自噬通路及其在頂復(fù)門(mén)原蟲(chóng)入侵發(fā)育中的作用

張億清，李 娟，戚南山，呂敏娜，吳彩艷，林栩慧，胡俊菁，蔡海明，肖文婉，張健騑，廖申權(quán)，孫銘飛

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣州 510225；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物衛(wèi)生研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部獸藥與獸醫(yī)生物技術(shù)學(xué)科群廣東科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站 廣東省畜禽疫病防治研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640）

自噬又被稱(chēng)之為程序性細(xì)胞死亡（Ⅱ型），是存在于所有真核生物中的一種進(jìn)化保守的細(xì)胞自降解過(guò)程，細(xì)胞質(zhì)中受損細(xì)胞器或變性的大分子連同胞漿被雙層囊泡包裹形成自噬體，自噬體再與溶酶體結(jié)合形成自噬溶酶體，在溶酶體中多種酶的作用下降解成小分子回到胞漿重復(fù)利用。根據(jù)底物運(yùn)送到溶酶體的方式不同，自噬可分為三種類(lèi)型：巨自噬（macroautophagy）、微自噬（microautophagy）和分子伴侶介導(dǎo)自噬（chaperone-mediated autophagy）[1]。細(xì)胞在正常生長(zhǎng)發(fā)育中離不開(kāi)自噬的作用，一方面，自噬可把細(xì)胞中受損或過(guò)剩的物質(zhì)降解回收，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)；另一方面，自噬可以應(yīng)對(duì)多種脅迫條件，當(dāng)細(xì)胞遭受病原微生物如寄生蟲(chóng)、病毒、細(xì)菌等入侵時(shí)，細(xì)胞可通過(guò)誘導(dǎo)自噬啟動(dòng)對(duì)微生物的防御作用進(jìn)而清除病原[2]。

頂復(fù)門(mén)原蟲(chóng)隸屬單細(xì)胞真核生物，常見(jiàn)的有剛地弓形蟲(chóng)（Toxoplasma gondii）、瘧原蟲(chóng)（Plasmodium spp.）等，是引起人和動(dòng)物重要寄生蟲(chóng)病的一類(lèi)病原，它們都有著相似的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和保守的入侵機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，頂復(fù)門(mén)原蟲(chóng)入侵宿主細(xì)胞時(shí)，宿主細(xì)胞可通過(guò)自噬將其清除；同時(shí)，頂復(fù)門(mén)原蟲(chóng)亦可以逃逸宿主細(xì)胞自噬的天然防御作用，并利用自噬這一過(guò)程為自身的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量[3-4]。

1 自噬的形成及分子調(diào)節(jié)

自噬是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，可人為的把這個(gè)過(guò)程分解為一系列連續(xù)的步驟，主要有四步：細(xì)胞在接受自噬誘導(dǎo)信號(hào)后，在胞質(zhì)中形成自噬前體結(jié)構(gòu)（pre-autophagosomal structure,PAS），PAS進(jìn)而招募其他自噬相關(guān)基因（autophagy associated gene,ATG）蛋白進(jìn)行定位； PAS在ATG蛋白的調(diào)控下不斷擴(kuò)展、延伸；雙層囊泡包裹著胞漿成分形成自噬體；自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，在溶酶體腔室水解酶的作用下胞漿成分分解成小分子物質(zhì)并釋放到胞內(nèi)循環(huán)利用。自噬是一個(gè)嚴(yán)格調(diào)控的分解代謝過(guò)程，大約受到18個(gè)核心基因蛋白的調(diào)控，主要包含以下5種復(fù)合體：

1.1 ULK1-ATG13-FIP200復(fù)合體 LK1（酵母ATG1同系物）、FIP200（酵母ATG17同系物）、ATG13三種蛋白形成的ULK1復(fù)合物是連接自噬信號(hào)通路上游MTOR和AMPK與下游自噬體形成的關(guān)鍵橋梁，也是唯一具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的自噬核心蛋白[5]。

