秦 鵬，馮 玲，馬 元

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，江蘇 南京 210029

支氣管哮喘（簡(jiǎn)稱哮喘）是世界范圍內(nèi)常見的呼吸系統(tǒng)疾病，嚴(yán)重危害人類健康。我國(guó)是哮喘患病大國(guó)，流行病學(xué)研究顯示，我國(guó)20 歲以上哮喘患者約4 570萬人［1］。氣道高反應(yīng)性（airway hyperreactivity，AHR）、氣道炎癥和氣道重塑是哮喘的重要病理生理表現(xiàn)。其中，氣道重塑在哮喘發(fā)病早期即可出現(xiàn)［2］，與肺功能漸進(jìn)惡化密切相關(guān)，是哮喘治療亟待攻克的難關(guān)之一。氣道平滑肌細(xì)胞（airway smooth muscle cell，ASMC）在哮喘的發(fā)病中起著核心作用［3］，其表型轉(zhuǎn)化及伴隨的功能改變是導(dǎo)致氣道重塑和AHR的主要因素［4］。自噬是一種防御和應(yīng)激調(diào)控機(jī)制，在細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育、先天和適應(yīng)性免疫、程序性細(xì)胞死亡以及維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用［5］。新近研究報(bào)道，自噬可能在ASMC 表型轉(zhuǎn)化中發(fā)揮重要的調(diào)控作用［6］，具體機(jī)制尚未完全闡明。本文就自噬在ASMC 表型轉(zhuǎn)化中的調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為哮喘的治療提供新思路。

1 ASMC表型轉(zhuǎn)化參與哮喘發(fā)病

ASMC 具有可塑性，在不同的微環(huán)境下可表現(xiàn)不同的形態(tài)及功能，主要分為收縮型和增殖/合成型。正常情況下ASMC 主要為收縮型，能夠正常收縮和有效舒張，以維持正常的氣道阻力，幾乎不分泌蛋白質(zhì)［4］。電鏡下觀察，增殖/合成型ASMC 有大量合成型細(xì)胞器，包括豐富的線粒體、高度發(fā)達(dá)的高爾基體池和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)［7］。哮喘的特點(diǎn)是增殖/合成型ASMC 比例增高，在炎癥因子、過敏原、毒素和環(huán)境因素等多種刺激下，ASMC 會(huì)通過多種信號(hào)通路從正常的收縮型向增殖/合成型轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)為具有較強(qiáng)的增殖分裂能力、病理性收縮，同時(shí)能夠合成分泌大量細(xì)胞因子、趨化因子、生長(zhǎng)因子及一系列細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）蛋白，如纖連蛋白、串珠素、彈性蛋白、血栓形成素、硫酸軟骨素和膠原蛋白等［4］。這些物質(zhì)參與氣道炎癥，介導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激、氣道微環(huán)境改變，最終導(dǎo)致不可逆性氣流受限。其中ECM 蛋白，尤其I 型膠原蛋白和纖連蛋白，可作為ASMC表型轉(zhuǎn)化的重要表征之一，它們通過促增殖或促進(jìn)生長(zhǎng)因子分泌的作用，為ASMC 向增殖/合成型轉(zhuǎn)化提供正反饋信號(hào)，進(jìn)一步加重哮喘癥狀和氣道重塑，形成惡性循環(huán)［8］。

2 自噬是調(diào)控哮喘發(fā)病的雙刃劍

自噬是一種保守的細(xì)胞生物過程，廣泛存在于真核細(xì)胞中，參與調(diào)節(jié)正常呼吸道穩(wěn)態(tài)［9］。自噬具有雙面性，生理狀態(tài)下，自噬可吞噬有害分子，如外源病毒、細(xì)菌等微生物，聯(lián)合溶酶體降解受損蛋白質(zhì)、脂質(zhì)或細(xì)胞器等，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)細(xì)胞存活；病理?xiàng)l件下，高度活化的自噬，可觸發(fā)炎癥風(fēng)暴，誘導(dǎo)細(xì)胞程序性死亡。環(huán)境污染物及過敏原可以通過激活不同的信號(hào)通路誘導(dǎo)自噬［10］，進(jìn)一步促進(jìn)氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙和多種炎癥趨化因子的分泌，觸發(fā)哮喘氣道病理性改變。自噬小體是細(xì)胞自噬激活的標(biāo)志之一，研究證實(shí)在哮喘患者氣道組織（包括氣道平滑?。┲凶允尚◇w明顯增多［11］。重癥哮喘患者的痰中的粒細(xì)胞、外周血細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞中也顯示出較高水平的自噬［10，12］。有研究認(rèn)為，抑制自噬有助于緩解氣道炎癥，逆轉(zhuǎn)氣道重塑［13］。也有研究指出，慢性哮喘小鼠模型中自噬水平降低，抑制了ECM 蛋白的降解，加重氣道重塑［14］。自噬是動(dòng)態(tài)的過程，以上結(jié)果雖不一致，但均提示哮喘中存在自噬水平的失衡。

