張璐懿 龔作炯

肝臟是人體最主要的代謝器官。肝臟疾病影響著全世界千千萬萬的人，隨著生活水平的提高和免疫技術(shù)的應(yīng)用，病毒性肝炎的發(fā)病率已在下降，但是代謝性肝病的患病率正在逐步上升，這些代謝性肝病將最終導(dǎo)致末期肝病的發(fā)生[1]。在這樣的趨勢(shì)下，對(duì)肝臟疾病中的代謝情況進(jìn)行研究將有利于肝病的防治。

在生理?xiàng)l件下，肝細(xì)胞穩(wěn)定的自噬在維持正常功能方面起著十分重要的作用。但是饑餓、氧化應(yīng)激以及多余的細(xì)胞器堆積等可能誘導(dǎo)或抑制自噬現(xiàn)象，從而對(duì)肝功能造成一定的影響。目前已發(fā)現(xiàn)多種肝臟疾病與自噬有關(guān)。自噬可以通過三種途徑對(duì)細(xì)胞的代謝帶來影響：一是自噬可將現(xiàn)有的大分子物質(zhì)降解，以提供能量需求的基本成分；二是細(xì)胞器自噬，如線粒體自噬和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬，該途徑可以除去質(zhì)量不佳的細(xì)胞器以進(jìn)行更高效的物質(zhì)合成和能量代謝[2]；三是自噬通過調(diào)節(jié)代謝途徑中的一些酶來影響代謝過程。本文將闡述肝臟疾病主要是代謝性肝病及終末期肝病中自噬與能量代謝的關(guān)系。

一、自噬簡(jiǎn)介

自噬最早被視為一種非選擇性的降解系統(tǒng)，后來發(fā)現(xiàn)在某些條件下，自噬體會(huì)選擇性地吞噬一些細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)，即脂類自噬、糖原自噬以及線粒體自噬等，這些自噬與能量代謝密切相關(guān)。自噬體掐斷脂滴與溶酶體融合，以提供游離脂肪酸，這些脂肪酸會(huì)經(jīng)過β氧化最終產(chǎn)生能量，這就是脂自噬；當(dāng)然糖原也可以被自噬小體選擇性包裹，分解為葡萄糖，稱為糖原自噬[3]；線粒體自噬是通過特定的線粒體外膜受體或與線粒體表面與蛋白質(zhì)結(jié)合的泛素分子在線粒體周圍形成自噬體，它可以除去損壞或者多余的線粒體，保證線粒體質(zhì)量和數(shù)量的穩(wěn)定[4]。線粒體是細(xì)胞內(nèi)能量產(chǎn)生的重要場(chǎng)所，因此線粒體自噬對(duì)于能量代謝的作用十分重要。雖然自噬的對(duì)象很多，但是自噬具有一個(gè)穩(wěn)定的流程，其大致分為五個(gè)階段：自噬的起始、膜的延伸、自噬體形成、自噬體溶酶體融合以及降解[5]。

自噬最基本的作用是適應(yīng)代謝的需求，因此能量供應(yīng)因素對(duì)于自噬的調(diào)節(jié)十分重要。營(yíng)養(yǎng)方面的傳感器雷帕霉素(rapamycin, mTOR)的靶點(diǎn)，是很關(guān)鍵的自噬抑制劑?？捎玫臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及生長(zhǎng)因子會(huì)激活mTOR，mTOR通過抑制自噬激活劑UNC-51樣激酶1(UNC-51-like kinase 1，ULK1)即磷酸化其絲氨酸757位點(diǎn)來阻止自噬的發(fā)生。該抑制條件保證了在營(yíng)養(yǎng)充足的情況下不會(huì)造成無意義的降解。與之相反，當(dāng)處于饑餓環(huán)境時(shí)，饑餓相關(guān)的細(xì)胞單磷酸腺苷(adenosine monophosphate, AMP)增加會(huì)激活單磷酸腺苷活化蛋白激酶(adenosine monophosphate protein kinase, AMPK)，活性AMPK通過磷酸化ULK1的絲氨酸317和777位點(diǎn)來誘導(dǎo)自噬，從而加速降解細(xì)胞質(zhì)內(nèi)物質(zhì)，使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得到補(bǔ)充[6]。此外，自噬對(duì)于細(xì)胞器的穩(wěn)定和機(jī)體穩(wěn)態(tài)也十分重要，自噬的缺失會(huì)導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生[7]。