外界營(yíng)養(yǎng)充足的情況下，MTOR被激活，活化的MTOR能夠高度磷酸化ATG13，磷酸化后的ATG13降低與ULK1的親和力，導(dǎo)致自噬被抑制。外界營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)，受能量調(diào)控的信號(hào)AMPK可直接抑制MTOR，或經(jīng)TSC1/TSC2途徑抑制Rheb活性間接抑制MTOR，此時(shí)抑制性MTOR依賴(lài)的磷酸位點(diǎn)上的ATG13發(fā)生去磷酸化，磷酸化水平降低的ATG13與ULK1和FIP2OO結(jié)合 能力增強(qiáng)，從而誘導(dǎo)自噬。ULK1對(duì)自噬的誘導(dǎo)過(guò)程是基于其激酶活性還是通過(guò)ULK1復(fù)合物的功能目前還存在爭(zhēng)論。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞中缺乏ULK1時(shí)，ATG13與FIP200可以相互作用，當(dāng)ATG13缺失時(shí)，ULK1與FIP200不能直接作用，表明ATG13介導(dǎo)ULK1與FIP200相互作用[6]。

1.2 磷脂酰肌醇-3-激酶復(fù)合物（Ⅲ型PI3K） 哺乳動(dòng)物中的PI3K有兩種類(lèi)型：Ⅰ型PI3K和Ⅲ型PI3K。Ⅰ型PI3K在胰島素或生長(zhǎng)因子的刺激下將底物PIP2轉(zhuǎn)化成PIP3，PIP3再通過(guò)胰島素信號(hào)通路激活PKB和MTOR，從而抑制自噬。Ⅲ型PI3K復(fù)合體在自噬體的形成中起誘導(dǎo)膜延伸、擴(kuò)展的作用。Ⅲ型PI3K復(fù)合體定位于自噬前體結(jié)構(gòu)上（proautophagosome,PAS），可結(jié)合膜成分，使脂質(zhì)分子中的磷脂酰乙醇（phosphatidylinositol,PI）磷酸化為PI3P、PI3P進(jìn)而再招募與其相結(jié)合的蛋白到雙層膜上包括ATG18、ATG21、ATG12-ATG5-ATG16多聚體及LC3等。

Ⅲ型PI3K在細(xì)胞內(nèi)形成兩種復(fù)合體：PI3K復(fù)合體Ⅰ和Ⅱ，兩種復(fù)合體包含3種共同組分：VPS34（Ⅲ型PI3K的一種）、ATG6（哺乳動(dòng)物同系物Beclin1）、VPS15，都包含一種特有成分ATG14或VPS38，目前認(rèn)為它們?cè)贏TG6與VPS34-VPS15中起連接作用，復(fù)合體Ⅰ才與自噬相關(guān)[7]。

PI3K復(fù)合體Ⅰ中的ATG6是自噬調(diào)控的核心蛋白，Beclin1是哺乳動(dòng)物中 ATG6的同系物，包含三個(gè)結(jié)構(gòu)域：BH3（Bcl-2-homology3）、中央螺旋區(qū)（central coiled-coil domain,CCD）和進(jìn)化保守區(qū)（evolutionarily conserved domain,ECD）。VPS34能夠與Beclin1的ECD結(jié)構(gòu)域結(jié)合，形成Beclin1-VPS34復(fù)合物，促使磷脂酰乙醇（phosphatidylinositol,PI）磷酸化成PI3P，招募其他蛋白定位于雙層膜上。UVRAG（VPS38同系物）可以與Beclin1的CCD結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而提高PI3K的活性[8]。Bcl-2/Bcl-XL含有BH3受體，它們可以與Beclin1競(jìng)爭(zhēng)受體，從而抑制自噬的進(jìn)程。

