細(xì)胞自噬與皮膚疾病

劉國華，朱曉芳

（揚州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，揚州，江蘇省225001）

自噬（autophagy）是真核細(xì)胞對持續(xù)性內(nèi)外刺激的非損傷性應(yīng)答反應(yīng),在各種代謝壓力下，細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器和胞質(zhì)通過自噬作用被包裹、消化再利用[1]。自噬在細(xì)胞的生長、發(fā)育和疾病發(fā)生中起著重要的作用，通過自噬作用，細(xì)胞完成重塑分化，積極適應(yīng)不同的環(huán)境。在細(xì)胞饑餓狀態(tài)或組織缺血時，細(xì)胞通過自噬來提供營養(yǎng)，用以維持細(xì)胞的存活[2]。

這些都體現(xiàn)了細(xì)胞自噬在病理和生理狀態(tài)下的廣泛意義。最新的研究表明，自噬在一些皮膚疾病中也起到重要的作用，本文就目前自噬在皮膚疾病中的作用研究進(jìn)展做一綜述。

1 自噬概述

1.1 自噬形態(tài)學(xué)特征 自噬是真核細(xì)胞受到各種刺激后吞噬自身的細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞器，最終將吞噬物在溶酶體內(nèi)降解的過程。根據(jù)細(xì)胞內(nèi)底物運送到溶酶體腔方式的不同，真核細(xì)胞自噬的方式主要有三種：（1）巨自噬:細(xì)胞漿中首先出現(xiàn)雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬前體，自噬前體包裹變性壞死的細(xì)胞器或細(xì)菌形成自噬體，自噬體在微管的運輸下與溶酶體融合，形成自噬溶酶體，其中內(nèi)容物在溶酶體內(nèi)進(jìn)行加工降解；（2）微自噬：由細(xì)胞漿中的溶酶體膜自身變形凹陷，直接吞噬細(xì)胞漿中的各種物質(zhì)，形成自噬體，然后被溶酶體中的酶降解進(jìn)而再利用[3]；（3）分子伴侶介導(dǎo)的自噬：首先是胞漿中蛋白質(zhì)與分子伴侶如熱休克蛋白70結(jié)合，然后這種分子伴侶-底物復(fù)合物與溶酶體膜上的受體結(jié)合，進(jìn)入溶酶體腔，進(jìn)而降解供細(xì)胞再利用，分子伴侶介導(dǎo)的自噬只發(fā)生在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)[4]。細(xì)胞自噬參與了很多胞內(nèi)物質(zhì)的降解和再利用，通過聯(lián)合透射電鏡技術(shù)和熒光標(biāo)記技術(shù)觀察自噬的形態(tài)學(xué)特征，研究不同狀態(tài)下細(xì)胞自噬的發(fā)生發(fā)展，進(jìn)而可以進(jìn)一步探討自噬在細(xì)胞病理生理變化中發(fā)揮的作用。

1.2 自噬在細(xì)胞生命活動中的作用 自噬在真核細(xì)胞的細(xì)胞分化和環(huán)境應(yīng)激方面起到了積極的作用，比如進(jìn)入細(xì)胞的毒素和病原體通過自噬途徑被包裹、降解清除[5]；當(dāng)細(xì)胞的D N A和蛋白質(zhì)受到損傷的時候，細(xì)胞主要通過自噬作用來維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，若自噬能力下降，D N A受損將會提高腫瘤的發(fā)生率[6]。在很多疾病早期的階段，自噬的激活有助于阻止疾病的進(jìn)一步發(fā)展。但是在很多疾病中晚期的發(fā)生發(fā)展中，自噬反而起到了促進(jìn)疾病進(jìn)展的作用。特別是在一些腫瘤疾病中，癌細(xì)胞通過自噬作用去除受損的細(xì)胞器，使細(xì)胞逃避抗癌治療導(dǎo)致的凋亡，得以繼續(xù)存活。A h n等[7]研究發(fā)現(xiàn)，胃癌細(xì)胞中自噬相關(guān)蛋白Beclin1表達(dá)上調(diào)，而在正常胃黏膜組織和結(jié)直腸中沒有或很少有Beclin1的表達(dá)，從這一角度說明自噬的增強對腫瘤起到促進(jìn)作用。另外，相當(dāng)多的研究報道表明，腫瘤細(xì)胞本身存在凋亡缺陷，主要依靠自噬作用來維持腫瘤細(xì)胞的存活[8]。綜上所述可以發(fā)現(xiàn)，自噬具有“雙刃劍”作用，在不同的疾病進(jìn)展階段，不同的治療措施下，自噬作用對于細(xì)胞的利弊也會不同，這與細(xì)胞所處的環(huán)境有極大的關(guān)系。

