從中醫(yī)氣、血淺議細胞自噬*

黃海，陳麗，李必保，金勁松

1.湖北省中醫(yī)院，湖北 武漢 430074；2.湖北中醫(yī)藥大學(xué)，湖北 武漢430061；3.湖北省中醫(yī)藥研究院，湖北 武漢 430074

自噬是細胞在營養(yǎng)匱乏、缺血缺氧或應(yīng)激等多種不利條件下誘導(dǎo)的，由相關(guān)信息調(diào)控產(chǎn)生的，高度保守的自身分解代謝活動，通過釋放能量以滿足細胞基本需求，維持細胞存活［1］。生理狀況下，保持一定程度的基礎(chǔ)自噬活性有助于提高細胞對環(huán)境改變的適應(yīng)能力，而過度激活則可導(dǎo)致細胞自我降解加劇，細胞結(jié)構(gòu)受損，促進疾病發(fā)生［2］。現(xiàn)代研究表明，自噬異?？蓪?dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)病變、心血管病變、炎癥、腫瘤、代謝及免疫紊亂等多種疾病發(fā)生［3-7］。

中醫(yī)學(xué)認為，氣、血是構(gòu)成人體的基本物質(zhì)，氣的中介、感應(yīng)、推動和血的濡養(yǎng)作用均與人體的基本生命活動息息相關(guān)，氣的功能與自噬在細胞生長發(fā)育、新陳代謝和參與信息調(diào)控過程中的作用極為相似，而血的濡養(yǎng)則與自噬受缺血缺氧等營養(yǎng)因素影響的特點密切相連。故有學(xué)者提出，自噬可能是中醫(yī)氣、血的具象表現(xiàn)之一［8］。氣的功能正常發(fā)揮有賴于血的充養(yǎng)，即“血養(yǎng)氣”，而血的循行灌注又離不開氣的正常運行，即“氣行血”。中醫(yī)學(xué)認為，氣血在生理上是相互依存、相互促進的關(guān)系，這種特性也體現(xiàn)在自噬活動中。一旦任何一方出現(xiàn)異常，則可導(dǎo)致氣血紊亂，影響自噬的正常表達，從而產(chǎn)生病理損害。由此可見，自噬與氣、血存在一定程度的相關(guān)性，正確理解兩者之間的相互關(guān)系有助于提高對自噬的認識，從而更好地把握中醫(yī)“調(diào)理氣血”思想的深刻內(nèi)涵，這對于中醫(yī)藥防治疾病的現(xiàn)代化研究具有重要的理論和實際意義。

1 自噬過程與信號分子機制

自噬過程可分為自噬膜形成、自噬體形成、自噬溶酶體形成和底物降解四個階段［9］：①在營養(yǎng)缺乏、代謝紊亂等條件刺激下，自噬主要能量感受器雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1（mTORC1）通過解除對unc-51樣激酶1（ULK1）復(fù)合體的抑制誘導(dǎo)自噬發(fā)生，表現(xiàn)為細胞器部分質(zhì)膜結(jié)構(gòu)脫落形成雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬膜泡，同時在Ⅲ類磷脂酰肌醇復(fù)合物（PI3KC3）參與下促使膜泡成核以介導(dǎo)自噬前體結(jié)構(gòu)形成，其中PI3KC3復(fù)合物中的Beclin-1蛋白與Bcl-2解離是自噬發(fā)生的重要步驟。②自噬膜通過延伸擴展、封閉后后形成自噬體。此過程主要依賴兩個泛素樣連接蛋白（Atg12、Atg8/LC3）系統(tǒng)的整合和修飾。在泛素激活酶E1（Atg7）和泛素結(jié)合酶E2（Atg10）的作用下，Atg12與Atg5偶聯(lián)并與Atg16L結(jié)合形成多體復(fù)合物（Atg12-Atg5-Atg16L），促進自噬膜的延伸擴展；Atg8/LC3被Atg4蛋白酶剪切后形成LC3Ⅰ，并在E1樣酶（Atg7）和E2樣酶（Atg3）的作用下與磷脂酰乙醇胺（PE）泛素化結(jié)合形成LC3Ⅱ，促進自噬膜的擴展封閉，LC3Ⅱ是自噬體形成的重要標志。③隨后自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，標志著自噬體的成熟，同時降解底物完成整個自噬過程。

