李欣倩，姜婷婷，朱靜靜，閆 勇，吳曙輝

(上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院寶山分院耳鼻喉科，上海 200032)

過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)γ是細胞核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員，參與體內(nèi)多種重要的生物化學反應(yīng)及生物調(diào)節(jié)過程。自噬是細胞利用自噬體-溶酶體系統(tǒng)降解自身受損的細胞器和大分子物質(zhì)的過程，對細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能以及代謝有著重要的意義。機體處于病理狀態(tài)時，自噬被顯著激活，且由多種復雜的信號通路共同調(diào)控，但其機制尚未完全闡明。近年來，大量的研究表明，不同物種或同種物種不同組織中，PPARγ被激活后可通過多個途徑調(diào)節(jié)自噬，從而發(fā)揮保護細胞正常功能、避免耐藥、抑制腫瘤細胞生長等功能[1-12]?，F(xiàn)將PPARγ、細胞自噬及二者的關(guān)系的相關(guān)研究進展綜述如下。

1 PPARγ

1.1 PPARγ結(jié)構(gòu)PPAR是細胞核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員，于20世紀90年代被發(fā)現(xiàn)[13-14]，因其可被脂肪酸樣化合物過氧化物酶體增殖劑(peroxisome proliferators，PP)激活而得名。PPAR在人類、齒類、兩棲類動物中均存在3種亞型：PPARα、PPARδ(亦稱PPARβ)和PPARγ。目前，研究最深入的亞型是PPARγ。PPARγ的生物學功能復雜多樣，根據(jù)PPARγ基因轉(zhuǎn)錄時所用啟動子和接拼方式的不同可將其分為PPARγl、PPARγ2和PPARγ3 3種亞型，PPARγ3基因和PPARγ1基因編碼的蛋白質(zhì)相同，PPARγ2基因編碼的蛋白質(zhì)的N末端較PPARγ1多30個氨基酸。PPARγ基因由A/B、C、D和E/F 4個功能區(qū)組成。PPARγ的N末端A/B區(qū)域為非配體依賴性轉(zhuǎn)錄活化區(qū)，又稱激活功能-1區(qū)，其含有1個絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)磷酸化位點，位于PPARγ1的82位點或PPARγ2的112位點，此位點絲氨酸殘基的磷酸化可以降低PPARγ與配體間的結(jié)合力，從而降低其轉(zhuǎn)錄活性；C區(qū)是DNA結(jié)合區(qū)，由70個氨基酸組成，含2個鋅指結(jié)構(gòu)；D區(qū)是鉸鏈區(qū)；E/F區(qū)是配體結(jié)合區(qū)，包括配體結(jié)合位點、配體依賴性激活功能-2和多種配偶體(如同源或異源配偶體、輔阻遏物、共激活劑和多種轉(zhuǎn)錄起始復合物所需的因子)的作用表面。E/F區(qū)是PPARγ基因功能上最重要的區(qū)域，其中的配體依賴性激活功能-2依賴配體結(jié)合而引起PPARγ與視黃醛X受體α(retinoid X receptor α，RXRα)形成異源二聚體，在被某些輔激活因子識別并與之結(jié)合后才能誘導轉(zhuǎn)錄激活；目前對于F區(qū)的功能研究較少[15-18]。

1.2 PPARγ功能PPARγ通過調(diào)控目的基因的表達參與包括脂代謝、糖代謝、炎癥反應(yīng)以及機體對胰島素敏感性的調(diào)節(jié)等多種生物化學反應(yīng)及生物調(diào)節(jié)過程。研究表明，PPARγ具有促進或抑制細胞自噬、減輕組織缺血再灌注損傷、抗纖維化、影響腫瘤細胞生長與分化、抑制肥大細胞脫顆粒、誘導肥大細胞凋亡的效應(yīng)[1,7-8,19]。

