細(xì)胞自噬與衰老的相關(guān)性研究進(jìn)展

史敏 陳雷 尚叢珊 杜劍青 封興華

[摘要]衰老是每個(gè)生命體從生到亡的必經(jīng)階段，自噬是繼凋亡之后目前生命科學(xué)研究最熱的領(lǐng)域之一。本文從細(xì)胞自噬功能增強(qiáng)和減弱兩個(gè)角度，分析了其對(duì)衰老過(guò)程的影響，文中對(duì)關(guān)于衰老與自噬這兩者之間相關(guān)性的研究進(jìn)行了回顧，從分子水平分析了mTOR和AMPK信號(hào)通路及p53蛋白在衰老–自噬這一細(xì)胞適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境重要的調(diào)節(jié)機(jī)制中的作用，從而提示細(xì)胞自噬可以調(diào)節(jié)細(xì)胞衰老進(jìn)程，因此，利用細(xì)胞自噬來(lái)治療某些衰老性疾?。ò┌Y、心腦血管病、神經(jīng)退行性疾病等）必將成為未來(lái)醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]衰老；細(xì)胞自噬；mTOR-AMPK信號(hào)通路；p53；研究進(jìn)展

[中圖分類(lèi)號(hào)]R339.3+8 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]1008-6455（2018）04-0136-05

Advances in the Correlation between Autophagy and Aging

SHI Min1， CHEN Lei1， SHANG Cong-shan1， DU Jian-qing2， FENG Xing-hua1

（1.Xi'an Peihua University，Xi'an 710125，Shaanxi，China；2.Xi'an Jiaotong University School of Medicine，Xi'an 710061，Shaanxi，China）

Abstract： Aging is one of the necessary stage for every organism from birth to death，and autophagy is one of the most popular fieldss of current life science research following apoptosis. We analyzed the effects of autophagy on the aging process from enhancement and attenuation of the cell autophagy function， reviewed related studies on the correlation between aging and autophagy， and analyzed the role of mTOR， AMPK signaling pathway and p53 protein at the molecular level on aging-autophagy， the important regulatory mechanism by which cells adapt to internal and external environment. Thus suggested that autophagy can regulate cell aging process. Therefore， the use of cell autophagy to treat some aging diseases （such as cancer， cardiovascular disease， neurodegenerative diseases， etc.） will surely be the focus of future medical research.

Key words： aging； autophagy； mTOR-AMPK signaling pathway； p53 protein； review

衰老（Senescence or Aging）是每個(gè)生命的必經(jīng)之途，是生物體在伴隨年齡增長(zhǎng)中所出現(xiàn)的各器官功能逐漸減退的表現(xiàn)形式。從分子水平來(lái)看，衰老的發(fā)生與受損細(xì)胞器和變性蛋白的累積有關(guān)，尤其是線(xiàn)粒體的受損和功能異常是衰老過(guò)程中最重要的一個(gè)病理特征。當(dāng)線(xiàn)粒體受損后導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧化–磷酸化障礙、活性氧（ROS）蓄積、錯(cuò)誤折疊蛋白累積，以此形成惡性循環(huán)。因此，在衰老過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)損傷或有害物質(zhì)的累積成為衰老細(xì)胞的普遍特征，然而良好的功能調(diào)節(jié)系統(tǒng)和受損細(xì)胞器的清除是細(xì)胞穩(wěn)態(tài)維持的關(guān)鍵所在，這也是延長(zhǎng)細(xì)胞生存能力和壽命的關(guān)鍵所在。

細(xì)胞自噬能夠消除受損細(xì)胞器，幫助細(xì)胞抵抗惡劣應(yīng)激條件，使受損細(xì)胞器和有害成分經(jīng)溶酶體酶降解，降解產(chǎn)物再用于合成細(xì)胞生存所需的蛋白質(zhì)或損傷細(xì)胞的修復(fù)原料。簡(jiǎn)而言之，自噬就是細(xì)胞自身降解并回收已受損或功能喪失的零部件過(guò)程，降解材料既可為細(xì)胞提供能量，也可作為應(yīng)急所需。最新研究表明，細(xì)胞自噬與機(jī)體衰老密切相關(guān)，在衰老機(jī)制研究中，隨著年齡增長(zhǎng)，自噬功能逐漸喪失，自噬效率也相應(yīng)降低[1]，自噬水平因基因功能缺失使機(jī)體壽命縮短。相反，經(jīng)各因素誘導(dǎo)增強(qiáng)自噬功能可延長(zhǎng)生物體壽命。因此，細(xì)胞自噬能夠改善蛋白質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)和線(xiàn)粒體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，從而延緩器官功能退化，實(shí)現(xiàn)壽命延長(zhǎng)[2]。顯然，細(xì)胞自噬在衰老病因?qū)W研究及抗衰老機(jī)制研究中具有非常重要地位，本文就細(xì)胞自噬與衰老的相關(guān)性研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 細(xì)胞自噬的機(jī)制及功能

