細胞自噬與狼瘡腎炎研究進展

馬光宇，付冰冰，孫曉鵬

(1.佳木斯大學，黑龍江 佳木斯 154002；2.佳木斯大學附屬第一醫(yī)院 風濕免疫科，黑龍江 佳木斯 154002)

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)是自身免疫耐受破壞、自身抗體產(chǎn)生、免疫復合物沉積引起炎癥和全身多個器官損害為特征的自身免疫病[1]。狼瘡腎炎是SLE的最常見并發(fā)癥，表現(xiàn)為蛋白尿、血尿、高血壓等。50%～70%的SLE患者在確診的5年內(nèi)將出現(xiàn)腎臟損害，早期出現(xiàn)腎臟損害的患者預后不佳[2]。目前狼瘡腎炎的治療以激素和免疫抑制劑為主，但由于長時間使用不良反應較大，目前亟需新的治療方法。自噬幾乎可以影響免疫系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)，并參與自身免疫性疾病的發(fā)病過程，全基因組相關研究(GWAS)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)自噬相關基因多態(tài)性與自身免疫病的相關性，尤其是與SLE和炎癥性腸病關系密切[3]。基于遺傳分析、細胞生物學以及對經(jīng)典和最新研發(fā)的藥物作用機制的研究，越來越多的證據(jù)表明自噬與狼瘡腎炎相關。本文將討論自噬與狼瘡腎炎研究的新進展，為其發(fā)病機制的研究和治療藥物的更新提供理論依據(jù)。

1 自噬與狼瘡腎炎

自噬是通過溶酶體降解細胞質(zhì)成分的進化上高度保守的代謝途徑，自噬存在于所有細胞類型，在不同應激狀態(tài)下被激活，對于去除細胞中的蛋白質(zhì)聚集體、錯疊的蛋白質(zhì)、代謝廢物、病原體等是至關重要的[4]。自噬可以直接清除細胞內(nèi)的病原體，通過病毒感染細胞調(diào)節(jié)I型干擾素(IFN)的產(chǎn)生，促進主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)Ⅱ類抗原呈遞[5], 并且對T細胞和B細胞分化、成熟及穩(wěn)態(tài)的平衡至關重要[6]。自噬具有多種生理功能，參與許多疾病的致病過程，包括心血管疾病、神經(jīng)退行性病變、肥胖、衰老、癌癥、感染、自身炎癥性疾病和自身免疫病等[7-9]。

越來越多的研究表明，自噬參與了狼瘡腎炎的發(fā)病過程[10-11]。采用透射電鏡(TEM)對狼瘡腎炎患者腎臟組織的自噬活性進行評估，在狼瘡腎炎的不同分類中，Ⅴ型、Ⅲ + Ⅴ型、Ⅳ + Ⅴ型狼瘡腎炎的自噬水平高于Ⅲ型和Ⅳ型狼瘡腎炎[12]，不同狼瘡腎炎的疾病類型，自噬水平不同。另一項實驗證實在Ⅲ、Ⅳ和Ⅳ+Ⅴ型狼瘡腎炎足細胞中自噬體數(shù)量和微管相關蛋白輕鏈3(LC3)及unc-51樣激酶1(ULK1)的表達量增加，而在Ⅱ型和Ⅴ型狼瘡腎炎中自噬體數(shù)量和自噬標記物LC3和ULK1則表達減少[13]。因此，自噬水平的高低可作為判斷狼瘡腎炎病理分型的指標，并且不同狼瘡腎炎分型其調(diào)節(jié)自噬水平手段治療可能存在差異，這些結論需要進一步驗證。在SLE小鼠脾和腎巨噬細胞中觀察到LC3-Ⅱ表達增加，將Beclin-1基因敲除的巨噬細胞轉移到無巨噬細胞的SLE小鼠體內(nèi)，狼瘡腎炎得到緩解，抗dsDNA抗體滴度下降，尿蛋白減少[14]，巨噬細胞自噬可能加重狼瘡腎炎的病情發(fā)展，其潛在機制值得進一步研究。