1.3 PPARγ配體PPARγ的激動劑包括天然激動劑和合成激動劑。PPARγ天然激動劑主要為脂肪酸代謝產(chǎn)物，如長鏈多不飽和脂肪酸、亞油酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸以及前列腺素衍生物等。PPARγ天然激動劑含有前列腺素D2衍生的一系列代謝產(chǎn)物,其中以5-脫氧前列腺素J2應(yīng)用最廣泛。PPARγ合成激動劑如過氧化物酶體增殖物、吲哚美辛、貝特類降脂藥、噻唑烷二酮類胰島素增敏劑等，其中噻唑烷二酮類藥物(如吡格列酮和羅格列酮等)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床。近年來，逐漸出現(xiàn)了合成的PPARγ特異性拮抗劑，用以明確其生物學效應(yīng)和信號通路[20-22]，例如T0070907、G3335、BADGE、GW9662。

2 自噬

真核細胞中降解蛋白質(zhì)的途徑主要有2條，泛素-蛋白酶體系統(tǒng)和自噬-溶酶體系統(tǒng)[23]。泛素-蛋白酶體系統(tǒng)選擇性地降解生命期短的蛋白[24]。自噬體-溶酶體系統(tǒng)則可以降解自身受損的細胞器和大分子物質(zhì)。利用溶酶體內(nèi)水解酶和多種蛋白酶將細胞質(zhì)蛋白和細胞器降解的過程稱為自噬[25-27]。自噬通過降解衰老或損傷的蛋白質(zhì)和細胞器，穩(wěn)定細胞內(nèi)環(huán)境，在真核細胞的生長、發(fā)育和疾病發(fā)生中起著重要的作用[28]。

自噬有3種類型：巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬。通常說的細胞自噬即巨自噬。自噬的過程包括：(1)白噬的誘導：在胞質(zhì)中形成典型雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬前體，亦稱作具有雙層膜樣結(jié)構(gòu)的分隔膜；(2)自噬前體膨脹與自噬體形成：自噬前體不斷延伸膨脹，將細胞質(zhì)中的生物分子或細胞器等成分包裹起來，形成密閉如球狀的自噬體；(3)自噬溶酶體形成：自噬體與細胞溶酶體融合，形成自噬溶酶體；(4)自噬溶酶體降解：包裹物及吞噬物在自噬溶酶體中被進一步降解，降解產(chǎn)物包括氨基酸、脂肪酸以及過氧化物酶體等，通過自噬溶酶體的降解作用，降解的產(chǎn)物可重新輸送至細胞質(zhì)中供給細胞再次利用，殘渣則排出細胞外。生理情況下，正常細胞保持一種較低水平的自噬，對穩(wěn)定細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能以及代謝平衡有著重要的意義。若機體受到各種應(yīng)激的影響而處于病理狀態(tài)時，自噬將被顯著地激活[29-32]。

2.1 自噬相關(guān)基因(autophagy-related gene,Atg)與分子目前已經(jīng)有30多種Atg被發(fā)現(xiàn)，它們編碼的蛋白分子調(diào)控著細胞的自噬過程(包括自噬體的形成以及自噬體捕獲受損的細胞器和生物大分子的過程)，這些蛋白分子被統(tǒng)稱為Atg家族。自噬體形成的多個階段涉及不同的分子：首先形成吞噬泡，激活的Unc-51樣自噬激活激酶1(Unc-51 like autophagy activating kinase 1，ULK1)與磷酸化的Atg13和局部黏著斑激酶家族相互作用蛋白200(focal adhesion kinase family interacting protein of 200 kD，F(xiàn)IP200)形成復合物,直接參與吞噬泡的形成[33-35]。

自噬體雙膜結(jié)構(gòu)的延伸需要2個泛素樣共軛系統(tǒng)的參與。Atg5與Atg12在泛素酶 Atg7和Atg10的催化作用下形成復合物，Atg5-Atg12復合物繼續(xù)與 Atg16 形成新的復合物，Atg5-Atg12- Atg16反過來繼續(xù)延伸自噬體雙膜結(jié)構(gòu)。另一個泛素樣共軛系統(tǒng)涉及的是微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(microtubule-associated protein1 light chain3，LC3)，LC3被 Atg4 剪切后在泛素樣酶 Atg7 和 Atg3 的序貫催化下與磷脂酰乙醇胺結(jié)合成復合物[36-38]。

