朱婭梅 王嘉睿 馬世武

細胞自噬(autophagy)是細胞內(nèi)容物在溶酶體降解的過程中實現(xiàn)物質(zhì)、能量再循環(huán)，是細胞應(yīng)對各種應(yīng)激的保護機制。自噬受自噬相關(guān)基因(Atg)調(diào)控，在人類和酵母菌中已發(fā)現(xiàn)30多種Atg協(xié)同參與自噬過程。根據(jù)自噬體和溶酶體的結(jié)合途徑可將自噬分為三類：巨自噬(macroautophagy)、微自噬(microautophagy)、分子伴侶介導的自噬(CMA)。肝臟是人體物質(zhì)代謝、解毒的器官，以維持機體穩(wěn)態(tài)。生理情況下肝細胞的自噬可調(diào)節(jié)肝細胞穩(wěn)態(tài)。在病理狀態(tài)下，不同原因的肝損傷存在壞死、凋亡、焦亡、鐵亡、自噬等不同的死亡方式。新近研究發(fā)現(xiàn)，自噬可影響細胞對炎性因子(IL-1β、TNF)的敏感性，影響損傷相關(guān)分子模式的釋放，以調(diào)節(jié)肝臟炎癥，對肝臟起保護作用或促進疾病的進展[1-2]。本文主要探討巨自噬與細胞因子對肝臟穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)作用。

一、自噬參與多種肝臟疾病進程

在特異性敲除小鼠Atg7基因阻斷基礎(chǔ)水平自噬后，肝臟明顯腫大，肝細胞中異常線粒體和過氧化物酶增加，大量泛素化蛋白積聚，導致肝細胞死亡和血清轉(zhuǎn)氨酶升高。在肝缺血再灌注模型中，自噬水平明顯增加，明顯抑制肝細胞的死亡[3]。在酒精性肝病的研究中，乙醇可以抑制肝細胞內(nèi)自噬，引起Mallory-Denk小體聚集，使用雷帕霉素人工誘導自噬，減少細胞內(nèi)Mallory-Denk小體[3]。在非酒精性脂肪性肝病中，自噬可通過降解脂滴、調(diào)節(jié)胰島素抵抗、調(diào)節(jié)免疫等功能阻止疾病進程，預防肝纖維化、肝癌等并發(fā)癥的發(fā)生[4]。在肝癌中，隨著病情的進展，自噬有雙重作用，在腫瘤發(fā)生的早期，自噬可以維持正常細胞的基因組穩(wěn)定，抑制腫瘤進展；在后期，自噬可為癌細胞提供能量，提高生存能力，誘導細胞黏附信號改變，進而促進腫瘤細胞的侵襲和遷移[6]。另有研究發(fā)現(xiàn)，索拉非尼通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導人肝癌細胞凋亡與自噬，自噬的發(fā)生弱化了索拉非尼的促凋亡作用，聯(lián)合應(yīng)用自噬抑制劑氯喹可明顯促進腫瘤細胞凋亡[7]。通過系列研究，可以看到自噬在維持肝臟細胞穩(wěn)態(tài)和引起肝細胞損傷中發(fā)揮雙刃劍作用。

二、自噬缺陷是肝細胞穩(wěn)態(tài)失調(diào)的主要原因

肝細胞的基礎(chǔ)自噬是維持肝臟蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和細胞器穩(wěn)態(tài)的必要條件[8]。自噬對急、慢性肝損傷都有預防作用，自噬基因的沉默會導致不同表型的肝損傷，對自噬缺陷的小鼠模型的持續(xù)觀察，小鼠會表現(xiàn)出復雜的病理學變化，包括肝腫大、炎癥、纖維化、腫瘤的發(fā)生，表明自噬缺陷是肝臟穩(wěn)態(tài)失調(diào)的主要原因[2]。