1.1 自噬的概念及由來(lái)：細(xì)胞自噬（Autophagy）是目前繼凋亡之后生命科學(xué)最熱的研究領(lǐng)域之一?！白允伞币辉~源于英文“self-eating”，意為“自食”，是Ashford和Porter于1962年在肝細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)。1963年由比利時(shí)科學(xué)家Christian de Duve在溶酶體國(guó)際會(huì)議上首次提出并將其命名為“自噬”，1974年他因?qū)υ擃I(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)獲得當(dāng)年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

自噬，是細(xì)胞面臨短暫的生存壓力（如營(yíng)養(yǎng)缺乏無(wú)法供給）時(shí)，通過(guò)細(xì)胞內(nèi)溶酶體降解無(wú)用或有害成分以維持生命的過(guò)程。細(xì)胞自噬在衰老細(xì)胞器的更新和質(zhì)量控制中起著關(guān)鍵作用，自噬可調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的穩(wěn)態(tài)維持[3]。自噬有三種[4]：巨自噬（macroautophagy，MA）、伴侶蛋白介導(dǎo)自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA）和微自噬（microautophagy）。MA是將受損或衰老的細(xì)胞器、錯(cuò)誤折疊或變性的蛋白質(zhì)，或入侵的微生物吞噬后進(jìn)入擁有雙層包膜的囊泡中，形成雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體，并與溶酶體融合后消化降解，降解后的生物大分子再被釋放回細(xì)胞質(zhì)內(nèi)循環(huán)再利用，供細(xì)胞在應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境時(shí)循環(huán)再利用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)體組織細(xì)胞的新陳代謝。CMA是底物在細(xì)胞質(zhì)和溶酶體中的伴侶蛋白或共伴侶蛋白的幫助下，選擇性作用于含有KFERQ（Lys-Phe-Glu-Arg-Gln）五肽片段蛋白，后直接進(jìn)入溶酶體腔降解。除泛素–蛋白酶體系統(tǒng)降解蛋白外，胞內(nèi)溶質(zhì)中約有30%蛋白質(zhì)經(jīng)CMA代謝[5]。生物體在長(zhǎng)時(shí)間饑餓或氧化應(yīng)激下，CMA功能明顯增強(qiáng)。微自噬，即經(jīng)溶酶體膜內(nèi)陷包裹蛋白質(zhì)或所吞噬的胞質(zhì)形成囊泡，之后囊泡被夾斷進(jìn)入溶酶體腔，在腔內(nèi)經(jīng)蛋白酶降解。通常在一般性饑餓刺激下可發(fā)生微自噬。三類(lèi)自噬中，一般所說(shuō)的自噬是指MA。MA是細(xì)胞自噬的主要形式，是目前被研究最多的一種，也是目前自噬范疇研究最深的一種。

1.2 自噬的功能：細(xì)胞自噬是機(jī)體內(nèi)廣泛存在的一種正常生理過(guò)程，在生理情況下很多細(xì)胞都可發(fā)生自噬。細(xì)胞經(jīng)自噬可清除老化或受損的細(xì)胞器，并確保長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)的正常周轉(zhuǎn)。自噬也是機(jī)體在應(yīng)對(duì)內(nèi)環(huán)境的不良環(huán)境刺激下所表現(xiàn)出的一種防御機(jī)制，如：饑餓、缺氧或生長(zhǎng)因子缺乏等應(yīng)激狀態(tài)，自噬可通過(guò)再生新陳代謝前體細(xì)胞及清除亞細(xì)胞碎片來(lái)維持細(xì)胞的完整性，這一過(guò)程既可以維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)平衡，也具有調(diào)控高等生物發(fā)育和相關(guān)疾病發(fā)展的重要意義。

機(jī)體內(nèi)一般水平的自噬可保護(hù)細(xì)胞免受內(nèi)環(huán)境刺激的影響，但自噬過(guò)度或低下都會(huì)形成自噬應(yīng)激，造成細(xì)胞器損傷（如線(xiàn)粒體損傷和功能障礙等）和疾病的發(fā)生。當(dāng)細(xì)胞自噬不足時(shí)，可引起細(xì)胞內(nèi)受損細(xì)胞器及變性蛋白不能及時(shí)清除，破壞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)；當(dāng)自噬過(guò)度時(shí)，可誘導(dǎo)自噬性細(xì)胞死亡，因?yàn)檫^(guò)度的自噬活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致胞質(zhì)溶解和細(xì)胞器破壞，最終導(dǎo)致細(xì)胞功能喪失。如在心肌肥厚中，細(xì)胞自噬功能降低可使心肌肥厚加劇；在心力衰竭中，細(xì)胞自噬增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致心肌細(xì)胞自噬性死亡而致心功能持續(xù)降低。

