細(xì)胞自噬在肝衰竭中的研究進(jìn)展*

羅云鳳，邵建國，居林玲，陳 琳

(1 南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，南通 226001；2 南通大學(xué)附屬南通第三醫(yī)院，江蘇省南通市第三人民醫(yī)院消化內(nèi)科；3 江蘇省南通市傳染病(肝病)醫(yī)學(xué)中心)

肝衰竭是臨床常見的嚴(yán)重肝病癥候群，其病情發(fā)展迅速，病死率極高，預(yù)后差。肝衰竭是由肝炎病毒、藥物、肝毒性物質(zhì)、遺傳代謝性疾病和肝臟缺血再灌注損傷(ischemia/reperfusion,I/R)等引起的嚴(yán)重肝臟損害，導(dǎo)致肝臟的合成、解毒、代謝和生物轉(zhuǎn)化功能嚴(yán)重障礙或失代償，出現(xiàn)以黃疸、凝血功能障礙、肝腎綜合征、肝性腦病、腹水等為主要表現(xiàn)的一組臨床癥候群。細(xì)胞自噬通過多種途徑在肝衰竭中發(fā)揮作用，本文就細(xì)胞自噬在肝衰竭中的不同作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 自 噬

自噬是一種分解代謝過程，在細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)缺乏或應(yīng)激狀態(tài)時，通過溶酶體吞噬降解大分子物質(zhì)及受損細(xì)胞器，提供修復(fù)所需能量，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，避免細(xì)胞死亡[1]。自噬廣泛存在于機(jī)體的生理過程(如在動物的生長發(fā)育、老化和分化過程)和病理過程。常見的病理因素包括：營養(yǎng)缺乏、能量代謝異常、缺血、缺氧、病原體感染等。自噬調(diào)節(jié)失控與多種人類疾病的發(fā)展有關(guān)，如癌癥、代謝功能障礙、神經(jīng)退行性疾病和肝臟相關(guān)疾病[2]。

根據(jù)發(fā)生機(jī)制的不同，細(xì)胞自噬可分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬。巨自噬是最常見的一類，依賴于“自噬體”，即細(xì)胞中的球形囊泡，能夠移動到微管組織中心，隨后自噬體與溶酶體融合，降解所含的物質(zhì)[3]。第二種類型為微自噬，溶酶體通過溶酶體膜的內(nèi)陷來包裹小的細(xì)胞內(nèi)底物[4]。伴侶介導(dǎo)的自噬，具有高度選擇性，它不使用囊泡，常借助伴侶蛋白，如熱休克同源蛋白70(heat shock cognate protein 70,HSC70)，特異性降解帶有獨(dú)特識別含有賴氨酸-苯丙氨酸-谷氨酸-精氨酸-谷氨酰胺(lysinephenylalanine-glutamicacid-arginine-glutarnine,KFERQ)樣五肽的胞質(zhì)蛋白，溶酶體膜上的受體蛋白-溶酶體相關(guān)膜蛋白2A(lysosome-associated membrane protein type 2A,LAMP2A)識別蛋白暴露的KFERQ 基因，引導(dǎo)目的蛋白進(jìn)入溶酶體降解。細(xì)胞清除異常蛋白主要通過溶酶體自噬過程進(jìn)行[5]。

2 肝衰竭和自噬

研究[6]表明，自噬在肝衰竭的發(fā)展中起到重要的雙向調(diào)節(jié)作用。在一定的條件下，適度的細(xì)胞自噬發(fā)揮保肝作用，抑制細(xì)胞凋亡和壞死，保護(hù)肝細(xì)胞，改善肝功能；但在某些條件下，過度細(xì)胞自噬可進(jìn)一步加重肝功能損傷。