足細胞能夠啟動自噬來降解抗dsDNA抗體，在狼瘡腎炎中抑制足細胞的自噬水平可導致抗dsDNA抗體的積累，從而導致足細胞損傷，而自噬誘導劑可以減輕這種損傷。在狼瘡腎炎患者IgG誘導的足細胞凋亡中，自噬抑制劑3-MA與wortmannin加劇了足細胞的損傷，而自噬誘導劑雷帕霉素(Rapamycin，RAPA)降低了凋亡水平，升高自噬水平使狼瘡腎炎緩解[15]。自噬在狼瘡腎炎的病理過程表現(xiàn)為激活還是抑制，目前沒有確切的證據(jù)，需要進一步驗證。也有證據(jù)表明自噬僅在足細胞中激活自噬，維持足細胞健康可能是治療狼瘡腎炎新的治療方法。

2 基因

人類基因組學已經(jīng)揭示了40多種基因與SLE發(fā)病有關[16]。其中一些基因就是自噬相關基因(autophagy related gene，ATG)，ATG5，ATG7，IRGM，DRAM1，CDKN1B，載脂蛋白L1(apolipoprotein L1，APOL1)和肌微管素相關蛋白(myotubularin ralated protein 3, MTMR3)等。

2.1載脂蛋白L1(APOL1) APOL1-6家族在染色體22q13的0.2 Mb區(qū)域內(nèi)，有兩個多態(tài)性G1和G2，這兩種多態(tài)性可增加腎臟疾病的風險，在非裔美國人中34%的人攜帶至少一種，13%的人攜帶兩種[17]。APOL1是一種BH3結構域蛋白，APOL1可能通過多種機制參與自噬，在非應激狀態(tài)下，B淋巴細胞瘤2(B-cell lymphoma-2, bcl-2)家族成員將Beclin-1隔離在一種穩(wěn)態(tài)相互作用中，調(diào)節(jié)基礎自噬水平[18]。當各種應激源，如細胞饑餓、炎癥或病原體等激活APOL1的陰離子孔域內(nèi)的BH3自噬信號，導致APOL1增加，可與PUMBA、BAD、NOXA和APOL6蛋白相互作用，競爭結合抗凋亡BCL-2，導致Beclin-1與LC3釋放，驅(qū)動自噬[19]，其過表達的細胞會發(fā)生自噬性細胞死亡。Larsen等[20]對564例非裔美國SLE患者進行腎臟活檢，發(fā)現(xiàn)26例患者存在塌陷性腎小球病(Collapsing glomerulopathy，CG)，提取腎臟組織DNA并對APOL1風險等位基因進行測定，結果顯示APOL1基因與CG顯著相關。Freedman等[21]對855例患有終末期腎病的非裔美國SLE患者的APOL1基因進行基因分型，顯示APOL1 G1/G2 與SLE終末期腎損害有關。在一項局灶節(jié)段性腎小球硬化的臨床試驗中，Kopp等[22]研究了94例兒童和青少年的APOL1相關性腎病以及APOL1腎臟風險等位基因的頻率，證明APOL1風險等位基因在診斷時與嚴重和快速進展的腎臟纖維化相關。與APOL1相關的病理機制和主要的腎臟細胞類型尚不清楚，結合基礎研究和臨床資料，APOL1的表達很可能與SLE腎組織自噬有關，這需要更多的研究加以證實?？傊珹POL1風險等位基因和環(huán)境因素共同作用可能共同促進疾病的發(fā)展。

2.2肌微管素相關蛋白(MTMR3) MTMR3是磷脂酰肌醇3磷酸(PI3P)酶的一種。這些磷酸酶與磷脂酰肌醇激酶相互作用控制細胞內(nèi)PI3P水平，并參與自噬啟動分子和自噬體組成[23]。自噬體形成由于MTMR3顯性抑制失活突變體過表達所誘發(fā)，MTMR3突變體定位于自噬體，與Ptdlns3p、兩種Ptdlns3p結合蛋白(GFP-DFCP1和GFP-WIPI-1α)聚集于自噬體形成部位，敲除MTMR3增加了自噬體形成，野生型MTMR3過表達導致自噬體顯著減小，自噬活性減低[24]。自噬的啟動依賴于PI3K和PI3P酶活性，自噬體形成部位Ptdlns3p的水平?jīng)Q定了自噬的啟動和自噬體的大小。中國北方漢族人群中，狼瘡腎炎患者外周血和腎組織中MTMR3基因表達減低，MTMR3基因變異(rs9983A)與狼瘡腎炎風險相關[25]。MTMR3與mTORC1相互作用，抑制mTORC1活性。