近年研究發(fā)現(xiàn)，自噬參與許多生理病理發(fā)展進(jìn)程。當(dāng)機(jī)體發(fā)生感染時(shí)，細(xì)胞自噬能夠降解細(xì)菌、病毒等微生物而增強(qiáng)免疫反應(yīng)。此外，自噬通過(guò)下調(diào)干擾素對(duì)病毒感染的反應(yīng)和促炎因子對(duì)入侵病原體的反應(yīng)而抑制炎癥[6]。再者，隨著對(duì)細(xì)胞自噬研究的深入，自噬還參與清除在應(yīng)激、衰老、疾病發(fā)展中因錯(cuò)誤折疊而引起的多聚泛素化蛋白質(zhì)聚合物的降解。此外，自噬也被認(rèn)為與癌癥、心腦血管疾病、帕金森病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病等密切相關(guān)。

2 衰老的機(jī)制及表現(xiàn)

細(xì)胞是構(gòu)成生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，機(jī)體老化常以細(xì)胞衰老為代表進(jìn)行描述。細(xì)胞衰老，是正常細(xì)胞的必然歸宿，最早用于描述在人二倍體成纖維細(xì)胞（human diploid fibroblasts，HDF），是機(jī)體在多因素作用下使細(xì)胞脫離細(xì)胞周期呈現(xiàn)“不可逆”停滯狀態(tài)，最終表現(xiàn)為不可逆性喪失增殖能力。究其增殖能力喪失，是端?？s短至Hayflick界限而觸發(fā)DNA損傷。總之，衰老由多因素誘發(fā)，如自由基損傷、氧化應(yīng)激、端?？s短、DNA損傷和一些應(yīng)激狀態(tài)等。

細(xì)胞衰老有復(fù)制性衰老（replicative senescence，RS）和應(yīng)激誘導(dǎo)的衰老（stress-induced senescence，SIS）兩種類(lèi)型。RS因端粒DNA縮短所致，SIS為應(yīng)激誘發(fā)所致，如氧自由基（ROS）激活、致癌基因活化等。研究表明，致瘤性應(yīng)激可誘發(fā)細(xì)胞衰老，即癌基因誘導(dǎo)的衰老（oncogene-induced senescence，OIS）。但迄今為止，單一性的細(xì)胞衰老標(biāo)志仍未被發(fā)現(xiàn)。然而，隨著衰老機(jī)制研究的深入，腫瘤抑制因子如p53、p16或Rb等，其調(diào)節(jié)途徑蘊(yùn)育衰老進(jìn)程，作為衰老的標(biāo)志現(xiàn)已被廣泛認(rèn)可，但對(duì)衰老進(jìn)程的確切調(diào)節(jié)機(jī)制不明。為解釋衰老表型的多樣性，人們展開(kāi)了深入研究，諸如線(xiàn)粒體DNA損傷反應(yīng)、端?？s短、表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)、生物膜損傷，以及最近發(fā)現(xiàn)的自噬調(diào)節(jié)均參與了細(xì)胞衰老的調(diào)控。

3 細(xì)胞自噬與衰老的關(guān)聯(lián)

經(jīng)典的衰老觀點(diǎn)認(rèn)為，衰老是細(xì)胞對(duì)多種應(yīng)激做出的一種反應(yīng)，主要表現(xiàn)為細(xì)胞周期停滯、增殖能力下降、衰老相關(guān)基因表達(dá)增加，以及衰老細(xì)胞退行性改變和功能衰退。自噬，是應(yīng)激狀態(tài)下細(xì)胞呈現(xiàn)的一種防御保護(hù)生存機(jī)制，把自噬與應(yīng)激反應(yīng)緊密聯(lián)系在一起的，即為細(xì)胞衰老。越來(lái)越多的研究顯示，自噬現(xiàn)象廣泛存在于機(jī)體的各種病理生理狀態(tài)中，尤其與衰老關(guān)系密切。隨著年齡的增長(zhǎng)，自噬功能會(huì)逐漸減弱，而且自噬基因的功能喪失會(huì)導(dǎo)致機(jī)體壽命縮短，更有甚者，通過(guò)激活自噬功能來(lái)延長(zhǎng)壽命。因此，細(xì)胞自噬已成為當(dāng)前衰老與抗衰老研究的熱點(diǎn)與潛在突破點(diǎn)。

