針刺通過(guò)調(diào)控AMPK-mTOR-細(xì)胞自噬改善瘦素抵抗

李 茜， 龔美蓉

(南京中醫(yī)藥大學(xué) 針?biāo)幗Y(jié)合教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023)

肥胖癥是指身體內(nèi)所含的脂肪組織超出了維持生理正常功能的比例,是一種常見(jiàn)的代謝癥候群。我國(guó)肥胖病的發(fā)生率亦呈現(xiàn)逐年增高的趨勢(shì)[1]，現(xiàn)在肥胖人數(shù)已居世界首位,國(guó)家衛(wèi)計(jì)委報(bào)告中國(guó)超過(guò) 4.1 億(30%)的成年人超重，其中有1.6億人(11.9%)為肥胖。肥胖正像流行病一樣蔓延，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的公共衛(wèi)生焦點(diǎn)問(wèn)題[2]，對(duì)人類(lèi)的健康構(gòu)成了巨大的威脅[3]。

瘦素是一種主要由脂肪細(xì)胞分泌的，具有167個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)。其主要生物功能是減少能量攝入，增加能量消耗。大多數(shù)肥胖患者并不缺乏瘦素，而且其血清瘦素水平是較高的，提示瘦素抵抗可能是肥胖癥的重要發(fā)病機(jī)制之一[4]。如何改善患者的瘦素抵抗是解決肥胖癥的一個(gè)關(guān)鍵步驟。

1 針刺改善肥胖患者的瘦素抵抗

臨床實(shí)驗(yàn)觀察到針刺治療后，肥胖患者的體重、BMI與腰臀圍比均顯著下降，其脂代謝的紊亂表現(xiàn)為明顯的改善[5]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，針刺肥胖大鼠后，可明顯降低大鼠的體重、Lee's 指數(shù)、體脂量，提示針刺減肥具有確切的療效[6]。瘦素是白色脂肪細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)，其主要生物功能是抑制脂肪合成，促進(jìn)脂肪酸的氧化分解。臨床實(shí)驗(yàn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)，針刺可顯著降低人和動(dòng)物血清中瘦素含量，提高瘦素的敏感性，改善瘦素抵抗[7-8]。可見(jiàn)改善瘦素抵抗是針刺減肥的重要機(jī)制。

2 細(xì)胞自噬障礙導(dǎo)致肥胖患者瘦素抵抗

瘦素是脂肪細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)，它的生理作用主要是減少進(jìn)食，增加活動(dòng)量，從而使脂肪消耗[9]。瘦素抵抗指血漿瘦素水平升高，但作用減弱或消失。表現(xiàn)為食欲旺盛、能量消耗減少、肥胖等癥狀。相關(guān)研究顯示有許多因素可導(dǎo)致肥胖患者瘦素抵抗，如：高瘦素血癥，炎癥，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，自噬障礙等。因細(xì)胞自噬是機(jī)體應(yīng)對(duì)各種外界刺激及內(nèi)在變化而產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)自我更新、自我修復(fù)的機(jī)制，自噬在細(xì)胞分化、物質(zhì)代謝和能量平衡中起重要作用[10-11]。當(dāng)細(xì)胞自噬障礙時(shí)會(huì)導(dǎo)致肥胖患者瘦素抵抗。

自噬(autophagy) 是真核細(xì)胞中普遍存在的一種物質(zhì)降解途徑，能介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)脂肪的儲(chǔ)存，該作用被稱(chēng)為脂自噬[12]。近年來(lái)，瘦素抵抗與細(xì)胞自噬之間關(guān)系的研究受到越來(lái)越多的關(guān)注，已成為研究熱點(diǎn)[13]。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)特異性敲除自噬相關(guān)基因(autophagic related gene，Atg7) 的小鼠，自噬活動(dòng)下降，導(dǎo)致能量失衡而肥胖，同時(shí)表現(xiàn)為瘦素抵抗[14]。研究發(fā)現(xiàn)，在遺傳性肥胖小鼠和高脂飲食所致的肥胖小鼠中，自噬相關(guān)蛋白 LC3、Atg5、Atg6 和 Atg7 水平均顯著下降。電鏡分析發(fā)現(xiàn)，肥胖小鼠組織內(nèi)自噬體形成明顯減少，肝臟的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力較正常小鼠升高。當(dāng)恢復(fù)肥胖小鼠的細(xì)胞自噬水平后，其瘦素抵抗癥狀減緩，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力減小[15]。可見(jiàn)細(xì)胞自噬障礙可導(dǎo)致肥胖患者瘦素抵抗，激活自噬可改善瘦素抵抗的癥狀。

