周岐原， 李京宴， 田英平△， 姚詠明

· 綜述·

異體自噬調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展*

周岐原1， 李京宴1， 田英平1△， 姚詠明2△

（1河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院急診醫(yī)學(xué)科，河北 石家莊 050000；2解放軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究部轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100853）

自噬；異體自噬；自噬受體；病原微生物

自噬（autophagy）是機(jī)體的自我穩(wěn)定與保護(hù)機(jī)制，進(jìn)化上高度保守，在各種生物細(xì)胞中廣泛存在。在自噬相關(guān)基因（autophagy-related gene，）的調(diào)控下，機(jī)體通過溶酶體降解自身的細(xì)胞器或大分子物質(zhì)，以實現(xiàn)代謝需要、清除部分代謝廢物或有害物質(zhì)、更新某些細(xì)胞器、維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。依照降解底物轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體的途徑，可將自噬分為巨自噬（macrophagy）、微自噬（microphagy）和分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chaperone-mediated autophagy， CMA）3種類型，其中巨自噬為人體內(nèi)主要的自噬方式，通過選擇性或非選擇性途徑降解胞內(nèi)物質(zhì)［1］。

非選擇性自噬可由饑餓等外界刺激誘導(dǎo)，在胞內(nèi)形成吞噬泡隨機(jī)吞入胞內(nèi)物質(zhì)，再經(jīng)由自噬體形成、與溶酶體結(jié)合等步驟將胞內(nèi)物質(zhì)降解，最終將降解產(chǎn)物釋放入胞內(nèi)以維持應(yīng)激狀態(tài)下細(xì)胞對能量、物質(zhì)的需要。在非應(yīng)激狀態(tài)下，機(jī)體也因經(jīng)常性存在的各種誘因而保持著低水平、基礎(chǔ)的非選擇性自噬［2］。選擇性自噬則不同，具有明確的目標(biāo)底物，如靶向降解線粒體的線粒體自噬（mitophagy）、降解核糖體的核糖體自噬（ribophagy）等，通過特異性降解受損或功能失調(diào)的細(xì)胞器以調(diào)節(jié)細(xì)胞正常生理功能［3］。

感染性疾病是長期以來人類健康的主要挑戰(zhàn)，由致病微生物引起［64］。部分選擇性自噬間接參與了胞內(nèi)致病微生物的清除，如線粒體自噬降解受損線粒體，防止應(yīng)激狀態(tài)下由于產(chǎn)生過多活性氧（reactive oxygen species， ROS）而造成的巨噬細(xì)胞死亡，保證機(jī)體正常的免疫反應(yīng)［4］；部分致病微生物可進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬（endoplasmic reticulum autophagy， ER-phagy）可在降解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)時也一同降解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中病原體［5-6］。與上述選擇性自噬不同，異體自噬（xenophagy）是細(xì)胞對致病微生物的選擇性自噬過程，通過自噬作用直接特異性降解細(xì)胞內(nèi)病原體，在機(jī)體抗感染中發(fā)揮重要作用，同時可通過影響機(jī)體免疫效應(yīng)參與不同生理、病理過程［7］（表1）。本文將從異體自噬的基本過程，調(diào)控機(jī)制，與炎癥、感染及腫瘤等疾病的關(guān)系進(jìn)行探討。