3.1 衰老進(jìn)程中可啟動(dòng)細(xì)胞自噬：已有大量文獻(xiàn)顯示出細(xì)胞自噬與衰老的關(guān)系，Young等[7]報(bào)道抑制細(xì)胞自噬可減輕原癌基因激活引起的細(xì)胞衰老；雷岳山[8]利用Ras誘導(dǎo)HDF的模型研究中，重現(xiàn)了OIS的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并且在Ras誘導(dǎo)的衰老細(xì)胞中觀察到顯著的細(xì)胞自噬活動(dòng)，從而證實(shí)自噬在癌基因誘導(dǎo)的衰老中啟動(dòng)。再者，經(jīng)自噬相關(guān)基因5（autophagy-related gene5， ATG5）、ATG8、ATG16研究得知，細(xì)胞自噬可直接引發(fā)細(xì)胞的OIS表型，并形成細(xì)胞衰老途徑。再比如：限制飲食能延長(zhǎng)酵母菌的時(shí)序壽命且能誘導(dǎo)MA，雷帕霉素抑制TOR激酶可延長(zhǎng)酵母菌時(shí)序壽命且誘導(dǎo)MA，而ATG16變異的酵母菌進(jìn)行飲食限制和雷帕霉素處理后并不能延長(zhǎng)壽命[9]。此外，運(yùn)動(dòng)能夠誘導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞等發(fā)生自噬[10]。郭獻(xiàn)靈等[11]研究發(fā)現(xiàn)，缺營(yíng)養(yǎng)會(huì)成為化療不敏感肝癌細(xì)胞自噬的天然誘導(dǎo)劑。此外，細(xì)胞內(nèi)、外環(huán)境改變所形成的刺激亦可啟動(dòng)細(xì)胞自噬，如細(xì)胞外pH的改變會(huì)影響細(xì)胞自噬活性[12]；Suk等[13]研究發(fā)現(xiàn)堿性環(huán)境可上調(diào)CHO、293T等細(xì)胞的自噬活性；Decuypere等[14]發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+升高可激活Ca2+/Ca MKKβ通路誘導(dǎo)自噬發(fā)生。熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）在內(nèi)外應(yīng)激源刺激下所產(chǎn)生高表達(dá)HSP27的轉(zhuǎn)基因小鼠心肌細(xì)胞自噬增強(qiáng)，可提高對(duì)心肌細(xì)胞老化的保護(hù)作用，改善老化心肌細(xì)胞收縮舒張功能障礙。細(xì)胞衰老的主要特征是因代謝產(chǎn)物的清除降低而引起受損蛋白過(guò)度累積，最終引起機(jī)體的生存能力降低[15]。啟動(dòng)細(xì)胞自噬達(dá)到抗衰老機(jī)制即為清除受損物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用，以及預(yù)防神經(jīng)退行性病變、腫瘤等疾病的發(fā)生發(fā)展[16]。這說(shuō)明細(xì)胞自噬極有可能是細(xì)胞衰老過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。

3.2 衰老進(jìn)程中細(xì)胞自噬功能衰退：最新衰老機(jī)制研究顯示，與年齡相關(guān)的細(xì)胞自噬功能衰減，從而導(dǎo)致衰老表現(xiàn)的觀點(diǎn)已逐漸被接受，而且細(xì)胞衰老中變性蛋白質(zhì)和受損細(xì)胞器的累積在衰老中的促進(jìn)作用也被認(rèn)可。研究顯示，自噬功能的減退是造成衰老的首要原因，自噬機(jī)制受損與老年疾?。ㄈ缗两鹕〉龋┟芮邢嚓P(guān)。在研究哺乳動(dòng)物ATG6（真核生物稱(chēng)Beclin-1）、微管相關(guān)蛋白輕鏈3（LC3）及mRNA表達(dá)水平上調(diào)中發(fā)現(xiàn)，因衰老而減弱巨自噬及分子介導(dǎo)的CMA功能，可降低CMA效率，導(dǎo)致受損蛋白結(jié)合在溶酶體膜上及轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入溶酶體的活動(dòng)顯著減弱。其CMA效率降低機(jī)制與衰老原因所造成溶酶體相關(guān)膜蛋白 2A（lysosomal-associated membrane protein 2A，LAMP-2A）的表達(dá)減少有關(guān)。細(xì)胞自噬功能降低會(huì)引起各器官功能衰退、機(jī)體老化及相關(guān)疾病發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，衰老的人類(lèi)大腦ATG5、Beclin1表達(dá)減少[17]；此外，在低等真核生物研究中發(fā)現(xiàn)，自噬已廣泛作為抗年齡相關(guān)性衰老的效應(yīng)因子并作為遺傳學(xué)證據(jù)[18]。例如，在線(xiàn)蟲(chóng)中的研究發(fā)現(xiàn)，生理水平下自噬功能激活在延長(zhǎng)壽命中是必需的，在胰島素樣信號(hào)通路下，DAF2功能缺失突變體線(xiàn)蟲(chóng)壽命縮短。另外，植物研究中也發(fā)現(xiàn)，剔除自噬基因ATG7、ATG4的擬南芥，可正常生長(zhǎng)，但葉片衰老加快。此外，mTOR是自噬的負(fù)調(diào)控因子，雷帕霉素、白藜蘆醇作為mTOR激酶抑制劑可延長(zhǎng)生命晚期的實(shí)驗(yàn)小鼠平均壽命，且可觀察到顯著增強(qiáng)的自噬活動(dòng)[19]。