3 環(huán)境危險因素

流行病學研究揭示了環(huán)境因素在SLE和狼瘡腎炎發(fā)病中的重要性。將遺傳易感性個體暴露于危險環(huán)境(如紫外線照射、EB病毒感染和吸煙)將導致機體免疫系統(tǒng)紊亂，誘發(fā)和加劇自身免疫病。

3.1紫外線照射 紫外線照射是SLE形成的危險因素，SLE患者普遍存在光過敏，日光可以引起皮膚損傷并引起嚴重的狼瘡腎炎。Kemp等[26]將角質(zhì)形成細胞、單核細胞、T細胞暴露于紫外線，紫外線誘導DNA損傷，導致干擾素基因刺激因子(Stimulator of interferon genes, STING)依賴的干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF3)活化的AMBRA1和ULK1蛋白表達減低。雖然此實驗未進行紫外線照射后自噬過程的研究，但AMBRA1和ULK1作為自噬的重要蛋白組件，可能參與狼瘡腎炎的致病過程，為進一步研究紫外線照射、自噬功能失調(diào)和SLE器官損害提供了理論依據(jù)。后續(xù)研究證明紫外線可幫助維生素D合成，由于SLE患者的光敏感可導致維生素D的合成障礙，而維生素D水平降低可能影響腎臟自噬參與狼瘡腎炎發(fā)病[12]。

3.2EB病毒 幾乎所有的SLE患者EB病毒衣殼抗原IgG陽性，EB病毒與SLE發(fā)病存在密切的聯(lián)系。EB病毒抗原，如EB核抗原EBNA-1和EBNA-2可以與自身抗原Sm和Ro發(fā)生交叉反應，可能引起或加重SLE[27]。此外，EB病毒感染數(shù)量的增加，可以改變細胞和體液免疫對EB病毒的反應，增加SLE患者外周血單個核細胞中EB病毒基因的表達，更加證明EB病毒感染在狼瘡發(fā)病機制中的重要作用。Yu等[28]收集了58例狼瘡腎炎腎組織樣本，并與非腎小球源性和微小病變腎病患者的腎組織進行比較，檢測EB病毒潛伏膜蛋白1(LMP1)在腎組織的表達情況并應用原位雜交技術檢測EB病毒編碼RNA1(EBER1)的表達，結果表明，與對照組相比狼瘡腎炎患者腎組織中LMP1和EBER1陽性率明顯增高。Ding等[29]比較了51例年齡6～16歲狼瘡腎炎患者的腎臟樣本，發(fā)現(xiàn)腎組織中LMP1陽性率高，LMP1陽性組患者的抗Sm抗體陽性率更高。這些結果表明，EB病毒感染可能與狼瘡腎炎患者的腎臟損傷相關。自噬也與EB病毒感染有關，LMP1呈劑量依賴性誘導B細胞發(fā)生細胞自噬，抑制細胞自噬可以促進LMP1在EB病毒陽性的細胞中積累[30]。自噬還參與MHCⅡ類抗原介導的內(nèi)源性抗原EBNAI呈遞到CD4+T細胞，參與抗病毒應答[31]。因此，自噬可能通過EB病毒相關的免疫失調(diào)影響疾病過程。

4 藥物

當前狼瘡腎炎的治療藥物主要是糖皮質(zhì)激素和免疫抑制劑。這些藥物部分有效并且長期應用有一定的不良反應。針對特定靶位的生物制劑治療前景較好，但需要大量的臨床試驗和隨機對照試驗。

4.1mTOR通路與狼瘡腎炎 在狼瘡腎炎中發(fā)現(xiàn)了mTOR通路的活化，被認為是狼瘡腎炎發(fā)病的中心通路[32]。已有研究證實RAPA等mTOR抑制劑對狼瘡腎炎模型鼠和狼瘡腎炎患者具有保護功能。Stylianou等[33]證明，與正常小鼠相比，雌性NZBW/F1 狼瘡腎炎小鼠腎皮質(zhì)中總磷酸化的AKT和mTOR均增加，RAPA干預延長了小鼠的生存時間，降低了蛋白尿、血肌酐、抗dsDNA抗體滴度，減輕腎臟損害，并且降低了小鼠腎臟AKT和mTOR表達。由于PI3K/AKT/mTOR通路是調(diào)節(jié)自噬的重要通路，提示PI3K/AKT/mTOR通路過度激活自噬與狼瘡腎炎關系密切。mTOR通路抑制劑RAPA作為一種治療狼瘡腎炎的免疫抑制劑，其作用機制復雜，目前尚未完全研究清楚，由于劑量不一作用不同，在臨床工作中也發(fā)現(xiàn)了其腎臟毒性，如長期治療中蛋白尿的增加等。RAPA在短時間內(nèi)使用可以激活自噬和保護腎臟，但長期治療可能產(chǎn)生不利影響。長期的mTOR活化介導自噬增強，自身溶酶體過度降解，細胞為了維持功能性溶酶體產(chǎn)生和自噬過程的完成，重新激活mTOR，導致自噬功能喪失，引起狼瘡腎炎疾病進展加重[34]。其他抑制mTOR通路的SLE治療藥包括糖皮質(zhì)激素、環(huán)孢素A等[32]。

