錢子冰，劉 靜，曾佩蕓，張 琦*

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000;2.甘肅省人民醫(yī)院 內(nèi)分泌科，甘肅 蘭州 730000)

1 自噬

自噬發(fā)生于絕大多數(shù)細(xì)胞，參與維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、細(xì)胞分化、動物發(fā)育和營養(yǎng)代謝等生理過程。而應(yīng)激誘導(dǎo)的自噬主要是細(xì)胞生存的一種適應(yīng)性和防御性機制。在基礎(chǔ)條件下，細(xì)胞自噬水平都較低，但能被不同形式的壓力誘導(dǎo)，如營養(yǎng)或饑餓、生長因子耗盡、感染和缺氧等[1]。根據(jù)靶物質(zhì)捕獲和遞送到溶酶體的方式，自噬可以分為宏觀自噬、微觀自噬和伴侶介導(dǎo)的自噬(chaperone-mediated autophagy，CMA)。哺乳動物細(xì)胞的選擇性宏觀自噬是本綜述的重點。自噬是一種保守的細(xì)胞內(nèi)降解機制，可將胞質(zhì)內(nèi)容物，如聚集的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器，運送到溶酶體以清除。在非饑餓和饑餓條件下，自噬可以降解易于聚集的蛋白(凝集吞噬)、細(xì)胞內(nèi)病原體(異噬)、受損的線粒體(有絲分裂吞噬)、過量的過氧化物酶體(過噬)和受損的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER-吞噬)[2]。高血糖條件下，信號通路發(fā)生改變使得細(xì)胞自噬功能受損，不能對細(xì)胞外各種應(yīng)激發(fā)揮正常反應(yīng)，進一步加重細(xì)胞器功能的紊亂繼而發(fā)生各種糖尿病并發(fā)癥。

2 mTOR機制靶點與信號通路

mTOR在自噬調(diào)控中起著關(guān)鍵作用。mTOR受多種不同的上游信號通路影響，通過調(diào)控mTOR可相應(yīng)抑制或提高自噬水平。mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，是磷脂酰肌醇3激酶相關(guān)激酶(phosphatidylinositol 3-kinase related kinase，PIKK)家族中的成員。在多細(xì)胞真核生物中，mTOR可與其他調(diào)控蛋白相互作用至少形成兩個不同的復(fù)合物，分別是雷帕霉素復(fù)合物1(mTORC1)和雷帕霉素復(fù)合物2(mTORC2)。雖然這兩個復(fù)合物含有相同的催化亞基-TOR，但它們可以磷酸化不同的下游靶點，從而顯示出不同的細(xì)胞功能[3]。mTORC1由mTOR、Raptor(mTOR調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白)、40 ku富脯氨酸Akt底物(prolin-rich Akt substrate of 40 ku,PRAS40)、哺乳動物酵母同源致命因子(mammalian lethal with SEC13 protein 8,mLST8)和Deptor(含DEP結(jié)構(gòu)域的mTOR相互作用蛋白)組成。mTORC2由mTOR、RICTOR(雷帕霉素不敏感的mTOR伴侶)、哺乳動物應(yīng)激激活蛋白激酶相互作用蛋白(atress activated protein kinase-interacting protein 1，MSIN1)、Protor-1、Deptor和哺乳動物SEC13致死蛋白(mammalian lethal with SEC13 protein，mLST)組成。激活mTOR可阻斷細(xì)胞凋亡損傷，抑制mTOR可誘導(dǎo)自噬，影響胰島素抵抗和炎性反應(yīng)。mTOR信號軸依賴于磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3-K)、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(protein Kinase B，PKB)、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、NAD-依賴性去乙酰化酶Sirtuin-1 (NAD-dependent deacetylase sirtuin-1，SIRT1)、Wnt1誘導(dǎo)信號通路蛋白1(Wnt1 inducible signaling pathway protein 1，WISP1)以及表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)、成纖維細(xì)胞生長因子(fibroblast growth factor,FGF)和促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin，EPO)[1]。mTOR通過刺激蛋白質(zhì)、核苷酸和脂質(zhì)等主要構(gòu)件的從頭合成和抑制自噬來促進增殖。mTOR的主要3條上游通路[1]：PI3K/PKB信號通路、AMPK信號通路和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(recombinant extracellular signal regulated kinase，ERK)信號通路。因此，調(diào)控mTOR不同的上游信號通路可能是治療糖尿病的一個新思路。

