線粒體自噬在肝臟相關疾病發生發展中的作用

潘 萌， 史曉燕

陜西中醫藥大學基礎醫學院， 陜西 咸陽 712046

肝臟作為機體代謝的主要器官，參與多種生理過程，如血漿蛋白質合成、糖異生和糖原儲存、膽固醇代謝和膽汁酸合成以及藥物代謝和解毒等［1］。維持生理過程所需的能量主要由線粒體產生，同時線粒體還參與機體的物質代謝，在肝臟的生理病理中發揮著重要作用。肝臟疾病的發生和發展往往伴隨線粒體功能障礙，如形態結構異常、活性氧（reactive oxygen species，ROS）產生增多、ATP 合成減少、自由基生成增加等，這些異?？赡苁歉渭毎麚p傷和壞死的重要原因［2-5］。而線粒體自噬作為細胞自我保護的重要機制之一［6-7］，通過選擇性清除受損或功能失調的線粒體，以維持線粒體數目和質量的平衡［8］，進而在維持細胞穩態方面發揮至關重要的作用。有研究［9］表明，線粒體自噬功能失調會導致多種肝臟疾病的發生發展。本文通過綜述線粒體自噬在肝臟相關疾病中的作用機制，以及靶向線粒體自噬的潛在治療方案，為線粒體自噬在肝臟相關疾病中的進一步研究和應用提供參考依據。

1 線粒體自噬概述

自噬是細胞中的一種分解代謝過程，主要通過將大分子、受損或老化的細胞器等細胞成分運送到溶酶體降解回收［10-11］，促進營養物質的循環利用，進而在細胞穩態中發揮關鍵作用［12-13］。根據細胞成分運輸至溶酶體內的途徑不同，可將自噬分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬三種類型。其中線粒體自噬作為一種選擇性的巨自噬，是細胞為應對氧化應激、營養缺乏、衰老等外界刺激啟動的防御機制，該過程通過激活自噬相關蛋白誘導內質網來源的膜包裹受損線粒體形成自噬體，隨后自噬體與溶酶體融合發生降解［14］，最終受損或衰老的線粒體得以清除。通過這種自我保護機制可避免功能失調的線粒體累積和過量ROS的產生，從而避免細胞損傷和壞死。

2 線粒體自噬的調控機制

線粒體自噬的調控機制主要包括兩種：（1）以PTEN誘導激酶1（PTEN induced putative kinase 1，PINK1）和Parkin 蛋白構成的PINK1/Parkin 通路為代表的非受體介導的線粒體自噬；（2）以Bcl-2/腺病毒E1B相互作用蛋白3（Bcl-2/adenovirus E1B interacting protein 3，BNIP3）和FUN14 結構域包含蛋白1（FUN14 domain containing 1，FUNDC1）通路為代表的受體介導的線粒體自噬。

2.1 非受體介導的線粒體自噬 在非受體介導的線粒體自噬中，PINK1/Parkin 通路發揮著關鍵作用［15］。在正常情況下，PINK1 進入線粒體后被線粒體內膜中的蛋白酶早老素相關菱形樣蛋白（presenilin-associated rhomboidlike protease，PARL）識別并剪切［16］，最終被蛋白酶體降解。當線粒體受損時，線粒體膜電位降低，PINK1無法正常進入線粒體內膜，從而大量聚集在線粒體外膜（outer mitochondrial membrane，OMM）上，進而磷酸化OMM 蛋白底物上的泛素［17］。Parkin 作為一種對磷酸化泛素有高親和力的E3 泛素連接酶，一方面可被磷酸化的泛素大量招募至OMM 而被PINK1 激活；另一方面，Parkin 也可以直接被PINK1 磷酸化，然后與磷酸化的泛素結合而激活［18］。激活后的Parkin 促使線粒體底物泛素化，使得PINK1 可進一步磷酸化泛素，形成可使泛素鏈快速聚合的正反饋。泛素鏈與自噬受體蛋白p62 結合，招募微管相關蛋白輕鏈3（microtubule-associated protein light chain 3，LC3）陽性的自噬體，進而吞噬受損的線粒體，最后自噬體轉移至溶酶體完成降解［19］（圖1）。