3 自噬在ASMC表型轉(zhuǎn)化中的作用

氣道重塑是哮喘重要的病理特征之一，表現(xiàn)為氣道組織、結(jié)構(gòu)和功能的不可逆性改變，其特征包括：黏膜下成纖維細(xì)胞增殖，氣道平滑肌增厚，ECM沉積，支氣管、血管數(shù)目增加，杯狀細(xì)胞增生和黏液過度分泌。其中，氣道平滑肌形態(tài)及功能異常與哮喘患者AHR及肺功能進(jìn)行性下降密切相關(guān)，也是目前哮喘藥物治療反應(yīng)欠佳的重要原因［15］。氣道平滑肌功能異常主要由ASMC表型轉(zhuǎn)化引起，包括ASMC的過度增殖、肥大、遷移及異常分泌［16］。自噬在ASMC表型轉(zhuǎn)化中扮演重要角色，主要包括以下幾方面。

3.1 自噬調(diào)控ASMC細(xì)胞周期和凋亡過程

ASMC 凋亡/增殖失衡與氣道重塑密切相關(guān)。細(xì)胞凋亡是維持形態(tài)發(fā)生和組織穩(wěn)態(tài)的基本細(xì)胞死亡機(jī)制［17］，作為一種保護(hù)機(jī)制來限制ASMC 的過度增殖。ASMC 的增殖是一個(gè)需要D1 型細(xì)胞周期蛋白（cyclin D1）參與的有絲分裂過程，cyclin D1 表達(dá)可作為細(xì)胞增殖的標(biāo)志物［18］。自噬可以降解和清除cyclin D1，維持凋亡/增殖平衡［19］。但高水平自噬可抑制ASMC凋亡，導(dǎo)致ASMC過度增殖，從而加重哮喘氣道重塑［20］。在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor，TGF）-β1誘導(dǎo)的ASMC中，阻斷自噬通路能抑制增殖細(xì)胞核抗原的表達(dá)并降低ASMC中活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平，有助于逆轉(zhuǎn)ASMC的增殖/合成表型［7］。

3.2 自噬調(diào)節(jié)ASMC線粒體功能及代謝

自噬調(diào)控氣道細(xì)胞能量平衡，維持氣道微環(huán)境穩(wěn)態(tài)［21］。ASMC 的增殖及肥大是一個(gè)能量依賴過程，而線粒體是腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）生成的動(dòng)力站，在哮喘患者增殖/合成型ASMC 中發(fā)現(xiàn)線粒體數(shù)量增加和耗氧增多［22］。一方面，自噬可清除損傷的線粒體，維持線粒體質(zhì)量和活性，強(qiáng)化ASMC 的增殖和遷移能力［23］。有研究指出，哮喘氣道重塑中ASMC 分泌ECM 蛋白所需的大量能量，可通過細(xì)胞內(nèi)增強(qiáng)的自噬通量來補(bǔ)償［24］。使用自噬抑制劑氯喹和奎寧處理ASMC，能激活A(yù)SMC 的Ⅱ型味覺受體（苦味受體），導(dǎo)致線粒體裂變及膜電位降低，減少ATP 產(chǎn)生，從而抑制ASMC 增殖［25］。另一方面，抑制自噬可使細(xì)胞從依賴氧化磷酸化的代謝轉(zhuǎn)向依賴糖酵解的代謝。研究表明，在哮喘中，ASMC的異常增殖與糖酵解途徑的激活有關(guān)，自噬水平的下降能有效促進(jìn)糖酵解［14］。綜上，自噬失衡能促使ASMC能量代謝重編程，促進(jìn)其表型轉(zhuǎn)化和功能異常，誘導(dǎo)氣道重塑。

