自噬與鮑曼不動桿菌肺感染發病機制的研究進展

王艷梅，茍文伊，楊露川，陶 陶，馮璇璘，劉曉殊，章曉紅△

(1.四川省第二中醫院呼吸內科，四川 成都 610041；2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院重癥醫學科，四川 成都 610072)

近年來，鮑曼不動桿菌所引起的醫院感染發生率特別是ICU呈總體上升趨勢。同時，泛耐藥鮑曼不動桿菌檢出率高，最新研究表明，高危人群中鮑曼不動桿菌碳青霉烯耐藥率高達95%，病死率高達29.5%～66.7%，已經成為全球嚴重威脅ICU人群生命健康的危險因素之一[1]。最新研究發現，大環內酯類抗生素通過增加IL-37依賴的完全自噬，形成嗜中性粒細胞胞外誘捕物(NETs)，可抑制鮑曼不動桿菌生長，擴大大環內酯類抗生素抗鮑曼不動桿菌的免疫調節作用[2]。其他研究亦表明，自噬在肺部感染進展與其誘導的器官功能障礙的發生中具有一定保護作用，是一個值得研究的治療靶點[3]。本文主要介紹自噬與鮑曼不動桿菌肺部感染發病機制的研究進展，為深入探討細胞自噬調控炎癥反應提供參考，亦為探索鮑曼不動桿菌肺部感染臨床診療新靶點提供啟發。

1 自噬研究進展

自噬是一種廣泛存在且高度保守的細胞降解過程[4]，即雙層生物膜結構包裹胞漿內物質形成自噬小體，自噬小體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，最后在自噬溶酶體中，來自溶酶體的各種水解酶把這些內容物降解、重新釋放回胞質內循環再利用的過程。機體由此通過清除多余或失功能的細胞器，從而維持了代謝平衡。當細胞應對短暫生存壓力時，細胞漿內的隔離膜形成的雙層膜結構向目標物質移動、延伸，最終包裹目標物質后形成閉合的雙層膜結構，這種結構被稱為自噬小體。一個自噬小體與多個溶酶體結合，形成自噬溶酶體。原自噬小體內的底物在溶酶體內的水解酶的作用下分解成脂肪酸、氨基酸等小分子物質，這些小分子物質被溶酶體運輸到細胞質中，可以被重復利用[5]。因此自噬增加，可清除增多的多余或失功能的細胞器，提供另一個營養來源，從而改善代謝、組織、功能失平衡，保障某些細胞器的更新。當然，不同的營養物質缺乏，在不同類型的細胞中誘導自噬的效率都不同。氨基酸及胰島素/生長因子被認為是通過哺乳動物細胞的雷帕霉素的靶受體(mTOR)即PI3K/AKT/mTOR通路誘導自噬；也有一些研究發現其他一些營養物質、分子可以不通mTOR途徑誘導自噬發生，涉及多種蛋白及泛素化信號通路，如Beclinl、Bcl-2、ATG5、ATG6以及ROS信號通路和AMPK信號通路[6，7]。

2 自噬與肺部感染

2.1自噬與感染免疫炎癥在哺乳動物細胞針對胞內病原體感染的天然免疫反應過程中，自噬起著重要作用。2006年，研究者發現機體可通過自噬清除病原微生物：如辛德畢斯病毒、沙門氏菌、綠膿桿菌。上述病原體致肺部感染時，病原相關分子模式PAMP可以通過與組織細胞表面受體如TLR4相識別，可誘導細胞發生自噬。此外，在失調控的免疫反應中，大量的促炎因子和聚集的白細胞可以通過炎癥信號通路誘導組織細胞內出現內質網應激ERS，線粒體損傷，活性氧過量生成，誘發保護性自噬反應以包裹損傷的細胞器，限制損傷信號的進一步擴散[7]。例如，已證實INF-γ可促進巨噬細胞自噬小體吞噬結核分枝桿菌，并促進自噬小體與溶酶體融合，從而增加巨噬細胞對結核分枝桿菌的殺傷力[8]。

在適應性免疫方面，已證實包括ATG5在內的三十余種自噬相關蛋白，通過傳遞內源性抗原，在維持B細胞和T細胞數量及成熟方面也有重要作用[9，10]。

但目前在上述研究基礎上，已確認自噬是一個高度動態，多步驟的過程。既往研究自噬在感染模型中的作用，大部分研究是通過檢測自噬小體的數量來評價自噬水平。自噬小體膜的形成需要自噬關鍵蛋白LC3的參與。LC3-II因此也被認為是一種典型的自噬水平的標志物。通過電鏡等手段檢測到的自噬體的增多，既可能是自噬誘導增加，也可能是自噬不通暢(指自噬小體與溶酶體融合效率降低，又稱非完全自噬)。當不完全自噬被大量激活時，某些細菌如布魯氏菌則通過泛素化途徑，誘導巨噬細胞非完全自噬，使得細菌得以在宿主細胞內長期存活及復制[10]。前述INF-γ可能通過減少巨噬細胞內不完全自噬，增加完全自噬，從而增加機體對結核分枝桿菌的天然免疫。

