自噬与酒精性脂肪肝的研究进展

陈家海 综述，龚建平，张译尹 审校

(1.重庆市忠县人民医院外科 404300；2.重庆医科大学附属第二医院肝胆外科 400010；3.重庆市江津区中心医院麻醉科 402260)

·综述·

自噬与酒精性脂肪肝的研究进展

陈家海1综述，龚建平2，张译尹3△审校

(1.重庆市忠县人民医院外科 404300；2.重庆医科大学附属第二医院肝胆外科 400010；3.重庆市江津区中心医院麻醉科 402260)

自噬；酒精性脂肪肝；乙醇

酒精性脂肪肝(AFLD)是一种世界范围内普遍存在的肝脏疾病。有研究表明，当肝细胞失去了自噬能力的时候，细胞将发生凋亡，这可能会导致肝脏炎症、纤维化和肿瘤的发生。乙醇降低自噬的作用，这可能是乙醇诱导肝损伤的原因[1]。自噬作为其中一种保护机制，对肝细胞内的稳态起着至关重要的作用[2]。乙醇摄入将会扰乱细胞内肝脏的稳态，然后乙醇氧化产生许多活性氧(ROS)，这可能促使AFLD的变性和形成Mallory-Denk 小体。乙醇或其他代谢产物可通过ROS的固醇调节元件结合蛋白转录因子,激活脂肪的生成。此外，ROS也会诱导线粒体能量和氧化还原电位结构和功能的改变[3]。在酒精性肝细胞中，自噬不仅能去除受损的细胞器和细胞内的成分，还可以表现出较高的细胞凋亡阈值。

1 自噬的本质

自噬是细胞的一种降解过程。双层膜自噬体与溶酶体是组成自噬细胞的材料。自噬可能负责大部分正常细胞的自噬活性，并能降解大细胞成分比如蛋白质、线粒体、脂滴或内质网膜。自噬过程发生包括3个步骤：(1)自噬体形成；(2)溶酶体与自噬体融合；(3)溶酶体降解并再生为代谢前体,如氨基酸和脂肪酸。自噬促进脂质水解和自由脂肪酸的生成。自噬调节复杂信号转导途径，其中mTORC1和磷酸腺苷活化的蛋白激酶(AMPK)是细胞内的信号传感器，分别抑制和刺激自噬。自噬的核心机制是atg分子形成复合物，这些分子复合物包括：(1)ulk1-fip200-atg13激酶复合物；(2)beclin1-vps34 PI3激酶复合物Ⅲ类；(3)atg9-atg2-atg18复合物；(4)atg5-atg12-atg16和atg8/LC3共轭系统。这些atg复合体的重要作用在自噬调节时已被广泛验证。

2 乙醇诱导肝细胞自噬机制的研究

乙醇对乙醛的氧化是由酶介导的，其中包括乙醇脱氢酶(ADH)、细胞色素P450 2E1(CYP2E1)、过氧化氢酶(CAT)，然后经乙醛脱氢酶转化为乙酸。经乙醇处理后的肝细胞与正常的肝细胞相比具有更强的抗利尿激素作用和CYP2E1表达，进而诱导生成更多的自噬小体，缺乏代谢能力或已预处理的ADH-CYP2E1、抑制剂4-甲基吡唑(4MP)和脱氢酶等抑制剂阻断自噬的诱导。这些研究结果表明，乙醇代谢可能会导致乙醇诱导的自噬氧化产生很多的ROS。乙醇刺激肝细胞可能会受到自噬的抑制，这表明ROS是乙醇诱导细胞自噬的重要抗氧化剂。目前发现，抑制氧化应激和激活物促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路能有效地保护肝脏免受急性酒精的刺激[4]。乙醇可快速诱导JNK1和JNK2的磷酸化[5]。JNK抑制剂抑制mTOR下游的磷酸化，磷酸化S6K1和真核起始因子4ebinding蛋白-1(4EBP1)，从而最终促进自噬，这表明JNK的活化可抑制自噬[6]。这个明显矛盾的原因可能是JNK1和JNK2通路之间的活化差异造成的。乙醇代谢导致内质网分裂和未折叠蛋白反应[7]。内质网应激还可以刺激自噬肌醇酶(IRE1)的增加，atg1的表达和atg8功能的加强，另一个内质网压力传感器-PERK，有助于LC3和atg5的表达。降低S6K1和4EBP1的磷酸化状态，抑制mTOR下游蛋白质的磷酸化[8]，在酒精性肝细胞中可能抑制自噬的作用。然而，mTOR中具体的信号级联对抑制自噬的作用还未完全清楚，有报道称激活AMPK导致TSC1/2的一个亚基磷酸化，mTORC1的亚基抑制自噬。在肝细胞中，乙醇激活能量传感器AMPK，由于ATP在线粒体的消耗和AMPK活性的增加来诱导肝细胞的自噬。有越来越多的证据表明乙醇诱导的自噬包括PI3K/Akt通路[9]。