自噬是一個多步驟的動態(tài)演變過程，且每一步受到多種自噬蛋白或信號分子的調(diào)控，相關(guān)參與物的有序表達是保障自噬正常發(fā)生的不可或缺的條件，而這種有序調(diào)控有賴于自噬信號的正常傳導(dǎo)。ULK1蛋白是自噬啟動的重要信號分子，受上游mTOR蛋白負調(diào)控。根據(jù)mTOR上游信號分子不同可大致分為：①PI3K-AKT-mTOR信號通路，是調(diào)控自噬的主要信號通路之一，能感受多種細胞因子（如人生長因子、內(nèi)皮生長因子等）和胰島素信號變化，并通過PI3K激活mTOR從而抑制ULK1解離，導(dǎo)致自噬啟動受損［10］。②AMPK通路，是感受能量信號改變從而調(diào)節(jié)自噬活性的另一重要信號通路。在饑餓、葡萄糖缺乏等情況下，ATP/AMP比值下降從而激活A(yù)MPK信號通路［11］，AMPK一方面可通過直接磷酸化TSC2腫瘤抑制因子和/或抑制mTORC1復(fù)合物中的Raptor亞基從而降低mTORC1活性，并進一步激活ULK1蛋白，誘導(dǎo)自噬啟動，另一方面AMPK也可直接磷酸化ULK1蛋白從而促進自噬發(fā)生［12］。③MAPK通路也是調(diào)控自噬的重要途徑之一，胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）和p38MAPK均是MAPK的家族成員之一，MAPK/ERK通路可直接激活mTOR或間接通過抑制TSC1/2而激活mTOR信號［13］，從而抑制自噬表達，p38MAPK在炎癥因子作用下則可被激活并最終對自噬起到雙向調(diào)節(jié)作用［14］。④氨基酸信號也可通過激活mTORC1而抑制自噬表達［15］。此外，胰島素除通過PI3K-AKTmTOR影響自噬表達外，也可通過AKT磷酸化叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O3（FoxO3）從而抑制其轉(zhuǎn)錄活性，進而下調(diào)自噬相關(guān)基因的表達，調(diào)節(jié)自噬活性［16］。

2 氣、血與自噬的相關(guān)性

2.1 氣的功能體現(xiàn)自噬特性中醫(yī)學(xué)認為，氣是構(gòu)成人體的本源，元氣起于生命之初，元氣內(nèi)守而根藏于腎并有宗氣不斷形成而充沛全身。氣的功能實現(xiàn)有賴于氣化作用，即氣的運動變化，從而發(fā)揮推動、溫煦、防御、中介等生理功效?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究認為，自噬不僅參與機體的能量和物質(zhì)代謝，同時也與體內(nèi)信息整合傳遞、衰老和凋亡、疾病發(fā)生與自愈有關(guān)［17］，自噬的這種特性可以看作是氣的功能體現(xiàn)之一。

