自噬參與鼻息肉發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

孫文凱，孫卉，李欽，孟朝暾

（1.濱州醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東 煙臺(tái)；2.山東省臨沂市人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，山東 臨沂；3.濰坊醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊；4.青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)部，山東 青島）

0 引言

CRSwNP 是耳鼻咽喉頭頸外科常見(jiàn)的疾病，由交叉的輔助性T 細(xì)胞因子表達(dá)譜和內(nèi)型譜組成，個(gè)體間因致病因素的差異，發(fā)病機(jī)制有所不同。病因尚不明確，常見(jiàn)的致病因素包括：微生物感染引起的炎癥反應(yīng)、黏膜變態(tài)反應(yīng)、基因缺陷、離子通道異常、囊性纖維化、鼻腔粘膜纖毛功能低下、阿司匹林耐受不良、竇口鼻道復(fù)合體解剖異常等多致病因素導(dǎo)致黏膜的異質(zhì)性慢性持續(xù)性炎癥，致使鼻腔粘膜反復(fù)的上皮損傷，使其粘膜水腫、基底膜增厚、血管和腺體減少，同時(shí)伴有多種炎細(xì)胞浸潤(rùn)，反復(fù)感染，病程遷延，最終導(dǎo)致鼻息肉的形成。自噬現(xiàn)象普遍存在于真核細(xì)胞中，在應(yīng)激狀態(tài)下維持細(xì)胞發(fā)育、生存、分化、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及適應(yīng)不利環(huán)境所必需的自我保護(hù)的生存途徑[1]。研究表明，自噬活動(dòng)參與了小細(xì)胞肺癌、乳腺癌、前列腺癌、宮頸癌及結(jié)腸癌等多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展[2-6]。鼻息肉作為耳鼻咽喉科常見(jiàn)疾病，臨床治療途徑豐富，但其復(fù)發(fā)率仍較高，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。自噬在鼻息肉發(fā)病過(guò)程中關(guān)系密切，探討其機(jī)制，可能為鼻息肉的治療提供新的策略。

1 自噬及其細(xì)胞學(xué)研究

自噬是普遍存在于真核細(xì)胞中的一種動(dòng)態(tài)分解代謝過(guò)程，稱(chēng)為“自噬流”，它能將體內(nèi)受損細(xì)胞器和大分子物質(zhì)分解為氨基酸等物質(zhì)后循環(huán)再利用，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，參與細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育、成熟分化及Ⅱ型程序性死亡的調(diào)控。隨著科學(xué)研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)自噬過(guò)程與人類(lèi)腫瘤、慢性炎癥等疾病關(guān)系密切，腫瘤及炎癥導(dǎo)致的細(xì)胞低氧、營(yíng)養(yǎng)缺乏及高代謝狀態(tài)下可激活自噬。自噬的發(fā)現(xiàn)追溯到上世紀(jì)60年代，Ashford 等人在研究人類(lèi)的肝細(xì)胞時(shí)觀察到了細(xì)胞中的自噬現(xiàn)象，并將其命名為“autophagy”[7]。自噬過(guò)程的機(jī)制經(jīng)過(guò)日本科學(xué)家大隅良典的一系列研究之后得以闡明，也因此獲得2016年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