3 mTOR與糖尿病

mTOR是糖尿病狀態(tài)下控制細(xì)胞代謝所必需的途徑之一。高糖狀態(tài)下，胰高血糖素樣肽-1(glucagon-likepeptide1，GLP-1)受體激動劑激活mTOR可以保護胰腺β細(xì)胞免受膽固醇介導(dǎo)的凋亡細(xì)胞損傷，促進胰腺β細(xì)胞增殖，并通過表皮生長因子受體(epithelial growth factor receptor，EGF-R)阻斷糖尿病神經(jīng)細(xì)胞凋亡[4]。mTOR有緩解胰島素抵抗和抗血栓形成作用，通過mTOR激活，與凋亡和動脈粥樣硬化相關(guān)的通路也可以被阻斷[5]。因此，控制mTOR被視為治療糖尿病及其并發(fā)癥可能有效策略的重要組成部分。

4 新型降糖藥物對自噬的影響

糖尿病造成了巨大的社會經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，包括預(yù)防和管理糖尿病所需的藥物及并發(fā)癥的治療。新型降糖藥包括二肽基肽酶-4抑制劑(dipeptidyl peptidase-4 inhibitor,DPP-4i)、GLP-1受體激動劑(glucagon-like peptide-1 receptor agonist,GLP-1RA)和鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運體2抑制劑(sodium-glucose cotransporter-2 inhibitors,SGLT2i)。探討西格列汀(DPP-4i)對糖尿病小鼠心肌梗死后心功能的影響。結(jié)果表明西格列汀有效地提高了存活率，改善了心功能，減少了梗死面積、心肌纖維化和炎性反應(yīng)[6]。恩格列凈(SGLT2i)通過促進自噬，恢復(fù)了線粒體的數(shù)量和大小，并抑制了線粒體的縮小，改善了糖尿病大鼠心肌梗死的預(yù)后[7]。同時期又有研究評估了GLP-1RA對糖尿病小鼠的肝臟保護作用[8]，結(jié)果顯示，GLP-1RA治療的小鼠有效地降低了空腹血糖(FBG)、總膽固醇(TC)和三酰甘油(TG)以及丙二醛(malondialdehyde,MDA)。這些數(shù)據(jù)表明，DPP-4i、GLP-1RA、SGLT2i可以潛在地調(diào)節(jié)自噬過程。即這些新型降糖藥物對自噬有調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)更多的藥物靶點及與自噬的作用機制，可能更新新的治療理念。

5 mTOR調(diào)控自噬參與糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展

5.1 糖尿病腎病

糖尿病腎病(diabetickidney disease,DKD)是終末期腎病的主要病因，30%～50%的1型或2型糖尿病患者最終發(fā)展為DKD，導(dǎo)致DM的病死率顯著增加，嚴(yán)重威脅糖尿病患者的臨床結(jié)局[9]。許多研究發(fā)現(xiàn)，在DKD病理背景下，高血糖被證明通過AMPK/mTOR信號，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和其他病理生理相關(guān)過程，導(dǎo)致足細(xì)胞損傷和蛋白尿的發(fā)展，從而伴隨著腎功能的喪失[10]。糖尿病腎病可以通過減少足細(xì)胞的mTORC1表達[11]來延遲/預(yù)防，這意味著胰島素激活的mTORC1在推動糖尿病腎病中發(fā)揮了作用。鑒于這些發(fā)現(xiàn)，假設(shè)糖尿病腎臟的自噬缺陷可能會增加腎臟細(xì)胞對糖尿病相關(guān)損害的易感性，這反過來又會導(dǎo)致難治性蛋白尿和腎臟功能的進行性下降。因此，恢復(fù)自噬活性可能成為保護腎臟免受DKD的一種新的治療選擇。