1.3 自噬的調(diào)控 參與自噬調(diào)控的基因統(tǒng)一命名為自噬相關(guān)基因Atg（autophagy related gene），目前通過對酵母自噬發(fā)生過程研究已發(fā)現(xiàn)有30種Atg基因[9]，正常情況下，自噬處于一個基本的水平，自噬發(fā)生的信號調(diào)控途徑主要包括以下幾種：（1）m T O R途徑：T O R蛋白激酶是抗真菌藥物雷帕霉素的作用靶點，該基因被活化時，將抑制自噬溶酶體的形成；而在饑餓或應(yīng)激狀態(tài)下，T O R活性被抑制，Atg 13去磷酸化，緊密結(jié)合并活化Atg1，從而啟動自噬的形成[10]；（2）（P I 3 K）/A k t（P K B）途徑（磷酸肌醇－3－激酶途徑）：通過胰島素受體刺激位于細(xì)胞膜上的 Class I PI 3 K,產(chǎn)生 P I（3，4）P 2和 P I（3，4，5）P 3，結(jié)合并活化A k t/P K B及其活化因子 P D K-1，A k t/P K B協(xié)同氨基酸激活TOR，從而抑制自噬形成；ClassⅢP I 3 K復(fù)合物，包括 Beclin1/Atg 6，產(chǎn)生 P I（3）P，主要控制膜的動力學(xué)改變，參與自噬溶酶體的形成調(diào)節(jié)，3-甲基腺嘌呤（3-M A）主要通過抑制ClassⅢP I 3 K抑制自噬；腫瘤抑制因子P T E N具有3’磷酸肌醇磷酸酶活性，拮抗classⅠ（P I 3 K）/A k t途徑，正調(diào)節(jié)自噬[11]；（3）其他：激素也參與了自噬的調(diào)節(jié)，胰島素可抑制自噬，胰高血糖素促進(jìn)自噬。此外，鈣離子、M A P激酶、酪氨酸激酶受體也參與了自噬活性的調(diào)節(jié)，機制尚不清楚。

2 自噬與相關(guān)皮膚病

2.1 自噬與感染性皮膚病 細(xì)胞通過自噬作用清除進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的病原體，當(dāng)病原體進(jìn)入細(xì)胞后，自噬前體膜結(jié)構(gòu)即包裹病原體，形成自噬體，再與溶酶體融合，進(jìn)入溶酶體中進(jìn)行消化降解，越來越多的研究表明，自噬可增加M H CⅡ類抗原的遞呈，從而刺激機體免疫應(yīng)答，在抵抗清除細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌和病毒感染中發(fā)揮著重要的作用[12]。

2.1.1 病毒感染性疾病 （1）EB病毒感染相關(guān)性疾?。篋EB病毒（epstein barr virus，EBV）是人類皰疹病毒4型，其感染可致傳染性單核細(xì)胞增多癥，且為多種惡性腫瘤的病因之一，Casper等[13]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用自噬抑制劑3-M A或使用si RNA沉默自噬相關(guān)基因Atg12，E B病毒核抗原-1（E B N A-1）通過M H CI I分子遞呈給C D 4+T細(xì)胞受到了明顯抑制。這說明細(xì)胞自噬促進(jìn)C D 4+T細(xì)胞通過M H CⅡ類抗原識別遞呈及清除病毒。（2）單純皰疹：單純皰疹是由單純皰疹病毒（herpessimplex virus，HSV）引起，其有兩個亞型即Ⅰ型和Ⅱ型。研究表明H S V-Ⅰ可以通過其神經(jīng)毒力因子ICP34.5,激活細(xì)胞內(nèi)的蛋白磷酸酶1 a，使PKR介導(dǎo)的eIF 2 a去磷酸化從而阻斷PKR信號通路，抑制自噬的產(chǎn)生[14]。（3）水痘及帶狀皰疹：為水痘-帶狀皰疹病毒（varicella zoster virus，VZV）感染引起的兩種不同的臨床表現(xiàn)。V Z V缺乏ICP34.5同源蛋白，通過免疫印跡研究發(fā)現(xiàn)在感染V Z V的的培養(yǎng)細(xì)胞中可見自噬標(biāo)志蛋白L C 3 B的表達(dá)及自噬配體p 62/SQSTM 1蛋白的表達(dá)，在電鏡下也可見到感染V Z V細(xì)胞內(nèi)具有雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬溶酶體，類似于衣霉素（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的強力啟動因子）處理的細(xì)胞。同時在V Z V感染細(xì)胞及轉(zhuǎn)染V Z V糖蛋白復(fù)合物g E/g I的細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)顯著擴(kuò)張的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的標(biāo)志），以上研究說明，V Z V感染后，大量病毒糖蛋白合成，激發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞自噬的產(chǎn)生，從而維持感染細(xì)胞的自穩(wěn)[15]。