1.3 ATG9跨膜系統(tǒng) 關(guān)于自噬體膜脂質(zhì)的來(lái)源一直存在爭(zhēng)論，目前普遍認(rèn)為該脂質(zhì)來(lái)源于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。ATG9是自噬體形成的膜整合蛋白，被認(rèn)為是組裝過(guò)程中的膜載體，負(fù)責(zé)從外周位點(diǎn)運(yùn)送脂質(zhì)成分至PAS上組成自噬體膜[9]。自噬發(fā)生時(shí)ATG9不斷地在PAS與外周位點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)自噬體成熟時(shí)，ATG9沒(méi)有整合至自噬體上，而是以游離的狀態(tài)重回胞漿。

ATG9從外周位點(diǎn)攜帶脂質(zhì)成分運(yùn)送至PAS過(guò)程稱(chēng)為順行運(yùn)輸，該過(guò)程需要其他蛋白一起協(xié)助進(jìn)行。ATG23是外周膜蛋白，ATG27是Ⅰ型跨膜蛋白，在順行運(yùn)輸過(guò)程中兩者與ATG9組成異源三聚體復(fù)合物，一起移動(dòng)至PAS上。ATG9被順利運(yùn)送到PAS上還需要肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的參與，肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架遭到破壞時(shí)ATG9也不能被運(yùn)送到PAS上。肌動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白Arp2是肌動(dòng)蛋白纖絲成核因子Arp2/3復(fù)合物的一個(gè)亞基，與ATG9相互作用并靶向PAS提供動(dòng)力，ATG11介導(dǎo)ATG9與Arp2/3的結(jié)合，促使Arp2/3推動(dòng)ATG9從外周位點(diǎn)運(yùn)送到PAS上。

ATG9從PAS上回到外周位點(diǎn)稱(chēng)為逆行運(yùn)輸，該過(guò)程需要多種蛋白的協(xié)助，包括ULK1復(fù)合物、ATG2、ATG18、Ⅲ型PI3K復(fù)合物Ⅰ等，缺少任何一種蛋白，都會(huì)導(dǎo)致ATG9滯留在PAS上。ATG23和ATG27的回收需要依靠ULK1復(fù)合物的激酶活性，ULK1復(fù)合物能夠促進(jìn)ATG2和ATG18與ATG9的結(jié)合，這種結(jié)合的復(fù)合物促使ATG9從PAS上回到外周位點(diǎn)進(jìn)行下一輪的脂質(zhì)運(yùn)輸。

1.4 ATG12-ATG5-ATG16和ATG8-PE兩種泛素樣途徑 自噬體雙層膜在延伸過(guò)程中包括兩種泛素化途徑：ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物和ATG8-PE復(fù)合物，兩者驅(qū)動(dòng)雙層膜的延伸和彎曲。

ATG12的C末端甘氨酸與泛素E1樣酶ATG7的活性半胱胺酸位點(diǎn)結(jié)合形成一個(gè)脂硫鍵導(dǎo)致ATG12活化，活化的ATG12在E2樣酶ATG10的作用下通過(guò)甘氨酸與ATG5內(nèi)部的一個(gè)賴(lài)氨酸殘基結(jié)合，形成一個(gè)異源二聚體，隨后再與ATG16結(jié)合形成四聚體復(fù)合物[10]。ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物定位于自噬體雙層膜的外側(cè)，驅(qū)動(dòng)膜的彎曲延伸，并在雙層膜閉合前后釋放回胞漿中[11]。

另一種泛素樣系統(tǒng)是ATG8與磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl elthanolamines,PE）結(jié)合形成ATG8-PE復(fù)合物。早期形成的ATG8沒(méi)有活性，其C末端精氨酸被ATG4水解切割暴露出甘氨酸。隨后ATG8的甘氨酸與E1樣酶ATG7的半胱氨酸結(jié)合被活化，再與E2樣酶ATG3結(jié)合，最終在ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物的作用下，ATG8與PE結(jié)合形成ATG8-PE復(fù)合物，也稱(chēng)為L(zhǎng)C3-Ⅱ[12]。ATG8-PE復(fù)合物定位于雙層膜兩側(cè)，位于內(nèi)測(cè)的ATG8-PE隨著自噬體運(yùn)送到溶酶體中被降解，位于外側(cè)的ATG8-PE復(fù)合物被ATG4切割，使ATG8從膜上分離，重回胞漿[13]。