Bcl-2 和 Beclin-1(Atg6)的相互作用在哺乳動物細胞自噬調(diào)節(jié)中扮演重要作用[39]。Beclin-1能夠與磷脂酰肌醇-3激酶-2-3 和 p150 結(jié)合形成多蛋白復合物，此復合物再與 Atg14 和抗紫外線相關(guān)抑癌基因蛋白Vps34結(jié)合形成復合物，接著Beclin1-Vps34-Atg14L復合物與其他自噬蛋白共同作用形成吞噬泡膜[40-41]，并繼續(xù)招募自噬蛋白Atg12-Atg5-Atg16，使吞噬泡膜得以延伸[42-43]，再融合多種有機酸和酶，逐步形成成熟的自噬溶酶體[28]。LC3是自噬過程的關(guān)鍵蛋白，貫穿于自噬的全過程，是酵母Atg8的同源物。當自噬發(fā)生時，包漿型LC-3的C-端先被Atg4切除部分氨基酸后裂解形成水溶性LC3-I，然后在Atg7和Atg3的催化下，與脂酰乙醇胺結(jié)合，脂化形成LC3-II，從而完成從細胞質(zhì)向自噬體膜的轉(zhuǎn)移[44]。LC3-I向LC3-II的轉(zhuǎn)變是自噬體形成過程中必不可少的階段。脂溶性的LC3-II成為自噬體的內(nèi)外膜上的標記蛋白，其含量與自噬體的數(shù)量成正比[33]。LC3-II/LC3-I已被公認為是Western blot檢測自噬的金標準。

自噬蛋白p62在腫瘤細胞自噬中發(fā)揮重要作用，p62包括PB1、TB、LIR及UBA 4個結(jié)構(gòu)域。其中LIR結(jié)構(gòu)域負責與自噬受體蛋白 Atg8/LC3結(jié)合。UBA結(jié)構(gòu)域是可以招募泛素化蛋白，尤其是當?shù)鞍妆槐┞对谘趸瘎┖偷鞍酌阁w抑制劑時。所以，LC3與Beclin1、ULK1、p62等蛋白是自噬的標志物[43,45-46]，其中p62是自噬的特異性底物[47]。

2.2 自噬的功能自噬的功能主要體現(xiàn)在以下5個方面：(1)自噬通過調(diào)控過氧化物體、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的更新來保持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定；(2)自噬在機體發(fā)育過程中參與組織的結(jié)構(gòu)重建；(3)自噬是細胞對外源性應(yīng)激的快速適應(yīng)性反應(yīng)，當細胞遭受氧化應(yīng)激和病毒感染時，自噬作為細胞的一種防御機制清除細胞質(zhì)內(nèi)受損的細胞器、有害的蛋白質(zhì)等，保護細胞免受損害。(4) 當營養(yǎng)和能量缺乏時，自噬的降解產(chǎn)物氨基酸、核苷酸、游離脂肪酸等可供物質(zhì)能量循環(huán)；(5)自噬參與細胞凋亡。

3 PPARγ與細胞自噬的關(guān)系

自噬是由多種復雜的信號通路共同調(diào)控，目前其機制尚未完全明確。研究發(fā)現(xiàn)， PPAR家族的激活增加自噬水平[48]。以PPARγ激活增加自噬水平研究最多，所涉及的研究對象包括人、大鼠、小鼠、雞等。所研究的通路集中于PPARγ/腺苷一磷酸依賴的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase，AMPK)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin， mTOR)通路、PPARγ/AMPK/蛋白激酶B (protein kinase B，Akt)/mTOR通路和PPARγ/磷酸酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3 kinese，PI3K)/Akt通路[49-52]，且以PPARγ/AMPK/mTOR通路的研究居多。AMPK/mTOR信號通路是自噬小體形成啟動階段的關(guān)鍵步驟，在自噬調(diào)控中發(fā)揮相反的作用。而PPARγ激活可介導AMPK/mTOR信號通路，促進AMPK或p-AMPK表達，抑制mTOR表達而誘導細胞自噬。其中，AMPK是協(xié)調(diào)體內(nèi)糖、脂代謝和能量需要的重要激酶[53]。AMPK激活后可調(diào)控多條信號傳導通路，mTOR是AMPK最為重要的下游靶蛋白之一。近年來，就PPARγ與細胞自噬關(guān)系，學者們從不同物種或同一種物種不同疾病方面做了如下研究。

