二氫楊梅素調(diào)控細胞自噬信號通路的研究進展

王懸峰，龍 倩，肖 海

（1.贛南醫(yī)學院2018級碩士研究生；2.贛南醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院，江西 贛州341000）

自噬（autophagy）是細胞自我消化的一系列過程，通過將細胞內(nèi)物質(zhì)運送到溶酶體進行分解，從而調(diào)控細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和適應性應激［1］。在饑餓、缺血缺氧、壓力等應激狀態(tài)下，細胞通過自噬清除受損分子和動員細胞內(nèi)儲存的能量和營養(yǎng)物質(zhì)來促進生存。在多種疾病病理損傷機制中，自噬扮演著十分重要的角色［2］。通過藥物調(diào)控自噬信號轉(zhuǎn)導通路，在疾病的病理過程中適當?shù)恼{(diào)整細胞自噬強度，可有效降低疾病對機體的損傷，促進組織修復，改善病情預后。二氫楊梅素（dihydromyricetin，DMY）是從藤黃中提取出來的一種黃酮類蛇葡萄素，除了具有黃酮類化合物的一般特性外［3］，近來一些研究發(fā)現(xiàn)DMY可調(diào)控多種自噬信號轉(zhuǎn)導通路，具有治療和預防細胞自噬參與的疾病潛能，如腦卒中、血管性癡呆、阿爾茨海默病、帕金森病等。本文通過歸納近幾年DMY調(diào)控細胞自噬信號途徑的研究進展進行綜述，以期為探究DMY調(diào)控細胞自噬方式帶來新的思考，為其治療自噬參與的疾病提供新的探索方向。

1 二氫楊梅素調(diào)控經(jīng)典自噬信號通路

DMY可抑制雷帕霉素靶蛋白復合物（mechanistic target of rapamycin，mTOR）的活性，上調(diào)AMPK表達，激活ERK1/2和p-Akt的表達，抑制mTOR的活性，同時在下游上調(diào)Beclin-1和LC3Ⅱ的表達，促進細胞自噬的發(fā)生。mTOR是控制自噬起始步驟的關鍵調(diào)控因子［4-5］。負載三磷酸鳥苷（Guanosine triphosphate，GTP）可使腦組織中Ras同源類似物（Ras homolog enriched in brain，Rheb）活化，激活mTOR。TSC-TBC復合物［由結(jié)節(jié)性腦硬化復合物（Tuberous Sclerosis Complex，TSC）1/2和TBC1家族蛋白（TBC1 domain family member，TBC1D）7組成］中的TSC2對Rheb具有G蛋白信號調(diào)控因子（regulators of G-protein signaling，RGS）活性，通過激活GTP酶將與G蛋白結(jié)合的GTP水解為二磷酸鳥苷（Guanosine diphosphate，GDP），使G蛋白從活性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o活性狀態(tài)，抑制Rheb活性［6-7］。磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號通路通過生長因子介導，抑制TSC-TBC復合物形成，促進GTP與Rheb結(jié)合，激活mTOR［8］。激活的mTOR通過抑制UNC-51樣激酶（UNC-51-like kinase，ULK）復合物［一種初始自噬的誘導物，是自噬信號通路唯一一個具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的核心蛋白，由ULK1/2、自噬相關蛋白（autophagy-related gene，Atg）13和粘著斑激酶家族作用蛋白（focal adhesion kinase［FAK］family interacting protein of 200 kD，F(xiàn)IP200）結(jié)合形成］活化抑制自噬［9-10］。另一方面，腺嘌呤核糖核苷酸（adorosine monophosphate，AMP）活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）可抑制mTOR并激活ULK復合物［11］，從而磷酸化Atg13和FIP200［12-13］。ULK復合物通過［14］活化Beclin1-PI3K復合物（由自噬相關蛋白Beclin1、Ⅲ型PI3K和Atg14L構(gòu)成）［12］產(chǎn) 生磷 脂酰 肌醇-3磷 酸（Phosphatidylinositol-3 phosphate，PI3P）。WD重復蛋白（WD-repeat）與WIPI蛋白家族和DFCP1（含雙FYVE域的蛋白質(zhì)）募集［15］與PI3P結(jié)合［16］。自噬體（autophagosome）是自噬溶酶體（autolysosome）的一種早期膜結(jié)構(gòu)，而結(jié)合的WIPI和DFCP1在產(chǎn)生自噬體中發(fā)揮作用。WIPI2是WIPI蛋白之一，它將Atg16L招募到自噬體中［17］。此外，ULK復合體中的FIP200也與Atg16L相互作用［18］。Atg16L結(jié)合Atg5和Atg12形成Atg12-Atg5-Atg16L復合物［19］，將磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine，PE）偶聯(lián)到自噬相關蛋白LC3Ⅱ上［20］。LC3Ⅱ的功能是延長和形成自噬體。此外，LC3II攜帶變性和聚集的蛋白質(zhì)或受損的細胞器進入自噬體［21］。而后，溶酶體中的酶降解自噬體帶來的底物。紫外線輻射耐受相關（ultraviolet resistance-associated gene，UVRAG）基因是自噬途徑的啟動子，可介導自噬體與溶酶體的融合［22-23］。mTOR不僅通過阻斷ULK復合物的活性來抑制自噬的起始，還可通過磷酸化UVRAG來抑制自噬體和溶酶體的融合［24-26］。