2 自噬的信號(hào)傳導(dǎo)

細(xì)胞中自噬的誘導(dǎo)或抑制受到多種因素的刺激，例如營(yíng)養(yǎng)、能量、生長(zhǎng)因子、藥物或輻射等。不同因素刺激自噬的信號(hào)通路不一樣，已知有多種信號(hào)通路匯聚于進(jìn)化保守的雷帕霉素靶點(diǎn)（target of rapamycin,TOR），通過(guò)TOR酶活性調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬，也有一些信號(hào)通路不依賴(lài)TOR發(fā)揮作用。

2.1 依賴(lài)于TOR激酶的信號(hào)通路 TOR是細(xì)胞內(nèi)一種結(jié)構(gòu)和功能高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，目前已知在315種真核生物中鑒定出TOR基因[14]。哺乳動(dòng)物中（mechanistic target of rapamycin,MTOR）主要存在于兩種復(fù)合物中：mTORC1和mTORC2，而與自噬相關(guān)的mTOR存在于mTORC1復(fù)合物，并且mTORC1是藥物雷帕霉素已知的唯一靶點(diǎn)，由四種蛋白組成，分別為mTOR、MLST8（也稱(chēng)為GBL）、PRAS40以及Raptor（mTOR調(diào)節(jié)性相關(guān)蛋白）。mTORC1的活性可通過(guò)整合多種信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中最主要的是PI3K-AKT和AMPK。

2.1.1 PI3K-AKT信號(hào)通路 PI3K-AKT通路是自噬傳導(dǎo)中研究最深入的信號(hào)通路，對(duì)自噬起到抑制作用。Ⅰ型磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase and protein kinase B,PI3K）的活化多依賴(lài)存在于質(zhì)膜內(nèi)測(cè)的底物生長(zhǎng)因子。活化的Ⅰ型PI3K使PIP2磷酸化成PIP3，PIP3再與含有PH結(jié)構(gòu)域的蛋白PDK1結(jié)合，促使PDK1磷酸化AKT，AKT抑制GTP酶激活蛋白復(fù)合物TSC1-TSC2，導(dǎo)致Rheb-GTP穩(wěn)定，這將活化MTOR并抑制細(xì)胞自噬。MTOR和PDK1均可以活化核糖體蛋白S6激酶（ribosomal protein S6 kinase,S6K）[15]，在營(yíng)養(yǎng)條件下，S6K可直接誘導(dǎo)自噬，或通過(guò)抑制Ⅰ型PI3K間接誘導(dǎo)自噬，以維持在營(yíng)養(yǎng)條件下的基礎(chǔ)自噬。在營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下，MTOR可抑制S6K引起的自噬，防止自噬過(guò)度。

2.1.2 AMPK信號(hào)通路 AMPK通路是細(xì)胞受到能量脅迫條件下誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生能量的信號(hào)通路，當(dāng)細(xì)胞中ATP水平急劇下降時(shí)，肝肌酶B1（liver kinase B1,LKB1）對(duì)AMPK的活化，活化的AMPK可通過(guò)誘導(dǎo)結(jié)節(jié)硬化癥復(fù)合物TSC1-TSC2的活化來(lái)抑制MTOR，從而誘導(dǎo)自噬。AMPK也可通過(guò)磷酸化并穩(wěn)定細(xì)胞周期蛋白激酶抑制因子P27蛋白，導(dǎo)致自噬活化。