2.1 細(xì)胞自噬對肝功能衰竭的保護(hù)作用 自噬在不同病因?qū)е碌母螕p傷中發(fā)揮保護(hù)肝細(xì)胞作用。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、乙酰氨基酚(acetaminophen,APAP)等多種物質(zhì)致肝功能衰竭引起細(xì)胞功能受損，而自噬通過吞噬并降解損傷細(xì)胞，減少活性氧(reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生，抑制炎癥反應(yīng)，維持肝細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，發(fā)揮預(yù)防或延遲細(xì)胞死亡的作用[7-9]。

2.1.1 按肝衰竭的病程長短分類 急性肝衰竭(acute liver failure,ALF)：LPS 聯(lián)合D-半乳糖胺(Gal N)注射誘導(dǎo)ALF，出現(xiàn)嚴(yán)重的肝淤血，導(dǎo)致肝細(xì)胞迅速死亡。研究[10]發(fā)現(xiàn)，在D-Gal N 和LPS 共同建立的原代肝細(xì)胞損傷模型中，AMPK/PPARα 通路被抑制，細(xì)胞自噬減弱，抑制miR-19a 的表達(dá)可上調(diào)自噬表達(dá)水平，改善ALF。

慢性肝衰竭：研究[11]發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自噬在慢性乙型肝炎患者中高表達(dá)，而在肝衰竭中低表達(dá)，動物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了細(xì)胞自噬能夠顯著改善肝衰竭的肝細(xì)胞損傷。

2.1.2 按肝衰竭的致病原因分類 HBV 感染所致肝衰竭：在我國，引起肝衰竭的最常見病因是HBV感染。研究HBV 感染最適宜的模型為內(nèi)毒素肝衰竭模型，可用LPS 聯(lián)合Gal N 注射致肝衰竭發(fā)生。張向穎等[12]在D-Gal N 和LPS 誘導(dǎo)的ALF 小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)抑制GSK3β 活性后，與自噬相關(guān)的Atg5、Atg7、Beclin-1 基因和蛋白的表達(dá)均增加，誘導(dǎo)肝細(xì)胞產(chǎn)生自我保護(hù)機(jī)制，從而提出了在ALF 的致病機(jī)制中，GSK3β 是細(xì)胞自噬的重要調(diào)節(jié)分子。E.S.GUO 等[13]同樣在D-Gal N 和LPS 誘導(dǎo)的小鼠ALF 模型中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自噬受到抑制作用，F(xiàn)K866 可抑制JNK 活性，上調(diào)自噬，從而減輕肝損傷。

APAP 過量引起的肝損傷是人類急性藥物性肝衰竭的主要原因，有研究[14]表明，APAP 過量導(dǎo)致肝細(xì)胞自噬增強(qiáng)，去除受損的線粒體，抑制炎癥反應(yīng)。自噬不僅通過清除受損的線粒體緩解過量APAP 誘導(dǎo)的肝細(xì)胞死亡，且其自噬溶酶體降解途徑的激活還可以選擇性地去除APAP 加合物[15]。

據(jù)報(bào)道[16]，四氯化碳(carbon tetrachloride,CCl4)通過激活細(xì)胞色素P450 系統(tǒng)誘導(dǎo)肝毒性，導(dǎo)致自由基和氧活性物質(zhì)形成，與膜脂發(fā)生過氧化反應(yīng)，破壞肝細(xì)胞膜的完整性，同時，CCl4的代謝物也不可逆地結(jié)合細(xì)胞內(nèi)大分子，導(dǎo)致肝臟谷胱甘肽減少和線粒體功能喪失。研究[17]表明，在CCl4誘導(dǎo)的大鼠ALF模型中，AMPKα 表達(dá)增加，且AMPKα 表達(dá)的升高優(yōu)先于雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白(regulatory associated protein of mTOR complex 1,RPTOR)的減少和ULK1(一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶)的激活，提示激活的AMPKα 促進(jìn)mTORC1 的失活，促進(jìn)了ULK1 化合物的解離和自噬的發(fā)生，從而減緩肝損傷，表明AMPK-mTORC1-ULK1 信號誘導(dǎo)的自噬可以減輕CCl4對肝細(xì)胞的毒性作用。

