吳冬金，莫文斌

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

1 自噬

自噬是在43年前由Christian de Duve首次提出的，是一種以大量聚集的自噬泡和沒(méi)有細(xì)胞核固縮為特征的細(xì)胞死亡途徑［1］。自噬有三種方式：小自噬、分子伴侶介導(dǎo)的自噬和巨噬［2］。自噬包括三個(gè)過(guò)程：自噬體形成，自噬體的成熟以及與溶酶體的融合，內(nèi)容物的降解。

1.1 自噬體的形成

在酵母與哺乳動(dòng)物中，幾個(gè)高度保守的自噬相關(guān)基因參與到這個(gè)過(guò)程中［3］。自噬由mTOR依賴(lài)或mTOR獨(dú)立的途徑誘導(dǎo)。一旦自噬被誘導(dǎo)之后就形成了一層隔離膜，隔離細(xì)胞器。隔離膜包含Beclin1、Ambra1和UVRAG［4］。研究表明從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的膜轉(zhuǎn)運(yùn)COPII參與自噬體形成［5］。此外，Trs85參與巨噬和過(guò)氧化物酶介導(dǎo)的自噬，并且引導(dǎo)酵母選擇性細(xì)胞液中液泡的定位［6］。

1.2 自噬體的成熟以及與溶酶體的融合

自噬體形成后，他們經(jīng)過(guò)與內(nèi)涵體或多泡小體的融合，再與溶酶體融合為成熟的自噬溶酶體。其中SNARE、Rab蛋白、ESCRT復(fù)合物、Vps4和Fab1介導(dǎo)自噬體與內(nèi)涵體，多泡小體，溶酶體的融合［7］。融合取決于 Vps4／SKD1and Rab11［8］。最近的研究表明，HOPS復(fù)合物能增強(qiáng)自噬小體與內(nèi)涵體的融合［9］。Hrs或者ESCRT III復(fù)合物的亞基的丟失或者功能喪失，自噬小體的成熟過(guò)程就會(huì)受損。而SNARE也是酵母自噬小體與液泡融合所必須的［10］。

1.3 內(nèi)容物的降解

自噬溶酶體通過(guò)溶酶體水解酶降解溶酶體內(nèi)的蛋白與細(xì)胞器。自噬的每一個(gè)步驟都是嚴(yán)格規(guī)范的并且都是自噬的關(guān)鍵，其中任何步驟出現(xiàn)問(wèn)題都將造成自噬的損傷并導(dǎo)致疾病。

2 神經(jīng)退行性病變

神經(jīng)退行性疾病是一類(lèi)由于神經(jīng)元進(jìn)行性變性死亡，導(dǎo)致人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)等受損，影響患者的認(rèn)知功能和運(yùn)動(dòng)功能，包括阿爾茨海默AD、亨廷頓病HD、帕金森病PD等。

2.1 阿爾茲海默病AD

AD是中樞神經(jīng)系統(tǒng)一種常見(jiàn)的退行性疾病，臨床上主要表現(xiàn)為進(jìn)行性記憶力減退、智力下降，伴有或不伴有輕度神經(jīng)系統(tǒng)體征。其病理特征為神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的神經(jīng)纖維纏結(jié)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)斑以及皮層動(dòng)脈和小動(dòng)脈的血管淀粉樣變性。AD患者中tau蛋白發(fā)生異常的高度磷酸化，導(dǎo)致患者腦中神經(jīng)纖維纏結(jié)形成［11］。此外，突變的β淀粉樣蛋白大量聚集。以上蛋白的聚集最終導(dǎo)致AD的發(fā)生。

2.2 亨廷頓病HD

這是一種遲發(fā)性神經(jīng)退行性遺傳病，該病主要侵害基底節(jié)和大腦皮質(zhì)，具有高度的區(qū)域選擇性。亨廷頓舞蹈癥的主要臨床癥狀是舞蹈樣動(dòng)作。HD基因編碼由3144個(gè)氨基酸組成亨廷頓蛋白（huntingtin，Htt）。從Htt氨基末端第17位氨基酸殘基開(kāi)始有一段重復(fù)的CAG序列，該序列重復(fù)次數(shù)大于35時(shí)就會(huì)產(chǎn)生HD病癥。

