自噬在心血管疾病中的作用研究进展

林 超，刘兆国，钱 星，徐 斌，包东桥，李 育，2，卞慧敏，2

（1.南京中医药大学药学院，2.江苏省中药药效与安全性评价重点实验室，江苏南京 210046）

自噬（autophagy）是指细胞将受损变性的蛋白质以及损伤细胞器运输到溶酶体进行消化降解，以实现细胞本身的代谢需要和相关细胞器的更新，并且以胞质内出现自噬体为特征的细胞自我消化过程，是细胞在应激情况下用来维持内环境稳定和存活的重要机制［1］。生理状态下，自噬处于较低的水平，降解的细胞内成分可以提供营养或原料供给细胞循环再利用［2］；病理状态下，自噬水平明显升高，作为一种适应性反应被激发来维持整体的平衡。近年来研究发现，自噬介导生长发育、肿瘤以及心血管疾病的发生发展等过程［3-5］。随着研究的不断深入，发现在不同病理环境下，自噬既能够促进血管的生成，也能够抑制血管的生成。因此，迫切需要阐明自噬在不同病理条件下在血管生成的作用及其作用机制。本文对自噬在心血管疾病中的作用进行综述，重点对自噬对心血管疾病中血管生成的作用及其机制进行概述，为靶向自噬进行心血管疾病的治疗及指导临床提供重要的参考。

1 自噬的生理功能

自噬作为广泛存在于真核细胞中的生命现象，已有研究表明，生物体借助自噬主要发挥以下生理功能：（1）自噬作为细胞保持稳定状态的管家机制，可调控过氧化物体、长寿命蛋白、线粒体和内质网的更新，同时能够降解胞内蛋白，完成细胞器转化，从而维持内环境的稳定；（2）自噬是一种防御和应激调控机制，它是对许多外源性刺激如氧化应激、营养缺乏、感染以及低氧等的适应性反应，它的降解产物如游离脂肪酸、氨基酸等可为细胞的重建、再生和修复提供必需原料，同时一些降解产物也可作为能量循环的物质参与能量供给［6］；（3）自噬参与一定的组织特异性融合［7］。自噬既可以作为一种防御机制来抵御环境变化对细胞造成的损伤，进行亚细胞水平上的重构，保护受损的细胞；同时它作为一种细胞的死亡程序，又可以诱导细胞主动性的死亡［6］。

2 自噬对血管生成的作用

2.1 自噬促进血管生成 大量研究发现自噬能够促进血管的生成。Du等［8］证实诱导自噬能够促进血管生成，而抑制自噬则会引起血管生成抑制，进一步研究发现细胞内活性氧（ROS）的产生和AKT的活化介导了自噬诱导的血管生成过程。该研究也表明靶向自噬为心血管疾病的治疗提供了一种新的方法。Roy等［9］通过采用化学抑制剂及特定基因敲除等手段将自噬阻断后，发现一些炎症因子（如IL-8、MCP-1等）所介导的体外人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的管腔形成，依赖于这些炎症因子所诱导的一种锌指转录因子MCPIP（MCP-1 induced protein）的表达，而MCPIP则进一步的激活氧化应激和自噬，从而促进HUVEC的管腔形成。Sachdev等［10］利用小鼠后肢缺血模型和体外人类真皮微血管模型发现，缺氧可降低骨骼肌细胞中高迁移率族蛋白B1（HMGB1）的细胞核定位，促使了细胞核蛋白HMGB1的释放，并且引起自噬的发生，进而促进了血管的生成。

2.2 自噬抑制血管生成 虽然自噬能够促进血管的生成，但随着研究的逐步深入，发现自噬在某些条件下也能够明显地抑制血管生成。Kumar等［11］研究发现，在HUVEC和前列腺癌细胞（PC-3）中，采用天然产物厚朴酚（Ery5）所触发的自噬，能够有效地抑制血管生成并且导致凋亡非依赖型的细胞死亡。进一步研究发现，当利用3-甲基腺嘌呤（3-methyl adenine）抑制自噬或通过敲除自噬的关键蛋白ATG7时，血管生成抑制就会被逆转。Kim等［12］研究发现，在神经母细胞瘤中增加胃泌激素释放肽（GRP）和其受体（GRPR）的表达，能够负性调控自噬过程，进而抑制血管的生成。进一步研究表明，自噬介导了GRP的降解。因此自噬的活化可作为一种新型的抗血管生成疗法用于富血管神经母细胞瘤的治疗。Liu等［13］采用动脉环模型和内皮细胞模型，证实了糖尿病血管生成能力的下降可能是由于糖酵解产物丙酮醛介导氮氧自由基的产生，进而增加了自噬的水平，从而抑制了血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）的表达。有趣的是，抑制氮氧自由基的产生或直接降低自噬的水平可有效恢复VEGFR2的表达以及血管生成的能力。