機(jī)體的自噬過(guò)程可在缺氧、乏營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下被誘導(dǎo)發(fā)生。自噬相關(guān)基因Atg1 的編碼產(chǎn)物可被Atg13 激活，二者結(jié)合后，受雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）調(diào)節(jié)。在饑餓狀態(tài)下的真核生物或用雷帕霉素處理后，mTOR 活性被抑制，Atg1 與Atg13 結(jié)合而被激活，誘導(dǎo)自噬發(fā)生[8]。ULKl/2（Unc-51-like kinase l/2，Unc-51 樣激酶l/2）是Atg1 在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的同源蛋白，ULKl/2 可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中與Atg13 等結(jié)合參與自噬小體的形成[9,10]。Beclin-1 是抑癌基因BECN1 表達(dá)的自噬相關(guān)標(biāo)志物，也是哺乳動(dòng)物中Atg6 的同源基因。Beclin-1 可通過(guò)磷脂?；?3-激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/Akt/ mTOR 通路啟動(dòng)并調(diào)節(jié)自噬，參與炎癥、免疫、腫瘤等過(guò)程，因此Beclin-1 蛋白的表達(dá)與自噬活性呈正相關(guān)。微管相關(guān)蛋白1 輕鏈3（microtubuleassociated protein1 light chain 3，LC3）是哺乳動(dòng)物中Atg8的同源蛋白，包括LC3-I 和LC3-II，隨著自噬活性的增強(qiáng)，LC3-I 會(huì)向LC3-II 轉(zhuǎn)化，使得LC3-II/I 比值升高。由原癌基因 C-Myc 編碼的P62（也稱(chēng)為sequestosome 1，SQSTM1），也是一種自噬相關(guān)蛋白。P62 作為自噬過(guò)程中的底物，在LC3 和泛素化蛋白之間起連接作用，形成復(fù)合體，在自噬溶酶體內(nèi)降解，P62 會(huì)隨著自噬活性的抑制而積累增多。

在乏營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下，Beclin-1 誘導(dǎo)自噬的啟動(dòng)，細(xì)胞接受刺激而形成自噬前體。自噬前體吞噬胞質(zhì)、長(zhǎng)壽或異常蛋白、損傷的細(xì)胞器、細(xì)菌和病毒等，形成自噬小體。自噬小體內(nèi)膜上的LC3-II 經(jīng)P62 與泛素化的蛋白相連。然后自噬小體與溶酶體膜融合，形成自噬溶酶體。隨后，自噬小體膜被溶酶體酶降解后，膜內(nèi)的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器和微生物等內(nèi)容物以及小體內(nèi)膜上的LC3-II 被降解為小分子氨基酸等物質(zhì)釋放，被機(jī)體循環(huán)再利用[11,12]。因此，Beclin-1、P62 和LC3-II/I 常作為自噬研究的標(biāo)志物，來(lái)直觀反映自噬活性的強(qiáng)度。

2 鼻息肉發(fā)病機(jī)制

鼻息肉是耳鼻咽喉頭頸外科常見(jiàn)的疾病，患病率約為0.5%-4.7%[13]，影響了中國(guó)約8% 的普通人群[14]。其病因復(fù)雜，發(fā)病機(jī)制尚沒(méi)有明確統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。免疫應(yīng)答、基因遺傳、細(xì)胞因子、變態(tài)反應(yīng)、鼻腔解剖變異及微環(huán)境等多因素共同作用，致使鼻腔粘膜反復(fù)的上皮損傷，使其粘膜水腫、基底膜增厚、血管和腺體減少，同時(shí)伴有多種炎細(xì)胞浸潤(rùn)，反復(fù)感染，病程遷延，最終導(dǎo)致鼻息肉的形成。鼻息肉以往作為臨床上的獨(dú)立疾病，現(xiàn)已歸于慢性鼻竇炎的一個(gè)亞型，伴有鼻息肉的慢性鼻竇炎（ chronic rhinosinusitis with nasal polyps， CRSwNP），而 根 據(jù) 組織免疫學(xué)特征， CRSwNP 可進(jìn)一步分為嗜酸粒細(xì)胞型CRSwNP( ECRSWNP) 和非嗜酸粒細(xì)胞型 CRSwNP( non-ECRSwNP)，它們也表現(xiàn)出不同的地理和種族分布[13]。約40%的NPs 患者在術(shù)后18個(gè)月的內(nèi)鏡檢查中發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)的息肉[15]，高復(fù)發(fā)率對(duì)患者的生活質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