2.3 帕金森病PD

帕金森病是漸進(jìn)的黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的損失以及其他神經(jīng)細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致自主認(rèn)知功能障礙的疾病。α－Synuclein被認(rèn)為是PD致病的候選基因。當(dāng)α－Synuclein蛋白A53T和A30p發(fā)生點(diǎn)突變后，α－Synuclein的α螺旋被破壞而形成β片層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的自身聚集，聚集后形成的路易小體（Lewy body）是帕金森病患者發(fā)生癡呆的主要神經(jīng)病理學(xué)基礎(chǔ)。

3 自噬在神經(jīng)退行性病變中的作用

自噬與神經(jīng)退行性病變密切相關(guān)，自噬的失調(diào)對(duì)神經(jīng)退行性病變的發(fā)生發(fā)展起重要作用。成人發(fā)生神經(jīng)退行性病變的一個(gè)共同的特點(diǎn)是神經(jīng)元細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)成分的堆積。在阿爾茲海默中是tau蛋白的堆積，在帕金森中是αsynuclein的堆積，在亨廷頓中是突變蛋白的堆積。這些病變的共同點(diǎn)是自噬在這些疾病當(dāng)中的降解水平［12］。

自噬清除有聚集傾向的蛋白，這對(duì)于神經(jīng)元這種不可分裂的細(xì)胞是必不可少的。神經(jīng)元的自噬在過(guò)去認(rèn)為是處于非活化的水平。然而，最近的研究提出自噬在不分裂的神經(jīng)元中的基礎(chǔ)水平是十分重要的。具有基礎(chǔ)活性的自噬體清除細(xì)胞內(nèi)散在蛋白這一功能對(duì)于防止異常蛋白的聚集作用重大［13］。

3.1 自噬相關(guān)基因與AD

TOR信號(hào)是細(xì)胞生長(zhǎng)的調(diào)控因子，促進(jìn)細(xì)胞死亡；而自噬，是TOR的負(fù)調(diào)控，保護(hù)細(xì)胞不死亡。自噬體的形成嚴(yán)格受細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外氨基酸含量和ATP含量的調(diào)節(jié)，并通過(guò)TOR營(yíng)養(yǎng)感應(yīng)激酶的信號(hào)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)［14］。

Ab1－42被廣泛認(rèn)為在AD的發(fā)展過(guò)程中起原因性的角色，它引起大量的自噬小泡的聚集，隨著年齡的增加，其功能也逐漸減退。Ab1－42功能的減退導(dǎo)致自噬溶酶體的損傷，進(jìn)而引發(fā) AD［15］。

beclin－1是自噬中的重要角色，在早期AD的進(jìn)程中，在受影響的腦部區(qū)域中是減少的。在表達(dá)淀粉樣蛋白前提蛋白（APP）的轉(zhuǎn)基因小鼠中，基因性的beclin－1表達(dá)的減少增加了神經(jīng)元內(nèi)淀粉樣蛋白的聚集。在APP轉(zhuǎn)基因小鼠中，質(zhì)粒表達(dá)beclin1，減少細(xì)胞內(nèi)外的淀粉樣病變。相反，增加Beclin的表達(dá)使得AD轉(zhuǎn)基因小鼠神經(jīng)元淀粉樣蛋白聚集的病理現(xiàn)象減輕，因此增加beclin－1水平可能成為潛在的 AD 的治療方案［16］。

