周羅慧，柏亞明，孫毅，王昱冕，王紅

昆明醫(yī)科大學/昆明醫(yī)科大學附屬心血管病醫(yī)院（云南省阜外心血管病醫(yī)院），云南昆明650000

年齡≥50 歲、高脂血癥（hyperlipoidemia，HL）、動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）及高血壓等均為心血管疾病的影響因素［1］。全世界范圍內(nèi)每年死于心血管疾病的患者高達1 500 萬例，且≥50%以上存活患者生活無法自理［2-3］。細胞自噬（Autophagy）在人體的生理、病理過程中隨處可見。自噬處于正常表達狀態(tài)時能起到清理細胞內(nèi)過量或受損的細胞器和蛋白質(zhì)，繼而維持蛋白質(zhì)平衡，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)循環(huán)。若機體受到嚴重損害時，自噬又會參與其中，過度自噬時還會參與疾病進展。當細胞出現(xiàn)過度自噬可參與機體的病理過程。血管損傷后的血管生成和再生對心血管疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。心肌梗死后梗死組織內(nèi)的血管再生對改善患者心功能極為重要。最新研究，自噬可介導血管生成，但其具體信號通路對血管生成的調(diào)控作用機制還需進一步研究。現(xiàn)將血管生成過程中的自噬調(diào)控作用及自噬信號通路調(diào)控機制研究進展綜述如下。

1 自噬的生理功能

自噬廣泛存在于真核細胞中，可分為巨自噬、微自噬、分子伴侶介導自噬。細胞在受到刺激時，可誘發(fā)自噬，首先細胞內(nèi)形成自噬體，自噬體與溶酶體結(jié)合形成自體吞噬泡并在溶酶體內(nèi)酶解最終完成該過程。自噬在生理條件下可維持細胞穩(wěn)態(tài)，清除功能異常的細胞，保護受損細胞，起到內(nèi)源性管家的作用；而應(yīng)激條件下，可導致過度自噬并引起細胞死亡，促進疾病的發(fā)生發(fā)展。

1.1 自噬的條件及過程 根據(jù)細胞內(nèi)物質(zhì)運到溶酶體內(nèi)的途徑差異，可將細胞自噬分成三種，即巨自噬、微自噬和分子伴侶介導自噬（Chaperone mediated autophagy，CMA），巨自噬是最重要的一種。自噬體、自體吞噬泡及溶酶體是自噬發(fā)生的必要條件。其中自體吞噬泡是自噬體與溶酶體結(jié)合的產(chǎn)物，通常被單層膜包圍著，內(nèi)部常含有尚未分解的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和高爾基復合體或脂類、糖原等。它的作用底物主要以內(nèi)源性方式存在，即由細胞內(nèi)的某些殘存（蛻變、破損）的細胞器或（和）局部細胞質(zhì)構(gòu)成。當細胞處于正常狀態(tài)時自體吞噬泡主要扮演“清道夫”的角色，即對細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)中一些在消化、分解、自然更替的細胞產(chǎn)生作用。研究［4-5］發(fā)現(xiàn)，適度增加自體吞噬泡含量對細胞有保護作用。當細胞受到如機械性損傷、射線照射、藥物作用等理化傷害時，細胞內(nèi)自體吞噬泡含量增加。自噬體作為細胞自噬的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的半衰期極短，約在8 min左右，由此可判定細胞自噬是細胞對環(huán)境變化的一種有效反應(yīng)，但相關(guān)機制目前研究尚未充分。

細胞自噬的過程開始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體囊泡將細胞質(zhì)中的線粒體、內(nèi)吞體、過氧化物酶體等細胞器包被［6］，并最終形成初始自體吞噬泡（initial autophagic vacuoles，AVi），胞內(nèi)體與AVi融合后形成中間自體吞噬泡（intermediate autophagic vacuoles，AVi/d），接著溶酶體再與AVi融合，最終形成降解自體吞噬泡（degrading autophagic vacuoles，AVd），AVi中的內(nèi)容物和內(nèi)膜被溶酶體內(nèi)各種酶降解，最終完成細胞自噬［7-8］。細胞自噬過程中始終受到破壞且破壞明顯的部位主要是線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。研究［9-10］指出，細胞自噬過程中細胞膜、細胞核并不會受到直接性破壞，但二者最終被消化、分解與其所形成的自體吞噬泡有關(guān)。

