自噬在肝臟疾病中的雙重作用

馮 磊

河南大學第一附屬醫院感染性疾病科 475000

自噬現象是一種對受損或多余細胞器進行自我消化過程，依賴于溶酶體的降解系統，一方面，可促進細胞代謝物的清除、重建細胞結構、生長與分化，是細胞的一種生存防御機制，在疾病的發生發展中發揮了重要的作用，通過細胞自噬既促進了細胞的存活，在特定條件下也可誘導細胞的凋亡，在疾病發生發展中具有雙重作用。近年來，越來越多的研究表明自噬和肝臟疾病的關系密切，本文就近年來細胞自噬在肝臟疾病中的雙重作用進行綜述。

1 概述

自噬現象是細胞質內的特定物質被運到溶酶體進行“自我消化”的過程，早在1963年Duve 因研究溶酶體而獲諾貝爾獎首次提出了“自噬”的概念，根據自噬發生機制和功能的不同，自噬被分為大自噬、小自噬和分子伴侶介導的自噬三種[1]：大自噬是最主要的作用方式，主要用于降解受損的細胞器和蛋白分子，始于被降解的對象周圍雙層自噬膜的形成（也被稱為隔離膜），自噬膜最終閉合形成囊泡，稱為自噬體，最終和溶酶體膜融合，是自噬體內的吞噬物被溶酶體降解；相反地，小自噬則是通過溶酶體膜的內陷與突起形成管泡狀結構，將一部分細胞質吞噬消化；而分子伴侶介導的自噬則直接通過分子伴侶特異性地識別靶蛋白并將其轉運至溶酶體進行講解。其中大自噬是普遍存在的作用方式，指代通常所說的自噬，早期的自噬可發揮抗凋亡、促進細胞存活的作用，而隨著時間的延長，持續的自噬則會導致細胞死亡。在不同階段，自噬扮演者不同的角色，發揮著雙重作用。

2 自噬和肝病的關系

2.1 自噬和病毒性肝炎

現有的研究揭示出自噬與在HBV 感染中具有雙重作用，一方面，有研究表表明自噬可促進HBV 復制，HBV 的X 蛋白（HBX）是一種能調節病毒復制的蛋白，有研究發現，HBX 介導的自噬依賴于III 型PI3K-Beclin-1 信號通路，HBX 能抑制Beclin-1 和Bcl-2 的結合，從而使HBV 逃避宿主的免疫攻擊[2]，腫瘤壞死因子超家族10（tumor necrosis factor superfamily member 10, TNFSF10）參與促進細胞凋亡和病毒感染，許多病毒可以通過調節TNFSF10 手提信號來逃避抗病毒免疫攻擊，導致持續病毒感染。研究發現，HBX 介導的自噬通過對TNFSF10 死亡受體的降解進而逃避免疫系統的清除，造成病毒的慢性持續感染，相關研究發現，在CHB 患者的肝組織以及HBX 轉染的細胞系中，TNFSF10 表達都明顯降低[3]。

另一方面，一些途徑誘導的自噬對HBV 的復制發揮抑制作用，腺苷-磷酸激活的蛋白激酶（AMPK）在剝奪營養、缺氧、應激等條件下參與自噬的誘導，維持細胞能量的平衡，研究發現，HBV 在氧化應激反應中可激活AMPK，誘導自噬并阻止HBV 的復制[4]。調節性T 細胞（Treg）具有負向免疫調節作用，抑制細胞免疫及炎癥反應，具有活躍的自噬活性，Treg 持續表達Toll 樣受體TLR2、TLR4 及晚期糖基化終產物受體（RAGE）等，高遷移率族蛋白1（HMGB1）作為一種經典的損傷相關模式分子，是這些受體的內源性配體，進而調節Treg 的自噬，慢性HBV 感染者中，HMGB1 高度表達，患者外周血Treg 比健康對照具有更高的自噬活性，而中和抗體阻斷后可顯著降低自噬活性，說明HMGB1 誘導的Treg 自噬對于維持Treg 的功能非常關鍵[5]。

2.2 自噬和肝纖維化

肝纖維化普遍發生在感染、藥物、免疫因素參與的肝病中，是各種慢性肝臟疾病導致的過度創傷—修復的過程[6]，從四氯化碳CCL4 誘導肝纖維化的鼠肝中分離出的HSC 中的自噬小體明顯增多，同樣的現象可以在形成肝纖維化的肝組織中以及HBV 慢性感染者的肝組織中發現[7]。