3.2 自噬相關(guān)基因與HD

研究表明，突變亨廷頓（Htt）的轉(zhuǎn)錄后修飾，賴(lài)氨酸殘基444（K444）的乙?；饔茫梢赃_(dá)到清除細(xì)胞內(nèi)聚集蛋白的作用。增加K444的乙酰化促進(jìn)突變Htt形成自噬體，這大大提高了巨噬清除蛋白突變體的作用。與此相反，突變Htt的抗乙?；拇蠓e累，可導(dǎo)致培養(yǎng)的神經(jīng)元和小鼠大腦神經(jīng)元的神經(jīng)退行性變。

此外，P62／SQSTM1與LC3的相互作用，對(duì)聚集蛋白質(zhì)的清除起重要作用。P62蛋白水平的降低在極大程度上增強(qiáng)了突變Htt介導(dǎo)的細(xì)胞死亡。P62在乙?；蛔兊腍tt中也起作用［17］。

3.3 自噬相關(guān)基因與PD

PD病中，黑質(zhì)紋狀體中多巴胺神經(jīng)元的死亡與內(nèi)涵體中的α－synuclein相關(guān)。自噬通過(guò)PINK1與PD相關(guān)，在常染色體隱性的PD中，PINK1發(fā)生突變。全長(zhǎng)的PINK1與Beclin的相互作用是自噬的一個(gè)正性介質(zhì)。PINK1的一個(gè)突變（W437X）無(wú)法與Beclin正常作用，因而無(wú)法增強(qiáng)自噬水平。α－synuclein的過(guò)度表達(dá)導(dǎo)致溶酶體的聚集和自噬體的改變。Beclin 1在LC3的過(guò)度表達(dá)和α－synuclein的聚集可部分被3－MA阻斷或者完全被bafilomycin A1阻斷。Parkin，作為常染色體隱性遺傳PD的另一個(gè)突變，同時(shí)也是自噬體吞噬無(wú)功能線(xiàn)粒體的一個(gè)信號(hào)［18］。

3.4 線(xiàn)粒體中和自噬相關(guān)的基因與神經(jīng)退行性病變的關(guān)系

在人類(lèi)組織研究、細(xì)胞培養(yǎng)、體內(nèi)遺傳和毒素模型中發(fā)現(xiàn)線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)變化與帕金森有關(guān)。編碼PTEN誘導(dǎo)的激酶1基因（PINK1）的突變——Omi／HtrA2和parkin對(duì)帕金森病神經(jīng)退行性變罕見(jiàn)的形式起決定性作用。PINK1，Omi／HtrA2和parkin參加不同層次的線(xiàn)粒體質(zhì)量的控制，維持正常的線(xiàn)粒體表型。PINK1是典型的（絲氨酸／蘇氨酸）蛋白激酶的組分，受一個(gè)典型的N－末端線(xiàn)粒體定位序列的調(diào)控［19］。然而有趣的是，與 PD 相關(guān)的編碼 α－synuclein，LRRK2和parkin的基因至少部分定位在線(xiàn)粒體上，雖然這些線(xiàn)粒體蛋白缺乏規(guī)范的線(xiàn)粒體定位序列［20］。

4 結(jié)語(yǔ)

神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病率不斷升高，現(xiàn)在的常規(guī)治療方法只能對(duì)癥狀進(jìn)行緩解，所以建立一種新的從根本上對(duì)神經(jīng)退行性疾病進(jìn)行治療的方法極其重要。自噬在神經(jīng)退行性病變中的作用越來(lái)越受重視，越來(lái)越多的研究闡明了自噬的機(jī)制。現(xiàn)在就細(xì)胞自噬能清除長(zhǎng)期存在和易形成聚集傾向的突變蛋白，對(duì)神經(jīng)退行性疾病具有治療的效果已經(jīng)取得了共識(shí)。但是目前關(guān)于細(xì)胞自噬的研究還停留在細(xì)胞水平，進(jìn)入臨床應(yīng)用還需要時(shí)間。雖然現(xiàn)在還有很多未知的問(wèn)題有待解決，但隨著細(xì)胞自噬研究的不斷深入，我們會(huì)找到更好的神經(jīng)退行性疾病的治療方法。

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