2.2 不依賴(lài)TOR的信號(hào)通路 在細(xì)胞中亦含有多種信號(hào)通路獨(dú)立于TOR蛋白來(lái)調(diào)節(jié)自噬，它們?cè)诩?xì)胞應(yīng)對(duì)各種脅迫條件時(shí)發(fā)揮重要作用。真核翻譯起始因子2α激酶（eukaryotic translation intiation factor 2,EIF2α）在哺乳動(dòng)物中含有四種類(lèi)型：HR、GCN2、PKR和PERK，它們可分別在亞鐵血紅素缺乏、饑餓、病毒感染和ER脅迫條件下激活自噬；死亡相關(guān)蛋白激酶（death-associated protein kinase,DAPK）家族包含三個(gè)密切相關(guān)的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，分別為DAPK、ZIPK和DRP-1，這三種蛋白可組成多蛋白復(fù)合物，應(yīng)對(duì)多種細(xì)胞脅迫來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬性的細(xì)胞死亡；JNK蛋白可通過(guò)磷酸化抑制Bcl-2家族成員與Beclin結(jié)合，導(dǎo)致Beclin從Beclin-Bcl-2復(fù)合物中脫離，進(jìn)而誘導(dǎo)自噬[7]。

3 自噬通路在頂復(fù)門(mén)原蟲(chóng)入侵發(fā)育中的作用

自噬除了能夠維持自身穩(wěn)態(tài)之外，在細(xì)胞遭受外界脅迫條件時(shí)也發(fā)揮重要作用[16]，如當(dāng)細(xì)胞遭受寄生蟲(chóng)感染時(shí)，自噬可以把寄生蟲(chóng)包裹運(yùn)送到溶酶體進(jìn)行降解。研究也發(fā)現(xiàn)，在自噬清除寄生蟲(chóng)時(shí)，寄生蟲(chóng)似乎也能夠?qū)顾拗鞯淖允蓹C(jī)制，甚至利用宿主細(xì)胞的自噬為自身發(fā)育提供能量[17]。近年來(lái)，關(guān)于頂復(fù)門(mén)原蟲(chóng)感染引起宿主細(xì)胞自噬的研究越來(lái)越多，尤以弓形蟲(chóng)和瘧原蟲(chóng)為主。

3.1 弓形蟲(chóng) 弓形蟲(chóng)屬于頂復(fù)門(mén)原蟲(chóng)，可侵入任何有核細(xì)胞，對(duì)人和動(dòng)物產(chǎn)生極大的危害。弓形蟲(chóng)侵入宿主細(xì)胞后，可在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生納蟲(chóng)空泡（parasitophorous vacuole,PV）、納蟲(chóng)空泡膜（parasitophorous vacuole membrane,PVM）部分成分來(lái)源于宿主細(xì)胞，可使弓形蟲(chóng)免受宿主細(xì)胞免疫清除。在哺乳動(dòng)物中，IFN-γ在清除弓形蟲(chóng)感染中起著重要的作用，也可以觸發(fā)多種途徑抵抗弓形蟲(chóng)，包括誘導(dǎo)抗菌分子一氧化氮、活性氧和營(yíng)養(yǎng)缺乏等，其中最重要的是免疫相關(guān)GTP酶（immunityrelated GTPase,IRG）（嚙齒動(dòng)物特有的GTPase）和鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白（Guanylate-binding protein,GBP），這些蛋白能夠破壞弓形蟲(chóng)或者限制弓形蟲(chóng)生長(zhǎng)[18]。

在小鼠細(xì)胞模型中，弓形蟲(chóng)進(jìn)入宿主細(xì)胞形成PV，隨后IRG聚集到PVM上導(dǎo)致膜破裂，弓形蟲(chóng)暴露在細(xì)胞質(zhì)中最終被宿主細(xì)胞自噬所清除。在早期對(duì)EPV病毒的研究中發(fā)現(xiàn)了自噬蛋白LC3能夠招募IRG蛋白[19]，在LC3脂化結(jié)合PVM的過(guò)程中涉及到幾種自噬蛋白，如ATG5、ATG12和ATG16等，這幾種蛋白對(duì)IFN-γ誘導(dǎo)的IRG結(jié)合到PVM中也起很重要的作用[20]。例如在缺乏ATG5的情況下，IRGA6、IRGB6和IRGD等蛋白聚集在宿主細(xì)胞質(zhì)中[21]。在缺乏LC3同系物Gabarap、Gabarapl1和Gabarapl2（Gate-16）的情況下，IRG靶向PVM的能力降低，再將ATG12-ATG5-ATG16L1復(fù)合體重新定位到其他膜上，會(huì)導(dǎo)致IRG聚集到其他膜上而不是PVM[22]。但是，如果缺乏ULK1、ATG9或ATG14等誘導(dǎo)自噬的上游蛋白并不會(huì)影響IRG靶向PVM和清除弓形蟲(chóng)。表明這種機(jī)制誘導(dǎo)的自噬并不是典型自噬。