氣的推動作用體現(xiàn)在促進和維持各組織臟器機能方面。臟腑之氣不僅是五臟六腑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，也主導(dǎo)其功能發(fā)揮，而臟腑之氣又與經(jīng)絡(luò)之氣相互貫通。正如《素問·調(diào)經(jīng)論》所言“五臟之道，皆出于經(jīng)隧”，從而使得臟腑之間或與全身其他組織溝通互聯(lián)。臟腑本氣充沛，則其功能正常表達，反之則出現(xiàn)異常。目前認為，自噬是保障多種組織器官功能發(fā)揮的重要機制，如自噬對肝臟代謝功能的影響［18］。當肝臟自噬活性提高時，肝細胞脂質(zhì)合成作用受到抑制［19］，氧化分解作用增強［20］，而當自噬活性降低后，肝臟的代謝功能則顯著下降。心肌細胞工作過程中也受到自噬影響，心肌細胞線粒體自噬水平直接影響心肌收縮力，線粒體自噬障礙能夠減弱心肌收縮力、促進心衰的發(fā)生［21］，提高心肌自噬水平則能夠減輕心肌損害并有效改善心功能［22］。此外，自噬在神經(jīng)細胞發(fā)育中也具有重要促進作用［23］，自噬缺陷則可導(dǎo)致細胞內(nèi)清除功能下降，致使異常蛋白聚集，從而加速神經(jīng)細胞功能退變，如帕金森病中α-突觸核蛋白及阿爾茨海默病中β-淀粉樣蛋白的聚集均是如此［24-25］。此外，不同組織臟器中氣的推動作用多變性與自噬功能的多樣性也較為一致，氣在人體各組織中處于消長變化、動態(tài)改變中，因此具有不同的活力和效能，也決定各組織器官的生理功能差異。自噬也同樣如此，不同組織或細胞自噬水平不同，而同一組織不同環(huán)境下自噬強弱也大小不一。生理狀態(tài)下，腎組織中足細胞基礎(chǔ)自噬水平顯著高于其他細胞［26］，這主要與足細胞足突形變和運動功能的特點有關(guān)，而不同血糖濃度環(huán)境下足細胞利用葡萄糖的能力改變，因而自噬水平也隨之改變［27］。

氣的溫煦作用源自《難經(jīng)》“氣主煦之”之說，是指氣能調(diào)節(jié)機體新陳代謝，是機體熱量產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)和來源。胃受納有形之物在脾的傳化作用下化為水谷精微之氣，并與肺吸納的自然界清氣相合，通過經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)運達臟腑，成為臟腑之氣，后者根據(jù)環(huán)境所需，可有序調(diào)節(jié)臟腑的新陳代謝并維持其正常功能。氣的溫煦作用與氣的運動變化密切相關(guān)，氣的離散聚合等形式變化往往伴隨著有形與無形的轉(zhuǎn)換，這與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的物質(zhì)分解和能量合成頗為相同［28］。自噬在物質(zhì)能量的代謝過程中也占據(jù)重要地位［29］，自噬溶酶體內(nèi)的各種代謝酶在營養(yǎng)匱乏狀態(tài)下可被激活，通過促進能量儲存物質(zhì)分解或自體降解提供能量，保證基本細胞生存所必需。這一系列調(diào)節(jié)反應(yīng)都是在胞內(nèi)能量感受器的作用下得以發(fā)生，而自噬途徑中的一些蛋白或分子如mTOR、AMPK則是其中最為重要的感受器之一，通過感知能量變化對自噬信號進行調(diào)節(jié)，從而影響細胞的代謝活性，維持熱量平衡［30］。

氣的防御作用一是指衛(wèi)氣“充皮膚、肥腠理”，能夠抵御外邪入侵；二是指“正氣存內(nèi)、邪不可干”。正氣不僅防御外邪入侵，還可驅(qū)邪外出、促進機體恢復(fù)。這與自噬在機體感染或免疫應(yīng)答中發(fā)揮的保護作用相一致［31］。自噬既可通過受體途徑如p62、NDP52等蛋白泛素化連接病原體以協(xié)助自噬小體將其捕獲清除［32］，還可通過LC3相關(guān)吞噬（LAP）途徑募集LC3吸附于吞噬體膜上，并進一步與溶酶體結(jié)合，將其降解［33］。在此過程中，病原微生物本身又可通過病原相關(guān)分子模式（PAMPs）的宿主模式識別受體（PRRs）誘導(dǎo)自噬發(fā)生，促進自噬小體的組裝和形成，從而增強了捕獲效應(yīng)。此外，自噬在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答方面也發(fā)揮了重大作用。在固有免疫應(yīng)答中，自噬主要可以促進免疫細胞的發(fā)育、分化和成熟，如自噬蛋白Beclin-1參與了巨噬細胞的分化［34］，p62蛋白則通過泛素化作用抑制NF-κB活化，從而促進巨噬細胞由M1型（促炎型）向M2型（抑炎型）轉(zhuǎn)化并發(fā)揮抗炎效應(yīng)［35］。在未成熟自然殺傷細胞（iNKs）發(fā)育過程中，胞質(zhì)中叉頭框轉(zhuǎn)錄因子（FoxO1）與自噬相關(guān)蛋白7（Atg7）結(jié)合可抑制iNKs凋亡并促進其向成熟NK細胞轉(zhuǎn)化，發(fā)揮清除病毒的固有免疫作用［36］。自噬對適應(yīng)性免疫應(yīng)答也具有調(diào)控作用，如自噬可通過介導(dǎo)T淋巴細胞受體（TCR）下游信號通路的負向調(diào)節(jié)因子PTPN1的降解而促進T細胞活化［37］，而自噬蛋白Atg7及NIX更是通過介導(dǎo)線粒體自噬調(diào)控脂肪酸代謝從而影響CD8＋T淋巴細胞的抗原記憶功能［38］。在B淋巴細胞的高活化增殖應(yīng)答過程中，自噬的回收途徑為其提供了充足的能量供應(yīng)和儲備，如自噬蛋白LC3-II加快了線粒體代謝，促進了B細胞分化［39］。在抗原提呈過程中，自噬對病原體免疫原性分子肽的降解和抗原提呈分子MHCⅠ/Ⅱ在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的組裝過程均具有重要影響，因而能夠調(diào)節(jié)樹突狀細胞等的提呈效應(yīng)并影響免疫應(yīng)答［40］。