1 異體自噬的主要過程

自噬過程涉及多種蛋白質(zhì)復(fù)合物的精準(zhǔn)調(diào)控，由進(jìn)化上高度保守的編輯。編碼生成ATG蛋白，其中ATG11、ATG101與酵母菌中Atg1-Atg10、Atg12-Atg14、Atg16、Atg18等17種ATG蛋白及其在哺乳動物中的同類物被視為核心自噬機(jī)制（core autophagy machinery），參與選擇性及非選擇性自噬，與其他膜轉(zhuǎn)換因子共同調(diào)控自噬小體的形成。經(jīng)典的自噬過程主要包括自噬的誘導(dǎo)激活、自噬體的成核與延伸、自噬體和溶酶體的融合、底物降解4個步驟［8］。以人類細(xì)胞自噬為例，在非應(yīng)激情況下，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通過磷酸化抑制非協(xié)同51樣激酶（uncoordinated 51-like kinase，ULK），防止其與腺苷5’-磷酸依賴的蛋白激酶［adenosine 5’-monophosphate （AMP）-activated protein kinase，AMPK］ 相互作用。當(dāng)受外界刺激后，mTORC1途徑受抑制，從而激活ULK1、ATG13、200 kD黏著斑激酶家族相互作用蛋白（focal adhesion family kinase interacting protein of 200 kD， FIP200）、ATG101復(fù)合物啟動自噬［9］；隨后Ⅲ型磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase， PI3K）復(fù)合物被招募至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)附近的自噬前體（preautophagosomal structure， PAS），生成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)的Ω體（omegasomes），其逐漸發(fā)展形成雙層膜的碗狀結(jié)構(gòu)，即吞噬泡（phagophore）。包含有beclin-1、BCL-2、VPS34和ATG14的beclin-1復(fù)合體促進(jìn)吞噬泡膜不斷延伸，納入胞質(zhì)中成分，在泛素共軛物的協(xié)同下最終封閉成球狀自噬小體。在SNARE蛋白的參與下，自噬小體與溶酶體結(jié)合，形成自噬溶酶體，并將其中內(nèi)容物降解，降解產(chǎn)物隨后經(jīng)溶酶體滲透作用釋放至細(xì)胞質(zhì)中，參與能量及物質(zhì)代謝［3］。在非選擇性自噬過程中，吞噬泡隨機(jī)捕獲細(xì)胞質(zhì)內(nèi)成分，但在選擇性自噬下，底物主要通過泛素化等途徑標(biāo)記，以供吞噬泡特異性捕獲。

異體自噬的底物為胞內(nèi)致病微生物及含有微生物的液泡腔。致病微生物主動侵入細(xì)胞質(zhì)，或經(jīng)細(xì)胞吞噬作用被動進(jìn)入胞內(nèi)，細(xì)菌表面的脂多糖（lipopolysaccharide， LPS）或病毒核酸產(chǎn)物等病原體相關(guān)分子模式（pathogen-associated molecular patterns， PAMPs）引起核因子κB（nuclear factor-κB， NF-κB）、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase， MAPK）等信號途徑改變［10-11］，促進(jìn)PAS形成，同時經(jīng)泛素化系統(tǒng)的E3-泛素連接酶在病原體表面形成泛素外殼，在被自噬銜接蛋白識別后與之結(jié)合。自噬銜接蛋白具有LC3相互作用結(jié)構(gòu)域（LC3 interacting region， LIR），使泛素化的病原與PAS上吞噬泡靶向結(jié)合，病原體隨吞噬泡膜閉合而被封閉入自噬小體，最終經(jīng)吞噬體/內(nèi)體途徑與溶酶體融合，在自噬溶酶體中被降解［12］。除了被吞噬作用吞入外，部分病原體通過形成液泡，進(jìn)入宿主細(xì)胞，或在侵入宿主細(xì)胞后形成封閉的空泡室，例如含沙門氏菌空泡（-containing vacuoles， SCVs）［13］。當(dāng)這些液泡膜受損時，液泡管腔表面的特定標(biāo)記分子暴露，β-半乳糖苷聚集，從而激活泛素化反應(yīng)。巨噬細(xì)胞等吞噬細(xì)胞具有吞噬及消化功能，可通過吞噬作用識別并內(nèi)化胞外病原體及其他細(xì)胞或碎片，再經(jīng)由活性氮中介物（reactive nitrogen intermediate， RNI）或活性氧中介物（reactive oxygen intermediate， ROI）依賴性殺菌系統(tǒng)等破壞吞入的底物［14］。區(qū)別于一般細(xì)胞，吞噬細(xì)胞亦可直接破壞吞噬體膜，使其中的病原體暴露，引導(dǎo)異體自噬［15］，因此同時具有吞噬作用和異體自噬功能。異體自噬與吞噬細(xì)胞的吞噬及消化作用不同，后者在吞噬病原體后不依賴泛素化標(biāo)記，直接由胞膜形成吞噬小體，后續(xù)通過殺菌系統(tǒng)完成對底物的破壞［14］，而異體自噬則需經(jīng)自噬溶酶體的融合等步驟降解病原體，相較于前者具有更強(qiáng)的特異性。

