自噬在不同肝病治療中的潛在作用

呂 曼 王文佶 馬文靚 楊 杰 王克維

哺乳動物細(xì)胞中存在不同類型的自噬過程，其中巨型自噬是一種主要的形式，通常被稱為自噬，下文中所說的自噬均指此類型。一般自噬過程可分為4個階段：(1)細(xì)胞受到饑餓等自噬誘導(dǎo)后，產(chǎn)生自噬小體前體，之后前體被轉(zhuǎn)化為隔離膜或噬菌體，通過不斷擴(kuò)張及彎曲，變成一個似陷窩狀的吞噬泡。(2)“陷窩”似的吞噬泡閉合，雙層膜結(jié)構(gòu)的球狀自噬小體形成，各種細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)被隔離到自噬體內(nèi)。(3)自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體。(4)自噬溶酶體中的組分被激活的溶酶體酶降解[1]。異常或受損蛋白質(zhì)及細(xì)胞器的分解產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)了碳水化合物、氨基酸和脂質(zhì)的循環(huán)，提供了能量，維持了細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[2]。肝臟疾病可以分為病毒性與非病毒性肝病，因?yàn)槎疚锘蛩幬锎碳ひl(fā)的肝病、非酒精性脂肪肝、過量飲酒導(dǎo)致的酒精性肝病及新陳代謝異常導(dǎo)致的肝病都稱為非病毒性肝病[3]。各類肝損傷如不早期積極治療，都有可能發(fā)展成后期的炎性纖維化，導(dǎo)致嚴(yán)重的肝硬化甚至肝癌。自噬機(jī)制調(diào)節(jié)肝細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定以及維持肝功能，在肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞和非實(shí)質(zhì)細(xì)胞(星狀細(xì)胞、竇狀內(nèi)皮細(xì)胞、庫普弗細(xì)胞)之間的信號傳遞過程中也起著重要作用[4]。有研究稱肝臟疾病的發(fā)生與原發(fā)性或繼發(fā)性自噬功能障礙有關(guān)。也發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)自噬與肝癌治療中的耐藥機(jī)制和腫瘤細(xì)胞的生存機(jī)制有關(guān)。靶向自噬是肝病的一種有前途的治療策略，通過調(diào)節(jié)自噬來緩解肝臟相關(guān)疾病或成為一種治療新方法[5]。現(xiàn)將自噬機(jī)制在不同肝臟疾病治療中的調(diào)控作用總結(jié)詳見表1。

表1 自噬在不同類型肝病治療中的調(diào)控作用

在肝纖維化和肝細(xì)胞癌中，相關(guān)干預(yù)措施使自噬水平升高或降低，對肝臟可能都是一種保護(hù)作用。藤黃酸和麝香酮通過使自噬水平升高，改善了肝臟情況；敲除XIST和沉默LINC00160降低自噬水平，也保護(hù)了肝臟。

一、自噬在不同類型肝損傷治療中的作用

引起肝損傷的因素很多，而且廣泛或持續(xù)的肝損傷可能導(dǎo)致肝硬化、肝衰竭，目前尚缺乏有效的治療方法。自噬通過清除肝細(xì)胞中受損的細(xì)胞器、蛋白質(zhì)聚集體和細(xì)胞內(nèi)病原體，在不同類型的肝損傷中都起到保護(hù)作用。目前已有不少藥物通過調(diào)節(jié)自噬作為靶點(diǎn)改善肝功能，其調(diào)控機(jī)制各不相同。

1.四氯化碳致急性肝損傷:四氯化碳(carbon tetrachloride，CCl4)能對肝細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重的毒性作用，造成動物急性肝損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，在對CCl4誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷的治療中，京尼平(傳統(tǒng)藥物中的一種有效成分)不僅降低了天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(aspartate transaminase，AST)和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(alanine transaminase，ALT)水平，減輕了炎性細(xì)胞因子的分泌，還增強(qiáng)了自噬通量, 而給予自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine，3-MA)處理的小鼠，京尼平的保肝作用并不明顯。這表明激活自噬能減輕CCl4誘導(dǎo)的肝臟毒性[6]。

