鹿岑丹，楊壘

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腎內(nèi)科，貴州遵義563003)

·綜述·

自噬與腎移植

鹿岑丹，楊壘

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腎內(nèi)科，貴州遵義563003)

自噬是通過(guò)溶酶體的介導(dǎo)，并對(duì)廢棄的蛋白質(zhì)及細(xì)胞器的降解過(guò)程，且維持著細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。目前采用腎移植治療終末腎病已廣泛開展，而自噬與腎移植缺血/再灌注損傷(I/R)和術(shù)后免疫抑制劑的應(yīng)用都有著密切關(guān)系。本文就自噬在腎移植過(guò)程中的作用的相關(guān)機(jī)制做一綜述。

自噬；缺血；再灌注損傷；雷帕霉素

自噬是1962年由Ashford和Porten用電子顯微鏡觀察人的肝細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)，并在1963年的溶酶體國(guó)際會(huì)議上首先提出。隨后，其他研究人員進(jìn)一步研究自噬的激素和酶調(diào)節(jié)。自噬屬于一種自我進(jìn)行吞噬的生命現(xiàn)象。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明自噬與人類疾病有著緊密聯(lián)系，這使得自噬成為了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

1 自噬的定義及分類

自噬是存在于高等真核細(xì)胞中，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的高度保守機(jī)制[1]。1997年大隅良典研究組在酵母中首次克隆到了第一個(gè)自噬特異性基因，即APG1(現(xiàn)為ATG1)，被證實(shí)為Ser/Thr蛋白激酶。隨后，多個(gè)實(shí)驗(yàn)室陸續(xù)研究發(fā)現(xiàn)了30多個(gè)自噬相關(guān)(ATG)基因。自噬的分子基礎(chǔ)最初是由Beth Levine′s的人類疾病實(shí)驗(yàn)室通過(guò)識(shí)別BECN1/VPS30/ATG6作為腫瘤抑制基因；后來(lái)，一系列研究揭示了自噬和病理生理?xiàng)l件之間的聯(lián)系，例如病原體感染和神經(jīng)變性，及其在細(xì)胞生長(zhǎng)和死亡中的雙重作用[2]。有研究表明，在缺氧、營(yíng)養(yǎng)缺乏、異構(gòu)蛋白積聚等情況下均可以誘導(dǎo)自噬的發(fā)生[3]。非選擇性和選擇性自噬存在三種主要類型，即巨自噬、微自噬及分子伴侶介導(dǎo)的自噬[4]。其中以巨自噬的研究最為深入具體，是真核細(xì)胞內(nèi)最重要的自噬形式。巨自噬的發(fā)生是一個(gè)連續(xù)且短暫的過(guò)程，可大致分為自噬的起始、自噬體的形成、自噬體的成熟和溶酶體的再生這4個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展階段。生理狀態(tài)下細(xì)胞自噬水平低，但在一些應(yīng)激狀況下細(xì)胞自噬的水平可被提高[5]。而在神經(jīng)變性、癌癥等病態(tài)情況下自噬可維持細(xì)胞的存活，若阻斷自噬則會(huì)加重細(xì)胞的損傷[6]。

