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自噬在常见肝脏疾病中作用机制的研究进展
王玥 1 ，施晓雷 1，2
（1.南京医科大学 鼓楼临床医学院，2.南京鼓楼医院 肝胆外科，江苏 南京 210009）
1 自噬概述
自噬由Ashford和Porter于1962年发现并提出，是指从粗面内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等成分形成自噬体（autophagosome），并与溶酶体融合形成自噬溶酶体（autolysosome），降解其所包裹的内容物。自噬在细胞的发育、分化、修复、免疫调节和蛋白质质量控制等方面发挥着重要的作用。根据溶酶体的运送机制，自噬主要分为三种：大自噬（macropahgy）、小自噬（microphagy）、和分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA），其中大自噬是细胞内物质降解的主要方式。适度的自噬可循环再利用营养物质、清除受损的蛋白质以及细胞器、促进细胞存活和抵御外界不良刺激；而过度自噬又可造成细胞损伤，甚至死亡。这一途径涉及30多个自噬相关基因（autophagy related gene，ATG），较为复杂（见图1）。目前自噬在肝脏疾病中的作用逐渐被揭示，成为肝脏疾病的研究热点。本文就自噬在肝脏中的作用及其与临床常见肝脏疾病的关系作一综述。
2 自噬在正常肝脏中的作用
通过小鼠肝脏灌注实验发现，自噬参与肝内蛋白质的降解过程。正常小鼠肝细胞每小时可通过自噬降解1.5%的肝内蛋白，而饥饿时蛋白降解率可提高至4.5%，禁食48 h后，自噬所降解蛋白占肝内总蛋白的40%。这表明正常状态下肝脏存在一定的自噬，而饥饿时自噬水平则明显升高。同时自噬还参与肝脏内的脂质调节，脂噬（lipophagy）可选择性识别并降解脂质，调节肝细胞脂肪代谢，维持细胞内脂质稳态等。在特异性敲除Atg7或加入自噬抑制剂3- 甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3MA）的小鼠体内，肝内甘油三酯和胆固醇的含量明显增加。同时，低营养状态下肝细胞中约85%自噬为线粒体的选择性自噬，即线粒体自噬（mitophagy）。线粒体自噬可清除肝脏中受损线粒体，维持半衰期10～25 d，消除营养丰富条件下的线粒体胞质重塑，降解线粒体受损或变异DNA，从而维持线粒体正常功能。线粒体自噬的增加或减少都可引起肝细胞的损伤或死亡，因此线粒体自噬对维持细胞的稳态至关重要。除此之外，自噬还参与肝内细胞凋亡、免疫反应、昼夜节律等调节。
3 自噬在常见肝脏疾病中的作用
3.1 自噬与病毒性肝炎
体外肝细胞系和转基因小鼠的研究表明，HBV（hepatitis B virus）感染可引起宿主细胞的自噬并利用自噬增强HBV DNA的复制。HBV可通过不同途径影响自噬，如与磷脂酰肌醇-3- 激酶（PI3K）c3结合直接上调对Beclin-1表达的调节等。Tian等在特异性敲除Atg5的转基因小鼠体内，检测血清中乙肝相关指标，发现HBV DNA载量、HBe Ag和HBsAg水平下降，同时发现HBV核心蛋白从胞核弥散到胞质，提示自噬可影响HBV核心蛋白的定位，进而改变HBV在体内的复制。之前有研究表明Atg4、Beclin-1和LC3是miRNA的靶基因，提示miRNA参与调节自噬。Wang等通过体外细胞实验和HBV患者标本检测发现，乙肝病毒水平与细胞miR-192-3p水平呈负相关，miR-192-3p的直接靶点是XIAP，通过miR-192-3p-XIAP轴，提高p-IκBα水平来促进自噬，从而激活NF-κB通路，促进HBV复制。