2 異體自噬的調(diào)控機(jī)制

異體自噬是機(jī)體免疫和細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的重要組成部分，其過程涉及多種關(guān)鍵蛋白以及自噬受體調(diào)控，這些蛋白與適配器之間穩(wěn)定的協(xié)調(diào)效應(yīng)在異體自噬清除病原體過程中扮演了重要角色。

2.1經(jīng)E3-泛素連接酶與自噬受體介導(dǎo)的泛素化對異體自噬的調(diào)控目前有觀點認(rèn)為，線粒體最初并非細(xì)胞的一部分，而是源自外來細(xì)菌［16］，原本存在于細(xì)菌中的結(jié)構(gòu)通過內(nèi)共生方式轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在的線粒體［17］，為真核細(xì)胞提供了高效的能量利用方式。研究證實，線粒體自噬可能是在異體自噬的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，通過控制這些“外來”的細(xì)胞器以維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)［18］。因此，相較于其他的選擇性自噬，異體自噬與線粒體自噬有眾多的共同點。

泛素化是異體自噬與線粒體自噬主要共同特征之一，兩者均可通過泛素化途徑對底物進(jìn)行標(biāo)記，再經(jīng)自噬受體對底物進(jìn)行識別，并將底物與自噬小體的LC3/GABARAP連接，使自噬小體捕獲底物。泛素化通過泛素激活酶（E1）、泛素結(jié)合酶（E2）、泛素連接酶（E3）使泛素與底物共價連接，其中E3-泛素連接酶發(fā)揮關(guān)鍵作用，主要包括parkin、LRSAM1和人類三基序蛋白21（tripartite motif 21， TRIM21）等［19］，前者在線粒體自噬和異體自噬中均參與泛素化過程，而LRSAM1和TRIM21則主要針對病原體的泛素化。parkin蛋白參與眾多生理、病理過程，包括線粒體自噬，可通過PINK1/parkin通路維持線粒體穩(wěn)態(tài)，研究證實該信號通路缺陷可導(dǎo)致帕金森等疾病［20］。在異體自噬過程中，parkin蛋白與侵入的病原體共定位，通過不同氨基酸殘基與相應(yīng)病原體外殼相連接，對其進(jìn)行泛素化修飾，從而形成泛素化外殼［12］。新近資料顯示，在基因缺陷小鼠中，parkin合成障礙，導(dǎo)致其對結(jié)核分枝桿菌、鼠傷寒沙門菌等病原體高度敏感［21］，證明parkin對異體自噬的重要作用，然而針對其如何聚集于病原體所在部位仍無明確解釋。與parkin不同，LRSAM1具有SAM結(jié)構(gòu)域和作為E3泛素-蛋白連接酶的環(huán)形結(jié)構(gòu)域，其N端富含亮氨酸重復(fù)序列（leucine rich repeat， LRR）參與PAMPs的識別，使LRSAM1能準(zhǔn)確定位胞內(nèi)病原體并將其表面泛素化［22］。以LRSAM1等為首的E3-連接酶主要通過識別病原體本身或受損的SCVs，對病原體進(jìn)行定位；此外，亦存在不直接識別致病微生物的蛋白分子。TRIM蛋白家族中多種成員參與泛素化，包括TRIM9［23］、TRIM18［24］、TRIM21［25］及TRIM36［26］等。以TRIM21為例，除了通過其SPRY結(jié)構(gòu)域與細(xì)菌FC區(qū)相互作用外，TRIM21也可通過與附著于腸道沙門氏菌的抗體結(jié)合，聚集于腸道沙門氏菌旁，最終誘導(dǎo)其泛素化［27］。致病微生物經(jīng)過這些E3-泛素連接酶修飾，在表面形成泛素化外殼后釋放出“吃我”的信號，被具有泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域（ubiquitin-binding domains， UBDs）的自噬受體識別并結(jié)合。