2.2自噬與鮑曼不動桿菌肺部感染鮑曼不動桿菌感染作為一種應激原，由于機體反應性應激，出現以交感神經興奮和垂體-腎上腺皮質分泌增多為主的一系列神經內分泌反應，因此調節到中性粒細胞、單核細胞與巨噬細胞自噬，從而影響天然免疫細胞抗微生物能力及其炎癥反應，參與鮑曼不動桿菌清除。在少量鮑曼不動桿菌肺感染的大鼠模型中，病灶部位的白細胞經活化刺激后，隨血液循環透過血管壁到達感染部位，靶向識別并吞噬病原體，從而使鮑曼不動桿菌失去活性。

但大量鮑曼不動桿菌感染，或當毒力較強的鮑曼不動桿菌感染肺部，單核巨噬細胞內鮑曼不動桿菌生理、代謝及生長模式均發生了顯著差異，自噬的通暢亦發生改變，與鮑曼不動桿菌的結局且與其耐藥性相關[11]。

有研究表明過度的自噬損傷甚至可導致自噬性中性粒細胞死亡，可能誘導免疫炎癥。中性粒細胞胞外誘捕網(neutrophil extracelluar trap，NET)是新型細胞死亡方式之一，實質是中性粒細胞自噬[11～13]。其形成過程是NADPH氧化酶和Raf/絲裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated proteinkinase Kinase，MEK)/細胞外信號調節激酶(extracelluar signal-regulated kinase，ERK)通路使細胞核和細胞質內致密顆粒溶解從而發生自噬。中性粒細胞的這種殺菌伴自身死亡的過程稱為網亡[14，15]，不同于凋亡和壞死。中性粒細胞發生網亡時，核物質膨脹，核染色質解聚，核膜瓦解，然后細胞質融合，質膜破裂，釋放NET，核膜破裂，這與有完整包膜包裹的凋亡小體不同。此時，中性粒細胞由化學趨化因子介導在肺內聚集、激活，從而造成氧化性損傷是鮑曼不動桿菌肺部感染主要病理生理改變。另一項研究則認為，鮑曼不動桿菌感染后，自噬體形成受限，不利于樹突狀細胞向細胞進行抗原遞呈效應的發生，因此推測在肺鮑曼不動桿菌感染過程中，自噬反應在肺泡上皮、肺泡巨噬細胞的天然抗菌免疫應答及樹突狀細胞介導的適應性免疫中均有重要作用，完全自噬反應在該鮑曼不動桿菌感染過程中起到保護機體的作用[17]。

2.3自噬與肺臟感染治療新策略羥基酪醇可通過SIRT/MAPK通路促進肺部感染小鼠肺組織細胞發生自噬，使肺水腫、炎性細胞浸潤及炎性因子的釋放水平均得到緩解，提示自噬是肺組織炎性損傷的潛在治療靶點[18]。對肺血管細胞誘導自噬可以抑制缺氧性細胞增殖保護缺氧引起的肺動脈高壓，而自噬對血管平滑肌細胞VSMCs表型轉化的作用具有兩面性[19]，將自噬維持在適宜強度是減輕肺損傷的基礎。除傳統使用工具藥物干預自噬的研究外，近幾年出現了關于吸入低濃度一氧化碳治療肺部感染肺損傷的報道。一氧化碳顯示出增強肺組織自噬水平，減輕內皮細胞凋亡和炎性細胞浸潤的作用。目前認為其作用機制與穩定線粒體，促進自噬清除胞內異物相關，但仍需進一步探明，同時國外已啟動該療法的臨床試驗[20]。臨床上可通過氧療途徑來改善組織缺氧間接干預自噬，而新的一氧化碳吸入療法也為臨床治療開辟了新思路。

為提高鮑曼不動桿菌感染診治及防控水平，我國已制定針對鮑曼不動桿菌感染的權威共識，但鮑曼不動桿菌感染的診斷、治療和預防控制上仍存在諸多困惑。最新研究發現，大環內酯類抗生素通過IL-37依賴的自噬，產生形成嗜中性粒細胞胞外誘捕物(NETs)，從而抑制鮑曼不動桿菌生長，發揮擴大大環內酯類抗鮑曼不動桿菌的免疫調節作用[2]，提示中性粒細胞等單核巨噬細胞參與鮑曼不動桿菌感染抗炎機制，可能成為抗鮑曼不動桿菌的新策略。

3 總結

自噬與炎癥反應有相互作用。但目前更多的研究對自噬在炎癥反應中最早的AtgF/Atg4-Atg8和Atg12-Atg7-Atg5；MEK/ERK和Att/Mtor/TOS6K；RNA干擾及信號通路分子的抑制劑國內已有研究。未來可以通過代謝組學、基因、蛋白、信號途徑等方向開展對自噬在鮑曼不動桿菌感染的影響進行系統研究，為臨床解決鮑曼不動桿菌感染提供新的解決方案，同時找到特異性干預措施將會是主要的研究方向。