4.2維生素 SLE患者的光照受限、腎功能障礙及長期使用藥物等因素會降低體內(nèi)維生素D水平，維生素D缺乏癥在SLE/狼瘡腎炎患者中很常見，維生素D不足可能在狼瘡腎炎的進展中起作用，嚴重的維生素D缺乏癥會增加腎臟疾病的風險[35]。SLE腎臟受累患者的維生素D水平顯著低于無腎臟受累的SLE患者和正常人[36]。維生素D可能通過調(diào)節(jié)先天免疫和適應性免疫來調(diào)節(jié)自噬過程。維生素D可減少因狼瘡腎炎患者血清純化IgG所誘導的足細胞過度自噬，通過下調(diào)LC3-Ⅱ和Beclin 1以及上調(diào)p62減輕足細胞的損害[12]。維生素D可調(diào)節(jié)狼瘡腎炎中足細胞過度自噬現(xiàn)象，對足細胞起到保護作用，維生素D廉價且不良反應小，這將為其與他藥物聯(lián)合治療提供新的靶點。

4.3P140 P140是一種活性肽段，來自于小核糖核蛋白 U1-70K，Ser140位置可磷酸化。在一項Ⅱb期臨床試驗中，P140治療改善SLE患者SLEDAI評分[37]，在MRL/lpr鼠出現(xiàn)癥狀前給予P140，可以延長生存時間、減少蛋白尿、降低抗dsDNA抗體滴度并緩解腎臟血管炎和腎小球腎炎[38]。HSC70是在分子伴侶介導的自噬中起重要作用的蛋白，P140可與HSC70蛋白結合，降低MRL/lpr鼠脾臟B細胞的表達，并且抑制自噬流，增加MRL/lpr鼠B細胞中重要的自噬標志物P62和LC3Ⅱ的表達[39]。無論是SLE患者或MRL/lpr鼠，P140肽段均具有保護作用。雖然P140與RAPA等mTOR抑制劑對自噬有抑制的作用，但它們都能減輕狼瘡腎炎的癥狀。自噬參與狼瘡腎炎的過程是十分復雜的，這需要更多的研究來尋找治療SLE和狼瘡腎炎的靶點。

4.4其他 許多治療狼瘡腎炎的藥物同時也是自噬的調(diào)節(jié)劑，糖皮質(zhì)激素一直被作為治療SLE的經(jīng)典藥物，最近研究表明糖皮質(zhì)激素可以抑制細胞內(nèi)的鈣信號誘導WEHI 7.2細胞(一種CD4+/CD8+細胞系)發(fā)生細胞自噬。已有研究證明地塞米松可以抑制mTOR磷酸化，從而誘導自噬[40]。另一種SLE的一線治療藥物羥氯喹可以通過改變?nèi)苊阁wPH值，抑制溶酶體酸化影響溶酶體對蛋白質(zhì)的降解，同時阻斷自噬小體與溶酶體融合，抑制自噬的降解[41]。激素和羥氯喹這兩種藥物對自噬的調(diào)節(jié)起到了相反的作用。

目前對自噬與狼瘡腎炎發(fā)病機制的研究日益增多，治療狼瘡腎炎的一線藥物和新興藥物可以作為自噬調(diào)節(jié)劑，但是現(xiàn)有藥物對自噬到底起促進作用還是抑制作用尚需更深入研究。對自噬在狼瘡腎炎發(fā)病過程的研究將為靶向調(diào)控自噬提供新視角，為疾病的診斷和治療提供新思路。