圖1 線粒體自噬的調控機制Figure 1 Regulatory mechanisms of mitophagy

2.2 受體介導的線粒體自噬 BNIP3和FUNDC1均是位于OMM 上的自噬受體，其可以通過LC3 結合區域（LC3-interacting region，LIR）基序與LC3 連接，誘導線粒體自噬的發生［20］（圖1）。BNIP3在細胞質中通常表達為一種無活性的單體，在缺氧時上調并通過其C 端跨膜結構域錨定在OMM 上，具有LIR基序的N端結構域暴露于細胞質中，隨后與LC3 結合激活線粒體自噬［21］。FUNDC1 的磷酸化與去磷酸化是調控線粒體自噬的關鍵環節。在生理條件下，FUNDC1被活化的酪氨酸蛋白激酶磷酸化，線粒體自噬被抑制；在缺氧狀態下，酪氨酸蛋白激酶失活，FUNDC1 去磷酸化，使得FUNDC1 與LC3 之間的相互作用增強，促進受損線粒體和自噬體的結合，最終在溶酶體內降解［22］。綜上所述，受體介導的信號通路對于線粒體自噬同樣發揮著不可或缺的作用。

3 線粒體自噬在肝臟相關疾病中的調控作用

線粒體自噬通過清除肝細胞內功能障礙的線粒體使肝組織免受損傷，從而維持肝臟的正常功能，進而發揮對肝臟的保護作用［23］。盡管各種肝病的發病原因和進展機制不盡相同，但近年來有大量文獻顯示線粒體自噬與多個肝臟相關疾病的發生發展密切相關。

3.1 線粒體自噬與非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）NAFLD是一種常見的慢性肝?。?4］。近年來，因肥胖導致NAFLD 患病人數激增［25］，但NAFLD 的發病機制復雜，主要與肥胖、胰島素抵抗、代謝綜合征相關［26］。當肝脂質代謝出現紊亂時，導致肝細胞內脂質聚積，隨之引發細胞內生物學過程的異常，即NAFLD的起始病理過程被開啟［27］。這一過程可能促進炎癥、線粒體功能障礙、氧化應激反應和細胞死亡，進而加劇NAFLD的發展進程，導致肝纖維化和肝硬化，甚至肝癌的發生［28］。大量研究證實，調節線粒體自噬相關信號通路，例如腺苷酸激活蛋白激酶［Adenosine 5′-monophosphate （AMP）-activated protein kinase，AMPK］、PINK1/Parkin 等，可以改善肥胖相關NAFLD 的病理表現。Zhou等［29］研究肥胖相關的NAFLD發現，哺乳動物不育系20 樣激酶1（mammalian sterile 20-like kinase 1，Mst1）在高脂肪飲食（high fat diet，HFD）小鼠的肝臟中顯著上調，敲低Mst1可抑制HFD介導的肝臟氧化應激和炎癥反應，并減弱肝細胞線粒體凋亡，Mst1通過激活AMPK信號通路來抑制Parkin 依賴的線粒體自噬，加重NAFLD的進展。Li等［30］研究發現，HFD介導的肝損傷與去乙?；?（Sirtuin 3，Sirt3）下調有關，Sirt3可激活細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）-環磷腺苷效應元件結合蛋白（cAMP response elementbinding protein，CREB）信號通路，上調BNIP3 介導的線粒體自噬，從而減輕線粒體損傷并抑制肝細胞線粒體凋亡，通過增強Sirt3 活性可用于治療NAFLD。此外，在HFD介導的NAFLD中，硒蛋白對于維持線粒體自噬平衡至關重要。硒蛋白可通過AMPK 通路激活Parkin 介導的線粒體自噬，減少線粒體凋亡并去除由HFD 引起的損傷線粒體［31］。Li 等［32］采用花青素-3-O-葡萄糖苷治療由HFD誘導的NAFLD小鼠模型，發現花青素-3-O-葡萄糖苷通過靶向PINK1介導的線粒體自噬，來抑制NAFLD 小鼠肝臟的氧化應激、核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3）炎癥小體活化和脂肪變性。上述研究發現，促進線粒體自噬可通過減少肝細胞線粒體凋亡、氧化應激和炎癥反應，來預防和治療肥胖相關的NAFLD。

3.2 線粒體自噬與藥物性肝損傷（DILI） DILI 是指當個體暴露于某些藥物的有毒劑量后發生的一種急性肝損傷，其中以對乙酰氨基酚（APAP）中毒引起的藥物性肝損傷（acetaminophen-induced liver injury，AILI）最為常見，嚴重者可發展為急性肝衰竭［33］。AILI的形成是由于APAP進入人體后生成了反應性代謝物N-乙?；?對苯醌亞胺，與細胞蛋白形成APAP 加合物（APAP-AD）［34］，而線粒體蛋白是APAP-AD形成的主要結合蛋白［35］。APAP-AD形成后會損害線粒體內膜上的電子傳遞鏈從而導致電子泄漏和氧化應激升高，進而誘導線粒體過氧亞硝酸鹽形成，引發線粒體功能障礙和肝細胞死亡［36-37］。Yan 等［38］采用木豆素（cajaninstilbene acid，CSA）治療AILI 小鼠模型，證明CSA可減輕APAP中毒引起的肝臟炎癥、氧化應激和線粒體功能障礙。進一步探尋其分子機制，發現CSA 通過激活Sestrin2/AMPK 通路可減輕APAP 誘導的氧化應激損傷，且增強線粒體自噬，從而改善APAP所致的肝損傷。Tan 等［39］研究發現，中度低溫（32 ℃）可激活AMPKα 促進UNC-51 樣激酶1 非依賴性線粒體自噬，并且通過減少還原型谷胱甘肽的消耗和阻礙c-Jun 氨基末端激酶信號通路，來減輕APAP 誘導的氧化損傷。上述研究結果均證實，促進線粒體自噬可緩解APAP 引起的氧化損傷、炎癥反應，從而延緩DILI的進展。

