细胞自噬在肝脏疾病中作用机制的研究进展

陈晓龙 张明亮 余祖江 阚全程

(郑州大学第一附属医院 感染科 河南 郑州450052)

自噬又名自我消化，是细胞生长、发育以及维持机体内环境稳定的关键途径［1］。在细胞生长发育过程中，细胞内需消化的蛋白质、细胞器等会被多层膜结构包被的形成自噬体，溶酶体参与并降解其所包被的内容物，从而细胞完成自身的新陈代谢和生长发育。近年来，研究发现细胞自噬与多种肝脏疾病发生、发展密切相关，为此本文对细胞自噬及其在肝脏疾病中的作用机制进行综述。

1 细胞自噬

1.1 定义 细胞自噬是真核生物中一种依赖溶酶体的、用于降解和回收利用细胞内生物大分子和受损细胞器的细胞途径。根据细胞物质进入溶酶体不同过程，细胞自噬可分为3 种:巨自噬、微自噬及分子伴侣介导的自噬［2］。当前，研究最广泛、最清楚的巨自噬被狭义地定义成细胞自噬［3］，其底物由非溶酶体来源的双层膜结构包裹形成自噬泡，然后与溶酶体融合完成降解，是真核生物细胞代谢过程中的主要方式。微自噬则是由溶酶体膜的包裹底物形成，并在溶酶体中完成降解。而分子伴侣介导的自噬是一种可溶性蛋白质底物被分子伴侣选择性的识别、结合并转运至溶酶体中完成降解［4］。

1.2 过程 细胞自噬可通过完成吞噬泡、自噬体、自噬溶酶体3 个步骤，生成氨基酸、脂肪酸等营养物质并输送到胞浆，供细胞重新利用，而残渣或被排出细胞外或滞留在胞浆中。

1.3 调控 细胞自噬受到多种自噬基因(Beclin1、Atg5 和Atg9等)的严密调节使其在维持内环境稳定和应对突如其来的刺激时变化自如。现今研究发现，细胞在内、外界环境变化时主要依赖哺乳动物雷帕霉素靶点(mammalian target of rapamycin，mTOR)信号通路调控细胞自噬的发生及强弱程度。而AMP 依赖的蛋白激酶(adenosine 5’－monophosphate－activated protein kinase，AMPK)是细胞中感受能量状态调节代谢的另一个蛋白激酶，在自噬发生的调控中也发挥着重要的作用［5］。

1.4 作用 在基础条件下，细胞自噬以细胞较低水平的形式在细胞分化、生长发育、预防神经变性、调节免疫等方面发挥着积极作用，同时在饥饿、缺氧、DNA 损伤等条件下皆可诱导自噬增多保护细胞［6］。但是，如果细胞自噬过度活跃会损伤正常的细胞器，造成自噬性死亡［7］。

2 细胞自噬与肝脏疾病

2.1 急性肝损伤 研究数据显示，在酒精、脂多糖联合D－氨基半乳糖(lipopolysaccharide/D－ galactosamine，LPS/D－ Gal)、对乙酰氨基酚(acetaminophen，APAP)、刀豆球蛋白(concanavain A，Con A)等诱导的动物模型急性肝损伤(acute liver injury，ALI)中，细胞自噬发生均增多，但其作用并不完全相同，在酒精、LPS/D－GalN、APAP 诱导的ALI 中起保护性作用，而在Con A 诱导的ALI 则促进肝细胞死亡，见表1。

表1 自噬在ALI 中的变化、作用及机制

细胞自噬在人体急性肝衰竭中的数据却不肯定，仅有报道因神经性厌食导致的急性肝功能不全中自噬增强，细胞自噬可能具有保护和损害细胞的双重作用。在患者体质量下降前期，代偿的肝功能提示自噬可以抵御营养缺乏对肝细胞的损害;当患者体质量指数下降到13 或更低时，丙氨酸转移酶(alanine transaminase，ALT)数值升高，肝细胞中包含大量的自噬泡，此时肝细胞则呈现出典型的自噬性细胞死亡。这种类型的细胞死亡可以解释ALT 水平增高，凋亡时细胞膜通透性增加，ALT释放于血液中从而被检测到。

2.2 肝脏缺血再灌注损伤 在肝移植、肝外伤、休克及选择性肝脏切除术过程中都会发生缺血再灌注对肝脏的损伤。在缺血再灌注损伤的整个过程中，均有细胞自噬的参与且机体会上调自噬水平［13］，但在缺血阶段和再灌注阶段，自噬有可能发挥不同的作用。在缺血阶段，细胞自噬发挥保护细胞的作用。近年来，大量缺血缺氧动物模型、细胞培养及人体的实验证实，细胞自噬不仅对营养缺乏状态下的细胞起保护作用，而且能促进细胞存活。例如:在大鼠实验中，大鼠肝脏耐受缺血性损伤的水平随自噬增强而升高［14］。同时，临床研究发现，缺血再灌注损伤患者的治疗效果也随自噬的增强有所提高［15］。在细胞缺血缺氧阶段，机体主要通过mTOR 途径诱导自噬的产生，从而起到保护细胞、促进细胞存活的作用，其作用机制有可能是通过抑制凋亡而促使缺血细胞存活。而在再灌注阶段，自噬可能会进一步加重细胞损伤甚至导致细胞死亡。在大鼠实验中，出现缺血后再灌注时，自噬进一步增强引起肝脏细胞大面积坏死［14］。强烈的细胞自噬引起的细胞坏死，可能伴随细胞凋亡。诱导凋亡的物质可能同时诱导自噬，因此自噬与凋亡在分子调控通路上可能存在相同的调控物，其作用机制可能与Beclin1与Bcl2 之间的相互作用相关。

