盧志琪 張良清

【摘要】自噬是細(xì)胞依賴溶酶體降解衰老或損傷的細(xì)胞器及蛋白的過程，對維護(hù)機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定起著重要的作用。研究顯示，缺血再灌注損傷誘導(dǎo)自噬的發(fā)生，自噬過度激活甚至導(dǎo)致細(xì)胞自噬性死亡。所以，如何應(yīng)用藥物來調(diào)控I/R誘導(dǎo)的自噬已成為新的研究熱點(diǎn)。異丙酚能減輕缺血再灌注損傷，但其是否能抑制缺血再灌注損傷誘導(dǎo)的自噬目前相關(guān)報(bào)道較少。

【關(guān)鍵詞】自噬；異丙酚；缺血再灌注損傷

【中圖分類號(hào)】R614 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1004-4949（2015）03-0676-02

缺血再灌注損傷（I/R）是指在缺血期損傷的組織仍處于可逆性，再灌注后帶來更為嚴(yán)重的損傷。一般機(jī)體存在著一定程度的自噬，但都處于較低水平，在營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等情況下自噬水平明顯增高，如果發(fā)生過度自噬，甚至導(dǎo)致自噬性細(xì)胞死亡。許多研究表明異丙酚可減輕I/R，但其能否調(diào)控I/R誘導(dǎo)的自噬仍不清楚。

自噬依賴溶酶體對損傷、衰老的細(xì)胞器或變性蛋白等進(jìn)行降解，對維護(hù)機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)有重要作用。自噬分為3類：巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬。自噬的過程：誘導(dǎo)、自噬體的形成、自噬溶酶體的形成、物質(zhì)降解。

I/R對自噬的誘導(dǎo)：1）氧化應(yīng)激誘導(dǎo)自噬：I/R時(shí)線粒體產(chǎn)生大量的氧自由基，自噬抑制基因Atg4被氧自由基抑制使LC3與PE穩(wěn)定結(jié)合形成自噬體[1]。I/R還可以改變線粒體膜電位，開放線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔（mPTP），誘導(dǎo)過度自噬。2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)自噬： I/R時(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)集聚未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白并且鈣離子處于失調(diào)狀態(tài)，使得內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力異常變化[2]，Bip與dRNA依賴蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶分離，激活過度自噬[3]。3）AMP/ATP比值與自噬：I/R使細(xì)胞消耗大量ATP，AMP/ATP比值升高，激活A(yù)MPK后活化ULK[4]；另外AMPK磷酸化激活TSC1/2復(fù)合物而抑制mTOR[5]，誘導(dǎo)自噬的發(fā)生。體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，在無糖培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)胞， AMP/ATP比值升高同時(shí)，自噬水平也升高[6]。4）鈣超載與自噬：缺血導(dǎo)致細(xì)胞膜上ATP酶依賴的離子泵功能障礙，Na+-Ca2+交換異常，致使鈣離子超載尤其是線粒體的鈣離子超載，開放mPTP[7]，影響細(xì)胞能量合成。Ca2+升高還能抑制mTOR，促進(jìn)自噬體形成誘導(dǎo)自噬[8]。5）低氧與自噬：Tracy發(fā)現(xiàn)低氧上調(diào)Bnip3， Bnip3可與Atg8家族同源蛋白結(jié)合，促進(jìn)自噬體形成[9]。低氧誘導(dǎo)自噬是通過HIF-1促進(jìn)Bnip3的過表達(dá)[10]。

I/R激活自噬的機(jī)制：1）TKR-mTOR-Atg信號(hào)通路：一般情況下胰島素樣生長因子能感受機(jī)體營養(yǎng)及能量的變化，當(dāng)機(jī)體營養(yǎng)及能量代謝正常，胰島素樣生長因子1/2結(jié)合TKR激活I(lǐng)類PI3K-Akt-mTOR抑制Atg1，則自噬不能發(fā)生[11]。但機(jī)體在缺血缺氧時(shí)，抑制Atg1作用減弱或消失，Atg1與Atg11、13、17形成自噬激活復(fù)合物，Beclin-1被激活；另外，Atg5、7、12、16復(fù)合物也被III類PI3K及Atg14激活，LC3聚合自噬體形成[11]。2）AMPK信號(hào)通路：當(dāng)細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，ATP消耗產(chǎn)生大量AMP，AMP結(jié)合AMPK的 γ亞單位上CBS-2、3串聯(lián)結(jié)構(gòu)域，使其上游暴露LKB1因子，通過α亞單位上 的172位蘇氨酸殘基磷酸化激活A(yù)MPK，增強(qiáng)復(fù)合物TSC1/2的穩(wěn)定性，抑制mTOR的激活，誘導(dǎo)自噬[5， 11， 12]。AMPK還能磷酸化激活ULK，ULK蛋白復(fù)合物參與自噬的誘導(dǎo)[13]。