3.3 線粒體自噬與酒精性肝?。ˋLD） ALD 是一種由長期酗酒引起的肝?。?0］，研究［41-42］表明，炎癥、氧化損傷和線粒體功能障礙是ALD 發病的核心機制。肝細胞長期受到乙醇的刺激，會抑制其線粒體氧化磷酸化能力和細胞呼吸鏈復合物的形成，導致ATP 產生減少以及代謝途徑改變，并產生大量的ROS，引起細胞氧化損傷，最終發展為ALD 甚至更為嚴重的肝?。?3］。長期乙醇刺激會對肝臟中的線粒體造成損傷，線粒體自噬處理去極化線粒體的能力減弱，導致細胞內外釋放線粒體損傷相關分子（mitochondria damage-associated molecular pattern，mtDAMP），mtDAMP 可引起炎癥小體的激活，從而促進炎癥和促纖維化反應，最終引發肝炎和纖維化［44］。Lu等［45］研究發現，對小鼠采用150 mg/kg 二甲雙胍灌胃治療，可顯著減輕乙醇誘導的肝損傷。進一步研究發現，二甲雙胍可通過激活AMPK，上調泛醌細胞色素C 還原酶核心蛋白Ⅱ（recombinant ubiquinol cytochrome C reductase core proteinⅡ，UQCRC2）的表達，來增強線粒體自噬以延緩ALD 的進展，同時UQCRC2 也可顯著減輕乙醇誘導的脂質積累。Li 等［46］研究發現，酒精攝入會下調小鼠肝臟中雙特異性磷酸酶1（dual specificity phosphatase 1，DUSP1）的表達，DUSP1轉基因小鼠則表現出對酒精介導的肝功能障礙具有抑制作用，可改善酒精代謝，抑制肝纖維化以及肝臟炎癥和氧化應激。乙醇介導的DUSP1 下調中斷了DUSP1 與Cullin-1 蛋白（CUL1）的相互作用，通過p62 和Parkin 的轉錄抑制，導致CUL1核易位和線粒體自噬抑制，靶向DUSP1/CUL1/p62 軸將是恢復肝線粒體自噬以及緩解ALD 進展的新方法。上述研究結果表明，通過促進線粒體自噬，可以清除受損的線粒體，降低細胞內氧化應激和炎癥反應的程度，從而緩解ALD的進展。

3.4 線粒體自噬與乙型肝炎 乙型肝炎的病理過程涉及多種細胞信號途徑和細胞器的功能失調［47］。既往研究［48］表明，線粒體自噬在乙型肝炎的感染過程中發揮了重要作用。Kim 等［49］研究發現，通過下調HBV 感染細胞中的Parkin 或線粒體動力相關蛋白的表達來抑制線粒體自噬，會導致肝細胞大量死亡并有助于慢性感染的建立。有研究［50］發現，乙型肝炎病毒X 蛋白（hepatitis B virus X protein，HBx）可協助共價閉合環狀DNA 對HBV轉錄的表觀遺傳調控，對于啟動和維持HBV的復制至關重要。Huang 等［51］研究發現，在營養缺乏的腫瘤微環境下，HBx 通過降低線粒體Lon 蛋白酶同源物的表達或增強線粒體未折疊蛋白反應，以增強PINK1/Parkin 介導的線粒體自噬，從而減少肝細胞中的線粒體凋亡。因此，靶向HBx 可阻礙乙型肝炎向肝細胞癌（HCC）發展。此外，有研究［52］發現，線粒體E3 泛素連接酶MARCH5 可通過降解HBx 蛋白，來抑制HBx 誘導的ROS 產生、線粒體自噬。該結果表明，MARCH5 是緩解HBV 介導的肝病的新靶標。上述研究結果提示，通過降解HBx 蛋白可抑制線粒體自噬，以緩解乙型肝炎的進展。