研究中表明Th2 和Th17 途徑在CRSwNP 中顯示交叉調(diào)節(jié)，Th2 反應(yīng)能促進(jìn)組織水腫，而Th17 途徑則抑制水腫形成；Th2 細(xì)胞因子對(duì)Th17 反應(yīng)起抑制作用，而Th17細(xì)胞因子增強(qiáng)Th2 反應(yīng)[16]。Th2 型炎癥和嗜酸性炎癥與NPs 的嚴(yán)重程度及復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[17]。嗜酸性粒細(xì)胞（EOS）的浸潤(rùn)與NPs 的水腫形成有關(guān)[18]。嗜酸性炎癥與NPs 的嚴(yán)重程度相關(guān)且增加了復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。與non-ECRSwNP 比較，ECRSwNP 表現(xiàn)出較高復(fù)發(fā)率，而且預(yù)后差[19]。長(zhǎng)期EOS浸潤(rùn)導(dǎo)致的慢性炎癥，促進(jìn)了鼻息肉的增殖。

白細(xì)胞介素-5（interleukin 5，IL-5）在Th2 型免疫反應(yīng)為主導(dǎo)的個(gè)體中表達(dá)升高，能夠增加EOS 等炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)。IL-5 和CCL 11(Eotaxin)能夠一起動(dòng)員EOS 進(jìn)入組織。白細(xì)胞介素-6（interleukin 6， IL-6）可能在促進(jìn)中性粒細(xì)胞向感染部位的募集的過(guò)程中發(fā)揮作用[20]。白細(xì)胞介素-8(interleukin 18，IL-8)會(huì)將中性粒細(xì)胞和EOS 等炎癥細(xì)胞趨化至反復(fù)感染因素刺激的鼻腔粘膜，形成NPs的生發(fā)中心[21]。白細(xì)胞介素-17（interleukin 17，IL-17）細(xì)胞通過(guò)分泌IL-17 誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞分泌IL-6 和IL-8[17]，促進(jìn)Th17 炎癥反應(yīng)。IL-17 可下調(diào)IL-5 和ECP 的表達(dá)，降低嗜酸性炎癥[22]。白細(xì)胞介素-21（interleukin 21，IL-21）和IL--4 參與鼻息肉組織中IgE 的產(chǎn)生[23]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）能上調(diào)α-SMA、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子、PAI-1 等下游產(chǎn)物的表達(dá)，從而使NP 中的成纖維細(xì)胞/肌成纖維細(xì)胞比例下調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM) 的合成增加，促進(jìn)纖維化重塑[24]。γ 干擾素（Interferon gamma，IFN-γ）、腫 瘤 壞 死 因 子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、胰島素樣生長(zhǎng)因子、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、血小板生長(zhǎng)因子等均參與NPs 的形成。TNF-α 和其他促炎細(xì)胞因子的基因表達(dá)水平已被證實(shí)在NPs 組織中增高[25]，并且在CRSwNP 患者的鼻腔分泌物中蛋白水平升高。

NPs 組織相較于正常鼻腔黏膜，有著明顯的基因表達(dá)差異。胸腺間質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素（thymic stromal lymphopoietin, TSLP）基因位點(diǎn)與鼻息肉之間存在顯著聯(lián)系[26]。研究發(fā)現(xiàn)，CRSwNP 患者NPs 組織中TSLP、IL-33和IL-25 的表達(dá)水平與正常鼻粘膜差異明顯[27]。先前的研究也表明 CRSwNP 與 rs1837253 有最顯著的關(guān)聯(lián)，而且rs1837253 基因型可直接參與鼻粘膜上皮 TSLP分泌的調(diào)節(jié)，并且與 CRSwNP 患者粘膜組織中EOS 的數(shù)量呈正相關(guān)[28]，可能在ECRSwNP 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。研究表明APQ 5、CAV 1、COX 2、LTF 和MGB 1 基因的表達(dá)明顯下降，這些數(shù)據(jù)可能提示了CRSwNP 相關(guān)的上皮功能障礙[25]?；虍惓？赡軙?huì)導(dǎo)致固有免疫的失調(diào)，與導(dǎo)致鼻息肉形成的免疫機(jī)制相關(guān)。