2.酒精性肝損傷:世界衛(wèi)生組織于2018年開展的一項(xiàng)研究指出，目前超過40%的成年人是飲酒者。酒精通過乙醇代謝機(jī)制導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷，當(dāng)肝臟長期經(jīng)歷酒精誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和炎癥時，代謝脂質(zhì)的能力會進(jìn)一步受到破壞，最終發(fā)展為酒精性肝損傷[14]。有研究發(fā)現(xiàn)，長期飲酒會使小鼠肝細(xì)胞自噬和轉(zhuǎn)錄因子EB(transcription factor EB，TFEB)介導(dǎo)的溶酶體生物合成減少，給予雷帕霉素機(jī)械靶點(diǎn)激酶活性的抑制劑(Torin-1)可提高肝臟TFEB水平和自噬水平，微管相關(guān)蛋白輕鏈3Ⅱ(microtubule-associated protein light chain 3Ⅱ，LC3Ⅱ)與LC3Ⅰ的比值明顯上調(diào),且ALT活性和肝臟甘油三酯(triglyceride，TG)水平降低，減輕了乙醇所致的脂肪變性和肝損傷[7]。

3.非酒精性脂肪肝:如今因肥胖、遺傳等因素引起的非酒精性脂肪肝人群逐年增多。有研究表明，自噬機(jī)制參與調(diào)節(jié)此類肝損傷。在一項(xiàng)用雄性Wistar大鼠建立的早期肥胖模型中，經(jīng)肉桂醛(一種芳香醛，是肉桂的主要生物活性成分)處理后可使內(nèi)臟肥胖和肝臟脂質(zhì)代謝紊亂恢復(fù)正常，并同時刺激自噬，維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。無獨(dú)有偶，白藜蘆醇也可通過上調(diào)自噬，有效減輕非酒精性脂肪肝引起的肝損傷[8]。除此之外，研究發(fā)現(xiàn)高脂飼料喂養(yǎng)的大鼠經(jīng)楊梅黃素處理后, 不僅改善了血清轉(zhuǎn)氨酶、甘油三酯、膽固醇、肝臟病理等情況, 還逆轉(zhuǎn)了受損的自噬功能。

4.2型糖尿病肝損傷:肝臟是調(diào)節(jié)糖脂代謝和胰島素的重要器官，近年來由2型糖尿病引起的肝損傷逐漸受到人們關(guān)注，自噬作為一種高度保守的自我保護(hù)機(jī)制，已被證實(shí)與糖尿病肝損傷的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。在2型糖尿病致肝損傷小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)石榴素(石榴多酚的主要成分，主要存在于石榴果皮中)能顯著改善肝臟組織學(xué)情況，逆轉(zhuǎn)血清生化異常，并增加肝臟中自噬小體的數(shù)量，上調(diào)自噬相關(guān)蛋白LC3Ⅱ和sequestosome 1 (SQSTM1，p62)的表達(dá)。以此表明，石榴素可能通過恢復(fù)自噬，保護(hù)2型糖尿病引起的肝損傷[9]。

自噬作為一種有益機(jī)制通過清除細(xì)胞內(nèi)的代謝廢物，損傷的線粒體，防止活性氧的積累，減輕肝細(xì)胞的炎性反應(yīng)，避免造成進(jìn)一步肝損傷，并通過去除因氧化應(yīng)激受損的細(xì)胞器，拮抗細(xì)胞凋亡效應(yīng)，從而起到對肝臟的積極保護(hù)作用。但需注意，刺激自噬需適度，自噬的過度激活也可能降解細(xì)胞內(nèi)重要的功能蛋白和細(xì)胞器，影響正常肝細(xì)胞生存。因此，適度的自噬刺激是治療肝損傷的一個有效途徑。

