自噬在非酒精性脂肪性肝病發(fā)生發(fā)展中的作用

楊施蔚 綜述 李明意 審校

廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院肝膽外科，廣東 湛江 524000

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指男性每天攝入酒精少于30 g、女性每天攝入酒精少于20 g和沒有其他明確的損肝因素所致的肝細胞內(nèi)脂質過度沉積為主要特征的臨床病理綜合征，包括單純性脂肪肝、脂肪性肝炎、脂肪性肝纖維化及脂肪性肝硬化[1-3]。隨著人類生活方式的改變，NAFLD成為最常見的肝臟疾病之一，影響全球約25%的成年人，其與胰島素抵抗、肥胖、2型糖尿病、代謝綜合征等疾病相關，給人類健康帶來了巨大的負擔[3-9]。

在過去的幾十年，NAFLD 的評估取得了巨大的成就，但難以滿足NAFLD 患者篩查和診斷的迫切需要。非侵入性方法包括成像工具和血清生物標記物等，已經(jīng)有了很大的發(fā)展。然而，活檢仍然是診斷NAFLD 最準確的方法，并且是評估疾病嚴重程度的金標準[3，10-15]。

NAFLD 是一種復雜的疾病，胰島素抵抗、肥胖、2型糖尿病、代謝綜合征等為其易感因素。其致病因素和臨床表現(xiàn)在不同個體中是高度異質的。1998 年，可以解釋部分NAFLD發(fā)病機制的“兩次打擊”學說被提出：第一次打擊主要是肥胖、2型糖尿病、高脂血癥等伴隨的胰島素抵抗，引起肝細胞內(nèi)脂質過量沉積；第二次打擊是脂質過量沉積的肝細胞發(fā)生氧化應激和脂質過氧化，導致線粒體功能障礙、炎癥介質的產(chǎn)生，肝星狀細胞的激活，從而產(chǎn)生肝細胞的炎癥壞死和纖維化。研究表明，簡單過時的“兩次打擊”學說不能完全解釋其發(fā)病機制，包括脂質毒性、炎癥反應、纖維化和基因表達改變的多重打擊學說提供了更全面的闡述[3，7，16-18]。

自噬(源自希臘語，“自食其物”、“自食自噬”)是指細胞質貨物傳遞至溶酶體發(fā)生降解的過程。自噬有三種形式包括分子伴侶介導的自噬、微自噬和巨自噬，其生理功能和作用方式不同[19]。大量研究表明，自噬參與多種人類疾病的發(fā)生發(fā)展，例如神經(jīng)退行性疾病[20]、炎性疾病[21]、癌癥[22]、脂質代謝障礙性疾病[23-24]。

1 自噬的調節(jié)和信號通路

1.1 ULK1 Unc-51 樣自噬激活激酶1 (unc-51 like autophagy activating kinase 1，ULK1)在自噬啟動和發(fā)生過程中發(fā)揮著重要作用。在自噬啟動中，ULK1與自噬相關基因13、自噬相關基因101、家族相互作用蛋白200緊密結合形成ULK1復合體，充當自噬起始復合物[22，25]。同時，ULK1是多種自噬調節(jié)因子的靶點。法尼酯受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)是自噬的關鍵生理性抑制因子，其抑制環(huán)腺苷酸反應元件結合蛋白(cAMP response element binding protein，CREB)的活性，使ULK1活性下降。FXR-CREB軸是調節(jié)ULK1的關鍵生理開關，從而在攝食/禁食循環(huán)中對自噬進行持續(xù)的調節(jié)[26-27]。受體蛋白FUNDC1 (FUN14 domain containing 1)是哺乳動物細胞內(nèi)的線粒體受體蛋白，其將ULK1募集到受損的線粒體以啟動線粒體自噬。因此，通過FUNDC1-ULK1途徑，自噬促進受損線粒體更新，維持線粒體質量控制，抑制脂質蓄積[25，28]。在自噬發(fā)生過程中，ULK1 將突觸融合蛋白17 (syntaxin17，STX17)招募到自噬小體中，并增加STX17 對突觸體相關蛋白29 的親和力，促進自噬小體與溶酶體的融合[29]。因為ULK1在自噬啟動和發(fā)生過程中的重要作用，氧化應激等細胞刺激因素通過刺激ULK1而影響自噬。在自噬激活后，細胞通過Cul3-KLHL20連接酶復合物使ULK1泛素化，繼而降解的方式關閉自噬啟動信號[25]。這是細胞的自我保護機制。