3 自噬介导血管生成调控的作用机制

3．1 m TOR信号介导自噬调控血管生成 mTOR作为氨基酸、ATP、生长因子以及胰岛素等的感受器，对细胞生长具有重要的调节作用，能够抑制自噬的发生，发挥“管家”的作用。当mTOR活性增强时，通过S6K1激活它，进而磷酸化核糖体蛋白S6（p70S6）来促进信使RNA的翻译，同时促使核糖体与内质网的黏附，从而抑制内质网脱落形成自噬体膜，进而抑制了自噬体的形成，从而对血管生成发挥调控作用；当mTOR活性被抑制时则促进自噬体的形成，进而调控血管的生成［14］。

3．2 PI3K-AKT信号通路介导自噬调控血管生成 研究发现，在神经母细胞瘤中增加胃泌激素释放肽（GRP）和其受体（GRPR）的表达，能够激活PI3K-AKT信号通路，而该信号通路在肿瘤演进的过程中可作为促血管生成的因子，并且AKT的激活能够使得mTOR发生磷酸化［12］，而mTOR是自噬的一个关键负性调控因子［15-16］，因此调控了血管生成的过程。

3．3 1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和其受体 ITPR介导自噬调控血管生成 研究表明，IP3和ITPR在自噬调控血管生成过程中发挥关键性的作用，使用拮抗剂抑制IP3或敲掉不同的ITPR的亚型都能够触发强烈的自噬［17-18］。Cárdenas等［19］研究发现，当ITPR没有被激活时，氧气消耗以及ATP水平下降都会激活AMPK信号，并且促进自噬，进而维持细胞稳态。在心肌细胞中，采用过表达一种选择性的磷酸酶，从而使得IP3缺失或是利用ITPR的拮抗剂作用于心肌细胞，都能够促进自噬的发生［20］。

3．4 转录因子TP53介导自噬调控血管生成 有研究发现，TP53蛋白在自噬调控的过程中能够发挥双重作用［21］。在细胞核内，TP53能够以转录依赖或是转录非依赖的方式发挥促进自噬的功能［22］。同时TP53能够调控不同的靶基因来激活AMPK或抑制mTOR，进而促进自噬，从而发挥血管生成调控的作用。另外，TP53可以作为核转录因子激活DRAM1（DNA damage regulated autophagy modulator 1）家族基因，通过调控自噬体-溶酶体的融合，从而刺激自噬体的聚积［23］，以此发挥对血管生成的调控作用。而在细胞质中，TP53则通过抑制AMPK和激活mTOR抑制自噬的诱导，发挥调控血管生成的目的［24］。

4 临床靶向自噬进行心血管疾病治疗的策略

自噬贯穿于正常细胞的生长发育和生理病理过程，能清除细胞内过量或受损的细胞器和蛋白质，对于维持蛋白质平衡及细胞内环境稳定起到重要的作用，同时对于许多疾病（如心血管病、心肌病以及肿瘤等）的治疗都能够发挥积极的作用。目前，临床已经开展了靶向自噬用于相关疾病特别是血管性疾病的治疗［25-26］，我们在等待临床试验结果的同时，还需要继续深入研究自噬调控心血管疾病的作用机制。鉴于现有的研究，我们认为临床针对自噬进行血管性疾病治疗的策略可以分为3种：①针对mTOR信号，研发适应于不同病理环境的mTOR激活剂和抑制剂，并联用其他血管生成调控因子，从而达到治疗血管性疾病的目的；②针对PI3KAKT信号，联合应用PI3K和AKT的激活剂或抑制剂，以此控制mTOR的磷酸化，进而对自噬进行精确调控，从而达到血管性疾病治疗的目的；③针对TP53蛋白，充分利用TP53在自噬调控过程中的双重作用，开发在细胞核和细胞质中都能够控制TP53表达的抗体或靶向药物，进而调控自噬，以此达到治疗心血管疾病的目的。

目前，研究已发现在多种疾病，如心血管病、动脉粥样硬化、细胞衰老以及肿瘤的发生发展中存在自噬的发生。虽然对于自噬在血管性疾病特别是血管生成过程中的明确作用尚不可知，并且自噬在不同病理条件下又发挥不同的血管生成调控作用，但不可否认，自噬在血管生成的过程中的确发挥了非常重要的作用，通过调节自噬的水平可以发挥调控血管生成的程度和速度。临床上，相关研究机构也正在探讨通过靶向自噬用于血管性疾病治疗的可能性。

当然，目前对自噬的起源、信号转导以及其对细胞生存影响的了解尚不全面，并且自噬介导调控血管生成的明确机制仍有待进一步深入的研究。但相信随着人们对遗传学、生物化学、以及信号转导等研究的不断深入，探讨靶向自噬用于疾病的治疗以及相关自噬抑制剂的使用将为心血管疾病的治疗开辟新的领域。综上所述，笔者认为靶向自噬用于血管性疾病的治疗具有广阔的应用前景。

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