5.2 非酒精性脂肪肝

約60%T2DM患者合并非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)。世界衛(wèi)生組織預(yù)測，未來十年NAFLD可能成為肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的主要病因?；罨允煽梢詼p輕肝脂肪變性，高脂肪飲食或長期積累的脂質(zhì)可能會降低自噬活性[12]。脂噬是自噬參與調(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)代謝的主要機制[12]。脂噬的主要過程為將多余的脂滴隔離在自噬小體中，然后與溶酶體融合形成自溶酶體，最終被溶酶體中的脂化降解。AMPK在NAFLD中的作用主要總結(jié)為3個機制[13]：1)抑制肝臟的新生脂肪生成；2)增加肝臟的脂肪酸氧化；3)促進脂肪組織的線粒體功能/完整性。多磷酸肌醇激酶(inositol polyphosphate multikinase,IPMK)可以通過IPMK-AMPK-SIRT-1和IPMK-AMPK-ULK1(人類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，Unc-51-like kinase 1，ULK1)兩個信號軸與AMPK相互作用介導(dǎo)自噬[14]。在小鼠中IPMK的缺失幾乎消除了吞脂性，促進了肝損傷，并損害了肝細(xì)胞的再生。因此可以推斷，IPMK介導(dǎo)的自噬可能成為NAFLD和肝再生治療的一個潛在靶點。除上述機制外，還發(fā)現(xiàn)激活A(yù)MPK/mTOR調(diào)節(jié)的自噬也是一種重要的保護機制。治療劑量的對乙酰氨基酚可加重NAFLD的脂肪蓄積，其潛在機制可能與抑制AMPK/mTOR途徑介導(dǎo)的自噬有關(guān)[15]。AMPK/mTOR介導(dǎo)的自噬水平在高脂喂養(yǎng)的小鼠和用游離脂肪酸處理的人正常肝細(xì)胞中都受到顯著抑制。然而，當(dāng)腦腸肽O?；D(zhuǎn)移酶(ghrelinO—acyhransferase,GOAT)被抑制時，AMPK/mTOR介導(dǎo)的自噬水平顯著增加，從而減輕了肝臟毒性。提示AMPK/mTOR介導(dǎo)的自噬激活是NAFLD的重要保護機制。

5.3 糖尿病性心臟病

大血管病變占T2DM患者死亡人數(shù)的比例穩(wěn)居不下，心血管病變占大血管病變一個重要部分。糖尿病心血管疾病由兩個獨立的病理過程驅(qū)動，即動脈粥樣硬化性心血管疾病(arteriosclerotic cerebral vascular disease,ASCVD)和糖尿病性心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)[16]。ASCVD由內(nèi)皮功能障礙驅(qū)動，導(dǎo)致內(nèi)膜下極低密度脂蛋白(VLDL)殘體的浸潤和保留，隨后內(nèi)膜下募集單核/巨噬細(xì)胞?；罨木奘杉?xì)胞產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子(如IL-6、CRP、TNF-a)可誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞的增殖，向內(nèi)膜下層吸引并轉(zhuǎn)化為膠原分泌細(xì)胞[16]。因此，糖尿病性血管病變是由糖尿病血脂異常合并內(nèi)皮功能障礙驅(qū)動的。與mTOR相關(guān)的心肌保護通路主要有4條：1)胰島素介導(dǎo)的PI3K/AKT/mTOR信號通路；2)GSK-3β抑制信號通路；3)mTOR依賴的血管生成信號通路；4)mTORC2激活信號通路。研究發(fā)現(xiàn)褪黑素的心臟保護作用可能通過mTOR信號通路減少糖尿病狀態(tài)下高糖對心肌纖維的損害[17]。二甲雙胍通過激活A(yù)MPK/自噬從而抑制DCM中的NLRP3炎性小體而具有心臟保護和抗炎作用，為糖尿病性心肌病的治療提供了新的信息[18]。所以能夠推測，通過人為干預(yù)逆轉(zhuǎn)信號通路，可以發(fā)揮保護心臟功能、增強自噬的作用。