1.2 AMPK、mTORC1 腺苷酸激活蛋白酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)分別通過增加Ⅲ型磷脂酰肌醇3激酶信號通路活性途徑和抑制哺乳動物雷帕霉素復合物1 (mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1)激活途徑，促進ULK1Ser 317位點和Ser 777位點磷酸化，進而增強自噬活性[30]。然而，當mTORC1激活后復合物中的mTOR磷酸化并使ULK1 Ser 757 位點磷酸化，阻斷了 AMPK 與 ULK1 之間的相互作用，導致自噬活性被抑制[31-32]。AMPK 可感知細胞能量狀態(tài)，是自噬的強烈誘導劑。缺氧、活性氧簇、葡萄糖不足等因素通過AMPK磷酸化途徑直接激活 ULK1，刺激自噬啟動[25，32-34]。mTORC1 同樣通過感知細胞能量狀態(tài)發(fā)揮作用，是自噬的抑制劑，在自噬過程中起負反饋調節(jié)的作用。例如：活性氧簇分別通過激活鈣/鈣調素依賴的蛋白激酶激酶2 介導的AMPK磷酸化途徑和誘導溶酶體Ca2+釋放，觸發(fā)PPP3/鈣調神經(jīng)磷酸酶依賴性的轉錄因子EB (transcription factor EB，TFEB)核轉位途徑，促進TFEB 核異位導致自噬活性增加，并清除活性氧簇，減少的活性氧簇對mTORC1 的抑制作用減弱。mTORC1 活性增強并抑制自噬活性[34-35]。

2 NAFLD中的自噬

2.1 自噬與脂質毒性 脂質毒性是指由于非脂肪組織(包括肝臟，心臟，骨骼肌和胰腺)中脂肪酸和脂質的積累引起細胞功能障礙和/或細胞死亡[36]。細胞主要通過將脂肪酸進行β-氧化和以中性脂質分子形式儲存入脂質小滴(lipid droplets，LDs)來抵抗脂質毒性[37]。在能量充足狀態(tài)下，LDs 由中性脂質分子在內(nèi)質網(wǎng)脂質雙層的酰鏈之間沉積形成[38]。在能量缺乏狀態(tài)下，溶酶體將LDs 中的脂質降解為脂肪酸，脂肪酸進一步發(fā)生氧化反應以提供能量[39-40]。在脂質培養(yǎng)的肝細胞中發(fā)現(xiàn)，自噬的抑制觸發(fā)了肝細胞中LDs積累的增加，并且脂質積累優(yōu)先發(fā)生在胞質LDs 中。同時，在饑餓的高脂飲食小鼠肝臟中發(fā)現(xiàn)，含脂質的膜結構或自噬小體樣囊泡明顯減少，表明外源性脂質的增加降低了自噬系統(tǒng)與LDs 之間相互作用的效率[41]。另外，在長期饑餓狀態(tài)下，膜細胞器自噬分解而釋放的脂肪酸會被包裝到新的LDs 中，LDs 高度聚集并且緊鄰線粒體以防止酰基肉堿積累，而酰基肉堿是直接破壞線粒體功能的脂毒性元兇[42]。但特異性家族相互作用蛋白200缺乏癥小鼠實驗證明了肝細胞中自噬抑制作用會減弱新生脂肪形成的程序并減少肝脂肪變性[43-44]。ULK1作為自噬啟動結合蛋白，除通過調節(jié)自噬活性途徑防止細胞脂質毒性損害外，也可通過自噬以外的途徑發(fā)揮細胞保護作用[37]。

