細胞自噬在肝衰竭中的研究進展*

羅云鳳，邵建國，居林玲，陳 琳

(1 南通大學醫學院，南通 226001；2 南通大學附屬南通第三醫院，江蘇省南通市第三人民醫院消化內科；3 江蘇省南通市傳染病(肝病)醫學中心)

肝衰竭是臨床常見的嚴重肝病癥候群，其病情發展迅速，病死率極高，預后差。肝衰竭是由肝炎病毒、藥物、肝毒性物質、遺傳代謝性疾病和肝臟缺血再灌注損傷(ischemia/reperfusion,I/R)等引起的嚴重肝臟損害，導致肝臟的合成、解毒、代謝和生物轉化功能嚴重障礙或失代償，出現以黃疸、凝血功能障礙、肝腎綜合征、肝性腦病、腹水等為主要表現的一組臨床癥候群。細胞自噬通過多種途徑在肝衰竭中發揮作用，本文就細胞自噬在肝衰竭中的不同作用機制進行綜述。

1 自 噬

自噬是一種分解代謝過程，在細胞內營養缺乏或應激狀態時，通過溶酶體吞噬降解大分子物質及受損細胞器，提供修復所需能量，維持細胞穩態，避免細胞死亡[1]。自噬廣泛存在于機體的生理過程(如在動物的生長發育、老化和分化過程)和病理過程。常見的病理因素包括：營養缺乏、能量代謝異常、缺血、缺氧、病原體感染等。自噬調節失控與多種人類疾病的發展有關，如癌癥、代謝功能障礙、神經退行性疾病和肝臟相關疾病[2]。

根據發生機制的不同，細胞自噬可分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬。巨自噬是最常見的一類，依賴于“自噬體”，即細胞中的球形囊泡，能夠移動到微管組織中心，隨后自噬體與溶酶體融合，降解所含的物質[3]。第二種類型為微自噬，溶酶體通過溶酶體膜的內陷來包裹小的細胞內底物[4]。伴侶介導的自噬，具有高度選擇性，它不使用囊泡，常借助伴侶蛋白，如熱休克同源蛋白70(heat shock cognate protein 70,HSC70)，特異性降解帶有獨特識別含有賴氨酸-苯丙氨酸-谷氨酸-精氨酸-谷氨酰胺(lysinephenylalanine-glutamicacid-arginine-glutarnine,KFERQ)樣五肽的胞質蛋白，溶酶體膜上的受體蛋白-溶酶體相關膜蛋白2A(lysosome-associated membrane protein type 2A,LAMP2A)識別蛋白暴露的KFERQ 基因，引導目的蛋白進入溶酶體降解。細胞清除異常蛋白主要通過溶酶體自噬過程進行[5]。

2 肝衰竭和自噬

研究[6]表明，自噬在肝衰竭的發展中起到重要的雙向調節作用。在一定的條件下，適度的細胞自噬發揮保肝作用，抑制細胞凋亡和壞死，保護肝細胞，改善肝功能；但在某些條件下，過度細胞自噬可進一步加重肝功能損傷。

2.1 細胞自噬對肝功能衰竭的保護作用 自噬在不同病因導致的肝損傷中發揮保護肝細胞作用。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、乙酰氨基酚(acetaminophen,APAP)等多種物質致肝功能衰竭引起細胞功能受損，而自噬通過吞噬并降解損傷細胞，減少活性氧(reactive oxygen species,ROS)產生，抑制炎癥反應，維持肝細胞穩態，發揮預防或延遲細胞死亡的作用[7-9]。

2.1.1 按肝衰竭的病程長短分類 急性肝衰竭(acute liver failure,ALF)：LPS 聯合D-半乳糖胺(Gal N)注射誘導ALF，出現嚴重的肝淤血，導致肝細胞迅速死亡。研究[10]發現，在D-Gal N 和LPS 共同建立的原代肝細胞損傷模型中，AMPK/PPARα 通路被抑制，細胞自噬減弱，抑制miR-19a 的表達可上調自噬表達水平，改善ALF。

慢性肝衰竭：研究[11]發現細胞自噬在慢性乙型肝炎患者中高表達，而在肝衰竭中低表達，動物實驗也證實了細胞自噬能夠顯著改善肝衰竭的肝細胞損傷。

2.1.2 按肝衰竭的致病原因分類 HBV 感染所致肝衰竭：在我國，引起肝衰竭的最常見病因是HBV感染。研究HBV 感染最適宜的模型為內毒素肝衰竭模型，可用LPS 聯合Gal N 注射致肝衰竭發生。張向穎等[12]在D-Gal N 和LPS 誘導的ALF 小鼠模型中，發現抑制GSK3β 活性后，與自噬相關的Atg5、Atg7、Beclin-1 基因和蛋白的表達均增加，誘導肝細胞產生自我保護機制，從而提出了在ALF 的致病機制中，GSK3β 是細胞自噬的重要調節分子。E.S.GUO 等[13]同樣在D-Gal N 和LPS 誘導的小鼠ALF 模型中發現細胞自噬受到抑制作用，FK866 可抑制JNK 活性，上調自噬，從而減輕肝損傷。