5.4 糖尿病性眼病

糖尿病的眼部并發(fā)癥有多種，糖尿病視網(wǎng)膜病變和糖尿病性白內(nèi)障為其中較為典型的兩種。DJ-1基因可能通過PI3K/AKT/mTOR信號通路改善線粒體功能，抑制活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成，增強抗氧化能力，減少視網(wǎng)膜周細(xì)胞凋亡，這可能與糖尿病視網(wǎng)膜病變的早期發(fā)病有關(guān)[19]。小檗堿對高糖刺激的原代視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)小檗堿可能通過促進自噬和激活A(yù)MPK/mTOR信號通路來保護Müller細(xì)胞免受高糖誘導(dǎo)的凋亡[20]。研究發(fā)現(xiàn)，高糖狀態(tài)下晶狀體上皮細(xì)胞(lens epithelial cells,LECs)細(xì)胞自噬和氧化應(yīng)激的變化與白內(nèi)障有關(guān)[21]。透射電子顯微鏡顯示糖尿病小鼠晶狀體組織中自噬活性改變，自噬小體較大且線粒體較多。自噬可能減輕高糖對晶狀體上皮細(xì)胞的氧化損傷。這些發(fā)現(xiàn)為糖尿病性眼病的治療有重要的指引作用，即從mTOR通路入手尋找新的治療契機。

5.5 糖尿病周圍神經(jīng)病變

糖尿病周圍神經(jīng)病變(diabetic peripheral neuropathy,DPN)是由小的無髓鞘或薄髓鞘表皮內(nèi)神經(jīng)纖維密度降低所致，其起源于背神經(jīng)根節(jié)，介導(dǎo)疼痛、溫度感覺或自主神經(jīng)功能。過度活躍的mTORC1干擾突觸的可塑性而導(dǎo)致慢性神經(jīng)病變。在炎性和神經(jīng)病理性疼痛的實驗?zāi)Ｐ椭邪l(fā)現(xiàn)，抑制mTORC1活性可以導(dǎo)致抗傷害效應(yīng)[22]。枸杞多糖(LBP)發(fā)揮保護作用是由于LBP對糖尿病大鼠的血糖水平有輕微的降低作用。其機制可能是通過抑制mTOR/p70S6K通路的激活來誘導(dǎo)自噬[23]。這些研究表明自噬在糖尿病神經(jīng)病變中發(fā)揮著重要作用，但仍需要進一步的研究來完善其誘導(dǎo)及保護機制。

6 并存的疾病

T2DM與癌、神經(jīng)退行性變(阿爾茨海默病、帕金森病、亨廷頓病、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥)、多囊卵巢綜合征(polycysticovariansyndrome，PCOS)等風(fēng)險增加有關(guān)。激活 mTORC1可導(dǎo)致這些疾病，意味著DM與相關(guān)共病之間的病因?qū)W聯(lián)系[24]。糖代謝異常誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、自噬等多種致病因素在神經(jīng)退行性變疾病的病理生理改變中起重要作用?；糚COS或T2DM的女性，以高胰島素血癥為特征，通常會經(jīng)歷卵巢功能障礙。研究發(fā)現(xiàn)，高胰島素可直接損害胚胎著床過程中的卵巢功能及卵巢自噬失衡，自噬可增強胰島素所致的卵巢功能損害[25]。

7 問題與展望

全世界每年患糖尿病的比例仍在持續(xù)增加，許多人還未得到診斷。目前控制血糖穩(wěn)態(tài)和避免糖尿病并發(fā)癥的方法有限，需要開發(fā)新的策略。mTOR靶點介導(dǎo)的自噬作為細(xì)胞的一種防御機制,與糖尿病的聯(lián)系被越來越多的研究所證實。因此針對 mTOR 信號通路及其調(diào)控靶點進行，對于延緩糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生，延長健康壽命至關(guān)重要。