氣的中介作用源于古代哲學(xué)思想對氣的認識，古人認為氣是無形無影、運動不息的極細微物質(zhì)，是構(gòu)成宇宙萬物的本原，也是萬物之間聯(lián)系與變化的中介。由此可見，氣作為細微粒子不僅具有物質(zhì)性，也具有信息載體屬性，氣的運動產(chǎn)生相互感應(yīng)即信息變化，因而每一個粒子均是最小信息單元。中醫(yī)學(xué)“整體觀念”認為，人與自然或人自身是一個和諧統(tǒng)一的有機體，并時刻處于動態(tài)平衡過程中，而氣的運動特性和信息屬性則是維系這種高效運轉(zhuǎn)的內(nèi)在機制之一。氣的中介作用是中醫(yī)學(xué)對氣感應(yīng)和傳遞信息功能的概述，在這個過程中，氣起到了“信使”作用，發(fā)揮了信息儲存和傳遞的功能［41］。當機體內(nèi)外環(huán)境發(fā)生變化時，人體氣機也隨之改變，并通過臟腑經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)對全身起到調(diào)節(jié)作用以對環(huán)境刺激作出最適合的反應(yīng)。在此過程中，環(huán)境信息通過轉(zhuǎn)換成氣的不同運動形式，從而為機體所感知、識別并表現(xiàn)出各種生命活動狀態(tài)，這表明環(huán)境信息的改變所產(chǎn)生的機體效應(yīng)或兩者之間的相互反饋是通過氣的運動變化得以實現(xiàn)的。從這個角度而言，氣不僅是信息載體，也是生命活動的表達方式，即機體生命活動也就是氣的不同運動現(xiàn)象和功能表現(xiàn)形式。自噬作為真核生物體內(nèi)極為保守的生命活動現(xiàn)象，不僅為生物體提供最基本的物質(zhì)能量供給，也對生命活動產(chǎn)生復(fù)雜而高效的信息調(diào)控作用［42］。自噬的信號傳導(dǎo)通路極為復(fù)雜，涉及的信號分子也較為廣泛，并與細胞生長、分化、凋亡等多種信號通路相互交聯(lián)、互成網(wǎng)絡(luò)，從而能夠?qū)?fù)雜的信息變化產(chǎn)生精確感知和精準調(diào)控。自噬這種網(wǎng)絡(luò)化信息傳遞和調(diào)節(jié)系統(tǒng)與機體內(nèi)氣運行通道的復(fù)雜性和氣的變化多樣性具有相似內(nèi)涵。目前認為［43］，自噬能夠感受能量不足、生長因子缺乏、缺血缺氧、炎癥刺激等多種信息變化，并通過自噬信號分子的改變影響自噬或其他生物學(xué)信息傳遞，最終產(chǎn)生調(diào)節(jié)效應(yīng)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)［44］，mTORC1-ULK1是自噬啟動的關(guān)鍵分子，其下游通路中的Beclin-1、LC3、p62等蛋白分子是自噬發(fā)展、成熟和產(chǎn)生效應(yīng)的重要組成結(jié)構(gòu)，其上游通路中的信號分子則更為廣泛，主要包括PI3K、AMPK、MAPK蛋白分子及氨基酸、胰島素等多種生物因子。調(diào)控自噬的信號分子分子量極小，但蘊含信息卻極廣，這與氣的微觀粒子屬性和最小信息單元的特點高度相同，而在運用中醫(yī)益氣思想的實驗研究中也觀察到，自噬蛋白表達上調(diào)，自噬信號傳導(dǎo)增強，這進一步說明自噬與氣的中介作用內(nèi)涵相通［45］。