3.3 自噬影響ASMC鈣通道功能

ASMC富含鈣庫調(diào)控性鈣通道和電壓依賴性鈣通道，ASMC 鈣通道的異常激活導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣增加并激活興奮-收縮耦聯(lián)，促進(jìn)ASMC 收縮，加重氣道重塑和AHR［26］。鈣庫調(diào)控性鈣內(nèi)流（store-operated Ca2+entry，SOCE）是由位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基質(zhì)相互作用分子（stromal interaction molecules，STIM）、鈣釋放激活鈣通道蛋白（calcium release-activated calcium channel modulator，ORAI）介導(dǎo)［27］。哮喘患者中STIM1 高表達(dá)，增強(qiáng)了ASMC 的Ca2+內(nèi)流，促進(jìn)ASMC異常收縮［28］。STIM1還能通過自噬相關(guān)蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）信號(hào)通路，促進(jìn)ASMC增殖［29］。最新報(bào)道，腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子通過調(diào)控瞬時(shí)受體電位通道介導(dǎo)的自噬調(diào)節(jié)鈣信號(hào)蛋白，促進(jìn)哮喘中ASMC的增殖［30］。通過靶向鈣通道蛋白可以抑制自噬，從而逆轉(zhuǎn)上述改變［30］。因此，哮喘中ASMC自噬可能通過調(diào)控鈣通道參與ASMC表型轉(zhuǎn)化。

3.4 自噬改變ASMC周圍微環(huán)境

ASMC周圍的局部微環(huán)境對(duì)其功能和表型具有深遠(yuǎn)影響［31］。細(xì)胞間質(zhì)改變或炎癥因子增加，均是誘導(dǎo)ASMC 向增殖/合成型轉(zhuǎn)變的重要因素。ECM作為細(xì)胞間質(zhì)的重要組成部分，在維持氣道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定中起關(guān)鍵作用。哮喘患者氣道ECM 的過度沉積可降低氣道順應(yīng)性［32］，促進(jìn)ASMC 的肥大和異常分泌。TGF-β1 誘導(dǎo)的自噬能促進(jìn)ECM 蛋白釋放，誘導(dǎo)ASMC向增殖/合成型轉(zhuǎn)化。此外，炎癥介質(zhì)增加也可通過影響鈣穩(wěn)態(tài)，觸發(fā)ASMC 的表型轉(zhuǎn)化［4］。哮喘氣道上皮和炎癥細(xì)胞響應(yīng)過敏原等外界刺激，激活細(xì)胞自噬，增加促炎因子及生長(zhǎng)因子釋放，進(jìn)一步誘導(dǎo)ASMC表型轉(zhuǎn)化［17，32］。

4 ASMC中自噬的干預(yù)方案

目前治療策略主要針對(duì)哮喘中自噬過度活化。常見的自噬抑制劑有氯喹、巴佛洛霉素A1 和3-甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3-MA），其中前兩者可阻礙自噬體與溶酶體的融合、3-MA主要抑制自噬體的形成［10］。除此之外，靶向微小RNA（microRNA，miRNA）、相關(guān)細(xì)胞因子和信號(hào)通路等，也能通過抑制自噬，逆轉(zhuǎn)增殖/合成型ASMC。

4.1 靶向miRNA

miRNA 是基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的重要調(diào)節(jié)因子，在自噬介導(dǎo)哮喘發(fā)病中起關(guān)鍵作用，同時(shí)也可以作為氣道重塑改善的參照。miR-21 通過下調(diào)聚腺苷酸二磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶-1 降低AMP 依賴的蛋白激酶的磷酸化水平和升高mTOR 磷酸化水平，激活自噬，抑制凋亡，促進(jìn)ASMC的增殖［33］。miR-200a的過表達(dá)可下調(diào)人叉頭框蛋白C1，從而抑制自噬相關(guān)PI3K/AKT 信號(hào)通路，降低白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-4、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF），最終抑制哮喘小鼠ASMC 增殖和氣道重塑［34］。miR-192-5p通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP-16）和自噬相關(guān)基因7（autophagy-related protein 7，ATG7）降低自噬水平，逆轉(zhuǎn)ASMC 增殖，減輕哮喘氣道重塑［31］。miR-335-5p 抑制自噬相關(guān)基因5（autophagy-related protein 5，ATG5）蛋白從而抑制各種膠原基因表達(dá)，抑制ASMC自噬、異常增殖、炎癥反應(yīng)和纖維化［35］。