1.2 自噬的生理功能 細胞自噬作為細胞的一種死亡程序，是細胞主動性死亡的關(guān)鍵因素之一。

細胞自噬具有抑癌、促癌雙重性。細胞自噬在腫瘤發(fā)生全過程中可保護細胞，同時在早、晚期腫瘤的發(fā)展過程中發(fā)揮抑癌、促癌作用［11］，造成這一現(xiàn)象的原因主要與細胞自噬的保護對象轉(zhuǎn)移有關(guān)。細胞自噬的生理功能可分為以下幾點：①內(nèi)源性管家機制正常狀態(tài)下的細胞，其運行機制是相對穩(wěn)定的，在這種情況下的細胞自噬主要發(fā)揮管家機制，即過氧化物體、長壽命蛋白、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行調(diào)控、更新，并在上述基礎(chǔ)上對胞內(nèi)蛋白進行降解和轉(zhuǎn)化細胞器，這是細胞自噬能維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定原因所在。②外源性防御和應(yīng)激調(diào)控機制病理學研究［12-13］發(fā)現(xiàn)，細胞自噬作為一種防御和應(yīng)激調(diào)控機制，其除了扮演內(nèi)源性機制外，對外源性刺激也有一定作用，如氧化應(yīng)激、營養(yǎng)缺乏、感染及低氧等適應(yīng)性反應(yīng)均與細胞自噬有關(guān)，因為細胞重建、再生、修復等過程中所需的原料由游離脂肪酸、氨基酸等組成，這些物質(zhì)是由細胞自噬所降解出來的，同時細胞的某些能量循環(huán)物質(zhì)由細胞自噬降解而來，并參與細胞能量供給。③特異性融合細胞自噬還參與組織的特異性融合［14］。細胞自噬可抵御外部環(huán)境給細胞造成損傷，參與亞細胞重構(gòu)，保護受損的細胞。

2 血管生成過程中自噬的調(diào)控作用

自噬對血管生成的調(diào)控具有雙重性，血管損傷后自噬相關(guān)蛋白、炎癥因子可通過調(diào)控細胞自噬促進血管生成。敲除自噬相關(guān)蛋白可抑制血管生成。自噬與凋亡也緊密相關(guān)，二者均能起到保護心肌細胞的作用，通過促進血管生成，最終實現(xiàn)對細胞的保護。

2.1 自噬促進血管生成 血管生成與細胞自噬關(guān)系極為密切，細胞自噬可促進血管生成。研究［15］表明，AS小鼠發(fā)生血管損傷時心肌血管損傷處的血管內(nèi)皮細胞（vascular endothelial cells，VECs）中的自噬相關(guān)蛋白水平的明顯下調(diào)便伴有miR-214-3p 表達上調(diào)現(xiàn)象，自噬相關(guān)基因（Autophagy- related genes，ATGs）中的兩種蛋白（ATG-5和ATG-12）表達水平與VECs 中的miR-214-3p 呈負相關(guān)。同時該研究中的體外試驗［16］研究發(fā)現(xiàn)，當未成熟的人臍靜脈內(nèi)皮細胞（Human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）自噬受氧化低密度蛋白（Oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL）所誘導的群體倍增數(shù)（Population Doublings，PDL）的影響時，AS 小鼠的 miR-214-3p 表達相對較低，而當ox-LDL 誘發(fā)的自噬發(fā)生時，又會受到miR-214-3p 過表達抑制。AS 小鼠機體中不僅有顯著的胞質(zhì)內(nèi)蛋白微管相關(guān)蛋白質(zhì)1 輕鏈3BⅡ（LC3BⅡ）蛋白的下調(diào)，其胞質(zhì)內(nèi)的LC3BⅡ自噬體數(shù)目也隨之下降。同時有化學抑制劑及特定基因敲除實驗證實，心血管疾病患者的一些炎癥因子［17］，比如細胞白介素-8（interleukin-8，IL-8）、單核細胞趨化因子-1（Monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）等所介導的HUVEC 管腔形成均與自噬阻斷有關(guān)，原因在于自噬阻斷后，上述這些炎癥因子所誘導的鋅指轉(zhuǎn)錄因子（Monocyte chemotactic protein -1 induced protein，MCP-1IP）表達便與 IL-8、MCP-1 等產(chǎn)生依賴。在此過程中HUVEC 又會進一步激活氧化應(yīng)激與自噬，最終促進HUVEC 管腔形成。血管損傷后自噬表達水平的改變可促進血管再生，我們考慮能否通過調(diào)控自噬促進心肌梗死后心臟血管再生，從而改善患者心功能，還需要進行更深層次的研究。