機體在應激條件下，通過調(diào)控mTOR相關自噬信號通路上關鍵分子表達，可控制自噬發(fā)生的強度，從而降低機體的應激損傷。最近研究發(fā)現(xiàn)DMY可抑制mTOR的活性，這表明DMY可能具有誘導自噬的作用。XIA J等［27］研究發(fā)現(xiàn)DMY可誘導自噬而抑制人肝母細胞瘤HepG2細胞的增殖，DMY上調(diào)了PI3K的催化亞基p110和一個適配器/調(diào)節(jié)亞基p85的表達，即PI3K的激活導致細胞自噬死亡。且DMY激活了HepG2細胞系中AMPK的表達水平。此外，DMY抑制了細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）和p-Akt的表達，ERK1/2和Akt都能磷酸化TSC1/TSC2的一個或兩個亞基，從而抑制mTOR的激活。這些結(jié)果表明，DMY抑制了自噬相關上游信號通路的mTOR的磷酸化，從而誘導細胞自噬。但進一步的研究發(fā)現(xiàn)DMY對有絲分裂原刺激蛋白激酶p70s6k/p85s6k（S6K）無影響，mTOR下游通路的調(diào)控值得進一步研究。陳紅等［28］發(fā)現(xiàn)DMY可提高糖尿病腎病大鼠中AMPK的活性，并抑制mTOR的表達，且這一現(xiàn)象呈現(xiàn)劑量依賴性，而DMY治療后大鼠腎臟中LC3II/LC3Ⅰ、Beclin-1表達顯著增加。這些研究現(xiàn)象說明DMY對自噬相關下游信號通路也有一定的調(diào)控作用（圖1）。

圖1二氫楊梅素調(diào)控經(jīng)典自噬信號通路

另外DMY可阻滯核轉(zhuǎn)錄因子κB（Nuclear factor κB，NF-κB）信號通路的激活，誘導活性氧（reactive oxygen spe-cies，ROS）的產(chǎn)生，促進自噬降低細胞損傷。NF-κB在復雜的細胞因子網(wǎng)絡中起著中心調(diào)節(jié)作用，在細胞自噬中也扮演者重要角色。腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α）可激活NF-κB［29］，繼而活化mTOR復合物并抑制ROS產(chǎn)生抑制細胞自噬反應［30］。腫瘤壞死因子受體相關因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6）能夠激活NF-κB信號通路［31］，在Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）刺激下，抑制Beclin-1激活，降低自噬水平［32-35］。p65是NF-κB家族的一員［36］，可以靶向Beclin-1基因啟動子的多個位點，調(diào)節(jié)細胞自噬水平，同時p65可阻止腺病毒E1B19kDa相互作用蛋白3（adenovirusE1B19kDa interacting protein 3，BNIP3）啟動子綁定，促進NF-κB介導的自噬抑制［37］。