自噬受體為一類特殊的蛋白，參與吞噬泡或自噬體與降解底物間的連接。異體自噬與泛素依賴性的線粒體自噬在哺乳動物中具有相同自噬受體，即NDP52/CALCOCO2（calcium binding and coiled-coil domain 2）、p62/SQSTM1（sequestosome 1）、視神經(jīng)素（optineurin， OPTN）和Tax1結(jié)合蛋白（Tax1 binding protein 1， TAX1BP1）［28］，它們具有不同的UBDs和蛋白質(zhì)間相互作用模體，可針對不同泛素鏈進(jìn)行結(jié)合，并介導(dǎo)其后吞噬泡膜的延長［29］。p62作為一種自噬受體，包含多個可與其他蛋白質(zhì)相互作用的區(qū)域，如N端Phox和Bem1結(jié)構(gòu)域（PB1）、ZZ型鋅指（zinc finger， ZF）結(jié)構(gòu)、腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6， TRAF6）結(jié)合域、Keap1相互作用蛋白（Keap1-interacting protein 1）及C端泛素相關(guān)結(jié)構(gòu)域（ubiquitin-associated domains， UBA）等［30］。PB1結(jié)構(gòu)域可介導(dǎo)自身或其他蛋白PB1結(jié)構(gòu)域相互作用，促進(jìn)p62與底物的共聚集；UBA可與多聚泛素化鏈直接相互作用，使p62與泛素化外殼結(jié)合。在此基礎(chǔ)上，p62與ATG8s相互作用，后者可通過脂質(zhì)尾與吞噬泡內(nèi)膜相連接，從而使p62與底物聚集體被吞噬泡吞噬［28］（圖1）。NDP52為核點（nuclear dots， NDs）蛋白家族成員，羧基末端包含LIM結(jié)構(gòu)域和ZF結(jié)構(gòu)；ZF結(jié)構(gòu)可與單泛素或多聚泛素混雜聚結(jié)合，進(jìn)而與包裹細(xì)菌的泛素化外殼接觸，其非傳統(tǒng)的LIR差異性地結(jié)合不同的LC3/GABARAP，最終將泛素化的細(xì)菌與ATG機(jī)制相連接［31-32］。氨基末端則存在骨骼肌和腎臟腹肌肌醇磷酸酶羧基同源性（skeletal muscle and kidney-enriched inositol phosphatase carboxyl homology， SKICH）30結(jié)構(gòu)域，NDP52通過其中央卷曲區(qū)域形成二聚體，再經(jīng)SKICH結(jié)構(gòu)域與NAP1（nucleosome assembly protein 1）二聚體的N端螺旋結(jié)構(gòu)域間之間發(fā)生相互作用，形成四聚體，并進(jìn)一步與TANK結(jié)合激酶1（Tank binding kinase 1， TBK1）二聚體結(jié)合，形成雜六聚體，與NDP52共同招募至泛素化病原體上，調(diào)節(jié)后續(xù)的異體自噬過程［33］。除此之外， NDP52還包含特殊的半乳糖凝集素8（galectin-8）相互作用位點，能特異性與病原體的糖受體galectin-8相互作用，與病原體及其產(chǎn)物靶向結(jié)合［34］。在傷寒沙門桿菌感染過程中，galectin-3、-8、-9被招募至SCVs表面對其進(jìn)行標(biāo)記，隨著NDP52與galectin-8的結(jié)合，啟動針對SCVs的異體自噬。TAX1BP1是NDP52的同源物，與NDP52具有高度相似的LIR模體、SKICH結(jié)構(gòu)域和C端ZF結(jié)構(gòu)，兩者主要差異在于不同中央卷曲區(qū)域［33］，且TAX1BP1不含有g(shù)alectin-8相互作用位點。研究顯示，兩者在誘導(dǎo)自噬過程中不可或缺，缺失將導(dǎo)致致病菌的積累［35］。與前三者相似，OPTN具有多種結(jié)構(gòu)域，如C端ZF結(jié)構(gòu)、亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域、LIR結(jié)構(gòu)域及ABIN和NEMO結(jié)構(gòu)域（UBAN）中泛素結(jié)合。OPTN通過卷曲模體實現(xiàn)自身寡聚，并由 UBAN結(jié)構(gòu)域特異性識別細(xì)菌泛素化外殼上的M1和K63連接的泛素鏈［36］。TBK1在OPTN介導(dǎo)的異體自噬過程中發(fā)揮重要作用，通過誘導(dǎo)OPTN磷酸化增強(qiáng)其與LC3相互作用，從而促進(jìn)自噬小體的形成，且上調(diào)OPTN與多條泛素鏈的結(jié)合能力，顯著抑制沙門氏菌等病原微生物的生長［37］。

Figure 1.　Key steps of Xenophagy in infection of Sindbis virus and Salmonella. p62 interacts with Sindbis virus capsid protein and targets Sindbis virus to the phagophore. Salmonella can be detected by LRSAM1 that generates a dense Ub coat. p62 mediates Salmonella capture by LC3-conjugated phagophores. LC3： light chain 3； LRSAM1： leucine rich repeat and sterile alpha motif containing 1； Ub： ubiquitin.