2.2 自噬與炎癥反應 脂多糖通過干擾素基因刺激因子(stimulator of interferon，STING)使干擾素調節(jié)因子3 (interferon regulatory factor 3，IRF3)磷酸化，啟動先天免疫基因的轉錄[45]。同時，脂多糖促進AMPK 磷酸化，介導 ULK1 激活。ULK1 通過抑制STING-IRF3途徑，使免疫基因轉錄減少[46]。另一方面，脂多糖誘導P38絲裂原活化蛋白激酶和Ⅲ類磷脂酰肌醇3激酶活性增加，促進細胞自噬，以去除危害因素，防止炎癥反應繼續(xù)加重[47]。核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)誘導多種炎性趨化因子、細胞因子和細胞因子前體等促炎因子導致炎癥發(fā)生，也通過調節(jié)自噬活性防止炎癥反應過度活化[48-50]。在巨噬細胞中，脂多糖誘導NF-κB依賴的泛素結合蛋白62表達，激活自噬，抑制了炎性體的活化[50]。T細胞對宿主抵抗病原體入侵至關重要。T細胞受體通過銜接蛋白B細胞淋巴瘤因子-10(B cell lymophoma-10，BCL-10)介導，將激活信號傳至NF-κB，而泛素結合蛋白62 介導的自噬可選擇性降解BCL10，導致T 細胞活化減弱，抑制了細胞免疫[51]。在細胞中，炎癥因子激活炎癥的同時，通過自噬相關途徑反向抑制炎癥的過度活化。當NAFLD患者存在肝細胞自噬缺陷時，炎癥的負反饋機制被破壞，導致炎癥持續(xù)加重，加快了疾病發(fā)展進程[52]。

2.3 自噬與纖維化 肝纖維化是一個動態(tài)的過程，其特征是任何病因的慢性肝損傷導致肝星狀細胞活化并分泌高密度細胞外基質，導致細胞外基質的凈積累，最后導致肝臟瘢痕形成。肝星狀細胞激活將靜止的、儲存維生素A 的細胞分化為增殖的、致纖維化的肌成纖維細胞，這一過程現(xiàn)已被公認為人類肝損傷中纖維化的主要驅動因素[3,53]。鋅指蛋白36通過與3'端非翻譯區(qū)富含AU元件結合，促進ATG16L1mRNA衰變和自噬失活，導致肝星狀細胞活化[54]。亞精胺能通過激活微管相關蛋白1S 介導的自噬增強mTOR 活性，繼而增強核因子E2 相關因子2 活性，抑制肝星狀細胞活化以達到保護肝臟的作用[52,55-56]?；钚匝醮亍⒅嗵堑纫蛩赝ㄟ^凋亡信號調節(jié)激酶1 介導JNK、P38、MAPK 等蛋白磷酸化，激活自噬活性，抑制視黃酸信號傳導以抑制肝星狀細胞活化[57-59]。

2.4 自噬與遺傳學 隨著全基因組聯(lián)盟的發(fā)展，與NAFLD 進展相關的遺傳因素已被人們所熟知，其中研究最熱門的基因是Patatin樣磷脂酶3(patatin-like phospholipase domain containing 3，PNPLA3)[60]。在小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)，自噬的抑制會增加肝LDs 上PNPLA3和TG 的水平。此外，與自噬失活相關的脂肪變性的發(fā)展取決于PNPLA3的表達[61]。

3 小結

自噬參與多種NAFLD發(fā)生發(fā)展的機制，包括脂質毒性、炎癥反應、纖維化和基因表達改變。這些致病機制中，AMPK 和 mTORC1 不僅可以通過調節(jié) ULK1 的信號傳導調節(jié)自噬，而且可以通過其他途徑作用于自噬過程。另一方面，AMPK、mTORC1和ULK1也可通過自噬以外途徑影響細胞內(nèi)代謝穩(wěn)態(tài)。自噬在維持胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)時表現(xiàn)出兩面性，但最終目標都是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。然而，反復的胞外刺激和胞內(nèi)代謝紊亂會不可避免地引起自噬激活/抑制導致肝細胞損傷。因此，在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中，自噬可能不僅通過一種機制發(fā)揮作用，而是隨著時間的推移與多種機制相互作用，導致肝脂質蓄積，炎癥因子增加，細胞外基質增加，最終導致纖維化。目前，尚無批準用于NAFLD 的特效藥物，這可能是由于有多種機制參與NAFLD的發(fā)生發(fā)展所致。自噬在NAFLD發(fā)生發(fā)展中表現(xiàn)出的重要性，讓其有機會成為治療NAFLD 的關鍵。