3.3 增強(qiáng)細(xì)胞自噬功能可延緩衰老：最新研究表明，促進(jìn)細(xì)胞自噬可延緩機(jī)體衰老，并非單是受損細(xì)胞器的降解和代謝廢物的清理。通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞自噬功能可延長(zhǎng)壽命、發(fā)揮抗衰老作用已在許多動(dòng)物模型中得到證明。例如：在營(yíng)養(yǎng)限制造成饑餓條件下可促進(jìn)細(xì)胞自噬，從而實(shí)現(xiàn)了不同物種平均壽命的延長(zhǎng)。這種促進(jìn)細(xì)胞自噬的實(shí)驗(yàn)條件通常還有胰島素的負(fù)性調(diào)節(jié)和抑制mTOR信號(hào)通路，此延長(zhǎng)壽命的實(shí)驗(yàn)條件與自噬激活及功能增強(qiáng)是一致的。Pyo等[20]對(duì)小鼠進(jìn)行轉(zhuǎn)基因處理使其過(guò)表達(dá)自噬小體ATG5，達(dá)到中期壽命延長(zhǎng)17.2%，且改善了衰老特征（如：體型消瘦、胰島素敏感性提高、運(yùn)動(dòng)技能增強(qiáng)等）。自噬小體ATG5的增多使小鼠的抗衰老作用增強(qiáng)，其機(jī)制可能與變性蛋白或病原體清除增多、免疫應(yīng)答增強(qiáng)、炎癥反應(yīng)降低等有關(guān)，從而使機(jī)體抵抗惡劣環(huán)境的能力增強(qiáng)。李麗等[21]證實(shí)，通過(guò)有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練上調(diào)老年小鼠心肌中Beclin-1和AGT7的表達(dá)，可顯著改善衰老小鼠心肌收縮舒張能力。此外，當(dāng)前激活自噬最重要的兩種轉(zhuǎn)錄因子TFEB（transcriptionfactor EB）和FOXO（Forkhead boxclass O），通過(guò)直接激活自噬基因的表達(dá)而誘發(fā)自噬功能，實(shí)現(xiàn)延緩衰老和壽命延長(zhǎng)。因此，通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞自噬可延緩衰老并降低相關(guān)疾病已成為近年來(lái)關(guān)注的熱點(diǎn)。

4 mTOR和AMPK信號(hào)通路在細(xì)胞自噬和衰老中的作用

伴隨細(xì)胞水平上自噬對(duì)衰老調(diào)節(jié)認(rèn)識(shí)的深入，科學(xué)家們進(jìn)一步探討了分子水平上自噬功能的調(diào)節(jié)，因此對(duì)信號(hào)通路有了一定認(rèn)識(shí)。營(yíng)養(yǎng)感應(yīng)信號(hào)通路被認(rèn)為是誘導(dǎo)細(xì)胞自噬功能發(fā)揮的重要途徑之一。mTOR/TOR（target ofrepamycin）是自噬調(diào)節(jié)中非常關(guān)鍵的一個(gè)負(fù)調(diào)控因子，該因子由MTORC1和 MTORC2兩種復(fù)合體組成。TOR激酶在復(fù)合體MTORC1中的作用主要是調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、分化及自噬水平，在復(fù)合體MTORC2中主要調(diào)節(jié)細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能代謝，起到間接調(diào)節(jié)自噬功能，兩種復(fù)合體共同調(diào)控細(xì)胞衰老進(jìn)程。復(fù)合體MTORC1經(jīng)磷酸化使ULK/Atg1失活，達(dá)到抑制自噬。然而，腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase， AMPK）經(jīng)激活ULK/Atg1復(fù)合體而激活自噬功能。通過(guò)基因操控使衰老小鼠肝細(xì)胞表達(dá)LAMP-2A，可改善小鼠的CMA功能并維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，增強(qiáng)衰老小鼠器官功能和對(duì)不同應(yīng)力的抵抗，從而有效延長(zhǎng)衰老動(dòng)物的壽命。這種延長(zhǎng)壽命的方法是通過(guò)CMA功能實(shí)現(xiàn)的，因此，CMA也是抗衰老的一個(gè)重要機(jī)制。此外，AMPK也是一種能量感應(yīng)因子，在感應(yīng)細(xì)胞內(nèi)能量水平下調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬[22]。mTOR和AMPK經(jīng)蛋白磷酸化可調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝與自噬水平，研究表明，抑制mTOR激酶信號(hào)通路、激活A(yù)MPK信號(hào)通路都能誘導(dǎo)細(xì)胞自噬來(lái)延緩衰老，延長(zhǎng)生物體壽命。Decuypere等[14]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)游離的Ca2+升高可激活Ca2+/Ca MKK β通路，后激活A(yù)MPK通路，誘導(dǎo)細(xì)胞自噬發(fā)生。