由此可見，以上4種自噬受體在異體自噬中具有重要作用，單獨抑制其中一條通路即可增加病原體的增殖活性，且無法通過其他幾種自噬蛋白信號彌補(bǔ)，然而，其確切調(diào)控機(jī)制尚不清楚［36， 38］。

2.2自噬相關(guān)蛋白對異體自噬的調(diào)控在選擇性及非選擇性自噬過程中，ATG蛋白在調(diào)控機(jī)制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。核心自噬機(jī)制在自噬過程中主要分為以下幾個亞組，即調(diào)控自噬啟動的ATG1/ULK1復(fù)合物、PI3K復(fù)合物，調(diào)控自噬體形成及膜延伸的ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物、LC3-ATG8復(fù)合物以及調(diào)控自噬體成熟的ATG9、VMP1［39］。以上亞組在自噬過程中普遍存在，系各種自噬的共有調(diào)控途徑，在此基礎(chǔ)上，部分ATG蛋白在異體自噬過程中發(fā)揮了與以往不同的功能，進(jìn)一步調(diào)節(jié)異體自噬。

ATG16-L1主要在ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物中參與含病原體液泡封入自噬體膜組裝過程。泛素激活酶形式的ATG7和泛素結(jié)合酶形式的ATG10將泛素樣ATG12與ATG5結(jié)合［40-41］，ATG16-L1使用氨基末端結(jié)構(gòu)域結(jié)合ATG5-ATG12復(fù)合體，形成ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物［42］，引導(dǎo)后續(xù)自噬小體膜的延伸與閉合。除此之外，ATG16-L1含有重復(fù)序列，該結(jié)構(gòu)參與ATG16-L1和V-ATP酶（V-ATPase）的相互作用。V-ATP酶是一種進(jìn)化上保守的ATP驅(qū)動質(zhì)子泵，包含跨膜V0結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)運(yùn)氫離子和細(xì)胞溶質(zhì)V1結(jié)構(gòu)域ATP，定位于溶酶體膜，可將質(zhì)子泵入溶酶體使其酸化促成溶酶體的降解［43］，并參與活化mTORC1激酶，從而阻斷mTORC1的激活，促進(jìn)自噬啟動。當(dāng)病原體入侵時，V-ATPase將ATG5和ATG16-L1招募至受損的含細(xì)菌液泡中，啟動ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物的形成［42］。當(dāng)基因缺失時，細(xì)胞整體自噬不受影響，但異體自噬過程明顯受抑，提示ATG16-L1與V-ATP酶之間的相互作用特異性地調(diào)節(jié)異體自噬，其作用機(jī)制有待深入探索。

哺乳動物自噬相關(guān)蛋白8（mammalian autophagy-related protein 8，mATG8s）通過可逆的脂化過程錨定于吞噬泡的內(nèi)層及外層膜上，在吞噬泡形成過程中作為適配器招募含有LIR的自噬受體至吞噬泡內(nèi)、外層膜上［44］，從而將自噬受體、底物和吞噬泡膜三者連接，OPTN、p62、NDP52及TAX1BP1等4種不同的自噬受體與特定的ATG8間相互作用形成了異體自噬的特異性。

2.3非泛素依賴途徑與其他蛋白對異體自噬的調(diào)控研究明確，泛素化在多數(shù)病原體異體自噬的識別過程中不可或缺，但仍有部分病原體其異體自噬過程不依賴于泛素化，如胞質(zhì)中正鏈RNA 病毒辛德畢斯（Sindbis）病毒，其異體自噬過程依賴于p62和殼體蛋白的相互作用，而不需要泛素化的參與［45］（圖1）。部分異體自噬過程亦不涉及p62和NDP52等自噬受體，而是通過其他分子介導(dǎo)。在SCVs靶向連接自噬小體的過程中，部分受損SCVs未出現(xiàn)泛素化現(xiàn)象，而是通過脂質(zhì)第二信使甘油二脂（diacylglycerol，DAG）作為共定位信號。DAG的生成依賴于磷脂酸磷酸酶（phosphatidic acid phosphatase，PAP）途徑，而后者的激活需通過磷脂酶D（phospholipase D，PLD），在此基礎(chǔ)上，DAG經(jīng)由蛋白激酶C及其下游靶點JNK和NADPH氧化酶共定位于液泡，隨后通過LC3與吞噬泡膜相連接［46］。