3 自噬是如何影响酒精性肝病的发病机制

酒精性肝病的病理特点包括脂肪变、炎症、纤维化和肝硬化。通常认为酒精性肝病的发病机制与氧化应激,活性中间体(包括乙醛、NADH/NAD+和ROS)的生成增加密切相关。乙醇被ADH氧化生成乙醛，随后被乙醛脱氢酶氧化[10]。在这两个步骤中，NADH的生成和氧化间接通过线粒体电子传递系统。过多数量的NADH降低线粒体电子传递系统的能力，这被认为可使线粒体ROS增加，并引起乙醇诱导的氧化应激。酒精性肝病线粒体结构与功能的改变被认为可引起氧化应激，包括氧化磷酸化，增加线粒体DNA链的断裂与缺失，线粒体蛋白质组的改变和线粒体动力学的改变。增加氧的自由基组合和乙醇引起的脂质代谢会导致脂质过氧化反应和酒精性肝病线粒体损伤，二者可以形成一个恶性循环，进一步加深氧化损伤。在这种情况下，降低脂肪酸水平和清除受损的线粒体可以降低伤害。去除脂质液滴可能有利于平衡酯化反应，降低细胞内游离脂肪酸的水平。脂肪分解和线粒体自噬的发生基于自噬体与线粒体脂滴的共存[11]。抗氧化剂可以抑制乙醇诱导的线粒体自噬[12]，或改善脂肪肝的急慢性症状。这通常取决于自噬所选择的底物类型，但区别往往不明显。这些机制的探索，可以给改善疾病带来新的治疗方式。同时可以通过自噬诱导剂(如雷帕霉素)增强自噬[13]，减少乙醇中毒和其他环境细胞的损伤，但这种方法可能有局限性。自噬相关选择性的增强可能会更好地控制个体疾病的发展。

4 自噬在酒精性肝细胞的作用

自噬主要是一种保护机制，作为一种清洁剂去除受损的细胞器和细胞内的成分。针对急性酒精的治疗，自噬的信号作用伴随溶酶体相关膜蛋白1(LAMP1)呈剂量依赖性增加。把预处理的小鼠atg7 siRNA(一种自噬蛋白质)或缺陷小鼠atg7(错误折叠的蛋白质)与野生型小鼠相比，发现脂肪酸和受损的线粒体水平是升高的[14]。atg被认为是自噬调控机制的关键。atg7已确定参与自噬囊泡的延伸。除了atg7、atg1、atg11和atg13等其他蛋白也被广泛的研究于PI3K通路中，引发上游信号级联来调节mTOR的活性[15]。另外，抗凋亡蛋白(Bcl-2)也是重要的蛋白质，它在自噬调控中扮演主导角色[16]。在不同的Bcl-2蛋白家族成员中，Beclin-1家族蛋白参与自噬体的形成。Beclin-1包括Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w和Mcl-1作为自噬诱导脂质激酶的活化剂。当自噬被抑制时，Beclin-1灭活后激活Bcl-2，因此Beclin-1的代谢是自噬重要的调控机制。然而,与急性乙醇治疗相比,慢性乙醇侵蚀导致自噬小体的密度下降,从而诱导蛋白质和脂滴降解。因此，自噬可以保护被乙醇侵蚀的肝细胞。