二、肝臟疾病

(一)酒精性肝病 酒精性肝病(alcoholic liver disease, ALD)是西方國(guó)家最普遍的慢性肝病類型。ALD可以從酒精性脂肪肝(alcoholic fatty liver, AFL)發(fā)展為酒精性脂肪性肝炎(alcoholic steatohepatitis, ASH)。慢性ASH最終會(huì)導(dǎo)致肝纖維化和肝硬化，部分可導(dǎo)致肝細(xì)胞癌(hepatocellular cancer, HCC)的發(fā)生。ALD的發(fā)病機(jī)制包括肝脂肪變性、氧化應(yīng)激、乙醛介導(dǎo)的毒性及細(xì)胞因子和趨化因子誘導(dǎo)的炎癥[8]。

酒精被證明可以激活或抑制自噬，具體視模型的不同而有差異，急性的酗酒模型中酒精表現(xiàn)為誘導(dǎo)自噬，而慢性酒精喂養(yǎng)的小鼠模型則可能激活自噬也可能抑制自噬。短時(shí)間內(nèi)大量酒精攝入導(dǎo)致的自噬激活依賴于酒精代謝、活性氧的產(chǎn)生和mTOR的抑制[9]。近年來，酒精攝入對(duì)自噬產(chǎn)生抑制影響的研究較多。在一項(xiàng)含酒精飲食喂養(yǎng)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，小鼠肝細(xì)胞表達(dá)的自噬調(diào)控多功能蛋白p62/SQSTM1 (sequestosome1，SQSTM1)和細(xì)胞凋亡的標(biāo)志物增加，顯示了自噬通量被破壞，肝細(xì)胞的凋亡率增加[10]。這種情況下，自噬抑制是由于缺乏可用于和自噬體融合的溶酶體，被稱為“自噬不足”，自噬不足可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期攝入酒精損害了轉(zhuǎn)錄因子EB的功能，轉(zhuǎn)錄因子EB是溶酶體生物發(fā)生的主要調(diào)節(jié)因子，其損傷使溶酶體生物合成減少，從而導(dǎo)致小鼠肝脂肪變性和肝損傷[11]。其實(shí)酒精可以靶向自噬途徑中的多個(gè)步驟來影響自噬。有研究表明，酒精可以通過增加micro- RNA155的外泌體產(chǎn)生來影響mTOR，也影響溶酶體關(guān)聯(lián)膜蛋白1(Lysosomal Associated Membrane Protein1，LAMP1)和溶酶體關(guān)聯(lián)膜蛋白2(Lysosomal Associated Membrane Protein，LAMP2)，其共同對(duì)自噬水平造成了負(fù)面影響[12]。

盡管急性和慢性的酒精干預(yù)對(duì)自噬的誘導(dǎo)作用可能會(huì)不同，但是自噬的激活對(duì)酒精引起的肝損傷和脂肪變性是具有保護(hù)作用的[13]。這與脂自噬密切相關(guān)。早期ALD的特征即為肝脂肪變性，這是由于大量酒精攝取后，肝內(nèi)脂肪會(huì)加速生成，從血漿進(jìn)入肝臟的脂肪酸會(huì)增加，從肝臟進(jìn)入血漿的脂蛋白分泌缺陷，且脂自噬過程受到了抑制[14]。脂質(zhì)過度積累，被包裹在稱為脂滴的脂質(zhì)儲(chǔ)存細(xì)胞器中。脂自噬即借助細(xì)胞質(zhì)中的脂肪甘油三酯脂肪酶(adipose triglyceride lipase, ATGL)將大脂滴分解為小脂滴，隨后進(jìn)入自噬體內(nèi)將其清除[15]。更具體的脂滴生成降解機(jī)制將在非酒精性脂肪性肝病的部分作進(jìn)一步闡述。

(二)非酒精性脂肪性肝病 非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是與肥胖、胰島素抵抗、2型糖尿病、高脂血癥等代謝綜合征相關(guān)的肝病，是目前成年人和兒童慢性肝病的主要形式。據(jù)估計(jì)，NAFLD在普通人群中的患病率為25%[16]。