二、自噬在肝纖維化治療中的雙向作用

肝纖維化是各種毒素導(dǎo)致?lián)p傷后其創(chuàng)面愈合的一種炎性代償反應(yīng)。早期肝纖維化是一個可逆的過程，沒有明顯的癥狀，但是如果不及時控制，它將發(fā)展為肝硬化、肝衰竭甚至肝細(xì)胞癌[15]。肝纖維化特征表現(xiàn)為肝內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白(extracellular matrix，ECM)過度沉積和肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells，HSCs)活化，活化的HSCs可以增加Ⅰ型膠原和α-平滑肌肌動蛋白的沉積，從而進(jìn)一步促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展，因此抑制活化的HSCs對預(yù)防肝纖維化具有重要意義。多項(xiàng)研究表明，自噬與HSCs活化有著密切的聯(lián)系，對于增強(qiáng)自噬或是抑制自噬可以阻斷HSCs活化、減輕肝纖維化目前存在兩種學(xué)說[16]。

1.誘導(dǎo)自噬減輕肝纖維化:有研究稱激活自噬可以防止肝纖維化和HSCs活化，如蛇葡萄素(ampelopsin，AMP)，它是藤茶中發(fā)現(xiàn)的一種天然黃酮類化合物，可通過自噬途徑來減輕CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化。AMP在體內(nèi)和體外上調(diào)自噬相關(guān)蛋白LC3Ⅱ和Beclin-1的表達(dá)，但特異性自噬抑制劑3-MA作用后，AMP對HSCs活化和肝纖維化的抑制作用明顯消失。再者，桔梗皂苷D(platycodin D，PD)作為一種傳統(tǒng)中藥，能夠通過誘導(dǎo)自噬和HSCs凋亡來阻礙HSCs的激活，發(fā)揮其抗纖維化作用。在體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)中，其自噬相關(guān)蛋白LC3Ⅱ及Beclin-1和凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)水平明顯上調(diào)。類似的藤黃酸(gambogic acid，GA)早期可觸發(fā)自噬，使細(xì)胞凋亡受到抑制，隨后自噬的積累導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，一旦發(fā)生不可逆的凋亡，自噬就會受到凋亡啟動的負(fù)調(diào)控，最終導(dǎo)致HSCs死亡，從而改善肝纖維化[10]。

刺激自噬對肝纖維化的改善作用與保護(hù)肝損傷原理類似，通過清除細(xì)胞內(nèi)代謝廢物和受損細(xì)胞器，抑制肝細(xì)胞進(jìn)一步受損。但不同的是，過度自噬可能使HSCs無法生存，發(fā)生自噬性細(xì)胞死亡，從而保護(hù)肝臟。另有研究報道，自噬可充當(dāng)含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase)caspase-8激活的平臺來促進(jìn)細(xì)胞凋亡，自噬作為凋亡的上游調(diào)節(jié)因子，可直接調(diào)控HSCs凋亡，進(jìn)而緩解肝纖維化[17]。上述通過誘導(dǎo)自噬減輕肝纖維化的文獻(xiàn)證明了激活自噬確實(shí)有助于改善肝纖維化。

自噬性細(xì)胞死亡被認(rèn)為是程序性細(xì)胞死亡的一種機(jī)制，但到底是由自噬引起的死亡還是與自噬同時發(fā)生的死亡需要更深入的研究。很多描述自噬誘導(dǎo)死亡的研究只是觀察瀕死細(xì)胞中的自噬情況，而沒有檢測自噬通量。通過對自噬通量的研究，會使得完全有效的自噬與由于自噬失敗而積累的自噬體得以區(qū)分。另有研究提出，通過阻斷自噬，如果細(xì)胞存活，則表明是自噬引起的死亡，如果細(xì)胞死亡，則說明死亡時有自噬發(fā)生，但不是直接原因。另外，自噬和凋亡互相協(xié)同，自噬可以通過去除因氧化應(yīng)激受損的細(xì)胞器，阻止細(xì)胞發(fā)生程序性凋亡，自噬亦能作為凋亡的上游調(diào)節(jié)因子，調(diào)控細(xì)胞發(fā)生凋亡[5]。