5 乙醇在酒精性肝病的自噬动力学

乙醇激活自噬是由于可以激活体内和体外培养的肝细胞[17]。这些激活需要乙醇代谢，从而需要ADH和CYP2E1的激活[18]。正如上面所讨论的，乙醇会导致氧化应激，这是许多乙醇致使细胞变性的基础。氧化应激似乎是诱导自噬的，乙醇主要的代谢物——乙醛(亲氧化剂)可以触发自噬[19]。抗氧化剂如N-乙酰半胱氨酸(NAC)能抑制乙醇诱导的自噬。此外，亲环素D如果缺失，乙醇诱导的线粒体自噬受损，可由于渗透的减少,从而减少ROS的生成，抑制mTORC1、AMPK的激活来促进乙醇诱导的自噬氧化应激作用,自噬被雷帕霉素激活来减轻乙醇诱导的肝损伤。最近，已证明转录调节因子(FoxO3a)在乙醇治疗期间被激活,并负责几个自噬基因的转录。众所周知，白藜芦醇可应对乙醇所致的肝损伤，它也可以激活自噬并通过脱乙酰作用增加FoxO3a和SIRT1的活性。

乙醇摄入可导致蛋白酶体抑制和内质网应激，二者都是已知的与自噬激活有关。通过内质网应激介导的UPR抑制蛋白酶体引起的自噬代偿激活，其中涉及IRE-1和JNK途径。事实上，蛋白酶体活性与乙醇诱导的细胞自噬激活呈负相关。另外，金属元素如锌也可在乙醇侵蚀基础水平下的肝癌细胞中参与自噬[20]。因此，锌培养基有刺激自噬的作用，乙醇刺激可以改变锌转运体的金属硫蛋白表达，从而激活自噬。

目前研究表明，乙醇对细胞自噬在疾病的不同阶段有着不同的影响。在疾病的早期阶段，乙醇代谢可激活自噬体，反过来刺激自噬小体促进脂滴回收，导致恶性循环。然而，在慢性乙醇摄入的疾病后期，可能因为一些原因自噬囊泡密度会减少。首先，蛋白酶体经过长期接触活性氧，其降解未折叠蛋白的能力可能会下降。这可能会促使未折叠蛋白反应，最终导致内质网应激。因此,来自内质网的主要atg蛋白质自噬体和细胞器膜形成减少。内质网应激的生化过程与自噬的时间调节有复杂关联，这是一个有待进一步研究的领域。因此，在疾病的早期阶段，内质网应激可能抑制自噬[21]。其次，中间产物乙醛可能会损害细胞骨架微管蛋白的结构，从而阻断自噬运输。最后，自噬的正调节能明显抑制慢性乙醇的侵蚀。此外，蛋白水解的效率由于溶酶体酸化和含量的下降，组织蛋白酶B和L可能会降低。总之，慢性乙醇摄入可能妨碍自噬溶酶体的功能。

此外，自噬通过调控可抑制Bcl-2蛋白细胞凋亡。然而，肝毒性物质的积累，包括脂滴、受损的线粒体、未折叠的蛋白质，特别是ROS有抑制自噬的能力。因此对肝细胞产生内在和外在的损伤，这对乙醇侵蚀肝细胞产生更大的影响，由此看来自噬或凋亡仍然是一个不能完全回答清楚的问题。

回顾过去，针对乙醇诱导自噬机制的各项研究工作已经开展，虽然少部分机制在很大程度上已被解开，但大部分分子水平上的细节仍然未被发现。相互矛盾的条件可以减轻自噬在急性和慢性乙醇中毒的诱导作用。激活JNK1和JNK2的通路状态，之间存在的差异可导致部分肝脏的损伤，而P62和自噬的关系也还没有明确。应该认识到由单一的乙醇引起的肝脏疾病阶段，乙醇摄入可引起不同阶段不同严重程度的肝脏疾病。自噬的情况可能更复杂，如果没有对酒精性肝病有一个充分的了解，自噬在临床上的应用可能仍然是难以把握的。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.33.045

重庆市卫生和计划生育委员会2016年医学科研计划项目(2016MSXM206)。

陈家海(1968-)，副主任医师，本科，主要从事肝胆、胃肠外科方面的研究。△

，E-mail：595633794@qq.com。

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