不同細(xì)胞對(duì)弓形蟲(chóng)的處理方式不一樣，小鼠細(xì)胞是通過(guò)IRG破壞PVM導(dǎo)致弓形蟲(chóng)死亡，但人類(lèi)細(xì)胞不表達(dá)IRG，而是以泛素為靶向，通過(guò)LC3招募P62、NDP52、GBPS等結(jié)合在PV上，在PV周?chē)纬勺允赡ぐ鳳V，從而限制弓形蟲(chóng)生長(zhǎng)。GBPS還可以通過(guò)介導(dǎo)一種被稱(chēng)為焦亡的宿主細(xì)胞死亡的程序化形式清除弓形蟲(chóng)，GBPS介導(dǎo)弓形蟲(chóng)的PAMPS暴露于細(xì)胞質(zhì)PRR中，通過(guò)激活半胱天冬酶-1（Caspase-1）使宿主細(xì)胞膜上形成孔隙，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[23]。

CD40介導(dǎo)的弓形蟲(chóng)清除作為IFN-γ介導(dǎo)途徑的一個(gè)補(bǔ)充機(jī)制，可誘導(dǎo)完整的自噬來(lái)清除弓形蟲(chóng)。弓形蟲(chóng)進(jìn)入細(xì)胞并形成納蟲(chóng)空泡，CD40刺激自噬復(fù)合物如ULK1、Ⅲ型PI3K復(fù)合物等，并招募LC3定位于自噬體膜上包裹著PV，運(yùn)送到溶酶體上并與之結(jié)合，從而清除弓形蟲(chóng)[24]。

宿主細(xì)胞通過(guò)自噬來(lái)清除寄生蟲(chóng)，同時(shí)，寄生蟲(chóng)也可以通過(guò)調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞自噬為自身生長(zhǎng)提供條件。在PV中的弓形蟲(chóng)可通過(guò)激活表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor,EGFR）介導(dǎo)的信號(hào)通路來(lái)阻止自噬機(jī)制對(duì)弓形蟲(chóng)的靶向作用[25]。在HeLa細(xì)胞中，弓形蟲(chóng)在細(xì)胞中可誘導(dǎo)大量的自噬體形成，利用宿主細(xì)胞自噬產(chǎn)生的能量來(lái)維持自身生長(zhǎng)[26]。最近的研究也發(fā)現(xiàn)，感染弓形蟲(chóng)的細(xì)胞會(huì)發(fā)生脂滴自噬，從而為弓形蟲(chóng)的發(fā)育提供脂肪酸來(lái)源[27]?？偟膩?lái)說(shuō)，弓形蟲(chóng)感染細(xì)胞引起宿主細(xì)胞自噬，自噬又可以反過(guò)來(lái)促進(jìn)弓形蟲(chóng)的發(fā)育。

3.2 瘧原蟲(chóng) 瘧原蟲(chóng)經(jīng)蚊子傳播進(jìn)入哺乳動(dòng)物體內(nèi)先后在肝細(xì)胞和紅細(xì)胞內(nèi)發(fā)育，由于成熟紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞器，故瘧原蟲(chóng)在紅細(xì)胞內(nèi)不引起宿主細(xì)胞自噬行為，而在肝細(xì)胞內(nèi)，宿主細(xì)胞的自噬對(duì)瘧原蟲(chóng)的發(fā)育具有重要影響[28]。