2.3 病毒性肝炎 除了在生理状态下维持机体稳态外，细胞自噬还具有一定的适应性固有免疫应答功能，通过吞噬细胞内病原体执行天然免疫功能。不同病毒侵入机体时，细胞自噬可能行使不同的功能。在抑制病毒复制时，细胞自噬通过异自噬(xenophagy)功能降解病毒的蛋白或病毒的完整颗粒。在增强病毒复制时，细胞自噬可能被病毒抑制，甚至于被利用完成自身复制与非裂解细胞型释放。乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)或丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)能够依据自我复制的变化而调节自噬的水平［16］。研究结果显示病毒HBV 能够激活被感染机体的自噬并且增强自身的复制［17］。有研究发现HBV 利用X 蛋白诱导自噬［18］，X 蛋白与磷脂酰肌醇3－激酶(phosphatidylinositol 3kinase class Ⅲ，PI3KC3)结合并且增强PI3KC3 的酶活性，增强HBV 的复制。与HCV 相比，HBV 不抑制自噬体向自噬溶酶体的转化。研究发现HCV 可引起细胞内质网应激及未折叠蛋白的应答并可能阻止自噬体与溶酶体的融合，而引起自噬小体的积累［29］，但这种自噬小体无法有效清除病毒。近年来研究发现如果抑制Atg、Beclin1 等基因，可降低HCV 的RNA 复制水平［20－21］，因此HCV 的复制是必须依赖与宿主细胞的自噬。

2.4 酒精性肝病 长期大量饮酒能够引起脂肪肝、肝硬化及酒精性肝病等多种慢性肝损伤。一般情况下，细胞自噬组织酒精引起的细胞凋亡［1］。在动物试验中，长期经口给予小鼠酒精使其肝细胞中的AMPK 活性降低，导致mTOR 途径变化引起自噬水平降低［22］;另一方面酒精可阻止肝细胞中的囊泡运输，抑制蛋白代谢，最终产生Mallory－ Denk 体，从而使自噬水平降低。同时研究发现，酒精可引起蛋白分解下降致使p62 蛋白蓄积，其促使转录因子Nrf2 活性增高，最终导致严重肝脏损伤［23］。然而，细胞自噬可能引起脂滴的丢失并且促进肝星状细胞(Hepatic stellate cells，HSC)的活化，最终HSC 导致肝纤维化形成［24］。

2.5 非酒精性肝病 在脂类代谢过程中细胞自噬参与并调节细胞内脂质的储存并且参与保护肝脏细胞的存活［25］。在自噬过程中肝脏细胞对细胞内脂肪滴进行吞噬形成自噬体，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，对脂肪滴分解形成游离脂肪酸［26］，形成肝细胞分解脂质另一条途径，从而可以迅速形成大量脂质，满足机体需要。在非酒精性肝病动物模型中，其自噬水平表现为抑制，但在模型早期，细胞自噬通过调节脂质分解抑制脂肪蓄积并阻止细胞凋亡而保护肝脏细胞［27］。在高脂喂食动物试验中，细胞自噬受到抑制，同时发现伴随有内质网应激、胰岛素抵抗及线粒体损伤［28］。这些研究反映细胞自噬功能抑制可能和非酒精性肝病发生有关。

2.6 肝细胞性肝癌 研究结果表明，细胞自噬在肝癌发生、发展中表现为抑癌功能［29］。Atg5 或Atg7 自噬基因敲除小鼠模型中，Atg5 或Atg7 基因敲除的小鼠肝脏肿瘤发生率显著高于正常小鼠，而其细胞自噬水平显著低于正常小鼠［30］。因此细胞自噬基因在肿瘤发生中起着重要的作用。临床研究发现，在肝癌患者肝移植术后给予雷帕霉素(自噬促进剂)治疗，患者治疗效果明显高于未干预组［31］。但是在肝癌晚期，肝癌细胞能够通过细胞自噬在缺血、缺氧的环境中得以生长。因此，细胞自噬与肝癌密切相关。

3 结语

细胞自噬是一种保守的细胞防御机制，又是细胞程序性死亡方式之一。细胞自噬在不同的肝脏疾病或相同肝脏疾病的不同阶段，既能发挥保护作用，也能起到破坏作用。然而在多种肝脏疾病中，细胞自噬对细胞起到保护作用。随着细胞自噬与各种肝脏疾病研究的深入，将更清晰认识各种肝脏疾病发病机制，并通过调节细胞自噬水平治疗肝脏疾病将会成为可能。

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