2 自噬與腎臟I/R

腎臟I/R常常發(fā)生于腎移植手術(shù)及嚴(yán)重創(chuàng)傷以后，是腎移植手術(shù)過(guò)程中一種常見的臨床病理、生理現(xiàn)象，并成為影響腎移植術(shù)后患者康復(fù)及生存率的重要因素。現(xiàn)已證實(shí)，全身組織器官很多都存在I/R現(xiàn)象，而在腎臟移植缺血/再灌注損傷(I/R)過(guò)程中，腎小管細(xì)胞自噬存在的調(diào)控機(jī)制有哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路、氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)及其轉(zhuǎn)錄目標(biāo)促凋亡線粒體蛋白(BNIP3)、腫瘤抑制基因P53、Unc-51樣自噬激活激酶1(ULK1)、B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(Bcl-2)家族蛋白。自噬中的3種關(guān)鍵的蛋白復(fù)合體，即mTORC1、ULK1及Beclin-1/PI3KⅢ型蛋白復(fù)合體調(diào)節(jié)此過(guò)程。自噬啟動(dòng)后，由兩類不同的泛素樣蛋白系統(tǒng)執(zhí)行著自噬體的延長(zhǎng)，包括ATG5-ATG12通路和泛素樣微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(LC3，ATG8)結(jié)合系統(tǒng)。腎臟中的足細(xì)胞及近端小管特異性缺失Atg5或Atg7的小鼠表現(xiàn)出累積錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)和變形的細(xì)胞器，說(shuō)明腎臟中的足細(xì)胞及近端小管易被I/R[1,7]。腎臟I/R的大鼠實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭酗@示受損的腎小管中Beclin-1和LC3的表達(dá)升高，缺血的情況下，如果Bcl-2過(guò)度表達(dá)，自噬將會(huì)下降，腎臟受損情況好轉(zhuǎn)；并有研究對(duì)GPF-LC3的轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行I/R處理，自噬發(fā)生的同時(shí)，腎小管也隨之出現(xiàn)了形態(tài)學(xué)的破壞；而對(duì)于Bcl-2/GFP-LC3的雙轉(zhuǎn)基因小鼠，自噬的發(fā)生及腎小管形態(tài)學(xué)破壞程度均減少[7]。

現(xiàn)已被證實(shí)可作為自噬標(biāo)記物有兩種，Beclin-1是促進(jìn)自噬發(fā)生的始動(dòng)因子，LC3-Ⅱ是位于自噬體上的唯一蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，丙酮酸乙酯可以抑制I/R，其過(guò)程是通過(guò)抑制Beclin-1和LC3的表達(dá)，減弱自噬的強(qiáng)度，以達(dá)到抑制I/R的作用[8]。并有研究表示，可溶性晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(sRAGE)作為內(nèi)源性保護(hù)物質(zhì)，可抑制I/R引起自噬[9]。亦有研究顯示，靜脈注射飽和氫氣生理鹽水可通過(guò)抑制自噬減少I/R[10]。

缺血預(yù)處理的過(guò)程中，許多內(nèi)源性機(jī)制介導(dǎo)保護(hù)著腎臟，以免腎臟遭到I/R，而其機(jī)制有抑制細(xì)胞凋亡、儲(chǔ)存ATP、產(chǎn)生促存活細(xì)胞因子及抗炎因子。在這期間可誘導(dǎo)自噬發(fā)生，通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)ATP形成，以減輕炎癥反應(yīng)來(lái)獲取細(xì)胞生存[11]。

3 自噬在腎移植術(shù)后免疫抑制劑的應(yīng)用

腎移植術(shù)后免疫抑制劑的合理利用明顯控制了排斥反應(yīng)的發(fā)生，保證腎移植存活率。目前，常用免疫抑制劑有雷帕霉素、他克莫司、硫唑嘌呤、環(huán)孢素A、霉酚酸酯等[12]。其中雷帕霉素(RAP)是一種新型大環(huán)內(nèi)酯類免疫抑制劑，具有無(wú)腎毒性、抗腫瘤、可降低巨細(xì)胞病毒感染發(fā)生率等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床。RAP還是一種自噬促進(jìn)劑，主要通過(guò)特異性抑制mTORC1的功能上調(diào)細(xì)胞自噬水平[13]。許多研究顯示RAP在多種疾病中發(fā)揮的細(xì)胞保護(hù)性作用是起源于RAP可調(diào)節(jié)自噬[14-15]。并有T細(xì)胞可促進(jìn)LC3B-Ⅰ和LC3B-Ⅱ進(jìn)行存儲(chǔ)，而LC3B-Ⅰ及LC3B-Ⅱ?qū)π纬勺允审w至關(guān)重要，且通過(guò)自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤(3-MA)抑制自噬，從而抑制抗凋亡作用和抗凋亡T細(xì)胞；對(duì)自噬相關(guān)基因進(jìn)行敲除后Beclin-1可以抑制抗凋亡T細(xì)胞的表達(dá)；而上述均證實(shí)了雷帕霉素通過(guò)抑制mTOR途徑可以誘導(dǎo)自噬，促進(jìn)抗凋亡細(xì)胞的存活[16]。

4 小結(jié)

腎移植是終末期腎病重要的治療手段，我們通過(guò)研究自噬與腎移植兩者之間的關(guān)系，可為腎移植過(guò)程中發(fā)生缺血再灌注損傷的處理方法及術(shù)后免疫抑制的方案選擇提供一條新思路，減少腎移植術(shù)后的并發(fā)癥發(fā)生，從而提高患者的生存率。

[1]Mizushima N,Komatsu M.Autophagy:renovation of cells and tissues[J].Cell,2011,147(4):728-741.

