陳華玲,馬曉鸝,袁圣亮

(1廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東湛江 524023；2廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院)

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自噬與炎癥的關(guān)系研究進展

陳華玲1,馬曉鸝2,袁圣亮1

(1廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東湛江 524023；2廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院)

自噬與炎癥有密切聯(lián)系，炎癥介質(zhì)中的細(xì)胞因子、活性氧和炎癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子可調(diào)控自噬反應(yīng)，而自噬又可通過Toll樣受體(TLR)、Nod樣受體(NLR)信號通路來調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，且自噬具有雙向調(diào)節(jié)功能，在促炎和抗炎反應(yīng)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

自噬；炎癥；炎癥介質(zhì)；炎癥性疾病

自噬是真核細(xì)胞中高度保守的維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和適應(yīng)微環(huán)境改變的生命現(xiàn)象[1]。在饑餓、缺氧或接觸有毒分子應(yīng)激情況下，細(xì)胞啟動自噬通路，通過溶酶體介導(dǎo)將細(xì)胞內(nèi)成分進行自我消化和循環(huán)利用以應(yīng)對不利環(huán)境。根據(jù)被降解物傳送至溶酶體方式的不同，自噬主要分為大自噬、小自噬、分子伴侶介導(dǎo)的自噬[2]。近年來研究[1]表明，細(xì)胞自噬與炎癥之間有密切聯(lián)系。雖然炎癥反應(yīng)可先天保護感染或組織損傷的機體，但是持續(xù)或過度的炎癥反應(yīng)可能導(dǎo)致機體不可逆的損傷。研究[3]已發(fā)現(xiàn)自噬可抑制炎癥反應(yīng)，可能通過直接抑制炎性復(fù)合物和間接清除炎癥刺激物如受損的細(xì)胞器或病原微生物，從而保護細(xì)胞免于過度持久炎癥。炎癥介質(zhì)中的細(xì)胞因子、活性氧(ROS)和炎癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子可調(diào)控自噬反應(yīng)，而自噬又可通過TLR、NLR信號通路來調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，且自噬缺損是誘發(fā)炎癥性疾病的重要因素?，F(xiàn)將自噬與炎癥的關(guān)系綜述如下。

1　自噬與炎癥介質(zhì)

炎癥介質(zhì)一般是指參與誘發(fā)炎癥發(fā)生的具有生物活性的化學(xué)物質(zhì)。目前，炎癥介質(zhì)與自噬關(guān)系研究較多的是細(xì)胞因子、ROS和炎癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子等，并且這些炎癥介質(zhì)可調(diào)控自噬反應(yīng)。

1.1自噬與細(xì)胞因子炎癥細(xì)胞因子通過與細(xì)胞質(zhì)膜的特異性受體結(jié)合以調(diào)節(jié)自噬反應(yīng)。在一般情況下，輔助性T細(xì)胞(Th1)衍生的細(xì)胞因子如IL-2、TNF-α、IFN-γ被認(rèn)為是自噬誘導(dǎo)劑。細(xì)胞因子誘導(dǎo)自噬在消除病原體入侵中發(fā)揮重要作用，如IFN-γ可通過誘導(dǎo)自噬促進細(xì)胞內(nèi)結(jié)核分枝桿菌和沙眼衣原體的降解[4]。IFN-γ激活自噬可能通過免疫相關(guān)的GTP酶功能和死亡相關(guān)蛋白激酶1(DAPK1)BH3結(jié)構(gòu)域Thr119的Beclin1磷酸化，使Beclin1從它的抑制劑Bcl-2解離，導(dǎo)致Beclin1活化[5]。相似地，TNF-α激活的細(xì)胞自噬可消除細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌如志賀菌、李斯特氏菌等[6]。相反，Th2細(xì)胞相關(guān)的細(xì)胞因子如IL-4、IL-10、IL-13可產(chǎn)生抑制自噬功能，已被證明這些細(xì)胞因子是通過激活PI3K/Akt信號通路抑制饑餓誘導(dǎo)的自噬[7]。13(7):601-607.