3.5 線粒體自噬與肝缺血再灌注損傷（HIRI） HIRI是指肝臟在經歷一段時間的缺血后，再次接受血液供應時的損傷，往往繼發于肝切除術后、肝移植術或嚴重的缺血性休克等造成肝臟急性大量失血的疾病。缺血期間的缺氧和營養缺乏導致肝細胞和非實質肝細胞中的ATP 缺乏，從而破壞細胞內需要耗能的代謝和轉運過程，導致ROS和酸性代謝物的積累。氧化應激增加會促進線粒體通透性轉換孔打開，隨后誘導線粒體通透性改變，引起細胞凋亡和壞死細胞死亡［53］。有研究［54］表明，線粒體自噬的清除功能障礙對HIRI的恢復有著重要作用，PINK1介導的線粒體自噬通過抑制NLRP3 炎癥小體的活化來防止HIRI。另有研究發現，對C57BL/6 小鼠肝臟部分缺血60 min再灌流6 h后，線粒體的生物合成和PINK1/Parkin介導的線粒體自噬作用被抑制，隨后用京尼平治療后，可增強線粒體自噬，改善HIRI 所致的肝細胞氧化損傷和線粒體功能障礙。此外，芒柄花黃素可通過PHB2/PINK1/Parkin 介導的線粒體自噬途徑，促進AST 和ALT水平恢復，同時抑制細胞凋亡，減少炎癥，以保護肝臟免受HIRI 誘導的損傷［55］。上述研究結果證實，增強線粒體自噬在改善HIRI 方面發揮重要作用，主要通過減少肝臟氧化應激反應、炎癥反應以及肝細胞凋亡來減輕HIRI誘導的肝損傷。

3.6 線粒體自噬與HCC HCC 是全球發病率和死亡率較高的原發性肝癌［56］，由于HCC 起病隱匿、惡性程度高和遠處轉移發生早，目前缺乏有效的應對手段［57］。HCC的發病機制復雜，其具體機制仍未被闡明［58］。但通過調節線粒體自噬促進HCC 細胞凋亡是一種潛在的治療策略。Chen等［59］研究發現，廣譜抗真菌劑酮康唑可通過下調環氧合酶1 來激活PINK1/Parkin 介導的線粒體自噬，從而促進細胞凋亡，抑制HCC 的生長。有研究［60］發現，在HCC 細胞中，血根堿可損害溶酶體功能，并誘導ROS依賴性線粒體自噬和HCC 細胞的線粒體凋亡。Zheng等［61］研究證實，抑制線粒體自噬可預防HCC的轉移和侵襲，STOML2 蛋白可通過相互作用和穩定PINK1 來增強線粒體自噬，從而促進HCC轉移并調節HCC對侖伐替尼的響應。因此阻斷血管生成和線粒體自噬的藥物抑制劑組合可作為HCC 的有效治療方法。此外，有研究［62］發現，線粒體自噬的激活在調節HCC細胞對索拉非尼的敏感性方面具有雙重作用。缺氧條件下，PINK1/Parkin 介導的線粒體自噬被過度激活，可能是索拉非尼耐藥的主要原因。因此阻斷線粒體自噬可以恢復在缺氧條件下HCC 細胞對索拉非尼的敏感性。但在HBV 相關HCC 組織中PINK1 的表達下調，乙型肝炎表面抗原L-HBs 通過增加Wnt 家族7B 蛋白/β-連環蛋白信號傳導，抑制索拉非尼誘導的線粒體自噬，導致索拉非尼耐藥［63］。上述研究結果表明，線粒體自噬與HCC 之間的關系十分復雜，線粒體自噬既可能促進HCC 的發展，也可能成為治療HCC 的潛在靶點。目前，相關的研究還需要進一步深入探索。

4 小結與展望

調控線粒體自噬是治療肝病的新研究方向。通過調節線粒體自噬途徑，可以有效減輕NAFLD、HCC 等肝病的病理進程，并改善肝功能。未來的研究應著重探索更多藥物和天然產物對線粒體自噬的影響，以及線粒體自噬通路的分子機制，為肝病的治療提供更多選擇和新的治療靶點。目前對于線粒體自噬在肝病治療中的應用仍需要更多的研究和探索。盡管已進行了一些相關的臨床試驗，但其安全性和有效性仍需進一步驗證。此外，隨著技術的不斷發展，一些新的治療手段逐漸被引入到肝病的治療中。例如，基因編輯技術可以通過調節線粒體自噬通路中關鍵基因的表達來達到治療效果，而光遺傳學技術則可以通過光線控制線粒體自噬的激活和抑制，實現精準治療。未來，期待更多的研究成果和臨床試驗結果，以期發現更加有效和安全的肝病治療方案。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：潘萌負責設計論文框架，起草論文；史曉燕負責擬定寫作思路，指導文章修改與定稿。