肝移植是晚期肝衰竭的主要治療方法，移植時易出現(xiàn)I/R，與肝功能密切相關(guān)[18]。缺血預(yù)處理可通過自噬降低I/R，可增強(qiáng)自噬蛋白LC3、Beclin1 表達(dá)，減輕炎性因子和凋亡水平，增強(qiáng)保護(hù)作用[19]。研究[20]表明，接受老年肝移植時會出現(xiàn)更高的移植后發(fā)病率和死亡率，而通過自噬去除受損的細(xì)胞器，特別是功能不全的線粒體可以保護(hù)肝細(xì)胞，改善肝臟的能量代謝，預(yù)防術(shù)后老年肝臟I/R 風(fēng)險。巨噬細(xì)胞來源的血紅素加氧酶(heme-oxygenase-1,HO-1)是一種關(guān)鍵的熱休克蛋白，在肝移植I/R 中發(fā)揮維持穩(wěn)態(tài)的重要作用，過表達(dá)HO-1 可激活細(xì)胞內(nèi)的SIRT1 自噬軸，發(fā)揮重要的保護(hù)作用[21]。

2.2 細(xì)胞自噬加重肝衰竭 適度的細(xì)胞自噬通?？梢愿纳萍?xì)胞凋亡和壞死，發(fā)揮對肝衰竭的保護(hù)作用，但是細(xì)胞自噬過度表達(dá)則會加重肝衰竭。K.GOTOH等[22]通過構(gòu)建大鼠I/R 模型，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自噬會引發(fā)肝細(xì)胞大量壞死，從而導(dǎo)致肝功能障礙，抑制自噬會減少肝細(xì)胞凋亡壞死，并降低大鼠死亡率。研究[23]發(fā)現(xiàn)miR-101 通過增強(qiáng)自噬關(guān)鍵的負(fù)調(diào)控位點(diǎn)哺乳動物mTOR 抑制自噬表達(dá)，增強(qiáng)對I/R 的保護(hù)作用，使用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤可逆轉(zhuǎn)miR-101 的保護(hù)作用。肝I/R 損傷條件下，丙酮酸乙酯成功抑制了應(yīng)激細(xì)胞中高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)的表達(dá)和易位，NF-κB 信號通路激活，通過細(xì)胞因子如TNF-α 和IL-6 調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，同時，丙酮酸乙酯處理后，Bcl-2 增加，Beclin-1 和Bcl-2 緊密結(jié)合導(dǎo)致自噬下調(diào)，改善肝I/R 損傷[24]。這項(xiàng)研究提示丙酮酸乙酯可能是通過下調(diào)HMGB1/TLR4/NF-κB 軸和HMGB1 與Beclin-1 的競爭性作用來減少凋亡和自噬的產(chǎn)生。

3 展 望

細(xì)胞自噬作為一種分解代謝模式，在維持肝細(xì)胞和組織穩(wěn)態(tài)中起到關(guān)鍵作用，是調(diào)節(jié)肝細(xì)胞能量循環(huán)維持穩(wěn)態(tài)的重要機(jī)制之一，且與多種肝臟疾病有關(guān)，如病毒性肝炎、酒精性肝炎和肝衰竭。自噬在肝臟疾病具有雙向調(diào)節(jié)作用，在一定條件下如接觸或服用藥物、有毒物質(zhì)后，肝臟可以通過細(xì)胞自噬改善肝功能，而在I/R 損傷模型和PEG 35(分子質(zhì)量為35 ku的聚乙二醇)灌注移植肝臟中自噬可加重肝功能損傷。因此，利用細(xì)胞自噬預(yù)防和治療肝衰竭的臨床前景不確定，需更多的研究來解釋細(xì)胞自噬在肝衰竭中的作用機(jī)制，從而進(jìn)一步提高細(xì)胞自噬在肝衰竭進(jìn)程中的認(rèn)識，為預(yù)防和治療肝衰竭提供可靠的理論依據(jù)。