APAP 過量引起的肝損傷是人類急性藥物性肝衰竭的主要原因，有研究[14]表明，APAP 過量導致肝細胞自噬增強，去除受損的線粒體，抑制炎癥反應。自噬不僅通過清除受損的線粒體緩解過量APAP 誘導的肝細胞死亡，且其自噬溶酶體降解途徑的激活還可以選擇性地去除APAP 加合物[15]。

據報道[16]，四氯化碳(carbon tetrachloride,CCl4)通過激活細胞色素P450 系統誘導肝毒性，導致自由基和氧活性物質形成，與膜脂發生過氧化反應，破壞肝細胞膜的完整性，同時，CCl4的代謝物也不可逆地結合細胞內大分子，導致肝臟谷胱甘肽減少和線粒體功能喪失。研究[17]表明，在CCl4誘導的大鼠ALF模型中，AMPKα 表達增加，且AMPKα 表達的升高優先于雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)調節相關蛋白(regulatory associated protein of mTOR complex 1,RPTOR)的減少和ULK1(一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶)的激活，提示激活的AMPKα 促進mTORC1 的失活，促進了ULK1 化合物的解離和自噬的發生，從而減緩肝損傷，表明AMPK-mTORC1-ULK1 信號誘導的自噬可以減輕CCl4對肝細胞的毒性作用。

肝移植是晚期肝衰竭的主要治療方法，移植時易出現I/R，與肝功能密切相關[18]。缺血預處理可通過自噬降低I/R，可增強自噬蛋白LC3、Beclin1 表達，減輕炎性因子和凋亡水平，增強保護作用[19]。研究[20]表明，接受老年肝移植時會出現更高的移植后發病率和死亡率，而通過自噬去除受損的細胞器，特別是功能不全的線粒體可以保護肝細胞，改善肝臟的能量代謝，預防術后老年肝臟I/R 風險。巨噬細胞來源的血紅素加氧酶(heme-oxygenase-1,HO-1)是一種關鍵的熱休克蛋白，在肝移植I/R 中發揮維持穩態的重要作用，過表達HO-1 可激活細胞內的SIRT1 自噬軸，發揮重要的保護作用[21]。

2.2 細胞自噬加重肝衰竭 適度的細胞自噬通?？梢愿纳萍毎蛲龊蛪乃?，發揮對肝衰竭的保護作用，但是細胞自噬過度表達則會加重肝衰竭。K.GOTOH等[22]通過構建大鼠I/R 模型，發現細胞自噬會引發肝細胞大量壞死，從而導致肝功能障礙，抑制自噬會減少肝細胞凋亡壞死，并降低大鼠死亡率。研究[23]發現miR-101 通過增強自噬關鍵的負調控位點哺乳動物mTOR 抑制自噬表達，增強對I/R 的保護作用，使用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤可逆轉miR-101 的保護作用。肝I/R 損傷條件下，丙酮酸乙酯成功抑制了應激細胞中高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)的表達和易位，NF-κB 信號通路激活，通過細胞因子如TNF-α 和IL-6 調節細胞凋亡，同時，丙酮酸乙酯處理后，Bcl-2 增加，Beclin-1 和Bcl-2 緊密結合導致自噬下調，改善肝I/R 損傷[24]。這項研究提示丙酮酸乙酯可能是通過下調HMGB1/TLR4/NF-κB 軸和HMGB1 與Beclin-1 的競爭性作用來減少凋亡和自噬的產生。

3 展 望

細胞自噬作為一種分解代謝模式，在維持肝細胞和組織穩態中起到關鍵作用，是調節肝細胞能量循環維持穩態的重要機制之一，且與多種肝臟疾病有關，如病毒性肝炎、酒精性肝炎和肝衰竭。自噬在肝臟疾病具有雙向調節作用，在一定條件下如接觸或服用藥物、有毒物質后，肝臟可以通過細胞自噬改善肝功能，而在I/R 損傷模型和PEG 35(分子質量為35 ku的聚乙二醇)灌注移植肝臟中自噬可加重肝功能損傷。因此，利用細胞自噬預防和治療肝衰竭的臨床前景不確定，需更多的研究來解釋細胞自噬在肝衰竭中的作用機制，從而進一步提高細胞自噬在肝衰竭進程中的認識，為預防和治療肝衰竭提供可靠的理論依據。