除了自噬受體和ATG蛋白等在其他自噬過程中常見的蛋白分子外，異體自噬過程的調(diào)控也依賴于某些特定的大分子復(fù)合物。Rab GTP酶（GTPase）是一類含有TBC結(jié)構(gòu)域的蛋白家族，參與調(diào)控胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸，Rab GTP酶和SNARE復(fù)合體輔助自噬小體運(yùn)動使其最終與溶酶體融合是Rab GTP酶在自噬過程中最顯著特征［47］。此外，Rab GTP酶通過影響自噬小體形成等途徑進(jìn)而調(diào)控異體自噬，且該家族中有多種蛋白參與內(nèi)體的形成，例如Rab1和Rab17參與吞噬泡在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)附近的形成過程；在化膿性鏈球菌（group A， GAS）感染時，Rab5參與了內(nèi)體的形成，Rab7則調(diào)節(jié)內(nèi)體的成熟和自噬小體形成；Rab9A參與含GAS自噬體樣空泡的擴(kuò)大，它與調(diào)控自噬小體形成的Rab23在其他自噬過程中并非必需的，而是特異性存在于異體自噬過程，調(diào)控內(nèi)體與自噬溶酶體形成。

RUFY4為包含RUN和FYVE結(jié)構(gòu)域蛋白家族成員之一，在肺泡巨噬細(xì)胞呈高表達(dá)，參與線粒體自噬和異體自噬。RUFY4包含螺旋線圈模體、N端運(yùn)行域和C端FYVE結(jié)構(gòu)域，過度表達(dá)可增強(qiáng)自噬流，誘導(dǎo)LC3降解。FYVE結(jié)構(gòu)域上游還存在OmpH結(jié)構(gòu)域，不僅促進(jìn)自噬過程中與線粒體的結(jié)合，也可輔助細(xì)菌外膜蛋白的折疊及與膜結(jié)合過程，增強(qiáng)異體自噬［48-49］。

異體自噬調(diào)控機(jī)制的總結(jié)見圖2。

Figure 2.　Activation and inhibition mechanisms of xenophagy. DAG： diacylglycerol； DUBs： deubiquitinases； LC3： light chain 3； LRSAM1： leucine rich repeat and sterile alpha motif containing 1； mTOR： mammalian target of rapamycin： NDP52： nuclear dots protein 52； OPTN： optineurin； RUFY4： RUN and FYVE domain containing 4； SNARE： soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment proteins receptor； TAX1BP1： Tax1 binding protein 1； TRIM21： tripartite motif 21； ULK1： uncoordinated 51-like kinase 1； VacA： vacuolating cytotoxin； VMP1： vacuole membrane protein 1.

3 異體自噬在炎癥、感染及腫瘤中的作用

與其他選擇性自噬相似，異體自噬參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程，通過對胞內(nèi)致病微生物的特異性清除，其在機(jī)體對抗感染性疾病時發(fā)揮重要作用。異體自噬直接降解胞內(nèi)病原體及其產(chǎn)物抵御病原微生物的感染，并借此減少炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生，防止過度炎癥反應(yīng)所致細(xì)胞損傷；同時，將病原體部分成分轉(zhuǎn)運(yùn)至含有TLR的內(nèi)體，協(xié)助機(jī)體對病原體的識別［50］，增強(qiáng)天然免疫應(yīng)答。然而，許多研究表明，在與機(jī)體免疫對抗過程中，病原微生物已進(jìn)化出一系列機(jī)制來適應(yīng)異體自噬，從而提高其在胞內(nèi)的存活率。