2.2 血的濡養(yǎng)作用影響自噬“血主濡之”是中醫(yī)學(xué)對血的濡養(yǎng)作用的早期認識。從功能角度而言，中醫(yī)血的概念與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對血液的認識基本一致，皆認為營養(yǎng)物質(zhì)和氧的供應(yīng)是其重要生理功能之一。而在自噬的發(fā)生機制中，營養(yǎng)匱乏和缺血缺氧是最為常見的誘導(dǎo)因素。因此，可認為中醫(yī)之血對自噬也具有重要影響。自噬受營養(yǎng)因素影響的機制目前已較為明確，其中以葡萄糖、氨基酸、脂質(zhì)影響最為多見。mTOR是體內(nèi)能量感受器，可通過感知能量信號變化對下游自噬啟動蛋白ULK1進行調(diào)控。葡萄糖的氧化供能是產(chǎn)生ATP的重要來源，若葡萄糖氧化分解不足，則導(dǎo)致ATP/AMP比值降低，進而激活A(yù)MPK，AMPK進一步通過激活ULK1誘導(dǎo)自噬表達［46］。不僅如此，葡萄糖水平變化還可間接通過胰島素等血糖調(diào)節(jié)因子影響自噬信號傳導(dǎo)。氨基酸也可調(diào)節(jié)自噬。亮氨酸和精氨酸是公認的自噬激活因子，而胞質(zhì)內(nèi)氨基酸傳感器是激活自噬的重要感應(yīng)裝置［47］。脂肪酸對自噬也具有明顯影響，但不同脂肪酸對自噬的效應(yīng)不一，如飽和脂肪酸可激活自噬，而反式不飽和脂肪酸則可抑制自噬［48］。另一方面，血氧供應(yīng)對細胞自噬也具有較大影響，線粒體是細胞新陳代謝的主要場所，對缺氧極為敏感，缺氧不僅可造成線粒體能量代謝障礙影響自噬，還可導(dǎo)致大量的活性氧（ROS）蓄積，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激或炎癥反應(yīng)，從而激活自噬［49］。由此可見，血的濡養(yǎng)作用對自噬具有直接影響。