3 AMPK-mTOR信號(hào)通路介導(dǎo)細(xì)胞自噬

細(xì)胞自噬是細(xì)胞內(nèi)溶酶體降解自身受損的細(xì)胞器及大分子物質(zhì)的一種程序化的細(xì)胞內(nèi)降解過(guò)程[11]。細(xì)胞自噬的過(guò)程受多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)控[16]。由于腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)通過(guò)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)途徑調(diào)控細(xì)胞能量與細(xì)胞自噬關(guān)系最為密切，現(xiàn)已成為目前研究最多的信號(hào)通路[17]。

AMPK是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，在機(jī)體中廣泛存在。因其被AMP/ATP比值調(diào)控，準(zhǔn)確的開(kāi)啟ATP的分解，關(guān)閉ATP的合成，因此被比喻為“細(xì)胞能量調(diào)節(jié)器”[18]。mTOR是一種典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是氨基酸與ATP的感受器，作為AMPK下游的作用底物，在自噬過(guò)程中發(fā)揮門(mén)控作用，即為自噬的負(fù)調(diào)控分子[19]。ULK1是自噬相關(guān)蛋白Atg1在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的同源蛋白之一，ULK1與mAtg13(Atg13同源物)、FIP200形成ULK1-mAtg13-FIP200復(fù)合體是mTOR的直接靶分子，也是自噬的正調(diào)控分子[20]。

mTOR形成兩種功能的復(fù)合物：mTORC1和mTORC2，mTORC1在控制應(yīng)答營(yíng)養(yǎng)狀況方面發(fā)揮著主要作用，包括mTOR、mLST8/GβL、PPAS40和raptor(對(duì)雷帕霉素敏感部位)。當(dāng)mTORC1被激活，可直接磷酸化ULK1(Ser757)及mATG13的抑制位點(diǎn)，抑制ULK1激酶的活性，從而抑制細(xì)胞自噬[21]。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)能量下降時(shí)，AMPK被激活，可直接磷酸化mTORC1的關(guān)鍵結(jié)合亞基raptor，致使mTORC1活性下降，mTORC1 與ULK1復(fù)合體分離，使得ULK1與mATG13抑制性磷酸化位點(diǎn)去磷酸化。去磷酸化的 Atg13 與 ULK1 形成 mAtg13-ULK1復(fù)合物，同時(shí),活化 ULK1 并與 FIP200 相互作用，最終加強(qiáng) mAtg13-ULK1的作用，從而誘導(dǎo)自噬體的核的形成于延伸，最終激活細(xì)胞自噬[22]。同時(shí)，活化的AMPK可直接磷酸化ULK1的Ser317、377位點(diǎn)直接激活ULK1，從而誘導(dǎo)細(xì)胞自噬的發(fā)生[23]。自噬得到誘導(dǎo)后，由 PI3 Kinase ClassⅢ-Beclin-1(Atg6同系物)復(fù)合物啟動(dòng)細(xì)胞膜泡的成核[24](圖1)。

圖1 AMPK-mTOR信號(hào)通路介導(dǎo)細(xì)胞自噬

4 針刺對(duì)AMPK-mTOR-細(xì)胞自噬的調(diào)控作用

新近有研究顯示電針可以激活自噬的相關(guān)標(biāo)志蛋白Beclin-1、LC3表達(dá)，從而上調(diào)自噬的活性[25]。Egan等觀察到激活A(yù)MPK可升高肝細(xì)胞自噬水平，促進(jìn)能量平衡[26]。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是氨基酸與ATP的感受器，作為AMPK下游的作用底物，在自噬過(guò)程中發(fā)揮門(mén)控作用，即為自噬的負(fù)調(diào)控分子[19]。何堅(jiān)等研究發(fā)現(xiàn)電針可通過(guò)mTOR信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞的自噬[27]。綜上所述，針刺能夠激活A(yù)MPK，介導(dǎo)mTOR發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，進(jìn)一步影響細(xì)胞自噬的發(fā)生，進(jìn)而參與調(diào)控瘦素抵抗。但其具體的調(diào)控過(guò)程仍未明確，需要進(jìn)一步探究。