而在HCV感染患者体内，HCV蛋白包括NS3、NS4B和NS5A均可诱导自噬并参与自噬体的形成。而自噬又可促进HCV的复制，沉默自噬基因LC3或Atg7则可减少肝细胞内HCV RNA的复制。
上述实验结果表明，细胞自噬作为抗HBV、HCV治疗的靶点成为可能，为HBV或HCV患者的治疗提供了一条新思路。
3.2 自噬与酒精性脂肪肝
酒精性肝病（alcoholic liver disease，ALD）是全球慢性肝病的主要病因之一。脂肪肝是肝脏对大量饮酒最常见的早期反应，它会使肝脏更容易受到炎症介质或其他有毒物质的影响。有研究报道，小鼠口服或腹腔注射急性乙醇，可抑制mTOR信号通路进而增强自噬。除此之外，酒精抑制自噬的可能机制还有：（1）阻断自噬过程中所需要细胞骨架蛋白如微管和微丝在细胞内的运动，进而阻断自噬小体的形成，抑制自噬；（2）通过降低腺苷单磷酸活化蛋白激酶（AMPK）活性，进而抑制肝细胞自噬等。增强自噬可能成为减轻酒精性肝病相关病理变化的一种治疗策略。
3.3 自噬与非酒精性脂肪肝
近些年，非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fattyliver disease，NAFLD）的发病率越来越高。脂肪发生自噬是调节肝内脂质平衡的重要途径。Liu等研究发现，自噬、p53 和损伤调节的自噬调节剂（Dram）的表达与肝脏脂肪变性的严重程度有关，轻度脂肪变性主要通过p53/dram途径诱导自噬和凋亡，在慢性肥胖和胰岛素抵抗的小鼠模型中，自噬抑制第31卷 第4期 肝 胆 胰 外 科 杂 志剂mTOR在肝脏中被过度激活。而在NAFLD小鼠中，加入钙依赖蛋白酶钙蛋白酶-2的可导致ATG7的降解，引起自噬缺陷，减少自噬，减轻NAFLD的进展。自噬与NAFLD关系密切，如果以自噬为靶点进行干预和设计，有望为肝衰竭的防治提供重要线索。
3.4 自噬与急性肝损伤
在肝细胞特异性自噬相关基因5（ATG5）或ATG7基因敲除小鼠中，脂多糖/D- 氨基半乳糖注射诱导的急性肝损伤小鼠较正常小鼠肝细胞凋亡和肝组织损伤更严重，提示自噬是维持肝细胞存活和肝内稳态的关键。LPS联合D-氨基半乳糖（LPS/D-Gal）诱导的野生型小鼠和孕烷X受体基因缺陷型（pregnane X receptor-null，PXR）小鼠中自噬表达水平明显升高，但PXR-小鼠丙氨酸转氨酶（alanineaminotransferase，ALT）升高、肝细胞凋亡、坏死程度均比野生型小鼠更为严重，可能与PXR-小鼠肝脏自噬水平降低较快，而野生小鼠肝脏中自噬能维持较长一段时间有关，表明自噬对LPS/D-GalN诱导的急性肝损伤模型起肝保护性作用。具体作用机制尚不明确，但随着自噬在急性肝损伤中作用的更深入认识，通过调节自噬变化来治疗急性肝损伤将会成为可能。
3.5 自噬与药物性肝损伤