細胞自噬可促進HSC 的活化及肝纖維化，研究發現，給予自噬抑制劑巴弗洛霉素或氯喹等可在體外有效抑制實驗小鼠及人HSC 的活化程度，檢測纖維細胞活化標志物肌動蛋白α2、原骨膠原1α1 的mRNA 水平明顯減少，免疫組化檢測到肌動蛋白α-SMA 水平下降，HSC 增殖程度也明顯降低，而停止抑制劑后，HSC 重新啟動活化，說明抑制自噬可以有效減少HSC 的活化，進而影響肝纖維化的過程[8]。用CCl4 等誘導不表達Atg7 的轉基因小鼠，檢測α-SMA、膠原蛋白1 相對于表達Atg7 的小鼠明顯減少，二者肝損傷程度近似，而纖維化程度輕于后者，說明纖維化程度受自噬水平影響，并非簡單地由肝細胞損傷引起[7]。

另一方面，自噬的抗炎作用可抑制肝纖維化的發展，自噬促進單核細胞分化為巨噬細胞，而巨噬細胞可吞噬炎癥介質從而防止其過度釋放，抑制巨噬細胞的自噬則可使炎癥介質IL-1α 和IL-1β 分泌增加，IL-1α 和IL-1β 可旁分泌促進纖維細胞的活性，說明自噬促進巨噬細胞的轉化是對肝細胞損傷的一種保護，有助于發揮抗纖維化的作用。抑制樹突狀細胞的自噬可促進γδT 細胞分泌IL-17[9]，而自噬基因缺失的轉基因小鼠則出現炎癥反應增強，導致IL-17 增加，IL-17A/STAT 信號通路通過抑制肝細胞自噬而促進肝纖維化。此外，自噬可通過清除錯誤的蛋白質、脂類和受損的線粒體等途徑來維持肝細胞能量供應、降低氧化應激和脂質過氧化損傷的發生。

2.3 自噬和肝臟腫瘤

肝癌的發生是一個多因素、多環節的復雜過程，自噬在肝癌中的作用的研究已被廣泛地開展，目前研究發現，在多種人類腫瘤中均存在自噬活性的改變，分別參與肝癌的發生以及抑制的過程，在不同條件下具有不同的作用，受腫瘤類型、階段、遺傳背景等影響，表現為在特定條件下的雙重作用，一般認為，在肝癌初期，細胞自噬發揮抑制癌化的作用，隨著細胞癌變，自噬則逐漸變為促癌的作用，在癌細胞和非癌細胞中可能發揮相反的作用[10]。

正常生理情況下，細胞自噬有利于細胞保持穩定狀態，在發生細胞應激時，細胞通過自噬從而抑制細胞癌變。自噬介導的腫瘤抑制功能可以清除受損和衰老的細胞器，從而防止因積累有毒的氧自由基而導致的基因不穩定。Qu 等發現Beclin-1 單等位基因的缺失會加速乙型肝炎病毒介導的癌前病變的進展，并且Beclin-1（+/-）的小鼠中他們觀察到了肝癌等疾病的發生，提示自噬的缺陷或能力的衰退可能有利于腫瘤的發生[11]，多種和腫瘤的發生都伴有Beclin-1 的缺失，如乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等，進一步證明了早期的自噬有助于抑制腫瘤的發生。而隨著腫瘤的形成，特別是在腫瘤的生長后期，在腫瘤內部癌細胞營養缺失和低氧等惡劣環境，細胞自噬很可能被激活，維持腫瘤細胞的生存。有研究發現在細胞中增加的線粒體裂變可誘導ROS 產生并激活腫瘤細胞的自噬，發揮抗凋亡作用，促進肝癌細胞的存活。

總之，近年來對于自噬的認識已經由最初的細胞水平進入到亞細胞、分子水平，研究揭示出了自噬對機體調節的雙重作用，自噬既是應激條件下細胞生存的機制，也在持久的應激和損傷中誘導細胞的凋亡，自噬和肝臟疾病有密切關系，對自噬進行深入研究，對于認識肝病以及尋找肝臟疾病的治療靶點具有潛在價值以臨床應用前景。