4.2 靶向自噬相關(guān)細(xì)胞因子

研究表明，哮喘氣道中存在著大量有絲分裂原，如血小板生長(zhǎng)因子、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等［36-37］。上述生長(zhǎng)因子通過TGF-β-PI3K/AKT 信號(hào)通路激活自噬引起下游細(xì)胞因子釋放和各型膠原蛋白表達(dá)，促進(jìn)ASMC 表型轉(zhuǎn)化［38］。此外，炎癥介質(zhì)也能激活A(yù)SMC 自噬［39］。胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素是一種IL-7樣炎癥因子，分為短亞型和長(zhǎng)亞型，由ASMC和氣道上皮細(xì)胞分泌，二者在哮喘的氣道重塑中相互制衡，長(zhǎng)亞型激活PI3K/AKT通路，促進(jìn)ASMC 自噬并引起重塑相關(guān)蛋白ɑ-平滑肌肌動(dòng)蛋白和Ⅰ型膠原的產(chǎn)生，而短亞型抑制自噬、減輕氣道炎癥和重塑［40］。巨噬細(xì)胞遷移抑制因子（macrophage inhibition factor，MIF）是一種促炎細(xì)胞因子，可以通過靶向CD74 和ERK1/2 通路促進(jìn)ASMC 自噬，加重哮喘氣道重塑［41-42］。通過抑制氣道中異常分泌的生長(zhǎng)因子和炎癥介質(zhì)調(diào)控ASMC自噬。

4.3 靶向自噬相關(guān)信號(hào)通路分子

AKT 和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路的激活是啟動(dòng)自噬、促進(jìn)炎癥因子合成和分泌、誘導(dǎo)ASMC表型向增殖/合成型轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵通路。抑制AKT/ERK 通路可以逆轉(zhuǎn)氣道重塑。

鞘氨醇-1-磷酸（sphingosine-1-phosphate，S1P）信號(hào)傳導(dǎo)參與許多重要的細(xì)胞過程，包括細(xì)胞增殖、遷移和血管生成，S1P 通路的激活促進(jìn)ASMC 增殖。S1P 受體拮抗劑阻礙RAS 相關(guān)C3 肉毒桿菌毒素底物1（Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1，RAC1）/c-Jun N-末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)從而降低自噬相關(guān)蛋白Beclin1、LC3和p62的表達(dá)，顯著降低氣道重塑相關(guān)蛋白，如I 型膠原蛋白、MMP-9 和ERK1/2 的表達(dá)水平，抑制ASMC增殖和逆轉(zhuǎn)氣道重塑［43］。

此外，臨床已應(yīng)用于治療其他疾病的藥物在哮喘ASMC表型調(diào)節(jié)中的作用也逐漸被挖掘。辛伐他汀屬于降脂藥，其促進(jìn)自噬相關(guān)蛋白ATG5、LC3B和Beclin1 的表達(dá)和自噬體的形成，并能誘導(dǎo)ASMC 分泌干擾素γ，同時(shí)抑制IL-4、IL-5和IL-13等細(xì)胞因子表達(dá)，逆轉(zhuǎn)ECM沉積，促進(jìn)氣道平滑肌細(xì)胞凋亡，從而減輕氣道炎癥和重塑［44］。恩格列凈是一種降糖藥，用恩格列凈干預(yù)哮喘模型小鼠，能抑制平滑肌細(xì)胞肥大和肌成纖維細(xì)胞活化，這種效應(yīng)能被自噬激活劑雷帕霉素逆轉(zhuǎn)［45］。

5 總結(jié)與展望

自噬在哮喘的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵的作用。ASMC 是參與哮喘氣道重塑的核心細(xì)胞，在哮喘中呈現(xiàn)出顯著的增殖/合成傾向。自噬通過影響ASMC 的細(xì)胞周期、凋亡、線粒體功能及代謝、鈣通道及細(xì)胞周圍微環(huán)境誘導(dǎo)ASMC 表型轉(zhuǎn)化，其中涉及機(jī)制復(fù)雜，仍需進(jìn)一步探索?；謴?fù)自噬穩(wěn)態(tài)可能成為逆轉(zhuǎn)哮喘病理狀態(tài)的一個(gè)有效策略，為哮喘的治療提供了新的視角和方法。未來的研究應(yīng)著重于解析哮喘中自噬過程的機(jī)制細(xì)節(jié)，并探索有效的藥物干預(yù)策略。