200-atg13激酶復合物；(2)beclin1-vps34 PI3激酶復合物Ⅲ類；(3)atg9-atg2-atg18復合物；(4)atg5-atg12-atg16和atg8/LC3共軛系統。這些atg復合體的重要作用在自噬調節時已被廣泛驗證。

2 乙醇誘導肝細胞自噬機制的研究

乙醇對乙醛的氧化是由酶介導的，其中包括乙醇脫氫酶(ADH)、細胞色素P450 2E1(CYP2E1)、過氧化氫酶(CAT)，然后經乙醛脫氫酶轉化為乙酸。經乙醇處理后的肝細胞與正常的肝細胞相比具有更強的抗利尿激素作用和CYP2E1表達，進而誘導生成更多的自噬小體，缺乏代謝能力或已預處理的ADH-CYP2E1、抑制劑4-甲基吡唑(4MP)和脫氫酶等抑制劑阻斷自噬的誘導。這些研究結果表明，乙醇代謝可能會導致乙醇誘導的自噬氧化產生很多的ROS。乙醇刺激肝細胞可能會受到自噬的抑制，這表明ROS是乙醇誘導細胞自噬的重要抗氧化劑。目前發現，抑制氧化應激和激活物促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路能有效地保護肝臟免受急性酒精的刺激[4]。乙醇可快速誘導JNK1和JNK2的磷酸化[5]。JNK抑制劑抑制mTOR下游的磷酸化，磷酸化S6K1和真核起始因子4ebinding蛋白-1(4EBP1)，從而最終促進自噬，這表明JNK的活化可抑制自噬[6]。這個明顯矛盾的原因可能是JNK1和JNK2通路之間的活化差異造成的。乙醇代謝導致內質網分裂和未折疊蛋白反應[7]。內質網應激還可以刺激自噬肌醇酶(IRE1)的增加，atg1的表達和atg8功能的加強，另一個內質網壓力傳感器-PERK，有助于LC3和atg5的表達。降低S6K1和4EBP1的磷酸化狀態，抑制mTOR下游蛋白質的磷酸化[8]，在酒精性肝細胞中可能抑制自噬的作用。然而，mTOR中具體的信號級聯對抑制自噬的作用還未完全清楚，有報道稱激活AMPK導致TSC1/2的一個亞基磷酸化，mTORC1的亞基抑制自噬。在肝細胞中，乙醇激活能量傳感器AMPK，由于ATP在線粒體的消耗和AMPK活性的增加來誘導肝細胞的自噬。有越來越多的證據表明乙醇誘導的自噬包括PI3K/Akt通路[9]。

3 自噬是如何影響酒精性肝病的發病機制

酒精性肝病的病理特點包括脂肪變、炎癥、纖維化和肝硬化。通常認為酒精性肝病的發病機制與氧化應激,活性中間體(包括乙醛、NADH/NAD+和ROS)的生成增加密切相關。乙醇被ADH氧化生成乙醛，隨后被乙醛脫氫酶氧化[10]。在這兩個步驟中，NADH的生成和氧化間接通過線粒體電子傳遞系統。過多數量的NADH降低線粒體電子傳遞系統的能力，這被認為可使線粒體ROS增加，并引起乙醇誘導的氧化應激。酒精性肝病線粒體結構與功能的改變被認為可引起氧化應激，包括氧化磷酸化，增加線粒體DNA鏈的斷裂與缺失，線粒體蛋白質組的改變和線粒體動力學的改變。增加氧的自由基組合和乙醇引起的脂質代謝會導致脂質過氧化反應和酒精性肝病線粒體損傷，二者可以形成一個惡性循環，進一步加深氧化損傷。在這種情況下，降低脂肪酸水平和清除受損的線粒體可以降低傷害。去除脂質液滴可能有利于平衡酯化反應，降低細胞內游離脂肪酸的水平。脂肪分解和線粒體自噬的發生基于自噬體與線粒體脂滴的共存[11]。抗氧化劑可以抑制乙醇誘導的線粒體自噬[12]，或改善脂肪肝的急慢性癥狀。這通常取決于自噬所選擇的底物類型，但區別往往不明顯。這些機制的探索，可以給改善疾病帶來新的治療方式。同時可以通過自噬誘導劑(如雷帕霉素)增強自噬[13]，減少乙醇中毒和其他環境細胞的損傷，但這種方法可能有局限性。自噬相關選擇性的增強可能會更好地控制個體疾病的發展。