TANG N等［38］等研究發(fā)現(xiàn)DMY可降低TNF受體相互作用蛋白1（receptor-interacting protein 1，RIP1）和TRAF2的表達，抑制TNF誘導的NF-κB抑制蛋白（inhibitor of nuclear factor kappa B，IκB）激酶（IκB kinase beta，IKK）α/β磷酸化，進而阻滯NF-κB信號通路激活，并可抑制p65的核易位。DMY還通過抑制適配器蛋白、TRAF2和RIP1的表達，影響IKK的上游信號通路，在一定程度上阻滯NF-κB信號通路，促進細胞自噬。ZHOU DZ等［39］發(fā)現(xiàn)DMY參與了NF-κB信號通路誘導的人黑色素瘤細胞自噬，并且發(fā)現(xiàn)DMY可抑制NF-κB激活，誘導自噬，降低細胞損傷。進一步的研究發(fā)現(xiàn)DMY以時間和劑量依賴的方式誘導ROS產(chǎn)生，ROS生成可以拮抗NF-κB對自噬的抑制效果。綜上所述，DMY可通過上調(diào)P110、P85亞基的表達，激活ERK1/2和p-Akt的表達，在PI3K/Akt/mTOR自噬信號通路上抑制mTOR的表達，誘導自噬發(fā)生；另一方面，DMY可上調(diào)AMPK表達水平，促進自噬發(fā)生。在自噬下游信號通路中，DMY可上調(diào)Beclin-1和LC3II的表達，從而促進自噬，但其具體的下游信號轉(zhuǎn)導調(diào)控方式還需進一步的探究。另外DMY不僅可降低RIP1和TRAF2表達、抑制IKKα/β磷酸化進而拮抗NF-κB的作用來促進自噬的發(fā)生，減輕機體在病理狀態(tài)下的損害。但對于DMY誘導ROS產(chǎn)生的機制，以及與NF-κB相互作用的關系還不甚明了。

2 二氫楊梅素調(diào)控線粒體自噬信號通路

DMY可調(diào)控自噬負相關蛋白p62，進一步促進細胞中線粒體自噬反應。p62是一種可與多種內(nèi)源性蛋白相互作用而具有綜合生物學特性的多面適配器蛋白［40］，定位于自噬體膜。p62與胞質(zhì)蛋白伴侶分子（Kelch-like ECH-associated protein-1，Keap-1）在殺傷細胞免疫球蛋白受體（killer cell immunoglobulin receptor，KIR）上結(jié)合，并與自噬體連接蛋白LC3和泛素結(jié)合促進線粒體蛋白泛素化［41］，進而誘導線粒體自噬。在線粒體自噬過程中，線粒體受損伴有膜電位丟失，抑制PTEN誘導的假定激酶1（PTEN-induced putative kinase 1，PINK1）進入線粒體內(nèi)膜。于是PINK1錨定于線粒體外膜并穩(wěn)定在線粒體外膜上，PINK1可以將parkin蛋白從胞質(zhì)招募到受損的線粒體中，使其磷酸化。磷酸化的parkin隨后泛素化p62［42-43］，并通過LC3結(jié)構(gòu)域促進其與LC3II的結(jié)合，將受損的線粒體招募到吞噬泡中。P62通過與parkin的協(xié)同作用［44-45］，在線粒體自噬過程中起著關鍵作用。DMY可提高LC3Ⅱ/LC3Ⅰ水平和Beclin 1的表達，促進自噬體的產(chǎn)生，梁馨予等［46］通過研究DMY對人臍靜脈內(nèi)皮細胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVEC）自噬活性的影響，發(fā)現(xiàn)DMY促進了自噬正調(diào)控相關基因Beclin-1，Atg5和自噬標志性分子LC3的表達水平，且增加了HUVEC細胞中自噬小體數(shù)量，抑制了負調(diào)控相關基因p62的表達。鐘惠娟等［47］發(fā)現(xiàn)DMY可上調(diào)Beclin-1和LC3Ⅱ的表達，抑制p62的表達，而自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3-MA）可部分抵消DMY對HUVECs過氧化的保護作用。這可能是因為DMY促進p62與Keap-1相互作用，誘導Keap-1降解，下調(diào)Keap-1蛋白水平［48-49］，促進線粒體自噬，同時也可促進p62蛋白與parkin相互作用，進一步促進線粒體自噬。

3 展望

細胞自噬在多種疾病的病理損傷機制中扮演了重要角色，DMY作為傳統(tǒng)中草藥中提取出的一種黃酮類化合物，其通過多種方式調(diào)控細胞自噬受到廣泛關注，目前研究發(fā)現(xiàn)DMY可通過調(diào)控經(jīng)典自噬信號通路和線粒體自噬信號通路等方式干預細胞自噬，影響多種疾病的病理進程。但DMY藥理作用復雜，進一步研究其在調(diào)控自噬下游信號通路中發(fā)揮的作用，以及在線粒體自噬中的作用靶點，將對了解DMY治療由于細胞自噬紊亂而加重的疾病的作用機制產(chǎn)生一定幫助。