李潔 湛先保

程序性細(xì)胞死亡是多細(xì)胞生物生命過程中重要的生理和病理現(xiàn)象，它在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著重要的作用。目前認(rèn)為細(xì)胞的死亡形式分為凋亡性程序性細(xì)胞死亡(apoptosis)、自噬性程序性細(xì)胞死亡(autophagy)和細(xì)胞壞死(necrosis)3種類型[1]。其中，自噬被大部分學(xué)者稱為Ⅱ型程序性細(xì)胞死亡，在細(xì)胞的生長、發(fā)育和疾病發(fā)生中起著非常重要的作用。本文主要就自噬的最新研究進(jìn)展及其在急性胰腺炎的發(fā)生發(fā)展中的作用做一總結(jié)。

一、自噬的歷史

40余年前，Ashford和Porter[2]在觀察大鼠的肝細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種含有半消化的線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜結(jié)合囊泡結(jié)構(gòu)，Novikoff和Essner[3]也觀察到了含有溶酶體水解酶的相同的結(jié)構(gòu)，但并沒有固定的詞語來描述它。1年以后，比利時(shí)科學(xué)家De Duve在溶酶體國際研討會上首先提出了“自噬”這種說法，用來描述這種包裹著細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器的單層或雙層膜的囊泡結(jié)構(gòu)[4]。自噬最初被發(fā)現(xiàn)時(shí)，人們感到非常困惑，為什么細(xì)胞會消化吞噬自己的組件？當(dāng)時(shí)的假說認(rèn)為自噬的機(jī)制僅僅是清理垃圾。然而，經(jīng)過幾十年來學(xué)者們的不懈研究，已經(jīng)認(rèn)識到這種“自食”不僅可以清除細(xì)胞內(nèi)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)或長壽命蛋白、多余或受損的細(xì)胞器及入侵的微生物，同時(shí)也是一種細(xì)胞適應(yīng)性保護(hù)反應(yīng)，并可以通過降解和回收利用細(xì)胞組分以提供營養(yǎng)物質(zhì)和能量，特別是在細(xì)胞饑餓時(shí)保證細(xì)胞的存活[5]。隨著對其分子機(jī)制、生理功能和在病理過程中的作用的不斷了解，發(fā)現(xiàn)自噬涉及的領(lǐng)域非常廣泛，并在多種疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，如腫瘤、神經(jīng)退行性疾病、免疫應(yīng)答、發(fā)育和衰老等。

二、新型選擇性自噬——酶噬

近年來，有證據(jù)表明在某些疾病及生理現(xiàn)象中存在不同類型的選擇性自噬的降解途徑。在選擇性自噬中，像蛋白聚體、線粒體、核糖體、過氧化物酶等一些單一的蛋白和細(xì)胞結(jié)構(gòu)可專門通過自噬體吞噬和降解[6]，但是識別機(jī)制目前尚不清楚。有新的證據(jù)表明泛素參與了選擇性自噬的過程，比如泛素化人工底物可以被自噬機(jī)制所識別，并通過p62蛋白依賴性機(jī)制在溶酶體中降解[7]。此外，選擇性降解饑餓時(shí)多余的核糖體也依賴于Ubp3/Bre5的去泛素化活動(dòng)[8]。2011年Grasso等[9]通過對實(shí)驗(yàn)性急性胰腺炎時(shí)空泡膜蛋白-1(VMP-1)介導(dǎo)的自噬研究，發(fā)現(xiàn)了一種新型的選擇性自噬過程，并命名為“酶噬”(zymophagy)。酶噬作為一種新型的選擇性自噬形式，可以通過包裹和降解具有潛在活性的酶原顆粒，降低細(xì)胞內(nèi)活化的胰蛋白酶含量，從而保護(hù)胰腺的自我消化。

1．酶噬與急性胰腺炎：急性胰腺炎是最常見的胰腺疾病，一般情況下它是一種自限性疾病，但仍然有大約15%～20%左右的急性胰腺炎會發(fā)展為重癥，病情危重，預(yù)后兇險(xiǎn)，病死率高達(dá)20%左右[10]。目前認(rèn)為胰腺炎的發(fā)生與胰酶對胰腺的自身消化有關(guān)，而酶噬的發(fā)現(xiàn)有助于我們從自噬的途徑來了解急性胰腺炎發(fā)病的分子機(jī)制。正常情況下，胰腺細(xì)胞內(nèi)胰蛋白酶是以酶原的形式存在于分泌囊泡中，不具有活性。在某些因素的誘導(dǎo)下酶原被激活，引起腺泡細(xì)胞死亡，胰腺組織出血、壞死、水腫甚至胰腺實(shí)質(zhì)完全被破壞[11]。Grasso等[9]成功構(gòu)建了轉(zhuǎn)基因小鼠和AR42J細(xì)胞的急性胰腺炎模型并進(jìn)行一系列的研究，發(fā)現(xiàn)酶噬最顯著的特點(diǎn)在于形成含有酶原顆粒的自噬體，是由VMP1-USP9x-p62介導(dǎo)的新型選擇性自噬通路，其功能可識別和降解激活的酶原顆粒，并選擇性地隔離酶原顆粒防止胰蛋白酶的活化，預(yù)防胰腺腺泡細(xì)胞的壞死[9]。通過研究人類、小鼠和培養(yǎng)的腺泡細(xì)胞中不同成熟水平的細(xì)胞器自噬過程，發(fā)現(xiàn)自噬流的進(jìn)程中需要溶酶體來發(fā)揮其降解分泌顆粒的功能。這種類型的選擇性自噬可以作為一種細(xì)胞保護(hù)機(jī)制來拮抗腺泡細(xì)胞的自我消化和胰腺炎的進(jìn)展[12]。