4 自噬在酒精性肝細胞的作用

自噬主要是一種保護機制，作為一種清潔劑去除受損的細胞器和細胞內的成分。針對急性酒精的治療，自噬的信號作用伴隨溶酶體相關膜蛋白1(LAMP1)呈劑量依賴性增加。把預處理的小鼠atg7 siRNA(一種自噬蛋白質)或缺陷小鼠atg7(錯誤折疊的蛋白質)與野生型小鼠相比，發現脂肪酸和受損的線粒體水平是升高的[14]。atg被認為是自噬調控機制的關鍵。atg7已確定參與自噬囊泡的延伸。除了atg7、atg1、atg11和atg13等其他蛋白也被廣泛的研究于PI3K通路中，引發上游信號級聯來調節mTOR的活性[15]。另外，抗凋亡蛋白(Bcl-2)也是重要的蛋白質，它在自噬調控中扮演主導角色[16]。在不同的Bcl-2蛋白家族成員中，Beclin-1家族蛋白參與自噬體的形成。Beclin-1包括Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w和Mcl-1作為自噬誘導脂質激酶的活化劑。當自噬被抑制時，Beclin-1滅活后激活Bcl-2，因此Beclin-1的代謝是自噬重要的調控機制。然而,與急性乙醇治療相比,慢性乙醇侵蝕導致自噬小體的密度下降,從而誘導蛋白質和脂滴降解。因此，自噬可以保護被乙醇侵蝕的肝細胞。

5 乙醇在酒精性肝病的自噬動力學

乙醇激活自噬是由于可以激活體內和體外培養的肝細胞[17]。這些激活需要乙醇代謝，從而需要ADH和CYP2E1的激活[18]。正如上面所討論的，乙醇會導致氧化應激，這是許多乙醇致使細胞變性的基礎。氧化應激似乎是誘導自噬的，乙醇主要的代謝物——乙醛(親氧化劑)可以觸發自噬[19]。抗氧化劑如N-乙酰半胱氨酸(NAC)能抑制乙醇誘導的自噬。此外，親環素D如果缺失，乙醇誘導的線粒體自噬受損，可由于滲透的減少,從而減少ROS的生成，抑制mTORC1、AMPK的激活來促進乙醇誘導的自噬氧化應激作用,自噬被雷帕霉素激活來減輕乙醇誘導的肝損傷。最近，已證明轉錄調節因子(FoxO3a)在乙醇治療期間被激活,并負責幾個自噬基因的轉錄。眾所周知，白藜蘆醇可應對乙醇所致的肝損傷，它也可以激活自噬并通過脫乙酰作用增加FoxO3a和SIRT1的活性。

乙醇攝入可導致蛋白酶體抑制和內質網應激，二者都是已知的與自噬激活有關。通過內質網應激介導的UPR抑制蛋白酶體引起的自噬代償激活，其中涉及IRE-1和JNK途徑。事實上，蛋白酶體活性與乙醇誘導的細胞自噬激活呈負相關。另外，金屬元素如鋅也可在乙醇侵蝕基礎水平下的肝癌細胞中參與自噬[20]。因此，鋅培養基有刺激自噬的作用，乙醇刺激可以改變鋅轉運體的金屬硫蛋白表達，從而激活自噬。

目前研究表明，乙醇對細胞自噬在疾病的不同階段有著不同的影響。在疾病的早期階段，乙醇代謝可激活自噬體，反過來刺激自噬小體促進脂滴回收，導致惡性循環。然而，在慢性乙醇攝入的疾病后期，可能因為一些原因自噬囊泡密度會減少。首先，蛋白酶體經過長期接觸活性氧，其降解未折疊蛋白的能力可能會下降。這可能會促使未折疊蛋白反應，最終導致內質網應激。因此,來自內質網的主要atg蛋白質自噬體和細胞器膜形成減少。內質網應激的生化過程與自噬的時間調節有復雜關聯，這是一個有待進一步研究的領域。因此，在疾病的早期階段，內質網應激可能抑制自噬[21]。其次，中間產物乙醛可能會損害細胞骨架微管蛋白的結構，從而阻斷自噬運輸。最后，自噬的正調節能明顯抑制慢性乙醇的侵蝕。此外，蛋白水解的效率由于溶酶體酸化和含量的下降，組織蛋白酶B和L可能會降低。總之，慢性乙醇攝入可能妨礙自噬溶酶體的功能。

此外，自噬通過調控可抑制Bcl-2蛋白細胞凋亡。然而，肝毒性物質的積累，包括脂滴、受損的線粒體、未折疊的蛋白質，特別是ROS有抑制自噬的能力。因此對肝細胞產生內在和外在的損傷，這對乙醇侵蝕肝細胞產生更大的影響，由此看來自噬或凋亡仍然是一個不能完全回答清楚的問題。

回顧過去，針對乙醇誘導自噬機制的各項研究工作已經開展，雖然少部分機制在很大程度上已被解開，但大部分分子水平上的細節仍然未被發現。相互矛盾的條件可以減輕自噬在急性和慢性乙醇中毒的誘導作用。激活JNK1和JNK2的通路狀態，之間存在的差異可導致部分肝臟的損傷，而P62和自噬的關系也還沒有明確。應該認識到由單一的乙醇引起的肝臟疾病階段，乙醇攝入可引起不同階段不同嚴重程度的肝臟疾病。自噬的情況可能更復雜，如果沒有對酒精性肝病有一個充分的了解，自噬在臨床上的應用可能仍然是難以把握的。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.33.045

重慶市衛生和計劃生育委員會2016年醫學科研計劃項目(2016MSXM206)。

陳家海(1968-)，副主任醫師，本科，主要從事肝膽、胃腸外科方面的研究?！?/p>

，E-mail：595633794@qq.com。

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1671-8348(2017)33-4738-03

2017-05-21

2017-07-16)