肝脏作为人体最重要的代谢和解毒器官，极易受药物损伤。对乙酰氨基酚（p-acetaminophenol，APAP）作为解热镇痛药被广泛应用于临床，过量食用会引起肝毒性甚至急性肝衰竭。APAP引起的肝毒性主要由细胞色素P 450系统（如CYP2E1）代谢产生的一种高反应性代谢产物——N-乙酰对苯醌亚胺（NAPQI）介导。APAP可诱导线粒体自噬以清除肝细胞内受损线粒体从而减轻肝损伤。研究表明，APAP诱导小鼠体内加入雷帕霉素诱导自噬后减轻肝脏损伤，而用氯喹或３-甲基腺嘌呤抑制自噬后，肝损伤加重。雷帕霉素对APAP的代谢并无影响，证明自噬在APAP诱导模型中作用位点可能位于APAP代谢的下游区域，且可能是通过线粒体自噬实现的。根据蛋白质在线粒体上的位置，不同部分的线粒体蛋白可能通过不同的降解机制被降解。外线粒体膜和膜间隙蛋白被蛋白酶体降解，而线粒体基质蛋白似乎通过自噬降解。在Atg7基因敲除的小鼠中，APAP的加入可使ROS产生增加、线粒体膜去极化和肝细胞中JNK活化，引起严重的肝损伤。环孢素A或JNK抑制剂与APAP联合使用能够减轻自噬缺陷肝细胞的凋亡和坏死。泛素蛋白酶体系统和自噬是如何协同作用来选择性地降解线粒体的机制任需要进一步的研究，而靶向自噬清除损伤的线粒体可能是治疗药物性肝损伤的一种很有前景的方法。
3.6 自噬与肝纤维化
肝纤维化是许多慢性肝病的常见病理结果。任何肝脏损伤在肝脏修复愈合的过程中都有肝纤维化的过程，Jasper等研究发现，在CCl 4 诱导的小鼠肝纤维化模型中，自噬不仅可以减少肝细胞死亡，同时还可激活肝巨噬细胞，使巨噬细胞通过旁分泌作用分泌细胞因子抑制细胞凋亡、减少炎症因子的产生进而缓解肝纤维化。而现在临床上治疗方面，千层纸素之前作为一种常见的抗炎、抗氧化、抗肿瘤物质经常在临床广泛应用。Chen等通过研究发现，千层纸素（Oroxylin A）可通过促进肝星状细胞自噬发挥对肝纤维化的治疗作用，而抑制自噬后，药效减退。他们的研究为临床治疗肝纤维化提供了一种新的药物选择。
3.7 自噬与肝细胞肝癌
自噬在肝癌发生中的作用一直存在争议，实验证据表明自噬既能预防肿瘤的发生，又能促进肿瘤的发展。Beclin 1作为自噬的启动因子之一，通常与Vps34、Vps15以及Atg14组成复合物，产生3-磷酸磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol 3-phosphate，PI-3-P）促进自噬膜成核，在Beclin 1敲除鼠中肝癌的发生概率增加。同时在自噬调节因子如Bif-1、Atg4C等缺失的鼠中，肿瘤的发生概率增加。既往研究显示许多已知的抑癌基因，如LKT、AMPK、PTEN等，为自噬的阳性调节因子，而许多致癌基因，如PI3K、AKT和抗凋亡Bcl-2家族蛋白，则抑制自噬，表明自噬在非肿瘤细胞或肿瘤细胞发育的早期起着抑制肿瘤的作用。而最新研究显示，一旦肿瘤形成，自噬就成为肿瘤细胞生存的重要因素。癌细胞，特别是具有RAS突变的细胞，如胰腺癌等，严重依赖自噬，阻断自噬则会抑制癌细胞的增殖。在Atg5和Atg7基因敲除的小鼠中发现，自噬参与肝细胞的恶性转化。以上结果都说明自噬在肝细胞癌变中起着双刃剑的作用，判断自噬在肝癌一肿瘤的不同阶段所起的作用对于肿瘤的治疗很有意义。
综上所述，目前关于自噬的研究已经从细胞水平进入到亚细胞、分子、基因水平。自噬既可在静止的肝细胞中存活，又可在一定条件下诱导细胞发生自噬性死亡。尽管目前关于自噬的双重机制仍有部分尚未阐明，但自噬在肝脏的生理和病理条件下的重要性已被明确。肝脏相关自噬通路的进一步深入研究可为常见肝脏疾病的治疗提供新的治疗思路。
引证本文：
王玥, 施晓雷.自噬在常见肝脏疾病中作用机制的研究进展[J]. 肝胆胰外科杂志, , 31(4): 244-247.
《肝胆胰外科杂志》