病原體依靠多種方式逃避異體自噬的清除，如分枝桿菌、軍團(tuán)菌、沙門氏菌，通過包埋于內(nèi)體中避免自噬機(jī)制的識別與降解，并在需要時分解內(nèi)體［10］，再次逃逸至胞內(nèi)，造成二次感染。內(nèi)體中沙門氏菌還具有修復(fù)內(nèi)體周圍膜損傷的功能，避免損傷后膜上特異性位點暴露，保證其長時間生存［51］。某些病原體通過干擾泛素化途徑影響異體自噬，包括抑制泛素化和去泛素化。以福氏志賀菌（S.flexneri）感染為例，正常情況下，進(jìn)入細(xì)胞的志賀菌其表面毒力因子VirG作為ATG5的配體被識別，其后經(jīng)泛素化與吞噬泡結(jié)合。據(jù)報道，福氏志賀菌可產(chǎn)生效應(yīng)子IcsB與VirG競爭性結(jié)合，防止自身表面的泛素化，從而抑制細(xì)菌與吞噬泡的結(jié)合。立克次體也可通過將其外膜蛋白的賴氨酸甲基化，逃避泛素化機(jī)制的識別［52］。此外，一些病原體可分泌去泛素化酶（deubiquitinases， DUBs），降解病原微生物表面的泛素化外殼，從而抑制泛素化途徑介導(dǎo)的異體自噬。鼠沙門氏菌可分泌Sse L效應(yīng)蛋白，不僅能抑制NF-κB信號通路［53］，還具有去泛素化酶活性，在沙門氏菌感染過程中將SCVs周圍的聚集物去泛素化，確保SCVs及其中的沙門氏菌存活［54］。除了干擾識別與泛素化過程，病原體還可通過其他方式影響異體自噬。I型單純皰疹病毒（HSV-1）產(chǎn)物Us3激酶可激活mTORC1，拮抗應(yīng)激狀態(tài)下對mTORC1的抑制作用，下調(diào)自噬的啟動［55］。HIV編碼蛋白Nef通過干擾自噬小體的成熟，進(jìn)一步抑制異體自噬［56］。機(jī)體感染時，巨噬細(xì)胞早期發(fā)生經(jīng)典激活，使胞內(nèi)自噬出現(xiàn)短暫抑制，產(chǎn)生大量ROS對胞內(nèi)病原體進(jìn)行殺傷，而潛伏期的卡波西肉瘤皰疹病毒（KSHV）則通過一種未知的機(jī)制，在ROS刺激下重新激活并大量增殖［57］。除此之外，病原體發(fā)展出特定的機(jī)能，通過加強(qiáng)并利用自噬來維持自身生存和增殖。自噬溶酶體降解后循環(huán)產(chǎn)物可被細(xì)菌利用作為維持生存所需的營養(yǎng)，自噬過程中形成的囊泡也可被用于其自身的增殖和存活，如軍團(tuán)菌生成軍團(tuán)菌囊泡（Legionella-containing vesicles，LCV），通過毒力因子ank B捕獲游離的氨基酸，將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)至LCV中為自身增殖提供必要的物質(zhì)及能量［58］。

病原體逃避或利用異體自噬對機(jī)體抵抗感染造成了極大阻礙，極易發(fā)生反復(fù)感染，造成慢性炎癥，或發(fā)展為膿毒癥等嚴(yán)重的全身性感染，影響患者預(yù)后。長期感染性應(yīng)激會引發(fā)腫瘤基因過度表達(dá)，最終導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。幽門螺桿菌參與了胃癌發(fā)生，可分泌細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白A（cytotoxin associated gene-Aprotein，CagA），通過c-Met-PI3K/Akt-mTOR信號通路抑制自噬，并激活NF-κB，刺激IL-8大量產(chǎn)生，促使慢性炎癥發(fā)生與發(fā)展［59］。同時，幽門螺桿菌的另一產(chǎn)物細(xì)胞空泡毒素（vacuolating cytotoxin，VacA）可誘導(dǎo)異體自噬的發(fā)生，但長期暴露于VacA的細(xì)胞會造成溶酶體成熟障礙，使異體自噬水平降低，以致幽門螺桿菌的長期感染及胃癌的發(fā)生［60］。