[2]Feng Y,He D,Yao Z,et al.The machinery of macroautophagy[J]. Cell Res,2014,24(1):24-41.

[3]Rubinsztein DC,Codogno P,Levine B.Autophagy modulation as a potential therapeutic target for diverse diseases[J].Nat Rev Drug Discov,2012,11(9):709-730.

[4]Satriano J,Sharma K.Autophagy and metabolic changes in obesity-related chronic kidney disease[J].Nephrol Dial Transplant,2013, 28(4):29-36.

[5]江立波,張小磊,徐華梓,等.細(xì)胞自噬對(duì)饑餓環(huán)境下椎間盤髓核細(xì)胞的保護(hù)作用[J].中國(guó)病理生理雜志,2012,28(7):1302-1307.

[6]Mizushima N,Levine B,Cuervo AM,et al.Autophagy fights disease throughcellularself-digestion[J].Nature,2008,451(7182): 1069-1075.

[7]張吟眉,張捷.急性腎損傷中的自噬[J].檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)與臨床,2016,13 (2):272-275.

[8]Shen M,Lu J,Dai W,et al.Ethyl pyruvate ameliorates hepatic ischemia-reperfusion injury by inhibiting intrinsic pathway of apoptosis and autophagy[J].Mediators Inflamm,2013,2013:461536.

[9]馬國(guó)華,郭彩霞,楊君,等.sRAGE抑制缺血/再灌注引起的心肌細(xì)胞自噬[J].中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào),2016,32(2):178-183.

[10]施東婧,杜洪印,喻文立,等.飽和氫氣生理鹽水對(duì)大鼠肝移植缺血/再灌注損傷中自噬的調(diào)節(jié)作用[J].實(shí)用器官移植電子雜志, 2016,4(1):18-22.

[11]Scharl M,Rogler G.Inflammatory bowel disease:dysfunction of autophagy?[J].Dig Dis,2012,30(Suppl 3):12-19.

[12]Pallet N.Emerging roles of autophagy in the stressed kidney allograft [J].Semin Nephrol,2014,34(1):34-41.

[13]Yu J,Parkhitko AA,Henske EP.Mammalian target of rapamycin signaling and autophagy:roles in lymphangioleiomyomatosis therapy [J].ProcAm Thorac Soc,2010,7(1):48-53.

[14]Sekiguchi A,Kanno H,Ozawa H,et al.Rapamycin promotes autophagy and reduces neural tissue damage and locomotor impairment after spinal cord injury in mice[J].J Neurotrauma,2012,29(5): 946-956.

[15]楊鳳杰,周建華,呂倩影,等.雷帕霉素減緩大鼠被動(dòng)Heymann腎炎的進(jìn)展[J].中國(guó)病理生理雜志,2014,30(9):1661-1665.

[16]Amarnath S,Flomerfelt FA,Costanzo CM,et al.Rapamycin generatesanti-apoptotic human Th1/Tc1 cells via autophagy for induction of xenogeneic GVHD[J].Autophagy,2010,6(4):523-541.

Autophagy in kidney transplant.

LU Cen-dan,YANG Lei.Department of Nephrology,Affiliated Hospital of Zunyi Medical College,Zunyi 563003,Guizhou,CHINA

Autophagy the process of degradation of waste proteins and organelles mediated by lysosomes, which maintains the stability of the intracellular environment.Currently,renal transplantation has been widely used in the treatment of end-stage renal disease,and autophagy is closely related to renal transplantation ischemia/reperfusion injury(I/R)and application of immunosuppressive agents after operation.This article reviews the mechanism of autophagy in renal transplantation.

Autophagy;Ischemia;Reperfusion injury;Rapamycin

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.15.029

R656

A

1003—6350（2017）15—2505—02

2016-11-16)

楊壘。E-mail：2820309186@qq.com