2.1.2 細(xì)菌感染性疾病 （1）球菌感染：鏈球菌感染是皮膚病中常見的細(xì)菌感染性疾病，可以引起猩紅熱、丹毒等疾病。Nakagawa等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在感染A組鏈球菌的細(xì)胞中，Western Blot顯示自噬標(biāo)志性蛋白L C 3發(fā)生特異性剪切，電鏡下發(fā)現(xiàn)A組鏈球菌被雙層膜自噬泡包裹，繼而清除，而在自噬缺陷型細(xì)胞中A組鏈球菌可以存活,這些都說明了自噬在細(xì)胞抵御細(xì)菌感染中的重要作用。（2）桿菌感染:皮膚結(jié)核?。╰uberculosis cutis）是由結(jié)核分枝桿菌所致的慢性炎癥性皮膚病，主要由人型結(jié)核桿菌引起。結(jié)核桿菌感染全球流行，全球估計有20℅～33℅的人口感染了結(jié)核桿菌。相關(guān)研究表明，自噬參與了細(xì)胞抗結(jié)核桿菌免疫應(yīng)答過程，atg5、atg8、atg12均是結(jié)核桿菌感染細(xì)胞自噬體形成的重要調(diào)控因子[17]。

2.2 自噬與銀屑病及光損傷 自噬可以通過先天免疫系統(tǒng)和獲得性免疫系統(tǒng)來干預(yù)慢性炎性反應(yīng)的進(jìn)程。銀屑病患者皮損支架蛋白p 62及抗菌肽L L-37表達(dá)增加，而支架蛋白p 62是細(xì)胞內(nèi)自噬的主要靶目標(biāo)，角朊細(xì)胞內(nèi)調(diào)控自噬活化的信號通路密切調(diào)控p 62的表達(dá)水平，用3-M A和B a f-A 1分別抑制角朊細(xì)胞早期自噬和晚期自噬以及si RNA干擾特異性自噬相關(guān)蛋白h Beclin-1、hAtg5后，可見角朊細(xì)胞炎癥性細(xì)胞因子及p 62表達(dá)顯著增加，細(xì)胞增殖明顯。而用si RNA特異性失活p 62，則角朊細(xì)胞炎癥性細(xì)胞因子、抑菌肽的表達(dá)下降，NF-kB啟動子活性降低，細(xì)胞增生減輕[18]。

UVB照射可導(dǎo)致表皮細(xì)胞DNA損傷并發(fā)生凋亡，Yang等[19]應(yīng)用小鼠J B 6表皮細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，UVB照射后細(xì)胞自噬增加,表現(xiàn)為Beclin-1、L C 3 B表達(dá)增加，p 62表達(dá)下降，而抑制自噬后，則可加重UVB導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。其機制與糖原合成激酶3 β （GSK3 β）有關(guān)，GSK 3 β過度表達(dá)可抑制UVB誘導(dǎo)的自噬，促進(jìn)凋亡，而相反抑制GSK 3 β后，UVB誘導(dǎo)的自噬增加，從而減緩UVB導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。因而對于UVB導(dǎo)致的皮膚損傷，自噬起到了保護(hù)性的作用。

2.3 自噬與自身免疫性皮膚病 最新研究表明自噬與自身免疫性疾病相關(guān)，系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）是一種侵犯皮膚和多臟器的多因素自身免疫性疾病，其特征為機體對死亡細(xì)胞釋放的自身抗原產(chǎn)生了免疫應(yīng)答。而自噬具有清除細(xì)胞內(nèi)降解的物質(zhì)，包括損傷的DNA，因此推測自噬的紊亂與SLE有關(guān)。研究表明Atg5基因與SLE易感性有關(guān)，Atg5基因功能喪失，則細(xì)胞內(nèi)降解物質(zhì)的清除，以及抗原的細(xì)胞遞呈將出現(xiàn)紊亂，從而導(dǎo)致與SLE密切相關(guān)的自身免疫反應(yīng)和炎癥?；顒悠赟LE患者外周血單個核細(xì)胞（PBMC）中微管相關(guān)蛋白1輕鏈3（MAPLC 3）mRNA的表達(dá)明顯增強，Beclin-1 mRNA表達(dá)水平明顯增高，也進(jìn)一步說明SLE患者PBMC的自噬參與了活動期SLE的發(fā)病[20-21]。