1.2自噬與ROS線粒體產(chǎn)生ROS是激活自噬的主要來源，在正常情況下，細(xì)胞內(nèi)ROS和自噬處于平衡狀態(tài)，并不會對機體造成損傷。而在受到外來刺激時，ROS和自噬均升高。研究表明細(xì)胞內(nèi)ROS至少通過兩種途徑激活自噬。一種分子機制是AMPK作為細(xì)胞能量傳感器，通過S-谷胱甘肽半胱氨酸激活，S-谷胱甘肽蛋白質(zhì)翻譯修飾經(jīng)常誘導(dǎo)細(xì)胞ROS的產(chǎn)生。AMPK誘導(dǎo)自噬通過磷酸化TSC2(結(jié)節(jié)性硬化癥2)，抑制mTORC1復(fù)合物組分raptor和磷酸化激活ULK1[8]。另一種機制是通過氧化半胱氨酸殘基附近的半胱氨酸蛋白酶ATG4催化位點，從而刺激其酶活性和增強自噬作用[9]。然而，另有研究表明自噬作為細(xì)胞存活的機制，可通過清除ROS損傷的細(xì)胞器以保護細(xì)胞。當(dāng)ROS積累過多超出自噬所能承受的范圍時，自噬不但不能清除細(xì)胞內(nèi)ROS，還會導(dǎo)致細(xì)胞過度自噬引起自噬性死亡[10]。

1.3自噬與炎癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子一些轉(zhuǎn)錄因子可協(xié)調(diào)炎癥反應(yīng)，如核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)p65/RelA家族成員可上調(diào)自噬蛋白Beclin1和SQSTM1/p62轉(zhuǎn)錄[11]。此外，低氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1)通過增強BCL2/腺病毒E1B19 kDa蛋白相互作用蛋白3(BNIP3)和BNIP3L編碼基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致Bcl-2-Beclin1復(fù)合物裂解從而誘導(dǎo)自噬[12]。調(diào)節(jié)自噬基因轉(zhuǎn)錄的其他炎癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子還包括信號傳感器JUN、轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)1和STAT3[13]。

2　自噬與細(xì)胞炎癥反應(yīng)的相關(guān)信號通路

自噬過程主要由自噬相關(guān)基因(ATG)調(diào)控。目前已發(fā)現(xiàn)Toll樣受體(TLR)、Nod樣受體(NLR)信號通路可正向或負(fù)性調(diào)控自噬，在自噬的調(diào)控中扮演著極其重要的角色。

2.1自噬與TLR信號通路TLR作為病原相關(guān)分子模式(PAMP)的主要細(xì)胞傳感器，可能通過促進銜接蛋白MyD88或TRIF與Beclin1相互作用，并減少Beclin1結(jié)合Bcl-2，從而誘導(dǎo)細(xì)胞自噬[14]。Xu等[15]首次報道TLR4可激活VPS34形成胞質(zhì)LC3聚集體，這可能表明自噬體的形成，并增強巨噬細(xì)胞消除吞噬的分枝桿菌；在這個過程中，LC3聚集體的形成需要的是TRIF而不是MyD88，并且RIP1和p38募集可誘導(dǎo)細(xì)胞自噬。已有研究[16]表明刺激TLR9的人結(jié)腸上皮細(xì)胞細(xì)菌CpG基序可誘導(dǎo)細(xì)胞自噬。激活TLR2依賴性自噬，可使巨噬細(xì)胞消除入侵病原體如李斯特菌和金黃色葡萄球菌[17]。通過TLR激動劑激活自噬也可消除非同源細(xì)胞內(nèi)病原體[16]。此外，研究[18]發(fā)現(xiàn)，自噬對TLR7依賴的Ⅰ型干擾素和促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生是必不可少的，這暗示自噬在先天性免疫反應(yīng)的正調(diào)節(jié)作用。事實上，TLR7是自噬最有力的激活劑。然而，有其他研究指出，下調(diào)自噬作用會增強促炎性細(xì)胞因子的分泌。LPS刺激ATG16L1基因缺陷型巨噬細(xì)胞TLR4受體，通過caspase-1的過度活化產(chǎn)生大量IL-1β、IL-18[19]。一般來說，TLR不直接激活caspase-1，而是與其他刺激如胞外ATP(激活P2X7受體)，通過形成NLRP3炎癥小體激活caspase-1產(chǎn)生IL-1β、IL-18[20]。因此，在炎癥反應(yīng)的不同作用表明自噬作為雙重功能調(diào)節(jié)先天性免疫的穩(wěn)態(tài)。

