★ 張一文 喻松仁 姚琦 王萍（.江西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院 南昌 330004；.江西中醫(yī)藥大學(xué) 南昌 330004）

肥胖是指脂肪組織廣泛的內(nèi)臟和異位脂肪蓄積和肥大，同時(shí)也伴隨著慢性低度脂肪組織炎癥以及脂肪組織巨噬細(xì)胞浸潤（ATM）數(shù)量的增加［1］。它是合并誘發(fā)心血管疾病、惡性腫瘤、慢性腎衰竭等疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。對肥胖的早期干預(yù)和治療是預(yù)防罹患此類疾病的必要措施。細(xì)胞自噬（Autophagy）是細(xì)胞在生理、營養(yǎng)匱乏等應(yīng)激條件影響下，通過自噬溶酶體途徑，將胞質(zhì)內(nèi)受損的細(xì)胞器和過度積累的脂質(zhì)等成分降解的生物學(xué)過程。近年來，對于自噬與人體心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及腫瘤等疾病的關(guān)系研究越來越多，自噬與肥胖等相關(guān)代謝性疾病關(guān)系的研究也在不斷發(fā)展。目前發(fā)現(xiàn)自噬參與并影響了肥胖的發(fā)生和治療，其可能是通過調(diào)節(jié)肥胖的脂肪組織中脂肪細(xì)胞的分化及其炎癥狀態(tài)［2］來發(fā)揮影響作用的。本文將結(jié)合文獻(xiàn)研究，從自噬概論和機(jī)制、自噬與脂肪組織及其炎癥狀態(tài)、自噬調(diào)節(jié)與肥胖的關(guān)系等方面來探討自噬與肥胖的研究概況。

1 自噬

1.1 自噬的概述 “自噬”是由比利時(shí)著名生物學(xué)家克里斯蒂安·德·杜夫（Christian de Duve）教授于1963年發(fā)現(xiàn)并命名提出的。是細(xì)胞對其內(nèi)部受損的細(xì)胞器、錯誤折疊的大分子胞質(zhì)物質(zhì)經(jīng)雙層囊泡包裹，運(yùn)送至溶酶體進(jìn)行降解、循環(huán)利用的過程。根據(jù)細(xì)胞內(nèi)底物運(yùn)送到溶酶體腔的方式不同，細(xì)胞自噬可大致分為巨自噬（macroautophagy）、小自噬（microautophagy）和分子伴侶介導(dǎo)參與的自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA）3種形式［3］。巨自噬是最具特征的形式，本綜述的自噬主要是指巨自噬。

1.2 自噬的機(jī)制 日本大隅良典（Yoshinori Ohsumi）［4］在使用遺傳篩選酵母中自噬缺陷型突變體來鑒定自噬相關(guān)（ATG）基因后闡明了自噬發(fā)生的機(jī)制。在正常情況下，細(xì)胞自噬的基礎(chǔ)水平基本保持在一個較低的狀態(tài)來維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。在饑餓、缺氧、損失等刺激的誘導(dǎo)后，腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）被活化，活化的AMPK會使雷帕霉素靶蛋白（mTOR）失活并催化ULK1（同Atg1）的相關(guān)絲氨酸發(fā)生磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)自噬的發(fā)生。同時(shí)自噬基因蛋白中Beclin1（同Atg6）作為III型磷脂酰肌醇激酶（PI3K）復(fù)合體的支架蛋白［5］，通過Vps34-p150復(fù)合體與Atg9、Atg14L等蛋白結(jié)合， 形成PI3K核心復(fù)合體啟動自噬［6］，從而進(jìn)入自噬啟動階段。然后Atg基因通過Atg12-Atg5和LC3-II（Atg8-II）復(fù)合物控制自噬體的形成，其中Atg12同Atg7和Atg10（分別為E1和E2樣酶）的泛素樣反應(yīng)與Atg5偶聯(lián)后形成Atg12-Atg5復(fù)合物，再與Atg16L結(jié)合形成Atg12-Atg5-Atg16L復(fù)合物，定位于自噬體外膜上。同時(shí)微管相關(guān)蛋白1輕鏈3（LC3/Atg8）的C端被Atg4蛋白酶酶切后生成細(xì)胞質(zhì)LC3-I。LC3-I在類E1酶Atg7、類E2酶Atg3以及類E3酶Atg5-Atg12-Atg16L復(fù)合物的共同作用下與自噬體膜表面的底物PE偶聯(lián)，形成膜結(jié)合形式的LC3-II吸附在自噬體膜上。共同參與囊泡膜延伸和自噬體的成熟，形成了具有雙層或多層膜的液泡即自噬體或自噬囊泡（酵母）。最后其外膜與溶酶體融合形成自噬溶酶體， 而內(nèi)膜及自噬體內(nèi)容物則被多種溶酶體酶消化降解成氨基酸、核苷酸以及游離脂肪酸等小分子物質(zhì)。自噬機(jī)制的正常發(fā)生不僅能量供給站，可以在相關(guān)因素的刺激下介導(dǎo)降解本身和消除錯誤折疊或損壞的蛋白質(zhì)，給生物機(jī)體提供營養(yǎng)成分和能量；亦是機(jī)體的防御機(jī)制，可以抵抗細(xì)菌和病毒感染，消除有害物質(zhì)，對于高等真核生物的生存和發(fā)展具有重要作用［4］。