肝臟中代謝底物的超負(fù)荷是造成NAFLD肝損傷的主要原因。在長(zhǎng)期能量過剩的情況下，運(yùn)送至肝臟的脂肪酸增加，并促使肝細(xì)胞甘油三酯的合成。脂滴是細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存脂質(zhì)的主要場(chǎng)所，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成，大多數(shù)大小在0.1～10 μm之間，在脂肪細(xì)胞中的大小能達(dá)到100 μm。脂滴的降解受到機(jī)體營(yíng)養(yǎng)環(huán)境的調(diào)控，且與自噬存在一定的聯(lián)系。在饑餓的條件下，脂肪細(xì)胞中脂解刺激因素會(huì)激活蛋白激酶A，使圍脂滴蛋白(perilipin1, PLIN1)磷酸化，PLIN1降解后可促進(jìn)細(xì)胞溶質(zhì)脂肪酶募集到脂滴表面。研究表明，自噬的抑制顯著增加了基礎(chǔ)狀態(tài)或暴露于游離脂肪酸培養(yǎng)的肝細(xì)胞中的脂滴含量，且自噬缺陷細(xì)胞中脂滴含量的增加不是由甘油三酯的合成增加引起的，而是由于甘油三酯衰變和線粒體β氧化速率降低所導(dǎo)致的。饑餓會(huì)激活自噬，因此自噬溶酶體系統(tǒng)可能在分解脂滴以向饑餓細(xì)胞提供游離脂肪酸方面發(fā)揮作用[17]。自噬水平的增加可以通過增加對(duì)脂滴的降解來緩解NAFLD中脂質(zhì)堆積的壓力，眾多研究成果證實(shí)了這一點(diǎn)。有研究顯示，運(yùn)動(dòng)和飲食的干預(yù)可以通過不同途徑提高脂類自噬水平來改善NAFLD。運(yùn)動(dòng)可以激活A(yù)MPK/ULK1通路增加自噬，而飲食干預(yù)可以通過抑制Akt/mTOR/ULK1通路的過度激活而上調(diào)自噬水平[18]。與ALD相同，脂自噬與NAFLD也密切相關(guān)。通過肝臟特異性過表達(dá)自噬相關(guān)蛋白7(autophagy related protein, ATG7)誘導(dǎo)肝臟自噬已被證明可以減輕NAFLD小鼠模型的代謝應(yīng)激和肝臟脂肪變性。NAFLD中的自噬缺陷與胰島素抵抗有關(guān)，通過過度表達(dá)小鼠肝細(xì)胞中的ATG7恢復(fù)自噬可以增加胰島素敏感性并改善葡萄糖耐受性。短期使用自噬激活劑類藥物可以降低肝臟脂肪變性以及肝臟和血液中的甘油三酯水平[19]。

脂質(zhì)的堆積還可觸發(fā)一系列的二次打擊，比如線粒體功能障礙、過度氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和炎癥等。線粒體是細(xì)胞氧化代謝的重要場(chǎng)所，因此線粒體的破壞進(jìn)一步惡化了細(xì)胞氧化供能的環(huán)境，加劇了脂質(zhì)堆積[20]。線粒體質(zhì)量對(duì)于NAFLD發(fā)展十分重要，有研究發(fā)現(xiàn)，酰基輔酶A心磷脂?；D(zhuǎn)移酶(Acyl-Co A lysocardiolipin acyltransferase 1, ALCAT1)缺乏可恢復(fù)線粒體結(jié)構(gòu)、線粒體DNA保真度和氧化磷酸化，而在小鼠中特異性敲低ALCAT1可以防止NAFLD的發(fā)生[21]。去乙酰化酶3(Sirtuin3，Sirt3)是一種主要在線粒體中表達(dá)的NAD依賴性蛋白去乙?；福淇梢酝ㄟ^激活ERK-CREB-Bnip3線粒體自噬通路治療NAFLD[22]。因此通過線粒體自噬途徑去除受損的線粒體是NAFLD的一種保護(hù)機(jī)制。

(三)肝癌 原發(fā)性肝癌是全世界癌癥相關(guān)死亡的第四大常見原因，其發(fā)病率正在穩(wěn)定上升，肝癌發(fā)生期間的代謝變化特征具有廣泛的意義[23]。自噬對(duì)于癌癥發(fā)生及進(jìn)展的影響是具有爭(zhēng)議的。最初，由于發(fā)現(xiàn)癌基因的激活和抑癌基因的失活會(huì)抑制自噬，在小鼠實(shí)驗(yàn)中刪除自噬基因會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，自噬被認(rèn)為具有腫瘤抑制作用。但是那只是自噬部分減弱，因?yàn)樽允申P(guān)鍵調(diào)控蛋白Beclin1的功能在這些小鼠中其實(shí)是完好的。研究證實(shí)需要完整的自噬才能導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生，因此自噬又被認(rèn)為具有促腫瘤的作用。自噬損失時(shí)葡萄糖攝取和乳酸的產(chǎn)量會(huì)小幅度增加，氧化磷酸化會(huì)顯著降低，即自噬的缺失會(huì)損害線粒體代謝[24]。