2.2 自噬抑制血管生成 趙璇等［18］以HUVEC 為模型的高糖誘導實驗發(fā)現(xiàn)，酸性自噬泡的生成與VECs 中的LC3B Punctas 數(shù)量和高糖增加關(guān)系密切，且高糖的增加會上調(diào)LC3B-Ⅱ蛋白表達，選擇性自噬接頭蛋白p62（Sequestosome-1，SPSTM1）蛋白表達作為自噬底物雖然不受影響，但會促進細胞凋亡核心成員半胱天冬酶（caspase）的切割底物，多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1（poly ADP-ribose polymerase-1，PARP-1）蛋白的切割，而在此基礎(chǔ)上予以新型丁內(nèi)酯衍生物 3-芐基-5-（2-硝基苯氧甲基）-γ-丁內(nèi)酯（3BDO）處理則可實現(xiàn)對LC3B Ⅱ表達下調(diào)和對PARP-1 蛋白表達切割。有學者［1-2］研究發(fā)現(xiàn)，自噬相關(guān)蛋白-7（ATG-7）被敲除或利用3-甲基腺嘌呤（3-Methyladenine，3-MA）抑制時，血管生成抑制情況減輕。神經(jīng)母細胞瘤組織中的血管生成同樣受胃泌激素釋放肽及其受體的表達影響，參與了細胞自噬的負性調(diào)控［3］。

3 血管生成過程中自噬信號通路的調(diào)控機制

自噬信號通路主要有AMPK 信號通路、Notch信號通路等。 自噬相關(guān)AMPK 信號通路可通過調(diào)控單磷酸腺苷酸活化蛋白激酶的表達，調(diào)控血管生成。Notch 信號通路等信號通路通過CBF-1/RBP-Jκ依賴途徑、CSL 非依賴途徑調(diào)控心肌缺氧損傷，保護心肌細胞，促進血管生成。

3.1 AMPK 信號通路在血管生成過程中的調(diào)控機制 自噬信號通路參與單磷酸腺苷酸活化蛋白激酶（5’-Amp-activated protein kinase，AMPK）的功能表達，調(diào)控血管生成。AMPK 有三種（ɑ、β、γ）亞基，主要分布在腎、肝、心、腦和胰島組織中。心血管疾病發(fā)生時，由于線粒體自噬（mitophagy）穩(wěn)態(tài)失衡，細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)受破壞而影響血管功能。由于細胞多處于代謝應(yīng)激狀態(tài)，胞內(nèi)AMP 表達隨之升高或促進 AMP/ATP 比值上升，AMP 通過與及 γ 亞基結(jié)合，促進ɑ 催化亞基第172 位的蘇氨酸進行磷酸化，當ɑ催化亞基被激活時，繼而使AMPK信號通路被激活。研究［19-21］發(fā)現(xiàn)，心血管疾病患者細胞中的 AMPK 還可被5’-AMP 別構(gòu)和瘦素、抵抗素、脂聯(lián)素等激活，而參與到心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展。AMPK 信號通路在心血管疾病演變過程中可能扮演介導信號通路。血管生成是發(fā)育、生殖和組織損傷修復的必要條件。正常生理條件下真核細胞內(nèi)的AMPK含量極低，多處于無活性狀態(tài)。心血管疾病等發(fā)生時，由于真核細胞處于缺氧或低能量等應(yīng)激狀態(tài)下，AMP/ATP 比值隨之升高，導致AMPK 激酶系統(tǒng)被迫開啟，迫使消耗ATP 途徑關(guān)閉和ATP 再生途徑啟動。同時，當AMPK 信號通路激活時，機體中的氧誘導因子-1α（hypoxic inducible factor-1α，HIF-1α）和血管內(nèi)皮 生 長 因 子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等血管生成因子表達上調(diào)，促進血管生成，改善局部供血、供氧以應(yīng)對血管損傷部位缺血缺氧的應(yīng)激反應(yīng)。另外，微血管密度（micro-vessel density，MVD）增加和內(nèi)皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）降低也與AMPK 信號通路自噬參與有關(guān)。綜上，AMPK 信號通路介導的自噬在心血管疾病的血管生成中發(fā)揮了重要作用，可通過影響自噬水平調(diào)節(jié)血管生成的速率與程度。