2．觸發(fā)酶噬的分子機(jī)制：空泡膜蛋白1(VMP-1)是急性胰腺炎時(shí)表達(dá)的一種跨膜蛋白，VMP-1的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)在實(shí)驗(yàn)性胰腺炎早期的腺泡細(xì)胞內(nèi)被高度激活，并且它的表達(dá)與腺泡細(xì)胞內(nèi)空泡形成有關(guān)[13]。Ropolo等[14]報(bào)道VMP-1能誘導(dǎo)自噬體的形成，而且與自噬相關(guān)蛋白LC3和Beclin-1有協(xié)同作用。p62/SQSTM1是通過自噬降解的多聚泛素結(jié)合蛋白。p62蛋白是鏈接泛素-蛋白酶體降解途徑和自噬降解途徑的重要分子，p62可以與LC3結(jié)合形成復(fù)合物，并由LC3介導(dǎo)形成自噬小體，最后與溶酶體融合完成蛋白的降解[15]。Grasso等[9]的研究表明，VMP-1和p62蛋白存在于相同的選擇性自噬途徑中，他們采用免疫熒光和免疫蛋白印跡分析的方法對實(shí)驗(yàn)性急性胰腺炎時(shí)腺泡細(xì)胞中的自噬體進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些蛋白共定位且共存于這個(gè)自噬體中，他們認(rèn)為在VMP-1介導(dǎo)的選擇性自噬通路中p62蛋白可能是作為一種受體存在的。膽囊收縮素(CCK)過度刺激腺泡細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)活化的酶原顆粒與泛素共定位也支持這一假說。為了進(jìn)一步研究VPM-1介導(dǎo)的選擇性自噬通路的意義，他們首先采用免疫熒光實(shí)驗(yàn)的方法以LC3抗體和胰蛋白酶原抗體分別來識別自噬體和酶原顆粒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CCK過度刺激腺泡細(xì)胞誘導(dǎo)了LC3和酶原顆粒共定位。其后，他們又進(jìn)行了亞細(xì)胞分離研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)雨蛙素刺激后的轉(zhuǎn)基因小鼠胰腺細(xì)胞中有70%左右的自噬體含有酶原顆粒，而未經(jīng)處理的小鼠胰腺細(xì)胞含有酶原顆粒的自噬體則不到20%，證實(shí)了VMP-1介導(dǎo)的自噬選擇性地吸收了多余的酶原顆粒。在研究過程中他們還發(fā)現(xiàn)p62作為一種泛素結(jié)合蛋白可以和LC3相互作用并作為選擇性自噬途徑中的受體。

總之，LC3作為重要的標(biāo)志物參與非選擇性的自噬途徑，但并未涉及p62蛋白的作用，而在CCK誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)型胰腺炎中p62參與了VMP-1介導(dǎo)的選擇性自噬過程，其分子機(jī)制不同于其他類型的自噬。因此，將這個(gè)新型的自噬過程命名為酶噬以區(qū)別其他自噬。

3．酶噬在急性胰腺炎中的意義：酶噬的發(fā)現(xiàn)為人類疾病尤其是急性胰腺炎發(fā)病過程中有關(guān)自噬的分子機(jī)制提供了進(jìn)一步的了解。目前急性胰腺炎最廣為認(rèn)可的發(fā)病機(jī)制是胰腺腺泡細(xì)胞中胰蛋白酶原被提前過度激活，但胰酶激活與觸發(fā)自噬的相關(guān)機(jī)制仍然是亟待研究闡明[16]。對于自噬在急性胰腺炎中的作用目前有不同的說法。Hashimoto等[17]認(rèn)為誘導(dǎo)自噬引起胰蛋白酶原激活進(jìn)而引發(fā)胰腺炎。Halangk等[18]的研究表明過早的酶原激活導(dǎo)致了細(xì)胞死亡但并不引起自噬。Mizushima等[19]報(bào)道，禁食的小鼠胰腺組織中誘導(dǎo)了大量的自噬并伴有酶原顆粒的減少，但并沒有引起胰腺炎，提示正常的自噬功能不是急性胰腺炎的發(fā)病原因。那么是否不同類型的自噬對胰腺炎的影響不同呢？Grasso等[9]認(rèn)為酶噬是急性胰腺炎誘導(dǎo)的新型選擇性自噬，它是由CCR過度刺激而引發(fā)的，通過VMP1-USP9x-P62介導(dǎo)的泛素化自噬途徑，不同于其他類型的自噬。這種選擇性地隔離、降解激活的酶原顆粒的方式可以防止腺泡細(xì)胞死亡，它是一種保護(hù)性細(xì)胞應(yīng)答，或許這可以解釋為什么部分患者的胰腺炎具有自限性。

三、結(jié)論

酶噬作為一種新型的細(xì)胞保護(hù)機(jī)制在急性胰腺炎的病程中發(fā)揮了非常重要的功能。這種新型的選擇性自噬途徑可能也參與了其他一些分泌細(xì)胞的病理過程，比如糖尿病時(shí)胰島β細(xì)胞[20]、克羅恩病時(shí)潘氏細(xì)胞[21]等。因此，選擇性自噬是一種對病理過程的細(xì)胞程序性應(yīng)答。

參 考 文 獻(xiàn)

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