3 自噬與鼻息肉的關(guān)系

哮喘、變應(yīng)性鼻炎與CRSwNP 同屬于呼吸道黏膜慢性炎癥反應(yīng)性疾病，其發(fā)展進(jìn)程存在一定的遞進(jìn)關(guān)系，自噬過(guò)程在上述疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[29-31]，然而，具體的參與機(jī)制尚不明確。

研究表明，NPs 組織中自噬水平的降低可導(dǎo)致環(huán)氧合酶2（cyclooxgenase 2，COX-2）的表達(dá)增強(qiáng)，這可能與鼻息肉持續(xù)的慢性炎癥相關(guān)[32,33]。研究發(fā)現(xiàn)NP 組織和NP來(lái)源的成纖維細(xì)胞的自噬水平顯著降低，可能是由于激活A(yù)kt-mTOR 信號(hào)通路的蛋白激酶B 導(dǎo)致明顯自噬缺陷[32]。而自噬的減少可能導(dǎo)致COX-2 的表達(dá)增強(qiáng)，提示自噬可能與鼻息肉的慢性炎癥存在一定的聯(lián)系[33]。mTOR 是調(diào)節(jié)自噬過(guò)程的重要靶點(diǎn)，研究顯示mTOR 在NPs 組織中表達(dá)增高，Beclin-1 表達(dá)降低，自噬被削弱[32]。齊等人[34]的實(shí)驗(yàn)顯示Beclin1 表達(dá)降低而P62 表達(dá)升高，提示了自噬降低在鼻息肉機(jī)制中的作用，這與我們所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。而其他研究表明LC3 在鼻息肉中的表達(dá)增加[35]，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示鼻息肉中自噬活性是升高的，并且LC3-II的過(guò)度表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞持續(xù)炎癥[36]。因此，這種實(shí)驗(yàn)結(jié)論的爭(zhēng)議，可能需要未來(lái)更多的研究來(lái)佐證，這對(duì)于鼻息肉的治療將會(huì)有重要意義。

中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶（human neutrophil elastase，HNE）能觸發(fā)鼻上皮細(xì)胞中的自噬，自噬通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子AP-1 和JNK 信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)粘液素(Mucins,MUCS)MUC5AC的表達(dá)，誘導(dǎo)鼻黏膜的高分泌，從而導(dǎo)致鼻腔分泌物增多[37]。CRSwNP 中上調(diào)的IFN-γ 可誘導(dǎo)NECs 中活化但自噬不足和p62 積聚；p62 反過(guò)來(lái)導(dǎo)致caspase-8 活化導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。鼻粘膜屏障中增加的凋亡可能為細(xì)菌定植提供進(jìn)入口，引起粘膜下層的炎癥[38]。缺氧的狀態(tài)可增強(qiáng)NPs 組織中的糖酵解和自噬作用。sirtuin 6(sirtuin 6，SIRT 6)是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴(lài)脫乙酰酶家族中的一員，是細(xì)胞代謝和炎癥的重要調(diào)節(jié)因子。研究表明SIRT6 可通過(guò)抗糖酵解的作用，抑制自噬來(lái)達(dá)到治療NP 的目的[35]。EOS浸潤(rùn)在鼻息肉的機(jī)制中作用顯著，但研究顯示自噬活性在ECRSWNP 與non- ECRSwNP 之間并無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[32]。

4 結(jié)語(yǔ)

自噬是人體在應(yīng)激狀態(tài)下發(fā)生的一種高度保守的自我保護(hù)機(jī)制，與腫瘤、慢性炎癥性疾病關(guān)系密切，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。探索自噬在鼻息肉發(fā)生、發(fā)展中的調(diào)節(jié)通路；掌握自噬與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖的關(guān)系，有助于發(fā)現(xiàn)新的治療策略。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于自噬活性在鼻息肉的研究甚少。鼻息肉的增殖機(jī)制復(fù)雜,抑制增殖的研究一直是治療鼻息肉的重要切入點(diǎn)。隨著研究的深入，探討自噬在NPs的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用及機(jī)制，將會(huì)為鼻息肉的治療發(fā)掘新的研究途徑。