3.2 Notch 信號通路在血管生成過程中的調(diào)控機制 Notch 信號通路作為一類高度保守的細胞表面受體，在脊椎動物、非脊椎動物機體中均廣泛存在，對生物細胞的發(fā)育有極其重要的調(diào)節(jié)作用。Notch信號通路活化的途徑主要分兩條，過程極其復雜。首先經(jīng)典的Notch 信號通路又稱為CBF-1/RBP-Jκ依賴途徑，它的傳導需經(jīng)3 次裂解（S1、S2、S3）方可實現(xiàn)［22-23］，最終使組蛋白乙酰化，胞內(nèi)段（NICD）與CBF-1 無毛滯后抑制因子（CBF-1，Suppressor of hairless，Lag，CSL）蛋白的結(jié)合，繼而促使 CSL 蛋白由轉(zhuǎn)錄抑制物轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)錄激活物，激活靶基因的轉(zhuǎn)錄。其次是CSL非依賴途徑，在此過程中Notch信號轉(zhuǎn)導有三種調(diào)節(jié)方式［24］，即胞外水平、胞內(nèi)水平、胞核水平。劉升通過構(gòu)建急性心肌細胞損傷模型試驗發(fā)現(xiàn)，當3-MA 和雷帕霉素（Rapamycin，RAPA）試劑的最佳濃度（1μM和50nM）達到時，急性心肌細胞損傷患者的心肌細胞活力提高與Notch 信號通路1 過表達顯著相關(guān)［25］。由此可見，Notch信號通路可通過增強自噬的方式，實現(xiàn)對心肌缺氧、復氧損傷調(diào)控，最終保護心肌細胞。經(jīng)高通量測序及生物信息學分析系統(tǒng)篩選結(jié)果［26］來看，Notch信號通路1的關(guān)鍵miRNA 及 lncRNA 中，心肌自噬與 lncRNA-4321 表達量呈正相關(guān)，與miRNA-702-5p表達量呈負相關(guān)。簡而言之，miRNA-702-5p 與 lncRNA-4321 是可結(jié)合的了miRNA-702-5p 與lncRNA-4321 可能參與調(diào)控Notch信號通路，繼而參與心肌細胞的自噬活動。血管生成的過程包含內(nèi)皮細胞分化為尖端細胞和莖細胞，并受 VEGF 和 Notch 通路的共同反饋調(diào)節(jié)［27］，Notch通路可通過負反饋機制抑制血管生成，更好的控制血管生成。

目前國內(nèi)外臨床均開展了靶向自噬治療相關(guān)疾病，特別是血管性疾病的應(yīng)用，且取得一定成效。針對血管生成的的自噬調(diào)控而言，如下幾個治療途徑可行：①針對AMPK 介導信號通路在心血管疾病的血管生成機制，研發(fā)適應(yīng)于不同病理環(huán)境的AMPK miRNA 激活劑、抑制劑并適度聯(lián)用其他血管生成調(diào)控因子。②針對Notch 信號通路而言，同樣可針對性的實施3-MA、RAPA 干預(yù)，充分利用Notch 信號通路在心肌自噬調(diào)控過程中的雙重作用，開發(fā)能控制miRNA-702-5p 與lncRNA-4321 表達的抗體或相關(guān)靶向藥物，實現(xiàn)自噬調(diào)控，并促進血管生成。

綜上所述，細胞自噬在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中均發(fā)揮重要作用。自噬的生理功能主要有內(nèi)源性管家機制、外源性防御和應(yīng)激調(diào)控機制、特異性融合等。自噬對血管生成的調(diào)控具有雙重性。干預(yù)自噬相關(guān)AMPK 信號通路、Notch信號通路等信號通路可以調(diào)控自噬水平，促進血管生成。