1.3 自噬的調(diào)節(jié) 自噬的調(diào)控劑主要通過AMPK和mTOR這兩個重要的調(diào)控節(jié)點(diǎn)來調(diào)控自噬過程的，另外，磷酸化的ULK1也是激活自噬的關(guān)鍵因子。其中mTOR與自噬的發(fā)生呈負(fù)向調(diào)節(jié)關(guān)系，通過Akt和MAPK信號通路激活mTOR會抑制自噬；AMPK和P53等信號通路抑制mTOR會促進(jìn)自噬發(fā)生。也就是說AMPK是通過激活ULK1來抑制mTOR，從而激活自噬［7］。而對于自噬活性的觀察和判定主要是通過觀察自噬各階段關(guān)鍵的蛋白含量，其中Beclin-1和LC3等是目前最常見的用來衡量自噬活性的標(biāo)志蛋白［8］。

2 自噬與肥胖

2.1 自噬與肥胖脂肪組織

2.1.1 自噬與脂肪組織 脂肪組織是全身脂質(zhì)體內(nèi)平衡的重要器官，其生成和代謝等功能是否正常在全身能量穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用［9］。自噬對脂肪組織具有重要的調(diào)控作用，其機(jī)制主要體現(xiàn)在影響脂肪細(xì)胞的分化成熟和脂質(zhì)代謝兩個方面。其一，自噬缺陷或被抑制對脂肪細(xì)胞的分化發(fā)育具有抑制作用，可以減少成熟脂肪細(xì)胞的生成。如被敲除了Atg7的小鼠成脂效率和體重顯著降低［10］。用自噬抑制劑氯喹（CQ）和RNA干擾Atg5后，3T3-L1前脂肪細(xì)胞過氧化物酶體增殖物激活受體γ2（PPAR-γ2）蛋白水平減少，阻止了成脂的分化［11］。若在前脂肪細(xì)胞分化的早期階段給予α-硫辛酸（自噬抑制劑）處理，會起到抑制細(xì)胞內(nèi)LC3-Ⅱ的表達(dá)、AMPK的活性和酸性囊泡的形成、抑制細(xì)胞自噬水平的作用，進(jìn)而導(dǎo)致前脂肪細(xì)胞內(nèi)脂滴的聚集受阻，使得前脂肪細(xì)胞分化為成熟脂肪細(xì)胞的過程受到抑制［12］。其二，自噬可通過分解甘油三脂和預(yù)防脂肪變性的形成來影響脂代謝［13］。閆蓉等［14］用雷帕霉素誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，3-甲基腺嘌呤抑制細(xì)胞自噬，發(fā)現(xiàn)在體外人肝細(xì)胞培養(yǎng)（脂肪變性）制備的非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD） 細(xì)胞模型中自噬的上調(diào)有利于促進(jìn)肝臟脂肪的清除（用ELISA法檢測顯示：TG、ALT、AST、LDH、GGT、Alb等水平明顯降低），而下調(diào)則促進(jìn)脂質(zhì)的聚積。Camargo等［15］發(fā)現(xiàn)食用富含單不飽和脂肪的飲食可以通過增加自噬（Becn1和Atg7顯著升高）來促進(jìn)恢復(fù)肥胖引起的脂肪組織的體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的。另外，人類臍帶間質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體可以通過激活A(yù)MPK途徑激活自噬從而改善2型糖尿病大鼠的肝糖和脂質(zhì)代謝［16］。因此，細(xì)胞自噬可調(diào)控脂肪組織，自噬活性改變是影響脂肪組織的生成和代謝正常的重要因素。