3 調(diào)節(jié)氣血對自噬的影響及在疾病防治中的作用

中醫(yī)學(xué)認為，氣血均化生于腎精及水谷之精，兩者同源而異形，一動一靜，一陽一陰，發(fā)揮著不同的生理功能。從屬性上講，氣血互為陰陽，雖有對立制約但又互根互用，彼此融為一體，共同維持體內(nèi)氣血通和、陰陽平衡。氣、血的中醫(yī)生理特性與自噬的功能特點具有相似內(nèi)涵，因此調(diào)理氣血對自噬影響重大。氣屬陽，其性多動善變，故易耗散或逆亂，常出現(xiàn)“氣虛”“氣滯”之證；血為陰，其性多靜而凝，故多壅滯，常表現(xiàn)為“血瘀”證候。因此，益氣活血、行氣活血均為臨床常見治法，而立足于扶正祛邪思想的益氣活血法在自噬研究中最為廣泛。頡志英等［50］對益氣活血法在自噬的研究應(yīng)用中進行了全面總結(jié)，發(fā)現(xiàn)“益氣”“活血”法單用或綜合使用均能夠調(diào)控自噬，如補氣中藥方芪參湯促進大鼠肝竇內(nèi)皮細胞自噬表達，發(fā)揮抗纖維化作用［51］，活血要藥三七能夠增強線粒體自噬保護腎損傷［52］。在藥物配伍方面也發(fā)現(xiàn)，單藥或復(fù)方均能夠影響自噬表達，如人參、黃芪單藥能夠激活自噬保護腦缺血再灌注損傷［53-54］，丹參、川芎可上調(diào)自噬表達修復(fù)心肌細胞缺血損傷［55-56］；復(fù)方中補陽還五湯［57］、加味丹參飲［58］均是益氣活血的代表方，它們分別在脊髓缺血再灌注損傷和心肌缺血損傷的實驗?zāi)Ｐ椭斜憩F(xiàn)出了上調(diào)自噬蛋白表達和減輕組織損傷的作用；同樣以益氣活血為指導(dǎo)思想的龍蛭湯含藥血清［59］也在氧化應(yīng)激自噬障礙中逆轉(zhuǎn)了血管內(nèi)皮細胞自噬受抑現(xiàn)象和細胞損傷。此外，現(xiàn)代藥理學(xué)研究也證實，人參三七川芎提取物混合劑能夠促進衰老內(nèi)皮細胞自噬體的產(chǎn)生以及自噬蛋白的表達，從而發(fā)揮抗衰老作用［60］。上述結(jié)果均表明，益氣活血法是增強自噬、防止細胞損傷的重要方法。然而，益氣活血法防治疾病并非全是通過激活自噬表達來實現(xiàn)，也可通過抑制自噬發(fā)揮治療作用。如當歸能通過下調(diào)缺血再灌注損傷腦組織中自噬蛋白Atg5、Beclin-1、LC3的表達并減輕神經(jīng)細胞損害［61］；紅景天則可能通過抑制Beclin-1、LC3Ⅱ自噬蛋白表達改善腦出血神經(jīng)細胞損傷［62］。在復(fù)方藥中也發(fā)現(xiàn)，益氣活血方［63］能夠抑制線粒體自噬，保護心肌細胞損傷，補陽還五湯［64］則抑制自噬過度激活并通過下調(diào)腦缺血半暗帶LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的表達及p62降解，減輕腦梗死損傷?？梢姡鏆饣钛▽ψ允删哂须p重影響，但最終都與疾病治療相統(tǒng)一，這一方面說明自噬在疾病的發(fā)生中具有復(fù)雜性，另一方面也說明調(diào)理氣血關(guān)系在自噬異常病癥的治療中極為重要。

4 小結(jié)和展望

自噬是氣、血中醫(yī)內(nèi)涵的重要延伸，也是中醫(yī)現(xiàn)代化和具體化研究的重要方向之一。自噬是一個動態(tài)變化的自適應(yīng)過程，其活性變化反映了生物體對環(huán)境的同步適應(yīng)能力，對機體的穩(wěn)定和健康具有重要意義。正確理解氣、血的生理本質(zhì)，把握兩者之間的相互關(guān)系，對研究中醫(yī)藥調(diào)節(jié)自噬防治疾病具有重要的指導(dǎo)意義。本文從氣、血角度對自噬的中醫(yī)內(nèi)涵進行了探析，并從調(diào)理氣血關(guān)系方面分析了其對自噬的具體影響，雖有一定新意，但仍不夠深入和完善，如生理和病理狀態(tài)下氣、血之間的相互關(guān)系在自噬中如何體現(xiàn)、益氣活血法對自噬的多重調(diào)節(jié)機制及其影響因素有哪些、其他調(diào)理氣血法對自噬的影響效應(yīng)如何等，這些問題均是未來需要進一步研究的內(nèi)容之一。但無論如何，本文從氣、血角度闡釋自噬是對中醫(yī)藥防治疾病理論體系的一個補充，具有一定的借鑒意義，今后將進一步深入和完善。