2.2自噬與NLR信號通路NLR是天然免疫系統(tǒng)中一類重要的模式識別受體，能夠感應(yīng)各種結(jié)構(gòu)不同的PAMPs、損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)和環(huán)境刺激。NLR家族可分為NLRA、NLRB、NLRC、NLRP、NLRX五個亞家族。NLRP3為NLR家族中典型代表，在細(xì)胞應(yīng)激條件下募集接頭蛋白ASC和caspase-1形成炎性體復(fù)合物，控制促炎性細(xì)胞因子IL-1β和IL-18的分泌[21]。

目前已發(fā)現(xiàn)NLR家族可參與炎癥正向調(diào)節(jié)自噬。激活A(yù)IM2或NLRP3介導(dǎo)的炎癥觸發(fā)小G蛋白RalB活化和自噬體的形成[22]。通過結(jié)合Exo84，RalB誘導(dǎo)具有催化活性的ULK1和Beclin1-Vps34復(fù)合物[23]。與此相反，NLRC4和NLRP4通過與Beclin1作用負(fù)性調(diào)控自噬過程。此外，NLRP4與C-VPS絡(luò)合物(VPS11、VPS16、VPS18和RAB7)相互作用，控制膜牽引和液泡膜融合，從而阻斷自噬體到自噬溶酶體的成熟[24]。Beclin1和LC3B基因缺陷的小鼠單核巨噬細(xì)胞會增加IL-1β、IL-18的分泌。這是由于缺乏自噬會增強NLRP3炎癥通路的激活，通過線粒體ROS生成增多和線粒體膜通透性增高而下調(diào)線粒體的穩(wěn)定性[25]。這表明自噬可通過控制線粒體穩(wěn)態(tài)抑制炎癥活化。

3　自噬在炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)中的雙重作用

越來越多研究表明自噬具有雙向調(diào)節(jié)功能，在促炎和抗炎反應(yīng)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。一方面，自噬可通過清除炎性蛋白聚集體和下調(diào)組織損傷的促炎性細(xì)胞因子來對抗炎癥反應(yīng)；另一方面，自噬可通過激活炎性體產(chǎn)生大量炎癥因子而加快炎癥進程。缺乏ATG16L1小鼠的克羅恩病模型中生成IL-1β、IL-18增多表明自噬具有抗炎功能[19]。小鼠肝組織Beclin1基因突變，不僅增加細(xì)胞凋亡和組織損傷，還促使炎癥發(fā)展為脂肪性肝炎和肝細(xì)胞癌[26]。因此，適度自噬有助于抑制炎癥反應(yīng)。抑制細(xì)胞自噬，則會導(dǎo)致去極化線粒體積累激活NLRP3炎性體。自噬負(fù)性調(diào)控炎癥機制可能通過清除內(nèi)源性NLRP3炎性體激動劑如去極化線粒體ROS、線粒體DNA(mtDNA)和氧化的線粒體DNA(22，23)，自噬還可清除聚集炎性結(jié)構(gòu)，從而防止炎癥激活。此外，自噬下調(diào)IFN應(yīng)答病毒感染和促炎因子對入侵病原體的應(yīng)答，抑制分泌促炎細(xì)胞因子如IL-1、IL-18，從而保護線粒體功能[25]。然而，還有研究表明自噬可加快炎癥進程，包括炎性體激活產(chǎn)生大量炎癥因子。雖然自噬已被視為一種生存機制，但當(dāng)不能適當(dāng)控制炎癥過程時，自噬對機體是有害的。研究[27]表明，在動脈粥樣硬化過程中，過度刺激自噬可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞死亡，從而促進斑塊不穩(wěn)定，使斑塊維持炎癥狀態(tài)。因此，需要充分了解細(xì)胞自噬在炎癥中的狀況，從而有效調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，但是具體機制還需進一步研究。

近幾年發(fā)現(xiàn)自噬基因多態(tài)性與炎癥性疾病相關(guān)，未來將基因組研究策略應(yīng)用于自噬和炎癥的研究，有助于深入了解自噬調(diào)控炎癥涉及的分子機制，并有望開辟操縱自噬治療炎癥性疾病的新用途。

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廣東省自然科學(xué)基金資助項目(S2012010008145)。

馬曉鸝(E-mail: mxlorczb@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.23.035

R392.12

A

1002-266X(2016)23-0100-03

2016-01-25)