三、自噬缺陷與炎癥細胞因子協(xié)同參與肝損傷

(一)自噬缺陷使肝細胞對細胞因子IL-1β、 TNF的毒性敏感性增加 近年來研究發(fā)現(xiàn)，在正常的肝細胞中IL-1β、TNF并不引起細胞損傷，而自噬缺陷的肝細胞對IL-1β、TNF的損傷敏感性增加，在兩者共存的情況下，有更高的細胞死亡率，以及體內(nèi)血清學指標的異常；肝細胞自噬可抵抗酒精、半乳糖胺(GalN)和對乙酰氨基酚等毒素導致的肝損傷。在半乳糖胺誘導的肝損傷中，自噬可預防TNF引起的肝細胞損傷和細胞死亡[9]。有研究表明，IL-1β參與了非酒精性和酒精性脂肪性肝炎的病理生理過程，在慢性酒精性肝炎中，受損細胞釋放ATP和尿酸這兩種內(nèi)源性無菌信號增強了IL-1β的活性，引起炎癥[10]。 在正常的細胞中，IL-1β并不引起明顯的細胞死亡，而在自噬缺陷的細胞或TNF存在的情況下出現(xiàn)細胞損傷， 提示IL-1β誘導的肝損傷可能發(fā)生在自噬缺陷或TNF共存的情況；而在自噬缺陷的細胞內(nèi)，IL-1β、TNF表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用。

(二)細胞能量失衡引起組織蛋白酶依賴的壞死 在siAtg5細胞中，經(jīng)IL-1β/ TNF處理后并未發(fā)現(xiàn)凋亡相關(guān)因子、半胱氨酸蛋白酶、線粒體細胞色素C的釋放， 而在放線菌素D / TNF的作用下存在以上因子參與凋亡， 提示IL-1β/ TNF介導的死亡并未通過TNF導致的線粒體死亡途徑發(fā)生凋亡。而進一步使用壞死性凋亡抑制劑處理細胞，證實在自噬缺陷的細胞內(nèi)，IL-1β/TNF的肝毒性是細胞壞死引起的[2]。與Vec細胞相比，siAtg5細胞經(jīng)單獨TNF和IL-1β處理有輕度的ATP減少，但在兩種細胞內(nèi)，IL-1β/TNF的協(xié)同處理則導致ATP大量減少。通過補充丙酮酸或油酸，可顯著減少IL-1β/TNF誘導的siAtg5細胞死亡。通過ATP的耗竭會導致溶酶體通透性改變，水解酶(組織蛋白的釋放)引起細胞死亡。在IL-1β/TNF處理的siAtg5細胞的組織蛋白酶B和L活性增加，而組織蛋白酶抑制劑可阻止siAtg5細胞死亡，在組織蛋白酶相關(guān)基因去除后，細胞死亡水平明顯降低。另一項研究表明，TNF-α相關(guān)的溶酶體通透性是組織蛋白酶B依賴的；而鞘氨醇與組織蛋白酶B的活性有關(guān)，通過用靶向鞘氨醇或促進鞘氨醇產(chǎn)生的神經(jīng)酰胺酶抑制組織蛋白酶B的活性，或使用溶酶體穩(wěn)定劑可以抑制TNF介導的肝細胞凋亡[11]。而在體內(nèi)實驗中，在IL-1β/ TNF處理的Atg5Δhep小鼠肝臟中檢測到組織蛋白酶B和L，用組織蛋白酶抑制劑可以減輕小鼠血清ALT和TUNEL水平。這些研究表明，IL-1β/ TNF處理的siAtg5細胞ATP失衡可引起溶酶體依賴的壞死。

(三)自噬缺陷促進DAMPS的釋放，調(diào)節(jié)肝臟炎癥 經(jīng)IL-1B/TNF處理的Atg5Δhep小鼠，IL-16、干擾素、cox-2的水平明顯增加，提示肝細胞自噬缺陷可放大炎癥效應(yīng)。 經(jīng)IL-1β/TNF處理的siAtg5細胞外囊泡(EV)中檢測到DAMPs高遷移率族1(HMGB1)和熱休克蛋白90(HSP90)，而Vec細胞不存在。將野生型庫普弗細胞暴露于IL-1β/ TNF處理的siAtg5細胞EV中，庫普弗細胞促炎基因和Cox2的mRNA水平顯著提高[2]。因此，在自噬減少的細胞在IL-1β/TNF應(yīng)答時DAMP分泌，擴大炎癥反應(yīng)，表明自噬可通過調(diào)節(jié)細胞因子而調(diào)節(jié)肝細胞炎癥。

IL-1β在自噬缺陷、與TNF共存的情況下介導肝細胞死亡路徑。目前的研究對增加自噬和肝臟疾病(例如脂肪性肝炎)治療的療法開辟了新視角，將來仍需進一步研究正常情況及肝臟疾病狀態(tài)下肝細胞自噬和炎癥的關(guān)系。