2.4 自噬與皮膚惡性腫瘤 自噬活性的變化與人類腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，并從多方面影響腫瘤的進(jìn)展。當(dāng)細(xì)胞的D N A和蛋白質(zhì)受到損傷的時候，細(xì)胞主要通過自噬作用來維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，此時作為腫瘤抑制機制，自噬可以減少D N A的突變概率，以防止腫瘤的形成[22]；但作為腫瘤保護(hù)機制，瘤細(xì)胞通過自噬作用去除受損的細(xì)胞器，使細(xì)胞逃避抗癌治療導(dǎo)致的凋亡，得以繼續(xù)存活[23]。有研究表明皮膚疾病中常見的惡性腫瘤如皮膚鱗狀細(xì)胞癌、惡性黑素瘤等均存在自噬。有學(xué)者對自噬活性與鱗狀細(xì)胞癌（squamous cell carcinoma，SCC）的侵襲相關(guān)性進(jìn)行了研究。75例不同厚度的SCC免疫組化顯示L C 3 A均出現(xiàn)了陽性，并表現(xiàn)為3種模式：彌漫胞質(zhì)型、胞質(zhì)/核周型、石頭樣結(jié)構(gòu)（stone-like structure，即平均直徑大于5 μm，圓形，染色致密的無定形物質(zhì)）。比較了厚度>6 m m、2.1～6 m m、<2 m m的SCC中L C 3 A陽性的石頭樣結(jié)構(gòu)數(shù)量，發(fā)現(xiàn)SCC侵襲性與石頭樣結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)。而胞質(zhì)彌漫型模式似乎為相反的趨勢。該研究結(jié)果提示，SSC自噬活性，尤其LC 3 A/石頭樣結(jié)構(gòu)計數(shù)可以作為衡量SCC侵襲性的指標(biāo)[24]。

黑素瘤是皮膚科惡性程度很高，預(yù)后很差的惡性腫瘤，研究表明黑素瘤細(xì)胞具有很高的自噬水平，Rossitza等[25]通過免疫組化檢測了12例淺表播散型黑素瘤、原位黑素瘤及侵襲性黑素瘤瘤細(xì)胞LC 3 B表達(dá)及電鏡觀察，均存在自噬現(xiàn)象，同樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可導(dǎo)致黑素瘤進(jìn)展，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是自噬的促發(fā)因素，因此對于黑素瘤自噬是一種腫瘤在進(jìn)展期缺氧條件下一種保護(hù)機制，瘤細(xì)胞利用自噬獲取營養(yǎng)物質(zhì)而得以生存。

Beclin-1，脂質(zhì)激酶復(fù)合物的一分子，參與了自噬溶酶體的形成調(diào)節(jié)，Gutierrze等[26]檢測了5例進(jìn)展期黑素瘤和3例原位黑素瘤Beclin-1表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)進(jìn)展期黑素瘤高表達(dá)Beclin-1，而原位黑素瘤低表達(dá)Beclin-1。Beclin-1在小鼠黑素瘤模型研究中還具有調(diào)節(jié)血管生成作用。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)劑bortezom ib可以激活自噬，而敲除Beclin-1或Atg7，可增加黑素瘤細(xì)胞對bortezomib誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的敏感性。因此，敲除Beclin-1可以作為治療進(jìn)展期黑素瘤的一種選擇。

自噬對于腫瘤的影響目前研究最多，但自噬究竟是起到有利的作用還是有害的作用目前尚無定論，在不同的腫瘤細(xì)胞或者相同細(xì)胞不同的環(huán)境中其利弊有很大的不同。也有研究認(rèn)為，在腫瘤發(fā)病的早期階段，自噬發(fā)揮了積極的作用，而在腫瘤發(fā)病的晚期，自噬反而促進(jìn)細(xì)胞的存活，起到消極的作用[27-28]。目前，自噬對于腫瘤作用的研究錯綜復(fù)雜，其具體機制和利弊關(guān)系還有待于進(jìn)一步研究。

3 展望

目前對于細(xì)胞自噬和相關(guān)皮膚病的研究還處于起始階段，關(guān)于自噬現(xiàn)象的機制、病理生理學(xué)意義和相關(guān)疾病的利弊關(guān)系等有待進(jìn)一步深入研究。隨著對細(xì)胞自噬機制研究的不斷深入，細(xì)胞自噬與相關(guān)皮膚病之間的相互作用與影響也會越來越明確，可以通過調(diào)控細(xì)胞自噬達(dá)到控制相關(guān)皮膚疾病的發(fā)生和發(fā)展，這將為某些皮膚病的臨床治療提供新思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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