自噬對I/R的利和弊：自噬為細(xì)胞代謝提供基本物質(zhì)或能量等，對機(jī)體起保護(hù)作用，然而過度自噬使細(xì)胞發(fā)生不可逆性的損傷，促使細(xì)胞發(fā)生自噬性細(xì)胞死亡。因而，自噬對機(jī)體的作用仍然存在著不同的意見。1）自噬的保護(hù)作用：Loos等研究發(fā)現(xiàn)輕度的缺血可激活自噬，保護(hù)細(xì)胞膜的完整及穩(wěn)定線粒體膜電位，而中度到重度缺血可促進(jìn)自噬向壞死和凋亡轉(zhuǎn)變[14]。Aki等在不含葡萄糖的培養(yǎng)基中培養(yǎng)心肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)自噬水平升高能有效提高細(xì)胞存活率[15]。Noh， HS研究發(fā)現(xiàn)在缺血期，自噬通過激活A(yù)MPK和一系列抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)自噬[16]。2）自噬加重細(xì)胞損傷：Matsui等指出再灌注期Beclin-1表達(dá)明顯升高，誘發(fā)過度自噬，激活自噬性細(xì)胞死亡，而敲除Beclin-1基因的大鼠，再灌注期自噬明顯被抑制[6]，提示過度自噬可造成細(xì)胞不可逆性的損傷，引起細(xì)胞自噬性死亡。Noh， HS還發(fā)現(xiàn)I/R誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡與LC3-II、Beclin-1表達(dá)、mTOR信號(hào)通路及自噬空泡的集聚相關(guān)[16]。提示在某種條件下，凋亡和自噬可能由共同的上游的信號(hào)分子激發(fā)而誘導(dǎo)自噬性細(xì)胞死亡[17]。

異丙酚抑制I/R誘導(dǎo)的過度自噬：1）抗氧化作用抑制過度自噬：I/R線粒體產(chǎn)生大量氧自由基，是自噬發(fā)生的重要誘因。異丙酚有抗氧化作用，其主要機(jī)制是抗脂質(zhì)過氧化物反應(yīng)，異丙酚干擾脂質(zhì)過氧化物的奪氫反應(yīng)，生成無化學(xué)活性的產(chǎn)物從而清除氧自由基，維持細(xì)胞膜和線粒體膜的穩(wěn)定性。異丙酚的親脂性有利于其集聚于細(xì)胞膜上，抵擋有害物質(zhì)的損害。2）抑制自噬體的形成：研究發(fā)現(xiàn)心肌I/R時(shí)自噬水平明顯升高，并且過度自噬可導(dǎo)致心肌細(xì)胞大量壞死[18， 19]。Noh， HS研究異丙酚能否抑制自噬性細(xì)胞死亡，發(fā)現(xiàn)I/R后自噬體和自噬溶酶體增多、聚集溶解胞質(zhì)內(nèi)容物及肌原纖維，使線粒體變性等，而缺血再灌注異丙酚后處理可以減少自噬體和自噬溶酶體的形成，能有效抑制細(xì)胞的自噬水平，減少自噬性細(xì)胞死亡[16]。3）異丙酚降低自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)水平：研究發(fā)現(xiàn)自噬受III類PI3K-Beclin-1-Bcl-2通路調(diào)節(jié)，I/R后Beclin-1、LC3-II、III類PI3K等的表達(dá)水平升高，Beclin-1與III類PI3K作用也增強(qiáng)，Bcl-2表達(dá)降低，其中自噬水平與Beclin-1/Bcl-2的平衡相關(guān)，Beclin-1能與Bcl-2結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合物，抑制自噬，若Bcl-2降低不僅可以促進(jìn)凋亡的發(fā)生，還使得游離的Beclin-1增多導(dǎo)致自噬的過度激活[20]。而異丙酚后處理提高Bcl-2水平，抑制Bcl-2與Beclin-1解離，使二者結(jié)合更緊密，減少III類PI3K蛋白表達(dá)，從而抑制自噬水平。4）減輕鈣超載：長時(shí)間的缺血導(dǎo)致依賴ATP的離子泵功能障礙，影響細(xì)胞內(nèi)離子分布，形成細(xì)胞內(nèi)鈣超載。異丙酚可結(jié)合L型慢鈣通道，加速其由開放狀態(tài)向失活狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并且減少Ca2+通道開放數(shù)量，抑制細(xì)胞外鈣離子進(jìn)入細(xì)胞，并且這種抑制現(xiàn)象是可逆性的[21]。實(shí)驗(yàn)證明缺血再灌注主要引起的是線粒體的Ca2+超載，可能是自噬的潛在誘導(dǎo)因素，Ca2+抑制mTOR，從而激活自噬[8]；此外Ca2+開放mPTP，誘導(dǎo)自噬。

I/R是體外循環(huán)心臟手術(shù)后、缺血性心臟病等常見的病理生理現(xiàn)象。自噬的發(fā)現(xiàn)為治療I/R提供了新的靶點(diǎn)，探索藥物對缺血性心臟病誘導(dǎo)的自噬的療效也成為新的研究熱點(diǎn)。異丙酚對I/R保護(hù)作用的內(nèi)在機(jī)制尚未清晰，異丙酚是否通過調(diào)節(jié)自噬水平而減輕I/R還有待研究。異丙酚可能通過抗脂質(zhì)過氧化物反應(yīng)，清除氧自由基，減少ROS對細(xì)胞膜上離子泵的損傷，減少鈣離子超載，抑制肌漿網(wǎng)中鈣離子釋放，維持線粒體功能及穩(wěn)定細(xì)胞生物膜的作用；另外異丙酚抑制自噬體的形成，下調(diào)自噬相關(guān)蛋白III類PI3K、Beclin-1、LC3等的表達(dá)，加強(qiáng)Bcl-2與Beclin-1結(jié)合的穩(wěn)定性，從而抑制過度自噬；通過mTOR依賴途徑和Beclin-1依賴途徑等，調(diào)節(jié)自噬水平。總之，異丙酚對I/R誘導(dǎo)的自噬影響的研究，為臨床指導(dǎo)用藥提供了理論依據(jù)，為進(jìn)一步探索早期防治缺血性心臟病奠定了基礎(chǔ)。

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