通過(guò)藥物影響信號(hào)通路達(dá)到誘導(dǎo)細(xì)胞自噬、實(shí)現(xiàn)延緩衰老是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。自噬誘導(dǎo)劑如雷帕霉素（mTOR抑制劑）、白藜蘆醇、組蛋白脫乙酰化激活劑等被認(rèn)為具有抗衰老作用[19]；還有最近發(fā)現(xiàn)的抗衰老的自噬誘導(dǎo)劑，如：肌酸類(lèi)似物胍基丙酸[23]和生物膜組成部分的前體乙醇胺[24]等。自噬誘導(dǎo)劑不僅具有抗衰老作用，在治療癌癥和神經(jīng)退行性疾病中也具有較好的應(yīng)用前景，部分已用于臨床評(píng)估。然而，有些自噬誘導(dǎo)劑的作用機(jī)制尚不明確，如何更好、有針對(duì)性地調(diào)控細(xì)胞自噬以提高療效，還需深入研究。

5 p53在細(xì)胞自噬和衰老中的作用

衰老是細(xì)胞應(yīng)對(duì)各種應(yīng)激所表現(xiàn)的一種反應(yīng)，以細(xì)胞周期停滯為主要表現(xiàn)。細(xì)胞自噬是機(jī)體在應(yīng)激狀態(tài)下所表現(xiàn)的一種防御性生存機(jī)制。p53是細(xì)胞自噬與衰老共同調(diào)控的關(guān)鍵蛋白，該蛋白位于多種調(diào)控網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。p53能夠控制細(xì)胞周期，其機(jī)制是通過(guò)控制細(xì)胞周期G1向S期移行的控制點(diǎn)來(lái)發(fā)揮細(xì)胞周期調(diào)控。此外，p53在細(xì)胞的多種應(yīng)激反應(yīng)中具有極其重要作用。研究表明，p53可抑制mTOR信號(hào)通路，對(duì)細(xì)胞自噬和衰老發(fā)揮重要作用。如果干擾p53的表達(dá)，可減少衰老陽(yáng)性細(xì)胞所占比例而促使衰老延遲，且干擾p53后的衰老細(xì)胞中自噬基因的表達(dá)顯著降低。經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)使攜帶有p53片段的轉(zhuǎn)基因鼠因自噬抑制出現(xiàn)早老癥狀，對(duì)攜帶有完整p53基因和Arf的轉(zhuǎn)基因鼠，因p53的適度表達(dá)表現(xiàn)為衰老延遲。同時(shí)位于p53下游的p21細(xì)胞衰老調(diào)控蛋白表達(dá)水平也相應(yīng)下調(diào)，表明衰老可能與p21激活后阻止細(xì)胞調(diào)控點(diǎn)進(jìn)而抑制細(xì)胞分裂程序達(dá)到阻斷細(xì)胞增殖有關(guān)。總而言之，p53對(duì)細(xì)胞自噬的可能調(diào)節(jié)機(jī)制為：①p53可抑制mTOR信號(hào)通路激活自噬功能；②核內(nèi)p53與自噬促進(jìn)因子的基因啟動(dòng)子相結(jié)合，翻譯表達(dá)AMPK、TSC2等誘發(fā)自體吞噬；③最近發(fā)現(xiàn)p53也能夠激活A(yù)TG10和ATG7等自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)。

6 中醫(yī)中藥調(diào)控細(xì)胞自噬延緩衰老的相關(guān)研究

中醫(yī)多從“腎氣”“陰陽(yáng)調(diào)和”“氣化”等方面來(lái)探討自噬。中醫(yī)認(rèn)為，人體的衰老與“腎”密切相關(guān)，腎氣盛則天癸至，腎氣衰則天癸竭。所說(shuō)之“腎”為廣義，其既為生殖器官，又涵蓋腎功能，“腎藏精，主生殖”即為此意。從功能看，腎為先天之本，元?dú)庵I陰腎陽(yáng)為人體陰陽(yáng)的本源。中醫(yī)認(rèn)為自噬可“化精氣”，具有改善衰老機(jī)體的氣虛痰阻血瘀狀態(tài)及平和陰陽(yáng)之功[25]。因此，補(bǔ)腎益精，養(yǎng)血活血可延緩衰老，是治療女性卵巢功能低下的根本大法。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在卵泡的整個(gè)發(fā)育過(guò)程中都有細(xì)胞自噬參與其中，因此自噬對(duì)女性的生殖功能具有重要作用[26]。