異體自噬異常與感染性疾病及與之相關(guān)的炎癥、腫瘤發(fā)生發(fā)展密不可分，因此，確保異體自噬機(jī)制的正常運(yùn)轉(zhuǎn)對防治感染性疾病具有重要意義。目前，已有實驗證明，通過誘導(dǎo)異體自噬可有效達(dá)到清除致病微生物、防治相關(guān)疾病的目的，如5-氨基乙酰丙酸光動力療法（5-aminolevulinic acid photodynamic therapy， ALA-PDT）可調(diào)節(jié)Ras/Raf/MEK/ERK及PI3K/Akt/mTOR通路，誘導(dǎo)異體自噬，降低HPV感染Hela細(xì)胞的HPV病毒載量［61］；植物提取物金合歡素（acacetin）為異體自噬調(diào)節(jié)劑，經(jīng)mTOR非依賴性途徑調(diào)控異體自噬，可顯著減少沙門氏菌感染小鼠細(xì)胞內(nèi)沙門氏菌含量［62］。在此基礎(chǔ)上，有學(xué)者提出利用自噬誘導(dǎo)劑激活異體自噬，通過異體自噬對病原體的廣譜殺傷效應(yīng)且不易產(chǎn)生耐藥性的特點，起到代替抗生素的作用［63］。該推測為抗感染治療提供了新策略，但如何避免病原體的逃避作用仍亟待解決。

4 問題與展望

目前，異體自噬作為機(jī)體抗感染的天然防御系統(tǒng)，其分子機(jī)制及調(diào)控靶點備受關(guān)注。然而，該領(lǐng)域研究仍存在許多困難與挑戰(zhàn)。首先，由于異體自噬降解底物的特殊性，不同致病微生物的異體自噬過程可能完全不同，微生物的代謝產(chǎn)物、組成成分和降解產(chǎn)物也可能對異體自噬過程產(chǎn)生不同的影響，造成其研究進(jìn)展緩慢。其次，與其他選擇性自噬研究相似，異體自噬的研究大多停留在動物實驗及體外細(xì)胞水平，大規(guī)模臨床試驗及最終用于人類治療的先導(dǎo)化合物亟待進(jìn)一步探索。此外，現(xiàn)有研究多集中于單一病原微生物的異體自噬過程，而忽視了感染過程中異體自噬與機(jī)體整體的相互作用以及臨床上常見多種病原體感染，導(dǎo)致客觀認(rèn)識的滯后及不足。作為近年來提出的新概念，未來異體自噬領(lǐng)域存在諸多重要科學(xué)問題亟待解決。例如，異體自噬如何調(diào)控其他自噬、在感染性疾病的發(fā)病過程中與代謝等因素的相互作用需要進(jìn)一步澄清；增強(qiáng)或抑制異體自噬對胞內(nèi)病原體的清除作用是否會影響天然免疫及獲得性免疫的免疫記憶形成，這一問題也值得深入思考?？傊?，異體自噬在嚴(yán)重感染及相關(guān)疾病中發(fā)揮重要作用，深刻了解異體自噬與病原體間作用的機(jī)制以及其在機(jī)體免疫反應(yīng)中的調(diào)控環(huán)節(jié)，將為人類對抗病原微生物提供新思路、開辟新途徑。

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Potential regulatory mechanism of xenophagy

ZHOU Qi-yuan1， LI Jing-yan1， TIAN Ying-ping1△， YAO Yong-ming2△

（1，，050000，；2，，100853，）

Autophagy is aselfdigesting mechanism responsible forremovalofdamaged organellesand other intracellular components. It is closely related to inflammation and immunity. Xenophagy， a specialized form of autophagy， can specifically degrade intracellular pathogenic microorganisms to resist infection caused by pathogens. Xenophagy is involved in the occurrence and development of various diseases. The current review focuses on the main process， regulatory mechanism， research progress of xenophagy as well as its roles in human diseases such as inflammation， infection， and tumor， with in-depth discussion regarding to its potential impact on the anti-infection treatment.

Autophagy； Xenophagy； Autophagy receptors； Pathogenic microorganisms

1000-4718（2022）09-1677-09

2022-04-11

2022-07-29

0311-66002707； E-mail： tianyingping-jzh@163.com（田英平）； c_ff@sina.com（姚詠明）

R363.2； R392.12

A

10.3969/j.issn.1000-4718.2022.09.018

［基金項目］國家自然科學(xué)基金重點項目（No. 81730057； No. 82130062）

（責(zé)任編輯：李淑媛，羅森）