2.抑制自噬改善肝纖維化:據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，刺激自噬對肝纖維化和腫瘤起著促進(jìn)作用。自噬回收細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)為HSCs和癌細(xì)胞存活提供了持續(xù)的能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并緩解了外界環(huán)境對這些細(xì)胞的應(yīng)激壓力，促進(jìn)了HSCs的活化，進(jìn)而加劇了肝纖維化。因此通過抑制自噬治療肝纖維化引起了人們的注意，相關(guān)文獻(xiàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)，藥物干預(yù)抑制自噬，保護(hù)受損肝臟，改善肝纖維化。

如亞砷酸鈉通過自噬途徑誘導(dǎo)HSCs的激活，此過程可以被自噬抑制劑3-MA逆轉(zhuǎn)，這個發(fā)現(xiàn)可能對亞砷酸鈉誘導(dǎo)的肝纖維化的潛在機(jī)制提供新的見解。又如異鼠李素(從植物沙棘中分離得到的黃酮苷元)對肝纖維化小鼠模型的自噬過程有抑制作用，并降低HSCs的激活。再如長非編碼RNA XIST(long noncoding RNA XIST)在酒精激活的HSCs和酒精性肝纖維化模型小鼠的肝臟中表達(dá)均上調(diào)，XIST基因敲除可減輕模型小鼠的肝纖維化損傷，并抑制HSCs和模型鼠肝臟的自噬，自噬標(biāo)志物Beclin-1和LC3Ⅱ的蛋白表達(dá)水平下降[11]。此外，熊去氧膽酸對肝纖維化大鼠的抗纖維化作用也與抑制自噬有關(guān),單獨(dú)或與自噬拮抗劑羥基氯喹合用可改善CCl4誘導(dǎo)的動物模型的肝纖維化，與雷帕霉素合作則促進(jìn)自噬并削弱了抗纖維化作用。

三、自噬在肝癌治療中的雙向作用

肝細(xì)胞癌病死率高，約70%的肝癌患者預(yù)后極差，其復(fù)發(fā)率高，治療耐藥率高，外科手術(shù)在肝癌的治療中起著重要作用，但許多晚期或轉(zhuǎn)移的患者不適合手術(shù)[18]。有研究表明，自噬在參與各項(xiàng)藥物治療肝癌的機(jī)制中起著不可忽視的作用，與肝纖維化治療類似，自噬在應(yīng)對肝細(xì)胞癌治療時也存在兩種學(xué)說。

1.激活自噬抗肝癌:據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，激活自噬可誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡。如護(hù)肝片(由6種中草藥組成的中藥)可通過觸發(fā)自噬使細(xì)胞周期阻滯在G0～G1期，從而發(fā)揮其抗腫瘤作用。另有蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)相關(guān)的異構(gòu)體Akt 1抑制劑9f誘導(dǎo)自噬小體的啟動，通過磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K)/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶點(diǎn) (mammalian target of rapamycin，mTOR)信號通路介導(dǎo)的自噬機(jī)制抑制人肝癌細(xì)胞的激活和細(xì)胞增殖，起到抗腫瘤的作用。再之，麝香酮(一種麝香的大環(huán)化合物)在肝癌細(xì)胞中引發(fā)細(xì)胞凋亡，同時激活自噬。而使用自噬抑制劑3-MA后，減少了麝香酮誘導(dǎo)的自噬，并減弱了麝香酮誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這提示麝香酮誘導(dǎo)的凋亡可能部分依賴于自噬[12]。

激活自噬抗肝癌的積極作用與誘導(dǎo)自噬減輕肝纖維化的作用機(jī)制基本相同，因?yàn)镠SCs和肝癌細(xì)胞都是區(qū)別于正常肝細(xì)胞的不利于肝臟內(nèi)穩(wěn)態(tài)的細(xì)胞。而且自噬可以促進(jìn)DNA損傷修復(fù)，維持細(xì)胞內(nèi)染色體穩(wěn)定，預(yù)防腫瘤的發(fā)生[19]。