3.1 PPARγ與細胞自噬相關(guān)性不管在正常細胞還是腫瘤細胞中，PPARγ與細胞自噬均相關(guān)。袁舒平[2]研究發(fā)現(xiàn)，中藥復方腦心通使小鼠心肌細胞中PPARγ的轉(zhuǎn)錄活性和PPARγ蛋白表達增強后，自噬顯著上調(diào)并抑制小鼠心肌細胞的肥大；使小鼠PPARγ基因沉默后，腦心通并不增加自噬相關(guān)基因(Atg16、Beclin1、LC3a、LC3b和ULK1)的表達;也不增加LC3-II/LC3-I的水平。NAZIM等[54]研究發(fā)現(xiàn)， PPARγ拮抗劑GW9662可使人肺癌細胞中LC3-I向LC3-II轉(zhuǎn)化；PPARγ激動劑曲格列酮可使肺癌細胞中LC3-I向LC3-II的轉(zhuǎn)化增加，并以劑量依賴的方式顯著降低了p62表達水平，提示PPARγ可誘導人肺癌細胞中的自噬激活。

3.2 上調(diào)PPARγ對細胞自噬的促進作用

3.2.1 保護細胞或組織上調(diào)PPARγ可促進細胞自噬，發(fā)揮保護細胞或組織的作用。張雙洋[1]研究發(fā)現(xiàn)，PPARγ激活劑吡格列酮通過上調(diào)LC3和Beclin-1對腎缺血再灌注損傷大鼠發(fā)揮保護作用。袁舒平[2]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠心肌細胞中PPARγ的轉(zhuǎn)錄活性和PPARγ蛋白表達可被藥物腦心通增強，腦心通可同時抑制mTOR信號通路，從而顯著促進自噬，抑制心肌細胞的肥大。ZHONG等[3]研究發(fā)現(xiàn)，倍半萜內(nèi)酯衍生物可改善肝臟脂肪變性，其機制可能是通過上調(diào)PPARγ抑制核因子κB介導的炎癥，并激活AMPK/mTOR依賴性自噬。HSIAO等[4]研究發(fā)現(xiàn)，吡格列酮減輕肝細胞脂肪變性可能是通過PPARα和PPARγ依賴性方式增強細胞自噬作用實現(xiàn)的。ZHONG等[5]研究發(fā)現(xiàn)，厄貝沙坦可通過上調(diào)PPARγ的表達，激活AMPK/Akt/mTOR信號通路并誘導肝臟自噬來改善高脂血癥和肝脂肪變性。

3.2.2 避免耐藥PPARγ上調(diào)可促進細胞自噬，有助于規(guī)避特定種類細胞的耐藥性。TO等[6]通過研究非小細胞肺癌治療中的表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑的耐藥性發(fā)現(xiàn)，PPARγ激動劑可增強LC3-II的表達和p62的降解，誘導細胞自噬，且PPARγ激動劑誘導的自噬細胞死亡有助于規(guī)避染色體10上缺失的磷酸酶與張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)基因缺陷細胞的耐藥性；研究還發(fā)現(xiàn)自噬相關(guān)基因5(自噬介體)的基因沉默消除了PPARγ激動劑的藥物增強作用。

3.2.3 抑制腫瘤細胞生長上調(diào)PPARγ可促進細胞自噬，抑制腫瘤細胞生長。張艷等[7]研究發(fā)現(xiàn)，PPARγ激動劑羅格列酮可通過上調(diào)Beclin-1基因表達誘導人肝母細胞瘤HepG2細胞發(fā)生自噬并抑制其生長。

3.3 上調(diào)PPARγ對細胞自噬的抑制作用上調(diào)PPARγ可抑制細胞自噬，發(fā)揮保護細胞或組織的功能。ZHANG等[8]通過開發(fā)帶有阿爾茨海默病的APP/PS1轉(zhuǎn)基因動物模型發(fā)現(xiàn)，用PPARγ激動劑治療可降低具有APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的自噬溶酶體重組相關(guān)蛋白的表達水平，挽救小鼠的記憶和識別障礙，并減輕神經(jīng)元凋亡，表明上調(diào)PPARγ可抑制自噬，減輕神經(jīng)元凋亡。LI等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在脊髓損傷大鼠模型中，PPAR-γ激動劑羅格列酮可下調(diào)自噬相關(guān)蛋白的表達并改善大鼠的運動功能；PPAR-γ抑制劑GW9662顯著拮抗羅格列酮的作用，并消除了對脊髓損傷大鼠的保護作用；提示給予PPAR-γ激動劑可以減少脊髓損傷大鼠神經(jīng)細胞自噬并促進其運動功能恢復。