伯氏瘧原蟲(chóng)（Plasmodium berghei）侵入肝細(xì)胞后，肝細(xì)胞通過(guò)識(shí)別孢子體表面6-半胱氨酸結(jié)構(gòu)域蛋白P36等在細(xì)胞質(zhì)中形成PV，將瘧原蟲(chóng)包裹起來(lái)[29]。隨后PV迅速招募LC3及其結(jié)合蛋白P62、NBR1、NDP52等蛋白結(jié)合到PV膜上，LC3的功能之一是將結(jié)合受體靶向溶酶體，導(dǎo)致PV在溶酶體中降解，這一過(guò)程類(lèi)似于選擇性自噬[30]。與其他已知的自噬形式相比，肝細(xì)胞自噬清除瘧原蟲(chóng)的反應(yīng)有幾點(diǎn)不同的特點(diǎn)。首先，典型自噬反應(yīng)涉及到自噬膜的產(chǎn)生，由自噬膜包裹著需降解的底物形成自噬體，而PVM上的LC3修飾并不涉及新膜的產(chǎn)生。其次，典型自噬中自噬體形成后隨即與溶酶體結(jié)合，降解內(nèi)容物，而PVM則被溶酶體包圍，不容易與溶酶體融合。第三，LC3與PVM的結(jié)合是暫時(shí)的，在瘧原蟲(chóng)發(fā)育后期，LC3通過(guò)泡狀網(wǎng)絡(luò)（tubovesicular network,TVN）從PVM中吸取出來(lái)釋放到細(xì)胞漿中，LC3與PVM的分離是瘧原蟲(chóng)的發(fā)育所必須的條件[31]。第四，LC3結(jié)合到PVM中依賴(lài)于LC3的脂化，表明典型自噬中LC3泛素化途徑中涉及到的ATG蛋白也參與此過(guò)程，但其并不需要ULK1等自噬起始物?；谝陨蠋讉€(gè)特點(diǎn)，肝期瘧原蟲(chóng)發(fā)育可能是一種非典型自噬形式，這種反應(yīng)被稱(chēng)為瘧原蟲(chóng)相關(guān)自噬樣反應(yīng)PAAR[32]。

不同瘧原蟲(chóng)引起宿主細(xì)胞產(chǎn)生的免疫反應(yīng)也不相同。間日瘧原蟲(chóng)（plasmodium vivax）感染肝細(xì)胞后需要額外的IFN-γ刺激來(lái)識(shí)別和清除寄生蟲(chóng)，其機(jī)制與LC3樣相關(guān)自噬（LAP）相關(guān)。IFN-γ介導(dǎo)的反應(yīng)依賴(lài)于PI3KC3的成員Beclin 1、泛素結(jié)合系統(tǒng)等促進(jìn)LC3-PE結(jié)合到PVM中并導(dǎo)向溶酶體融合，進(jìn)而清除瘧原蟲(chóng)。

為了能夠在宿主細(xì)胞中更穩(wěn)定地生存，瘧原蟲(chóng)也進(jìn)化出可以抵抗宿主細(xì)胞免疫清除的分子機(jī)制。伯氏瘧原蟲(chóng)感染肝細(xì)胞后被PVM包裹，PVM來(lái)源于宿主細(xì)胞，卻可以被瘧原蟲(chóng)廣泛修飾，將其蛋白質(zhì)插入到PV膜上[33]。因此，這些蛋白質(zhì)中將有可能改變PVM的功能以破壞宿主細(xì)胞對(duì)瘧原蟲(chóng)的防御。在目前發(fā)現(xiàn)的這些少數(shù)蛋白中，UIS3對(duì)瘧原蟲(chóng)的肝期發(fā)育影響最大。UIS3缺失的瘧原蟲(chóng)感染宿主細(xì)胞后不能繼續(xù)發(fā)育并很快被自噬清除，但感染自噬缺陷的宿主細(xì)胞時(shí)，瘧原蟲(chóng)能正常生長(zhǎng)[34]，表明UIS3蛋白對(duì)宿主細(xì)胞自噬清除產(chǎn)生抑制作用。瘧原蟲(chóng)蛋白UIS3通過(guò)與PV膜上的LC3結(jié)合調(diào)控宿主細(xì)胞自噬，這一證據(jù)來(lái)源于在GFP-LC3穩(wěn)定表達(dá)的HeLa細(xì)胞中，UIS3-myc瘧原蟲(chóng)感染宿主細(xì)胞后發(fā)現(xiàn) GFP-LC3與UIS3相互作用，并且在對(duì)UIS3-LC3交界面結(jié)構(gòu)研究中發(fā)現(xiàn)UIS3上存在能與LC3結(jié)合的重要氨基酸殘基[35]。UIS3通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性地與LC3非經(jīng)典的LIR基序結(jié)合，阻斷LC3與其他目標(biāo)蛋白P62、NDP52、NBR1的泛素結(jié)合，從而對(duì)宿主的自噬機(jī)制產(chǎn)生抑制。