2.1.2 肥胖時(shí)自噬與脂肪組織 肥胖的發(fā)生發(fā)展，伴隨著脂肪組織及自噬活性的改變。在遺傳性肥胖鼠和高脂飲食所致的肥胖鼠中，自噬相關(guān)蛋白LC3、Atg5、Atg6和Atg7水平均顯著下調(diào)，用電鏡分析觀察發(fā)現(xiàn)，肥胖鼠組織內(nèi)自噬體形成明顯減少［17］。但 Kosacka等［18］通過對肥胖和 2型糖尿病患者的皮下和內(nèi)臟脂肪組織進(jìn)行電子透射顯微鏡和免疫熒光染色檢測發(fā)現(xiàn)，自噬基因的LC3-II/LC3-I比、LC3和Atg5 mRNA的表達(dá)上調(diào)以及p62和mTOR蛋白水平的降低，這表明肥胖者體內(nèi)脂肪的自噬增加。李璇等［19］發(fā)現(xiàn)在肥胖小鼠脂肪組織中的LC3蛋白表達(dá)較正常組明顯增高；肥胖患者脂肪組織中Beclin、Atg1的mRNA表達(dá)水平及LC3蛋白表達(dá)水平也顯著增高，這表明肥胖時(shí)脂肪組織中自噬基因表達(dá)會發(fā)生明顯改變。且Kosacka等［20］通過蛋白質(zhì)印跡分析發(fā)現(xiàn)，肥胖的WOKW大鼠的內(nèi)臟和皮下脂肪細(xì)胞中自噬標(biāo)記物Atg5/12和LC3Ⅱ蛋白表達(dá)水平增加。這都表明自噬在肥胖脂肪組織中活性和數(shù)目會有所增加。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果中自噬在肥胖時(shí)脂肪組織中的活性與數(shù)量變化的不同，這可能是由實(shí)驗(yàn)中多種因素的影響，但是自噬的活性和數(shù)目隨著肥胖發(fā)生會增強(qiáng)還是減弱，仍需要進(jìn)一步研究探索。然而目前大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果還是以肥胖時(shí)脂肪組織的自噬活性升高為主。明確細(xì)胞自噬活性在肥胖中的變化對于臨床肥胖的治療具有重要意義。

2.2 自噬與肥胖炎癥狀態(tài)