2.抑制自噬抗肝癌:多項(xiàng)研究表明，抑制自噬能起到抗腫瘤的作用。例如，長非編碼RNA LINC00160過表達(dá)會促進(jìn)肝癌細(xì)胞的自噬、活力和耐藥性增強(qiáng)，同時抑制肝癌細(xì)胞的凋亡，而沉默LINC00160的結(jié)果與之相反，自噬水平降低，但促進(jìn)了肝癌細(xì)胞凋亡，起到了抗腫瘤的積極作用[13]。例如，敲除自噬激活激酶1(autophagy activating kinase 1，ULK1)可抑制人肝癌細(xì)胞的增殖和侵襲，并抑制異種移植小鼠模型中腫瘤的生長。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ULK1抑制劑可使人肝癌細(xì)胞中的自噬小體減少，并抑制LC3Ⅰ向LC3Ⅱ的轉(zhuǎn)化，誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，抑制肝癌細(xì)胞生長。

在癌癥進(jìn)展的早期階段，自噬可能起到腫瘤抑制的作用，而在后期，它表現(xiàn)出促腫瘤的作用，促進(jìn)腫瘤的維持和對治療的抵抗。自噬可以在化學(xué)治療、放射治療和靶向藥物治療時，提高癌細(xì)胞的存活率，從而提高治療耐藥性[20]。因此抑制自噬就成了治療肝癌的一個重要思路，而上面所述的關(guān)于抑制自噬改善肝癌的文獻(xiàn)也支持此結(jié)論。

四、展 望

綜上所述，自噬調(diào)控機(jī)制在保護(hù)肝臟，減緩肝損傷、肝纖維化和肝癌的發(fā)生過程中起著重要作用(圖1)。對于普通肝損傷，以肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞為主導(dǎo)，HSCs及其他細(xì)胞所占比例處于正常范圍，此時激活自噬大多會改善肝臟情況。當(dāng)發(fā)展到肝硬化或肝癌階段，自噬激活或抑制對HSCs活化和癌細(xì)胞增殖的作用尚有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。

圖1 自噬在不同肝病治療中的潛在作用肝纖維化和肝癌通過自噬機(jī)制保護(hù)肝臟，通過刺激自噬，形成自噬溶酶體降解受損細(xì)胞器等進(jìn)而維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)；通過抑制自噬，使自噬回收物無法為HSCs和肝癌細(xì)胞提供能量，進(jìn)而保護(hù)肝臟

自噬調(diào)控機(jī)制在不同肝臟疾病中所起的作用是不同的。在同一種肝病的不同階段，致病因素持續(xù)時間不同，肝功能變化較大，對自噬調(diào)控產(chǎn)生的效果也不盡相同；加之肝臟內(nèi)存在多種類型肝細(xì)胞，不同嚴(yán)重程度肝病中肝細(xì)胞類型比例差異顯著，需保護(hù)正常肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，抑制HSCs和肝癌細(xì)胞。需要注意的是，肝病發(fā)生機(jī)制復(fù)雜，自噬本身又是把雙刃劍，通過自噬機(jī)制治療肝病，必須具體問題具體分析。

針對自噬相關(guān)途徑開發(fā)新的肝病治療藥物是一種趨勢，具有較好的發(fā)展前景。由于自噬激活或抑制帶來的調(diào)控作用在不同肝病中存在差異，在研究某種肝病治療時，必須確切知道自噬在其中的分子調(diào)控機(jī)制和具體的作用靶點(diǎn)，這樣才能有效地發(fā)揮自噬機(jī)制在治療領(lǐng)域中的作用。但是要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還需要開展深入的研究予以證實(shí)。本文綜述了自噬機(jī)制在各種肝臟疾病的調(diào)控作用，為不同肝病的治療提供了新思路，期待進(jìn)一步發(fā)展基于自噬機(jī)制的肝病治療新方法。