與伯氏瘧原蟲(chóng)研究觀察到的逃避策略相反，肝期間日瘧原蟲(chóng)通過(guò)避免選擇性識(shí)別而逃避宿主的自噬機(jī)制。間日瘧原蟲(chóng)PVM上的LC3標(biāo)記由IFN-γ誘導(dǎo)，以IFN-γ介導(dǎo)的LAP清除為目標(biāo)的寄生蟲(chóng)通常無(wú)法逃避細(xì)胞內(nèi)免疫反應(yīng)。這可能與間日瘧原蟲(chóng)獨(dú)特的肝休眠期相關(guān)，推測(cè)間日瘧原蟲(chóng)可能通過(guò)干擾IFN-γ信號(hào)通路來(lái)阻止自噬反應(yīng)的發(fā)生。

宿主細(xì)胞內(nèi)典型的自噬能夠?yàn)榀懺x(chóng)的發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)饑餓小鼠和正常小鼠同時(shí)感染等量瘧原蟲(chóng)，饑餓組瘧原蟲(chóng)的數(shù)量是正常組的20倍以上[28,36]，基于這個(gè)現(xiàn)象，推測(cè)宿主細(xì)胞中可供執(zhí)行自噬的分子供應(yīng)數(shù)量有限，如果一個(gè)饑餓的細(xì)胞被額外感染，典型和非典型自噬途徑會(huì)競(jìng)爭(zhēng)共同的自噬成分。為了生存，被感染的細(xì)胞似乎優(yōu)先于典型的自噬產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)。根據(jù)這一假設(shè)，寄生蟲(chóng)可以更容易地在饑餓的細(xì)胞中建立感染，從饑餓細(xì)胞中獲取由典型自噬提供的營(yíng)養(yǎng)進(jìn)而維持生長(zhǎng)。

4 小結(jié)與展望

宿主細(xì)胞自噬一方面可以清除進(jìn)入胞內(nèi)的寄生蟲(chóng)，另一方面又可為其發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)，不同寄生蟲(chóng)感染宿主細(xì)胞引起的自噬通路作用方式及途徑不一樣，甚至同一種寄生蟲(chóng)感染不同宿主細(xì)胞引起的自噬現(xiàn)象也不完全一樣。關(guān)于頂復(fù)門(mén)原蟲(chóng)與宿主細(xì)胞自噬的相關(guān)機(jī)制研究目前主要集中在少數(shù)種類(lèi)的寄生蟲(chóng)，研究的深度和廣度仍需進(jìn)一步擴(kuò)展，如寄生蟲(chóng)引起宿主細(xì)胞自噬信號(hào)通路、寄生蟲(chóng)本身自噬對(duì)入侵宿主細(xì)胞的活力等。從自噬角度研究胞內(nèi)原蟲(chóng)與宿主細(xì)胞的互作機(jī)制，解析并挖掘重要的作用分子，對(duì)該類(lèi)疾病的防控將會(huì)是一個(gè)很好的突破點(diǎn)。