2.2.1 肥胖會引發(fā)脂肪組織炎癥 肥胖會引發(fā)脂肪組織的慢性炎癥，其過程往往表現(xiàn)為脂肪細(xì)胞肥大、免疫細(xì)胞浸潤、血管生成和細(xì)胞外間質(zhì)增生［21］。肥胖時(shí)脂肪組織發(fā)生炎癥反應(yīng)與脂肪組織包含的脂肪細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、免疫細(xì)胞等的變化密切相關(guān)。從脂肪組織中的巨噬細(xì)胞來看，巨噬細(xì)胞可分為M1型巨噬細(xì)胞（促炎）和M2型巨噬細(xì)胞（抗炎），在肥胖過程中會表現(xiàn)出從M2表型向M1轉(zhuǎn)變的過程，從而加速脂肪組織的炎癥過程［22］，且存在巨噬細(xì)胞浸潤的現(xiàn)象［23］。而脂肪組織中存在的如中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、肥大細(xì)胞等免疫細(xì)胞也會在肥胖的影響下對脂肪組織炎癥的發(fā)生發(fā)揮重要作用。研究顯示，較瘦小鼠和較胖小鼠脂肪組織中含有大量T細(xì)胞，其中CD8+T細(xì)胞（與M1巨噬細(xì)胞相似）在肥胖早期會增加，若CD8+T細(xì)胞缺乏，小鼠會更容易發(fā)生由肥胖所引起的脂肪組織炎癥反應(yīng)，而CD4+T細(xì)胞在肥胖發(fā)生的過程中會減少。表明肥胖誘導(dǎo)的T細(xì)胞失衡會促進(jìn)脂肪組織炎癥反應(yīng)［24］。隨著肥胖的發(fā)生，脂肪組織不斷生長，新的血管也不斷生成。當(dāng)脂肪組織生長速度過快時(shí)，血液循環(huán)系統(tǒng)不足以維持各處的氧供應(yīng)。且當(dāng)脂肪細(xì)胞直徑≥120μm時(shí)，增生肥大的脂肪細(xì)胞會形成一道屏障阻止氧氣擴(kuò)散到脂肪組織的遠(yuǎn)端區(qū)域［25］，最終導(dǎo)致局部組織缺氧，而缺氧會使瘦素［26］、白細(xì)胞介素-6（IL-6）［27］、低氧誘導(dǎo)因子（HIF-1ɑ）［28］、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）［27］等直接參與肥胖引發(fā)的慢性炎癥狀態(tài)的細(xì)胞因子表達(dá)增多。也就是說這種局部組織的缺氧也會促進(jìn)脂肪組織慢性炎癥的發(fā)生。可見，肥胖的發(fā)生會從多方面對脂肪組織產(chǎn)生影響的從而引發(fā)炎癥。另外，本課題組前期動物實(shí)驗(yàn)研究也表明肥胖大鼠的確存在著炎癥狀態(tài)的改變［29］。所以肥胖也是一種慢性炎癥性疾病。

2.2.2 自噬與肥胖組織炎癥的調(diào)節(jié)關(guān)系 自噬對炎癥反應(yīng)也起著重要的調(diào)控作用［30］。其可能主要是通過清除炎性蛋白聚集體、下調(diào)組織損傷的促炎細(xì)胞因子來對抗炎癥反應(yīng)和激活炎性體產(chǎn)生大量炎癥因子以加快炎癥進(jìn)程。用自噬激活劑干預(yù)的干眼小鼠角膜炎性介質(zhì)腫瘤壞死因子（TNF-ɑ）、基質(zhì)金屬蛋白酶3（MMP-3）和基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）的蛋白表達(dá)明顯降低，表明自噬具有抗炎作用［31］。但被腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（CRH）誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的自噬促進(jìn)其向M1方向極化，從而促進(jìn)炎癥的發(fā)生與發(fā)展，然而通過給予自噬抑制劑氯喹（CQ）后，其促炎效果就被明顯抑制［32］。可見，適度的自噬可有效抑制炎癥反應(yīng)。肥胖具有脂肪細(xì)胞炎癥變化和脂肪組織炎癥細(xì)胞的浸潤的特征，那么，自噬亦可以通過介導(dǎo)和調(diào)節(jié)脂肪組織中的炎性因子來調(diào)控肥胖脂肪組織的炎癥反應(yīng)。Yoshizaki等［2］用雷帕霉素處理肥大脂肪細(xì)胞激活自噬途徑時(shí)，發(fā)現(xiàn)炎癥細(xì)胞因子人單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）、白細(xì)胞熱原（IL-1β）的mRNA相對表達(dá)量顯著降低。若將自噬抑制時(shí)，促炎細(xì)胞因子IL-6、MCP-1的mRNA相對表達(dá)量就會顯著升高。但Kosacka等［18］研究卻發(fā)現(xiàn)，在肥胖者的脂肪組織中，增強(qiáng)自噬活動會引起促炎細(xì)胞因子表達(dá)增多，其皮下和內(nèi)臟脂肪組織中TNF-α和IL-6蛋白表達(dá)水平增加，白細(xì)胞介素-10（IL-10）蛋白表達(dá)水平降低，且內(nèi)臟脂肪組織中的炎性蛋白表達(dá)變化更明顯。這也說明適度的自噬可以有效抑制肥胖脂肪組織的炎癥反應(yīng)。那么，筆者以為自噬也可通過調(diào)控脂肪組織炎癥的途徑來影響肥胖的發(fā)展。