3.4 下調(diào)PPARγ對細胞自噬的促進作用

3.4.1 保護細胞或組織下調(diào)PPARγ可促進細胞自噬，發(fā)揮保護細胞或組織的功能。JUAN等[10]研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)PPARγ以增強自噬可能是通過激活LKB1-AMPK信號通路，促進脂多糖誘導的小膠質(zhì)細胞的M1-M2表型轉(zhuǎn)移，發(fā)揮神經(jīng)保護作用。

3.4.2 損害細胞或組織下調(diào)PPARγ可促進細胞自噬，損害細胞功能及組織結(jié)構(gòu)。金希[11]研究發(fā)現(xiàn)，高鎘含量的飼料喂養(yǎng)海蘭褐蛋雞能抑制胰腺組織中PPARγ的表達，同時PI3K和Akt7表達均被抑制，而Atg LC3-I、LC3-II、Atg5和Beclin-1的表達上調(diào);其胰腺細胞可見自噬體、線粒體空泡化和染色質(zhì)凝集，且胰腺組織中淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶的活性均顯著低于正常喂養(yǎng)的對照組;提示鎘通過抑制PPARγ/PI3K/Akt通路誘導雞胰腺細胞凋亡和自噬，從而導致雞胰腺內(nèi)分泌功能障礙。馮敞[12]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠心肌細胞H9C2中PPARγ被黃綠青霉素抑制時，自噬標志物LC3-Ⅱ蛋白表達增多，自噬激活，心肌纖維輪廓不明顯、排列紊亂，細胞活性降低；當添加自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤預處理時，細胞活性升高；表明下調(diào)PPARγ激活細胞自噬，損害大鼠心肌結(jié)構(gòu)及心肌細胞功能。

3.4.3 抑制腫瘤細胞生長下調(diào)PPARγ可促進細胞自噬，抑制腫瘤細胞生長。馮敞[12]研究發(fā)現(xiàn)，人肝癌細胞HepG2 中PPARγ被黃綠青霉素抑制時，自噬標志物LC3-Ⅱ蛋白表達增多，自噬激活，肝癌細胞活性降低，當添加自噬抑制劑預處理后，肝癌細胞活性升高。

4 小結(jié)

綜上所述，自噬是由多種復雜的信號通路共同調(diào)控，目前機制尚未完全明確。不同物種或同種物種不同組織中，PPARγ被激活后可通過多個途徑影響自噬，以PPARγ/AMPK/mTOR通路的研究居多，包括了心肌細胞、肝臟細胞、腎臟組織、肝臟腫瘤、肺腫瘤等細胞或組織，但PPARγ對于鼻黏膜上皮細胞、呼吸道上皮細胞、血管內(nèi)皮細胞、脾臟、骨骼肌等組織細胞自噬的影響仍存在空缺，這將成為一個潛在的研究熱點。PPARγ激活后對細胞的保護功能和對腫瘤細胞的抑制作用既可以通過促進自噬來實現(xiàn)，亦可以通過抑制自噬而完成，作者認為這可能是因為自噬在不同的生理環(huán)境中對細胞功能及腫瘤細胞的發(fā)生和生長具有雙刃劍的作用：在細胞處于營養(yǎng)缺乏狀態(tài)時，PPARγ激活使自噬上調(diào)，降解細胞質(zhì)中大分子物質(zhì)和衰老的細胞器，產(chǎn)生的氨基酸、核苷酸、游離脂肪酸等可用于合成新的蛋白質(zhì)和供能；而當刺激過度，自噬持續(xù)存在，則可能導致自噬樣細胞死亡[55]，此時PPARγ激活使自噬下調(diào)保護細胞免于死亡。既往文獻報道，PPARγ的拮抗劑和激動劑相關(guān)研究結(jié)果偶爾也存在相互矛盾的現(xiàn)象[56-60]，但具體機制有待進一步研究。