近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)許多中藥可明顯促進(jìn)自噬發(fā)生，尤其是補(bǔ)腎類(lèi)中藥在延緩衰老方面?zhèn)涫苤匾?。從藥理學(xué)看，補(bǔ)腎類(lèi)中藥在激素水平上主要調(diào)節(jié)機(jī)體H-P-G（下丘腦-垂體-性腺軸），從而調(diào)節(jié)促卵泡刺激素（FSH）和黃體生成素（LH）的分泌及調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，補(bǔ)腎中藥可調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-性腺功能，促使卵泡發(fā)育、排卵及改善黃體功能[27]。許多生物活性物質(zhì)對(duì)自噬也有顯著作用，如：白藜蘆醇、南蛇藤素、姜黃素、芍藥苷、β欖香烯、漢黃芩苷等。研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可保護(hù)心血管內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞，其機(jī)制可能與白藜蘆醇激活環(huán)磷酸腺苷（cAMP），增加自噬相關(guān)基因 AGT3、LC3B表達(dá)，且可誘導(dǎo)內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）生成，以誘導(dǎo)細(xì)胞自噬發(fā)生[28]。另外，南蛇藤素可促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞自噬，而抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞中ROS 的產(chǎn)生和細(xì)胞衰老，其機(jī)制與南蛇藤素抑制PI3K/Akt/m TOR信號(hào)的蛋白表達(dá)及其磷酸化水平有關(guān)，從而保護(hù)心血管系統(tǒng)并延緩衰老[29]。經(jīng)姜黃素處理后的血管內(nèi)皮細(xì)胞LC3B蛋白上調(diào)、p62蛋白下調(diào)，且姜黃素處理后內(nèi)皮細(xì)胞自噬體增加以降低氧化應(yīng)激損傷所致的內(nèi)皮損傷，通過(guò)自噬保護(hù)而延緩心臟衰老[30]。許志榮[31]在增生性瘢痕研究中發(fā)現(xiàn)，一定濃度的芍藥苷可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞發(fā)生自噬，且經(jīng)Western Blot檢測(cè)成纖維細(xì)胞TIMP-2蛋白表達(dá)水平與芍藥苷增加呈依賴(lài)性，其自噬機(jī)制可能與TIMP-2高表達(dá)有關(guān)。然而，當(dāng)前中醫(yī)藥有關(guān)細(xì)胞自噬對(duì)衰老調(diào)節(jié)作用的研究尚處于起步階段，其具體的作用機(jī)制尚不明確，如何將微觀機(jī)制研究與傳統(tǒng)的中醫(yī)理論有機(jī)結(jié)合需做深入研究。

7 總結(jié)與展望

生命科學(xué)研究的深入使人類(lèi)預(yù)期壽命延長(zhǎng)，但有關(guān)衰老研究的具體問(wèn)題面臨諸多挑戰(zhàn)。伴隨生物分子、組織細(xì)胞及器官的慢性持續(xù)性損傷和功能減退，衰老機(jī)體易受疾病侵害而使死亡加速。細(xì)胞自噬能夠幫助細(xì)胞抵抗惡劣應(yīng)激條件，使受損細(xì)胞器降解，降解產(chǎn)物再用于合成細(xì)胞生存所需的蛋白質(zhì)或損傷細(xì)胞的修復(fù)原料。自噬是維持真核細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)、實(shí)現(xiàn)細(xì)胞更新的一種重要進(jìn)化機(jī)制。最新研究表明，衰老細(xì)胞病理生理的多方面改變與自噬功能密切相關(guān)，自噬在衰老進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用，細(xì)胞自噬功能增強(qiáng)可清除體內(nèi)累積的衰老蛋白，成為細(xì)胞維持年輕的重要機(jī)制。而且，細(xì)胞自噬與衰老是細(xì)胞適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境重要的調(diào)節(jié)機(jī)制，當(dāng)前的研究提示細(xì)胞自噬可以調(diào)節(jié)細(xì)胞衰老進(jìn)程，因此，利用細(xì)胞自噬來(lái)治療某些衰老性疾?。ㄈ绨┌Y、心腦血管病、神經(jīng)退行性疾病等）必將成為未來(lái)醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)。但自噬影響衰老的確切機(jī)制及是否存在直接因果關(guān)系尚不清楚，有關(guān)自噬誘導(dǎo)劑的抗衰老效果需通過(guò)臨床運(yùn)用后進(jìn)行評(píng)估。因此，對(duì)細(xì)胞自噬與衰老的關(guān)系及自噬影響衰老的作用機(jī)制需深入研究，不斷發(fā)掘延緩衰老與衰老相關(guān)疾病治療的新方法，以期延長(zhǎng)人類(lèi)壽命。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Rubinsztein DC，Mario G，Kroemer G.Autophagy and aging[J].Cell，2011，146（5）：682-695.

[2]López-Otín C，Blasco MA，Partridge L，et al.The hallmarksof aging[J].Cell，2013，153（6）： 1194-1217.

[3]Feng Y，He D，Yao Z，et al. The machinery of macroautophagy[J].Cell Res， 2014，24 （1）： 24-41.

[4]Xilouri M，Stefanis L.Chaperone mediated autophagy in aging：Starve to prosper[J]. Ageing Res Rev，2016，32（11）：13-21.

[5]Kon M，Cuervo AM.Chaperone-mediated autophagy in health and disease[J].FEBS Lett，2010，584（7）：1399-1404.

[6]Goehe RW，Di X，Sharma K，et al.The autophagy-Senescence connection in Chemotherapy： must tumor Cells （self） eat before they sleep[J]？ J Pharmacol Exp Ther，2012，343（3）：763-778.