3 自噬調(diào)節(jié)與肥胖

近年來，通過對自噬的抑制/激活來觀察其對肥胖影響的研究取得了一定的進(jìn)展。如通過α-硫辛酸抑制AMPK的活性進(jìn)而抑制自噬的活性，有抗肥胖的作用［12］。在敲除肥胖模型小鼠特異性脂肪細(xì)胞自噬基因Atg7和Atg5后會引起小鼠體質(zhì)量減輕，瘦素和膽固醇含量均下降，游離的脂肪酸和三酰甘油的貯存以及白色脂肪數(shù)量都出現(xiàn)減少［10］。證實(shí)了抑制自噬的活性有抗肥胖的作用。然而增強(qiáng)自噬活性也具有減輕肥胖的作用。曹友祥等［33］用8周中等強(qiáng)度運(yùn)動的方式來增強(qiáng)自噬活性，使大鼠附睪周白色脂肪組織自噬的相關(guān)蛋白因子LC3的mRNA、LC3-II和溶酶體相關(guān)膜蛋白2（LAMP2）等相對表達(dá)量增高后，大鼠的高密度脂蛋白（HDL-c）下降，低密度脂蛋白（LDL-c）升高，體重也明顯減輕。梁慧敏等［34］也發(fā)現(xiàn)腦室內(nèi)注射leptin蛋白后的大鼠自噬水平上調(diào)，體重明顯下降。但也有研究表明，抑制自噬會促進(jìn)肥胖的發(fā)展，如當(dāng)敲除小鼠肝細(xì)胞中自噬相關(guān)基因Atg5時(shí)，在電子顯微鏡下觀察到甘油三脂的數(shù)量與大小都有顯著的增加［35］。

自噬的調(diào)節(jié)是肥胖病臨床治療的熱點(diǎn)，利用不同的自噬調(diào)節(jié)劑對自噬通路相關(guān)分子的進(jìn)行調(diào)節(jié)，并探究其作用機(jī)制，是一個熱門的研究領(lǐng)域。肥胖的過程亦是脂肪組織自噬發(fā)生改變的過程，所以上述實(shí)驗(yàn)會在對自噬的激活或抑制后得出的作用肥胖的結(jié)果不一，但調(diào)節(jié)自噬對肥胖的發(fā)展有一定的影響，其機(jī)制及其復(fù)雜，難以掌握調(diào)控的度，如何合理調(diào)控自噬的活性可以明確有效減輕肥胖及其發(fā)生作用的機(jī)制還需要進(jìn)一步的科學(xué)研究和探索。

4 結(jié)語和展望

綜上可知，細(xì)胞自噬與肥胖存在著密切的聯(lián)系，正確調(diào)控自噬可以從肥胖脂肪細(xì)胞的分化成熟、脂質(zhì)代謝以及脂肪組織炎癥狀態(tài)等多種途徑來影響肥胖的發(fā)展。其作用的機(jī)制是及其復(fù)雜的，容易受到各個方面因素的影響，得出的結(jié)果會有所差異甚至?xí)厝幌喾?。所以尚存在諸如：肥胖時(shí)細(xì)胞自噬活性增減的爭議，難以把控自噬的度來有效抑制肥胖脂肪組織的炎癥反應(yīng)甚至達(dá)到抑制肥胖的作用等有待解決的問題。這些問題的解決對于肥胖的臨床治療及其機(jī)制研究具有重大意義。