具體來說，自噬可以通過調(diào)節(jié)代謝途徑中的酶水平來影響肝癌中的代謝情況。在一項(xiàng)肝癌的研究中發(fā)現(xiàn)，自噬是糖酵解的調(diào)節(jié)劑。己糖激酶2(hexokinase2, HK2)可以被E3連接酶TNF受體相關(guān)因子6(TNF receptor associated factor 6,TRAF6)泛素化(尤其是Lys41)，從而促進(jìn)其被SQSTM1識(shí)別并導(dǎo)致其選擇性降解[25]。由此看來，HK2為一個(gè)重要的調(diào)節(jié)因子，自噬在此對(duì)糖酵解表現(xiàn)為負(fù)調(diào)控，其作用可能為抑制應(yīng)激條件下癌細(xì)胞的過度增殖。也有研究發(fā)現(xiàn)，肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(hepatocyte growth factor, HGF)與其受體MET的HGF-MET信號(hào)在肝癌中通過抑制丙酮酸脫氫酶復(fù)合體(pyruvate dehydrogenase complex, PDHC)來促進(jìn)Warburg效應(yīng)，HGF-MET激酶靶向藥可以通過MET的Y1234/1235位點(diǎn)去磷酸化，激活MET介導(dǎo)的自噬來促進(jìn)肝癌的發(fā)生、發(fā)展；而自噬阻滯劑可以協(xié)同MET抑制劑抑制小鼠肝癌的生長(zhǎng)[26]。在該研究中，自噬促進(jìn)腫瘤的有氧糖酵解并支持肝癌的生長(zhǎng)。在腫瘤發(fā)展的不同階段自噬對(duì)代謝的影響可能起著不同的作用。

(四)肝衰竭 急性肝衰竭(acute liver failure, ALF)是一種罕見的肝細(xì)胞嚴(yán)重?fù)p傷綜合征，在沒有慢性肝病的情況下會(huì)導(dǎo)致凝血功能和精神狀態(tài)的改變。ALF發(fā)病迅速，往往會(huì)導(dǎo)致致命的后果[27]。自噬在限制肝細(xì)胞因應(yīng)激引起的肝損傷而死亡方面具有關(guān)鍵作用。當(dāng)對(duì)乙酰氨基酚過量時(shí)會(huì)導(dǎo)致線粒體損傷、氧化應(yīng)激和肝細(xì)胞壞死，自噬清除受損的線粒體被視作一種防御機(jī)制[28]。線粒體受損使肝細(xì)胞的能量產(chǎn)生能力下降，進(jìn)一步威脅了肝細(xì)胞的生存。ALF中的代謝變化規(guī)律還有待進(jìn)一步研究。

慢加急性肝衰竭(Acute-on-Chronic Liver Failure, ACLF)是慢性肝病的急性失代償導(dǎo)致肝外器官系統(tǒng)衰竭[27]。有近一半的ACLF患者沒有明顯的誘發(fā)因素；另一半患者中，敗血癥，大量飲酒和慢性病毒性肝炎的復(fù)發(fā)誘發(fā)了ACLF[29]。在肝臟中，慢性疾病伴隨著大量的肝細(xì)胞凋亡，干預(yù)肝細(xì)胞的凋亡可以延緩疾病的進(jìn)展。據(jù)觀測(cè)，ACLF患者的自噬水平是降低的，線粒體素2(mitofusin2, Mfn2)具有促進(jìn)線粒體外膜融合和內(nèi)膜對(duì)接的作用，其在ACLF中可以增加自噬水平并減少細(xì)胞凋亡，線粒體是凋亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，線粒體損傷在ACLF的進(jìn)展中起著重要作用，線粒體功能的恢復(fù)及自噬水平的增加可保護(hù)ACLF中的肝細(xì)胞[30]。在代謝規(guī)律方面，有研究證實(shí)，乙型肝炎病毒(Hepatitis B, HBV)相關(guān)ACLF患者的糖酵解、三羧酸循環(huán)受抑制，脂肪酸氧化增加[31]。ACLF中自噬與代謝的具體關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

三、展望

不管是ALD和NAFLD等代謝性肝病以及肝癌，還是肝衰竭這樣急性的肝病，能量代謝的變化對(duì)疾病的發(fā)生和發(fā)展都起著十分重要的作用。其中自噬對(duì)能量代謝的影響十分關(guān)鍵，其在各類肝臟疾病中的作用也在持續(xù)研究中，得到了一些相當(dāng)有意義的結(jié)論。通過調(diào)節(jié)特定位置的自噬來調(diào)節(jié)能量代謝，將可能使肝臟疾病的防治得到新發(fā)展。