[7]Young AR，Narita M，F(xiàn)erreira M，et al.Autophagy mediates the mitotic senescence transition[J].Genes Dev，2009，23（7）：798-803.

[8]雷岳山.P53與細(xì)胞衰老、自噬和凋亡[D].武漢大學(xué)，2013.

[9]Matecic M，Smith DL，Pan X，et al.A microarray-based geneticscreen for yeast chronological aging factors[J].PLoS Genet，2010，6（4）：e1000921.

[10]He C，Sumpter RJr， Levine B.Exercise induces autophagy in peripheral tissues and in the brain[J].Autophagy，2012，8（10）：1548-1551.

[11]郭獻(xiàn)靈.缺營(yíng)養(yǎng)誘導(dǎo)的自噬和端粒酶在肝癌細(xì)胞對(duì)化療藥物不敏感中的作用研究[D].第二軍醫(yī)大學(xué)東方肝膽外科醫(yī)院，2009.

[12] Xu T， Su H， Ganapathy S， et al.Modulation of autophagy activity by extracellular pH[J]. Autophagy， 2011，7（11）：1316-1322.

[13]Suk J，KwakSS，LeeJH，etal.Alkaline stress-induced autophagy is mediated by mTORC1 inactivation[J].J Cell Biochem，2011，112（9）：2566-2573. doi：10.1002/jcb.23181.

[14]Decuypere JP， Bultynck G， Parys JB.A dual role for Ca2+ in autophagy regulation[J].Cell Calcium，2011，50（3）：242-250.

[15]林圣斕. HSP27對(duì)心臟衰老的延緩作用及機(jī)制研究[D].南京醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，2017.

[16]Madeo F， Tavernarakis N， Kroemer. Can autophagy promote longevity [J] ？ Nat Cell Biol， 2010，12（9）：842-846.

[17]Lipinski MM， Zheng B， Lu T， et al.Genome-wide analy-sis reveals mechanisms modulating autophagy in normalbrain aging and in Alzheimers disease[J]. Proc Natl Acad Sci USA， 2010， 107：14164-14169.

[18]Rajawat YS，Hilioti Z，Bossis I.Aging：central role for autophagy and the lysosomal degradative system[J].Aging Res Rev，2011，8（23）：747-752.

[19]Vaiserman AM，Lushchak OV，Koliada AK.Anti-aging pharmacology： Promises and pitfalls[J].Aging Res Rev，2016，31（11）：9-35.

[20]Pyo JO，Yoo SM，Ahn HH，et al.Overexpression of Atg5 in mice activates autophagy and extends lifespan[J].Nat Commun，2013，4（10）：2300.

[21]李麗，仝武軍，樊榮，等.有氧運(yùn)動(dòng)通過(guò)上調(diào)心肌細(xì)胞自噬改善衰老心肌收縮舒張功能[J].心臟雜志，2014，26（1）：29-34.

[22]Russell RC，Yuan HX，Guan KL.Autophagy regulation by nutrient signaling[J].Cell Res， 2014，24（1）：42-57.

[23]Yang S，Long LH，Li D，et al.β-Guanidinopropionic acid extends the lifespan of drosophila melanogaster via an AMP-activated protein kinase-dependent increase in autophagy[J].Aging Cell，2015，14（6）：1024-1033.

[24]Rockenfeller P，Koska M，Pietrocola F，et al.Phosphati-dylethanolamine positively regulates autophagy and longevity [J].Cell Death Differ，2015，22（3）：499-508.

[25]黃麗瓊.細(xì)胞自噬與中醫(yī)“陰陽(yáng)”及“氣”理論相關(guān)性探討[J].遼寧中醫(yī)雜志，2014，41（6）： 1147-1149.

[26]陽(yáng)松威，郭建生，王曉倩，等.補(bǔ)腎療更浸膏延緩老年小鼠卵巢功能衰退的實(shí)驗(yàn)研究[J].中藥新藥與臨床藥理，2015，26（5）：613-618.

[27]宋根偉，張曉燕，姚霜，等.補(bǔ)腎中藥的藥理作用研究概況[J].山西醫(yī)藥雜志，2011， 40（8）：787-789.

[28]Takizawa Y，Kosuge Y，Awaji H，et al.Up-regulation of endothelial nitric oxide synthase （eNOS ），silent mating type information regulation 2 homologue 1（SIRT1） and autophagy-related genes by repeated treatments with resveratrol in human umbilical veinendothelial cells[J]. Br J Nutr，2013，110（12）：2150-2155.

[29]許賢杰.Celastrol通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞自噬抑制血管平滑肌細(xì)胞衰老[D].第三軍醫(yī)大學(xué)，2017.

[30]Han J，Pan XY，Xu Y，et al.Curcumin induces autophagyto protect vascular endothelial cell survival from oxidative stress damage[J].Autophagy，2012，8（5）：812-825.

[31]許志榮.芍藥苷誘導(dǎo)增生性瘢痕成纖維細(xì)胞自噬的發(fā)生[D].暨南大學(xué)，2016.