SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：自噬(autophagy)是广泛存在于真核细胞中的基本生命现象，是细胞适应环境变化、防御病原微生物侵袭、维持内环境稳定的重要机制。多种疾病中存在自噬活性的变化，自噬与神经系统、消化系统等疾病的发生、发展密切相关。现从自噬最新的研究进展，及其在胰腺癌、肝棘球蚴病的发生发展中的作用进行综述，有助于了解自噬在以上疾病中发挥的作用，以便进一步研究自噬的调节，为疾病的治疗提供新思路。
关键词：自噬；自噬性细胞死亡；胰腺癌；肝棘球蚴病
本文引用格式：张丽,王志鑫,李姚,等.自噬的研究进展及在疾病中的作用[J].世界最新医学信息文摘,2019,6(92):53-54.
0引言
细胞自噬是一种程序化的细胞内降解过程。自噬隔离、降解和回收细胞物质。自噬对细胞和有机体是必要、有益的，它能阻止有毒蛋白质聚集物的形成、清除受损的细胞器、并为细胞和有机体提供生存所需的能量及底物[1]。根据降解物与溶酶体的结合途径不同，可将自噬体分为三类：巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，自噬溶酶体降解自噬体内隔离的细胞质物质，并利用所讲解产物生成氨基酸、脂肪酸和核苷酸。饥饿时，AMPK磷酸化结节性硬化复合2(TSC2)，导致雷帕霉素复合物的机制靶点失活(mTORC，自噬的负调节因子)，诱导自噬，从而促进细胞和机体的生存。与它在细胞存活中的作用相反，自噬细胞死亡的分子机制却知之甚少。
“自噬性细胞死亡”[2]这个术语是有争议的。尽管许多濒死细胞开始自噬，但这并不意味着自噬正在驱动细胞死亡。濒死细胞启动自噬可视为一种促生存的尝试。由于自噬通量受损，而不是自噬水平增加，自噬小泡可在细胞内积聚，这可能是有害的，并引起坏死或凋亡细胞死亡。因此，重要的是确定自噬是否改变了另一种细胞死亡机制的动力学，或细胞死亡是否由自噬引发。所谓自噬细胞死亡，应通过遗传抑制至少两个自噬途径成分来消除死亡，且自噬必须独立于其他细胞死亡途径介导死亡。然而，自噬常常驱动其他形式的细胞死亡，尽管自噬可能不是导致死亡的最终机制，但细胞死亡的发生往往需要不同的自噬，这反映了生物学的复杂性。
1自噬的调节因子
自噬形成过程中,多种自噬相关基因(ATG)参与自噬泡的形成，其中2个泛素样蛋白系统及其泛素化修饰发挥重要作用，Atg12结合过程与前自噬泡的形成相关，而微管相关蛋白1轻链3(LC3)修饰过程对自噬泡的形成必不可少，均与自噬泡的形成息息相关。通过酵母基因的筛选初步鉴定[2]，核心自噬机制在哺乳动物中具有良好的特征和保守性。Atg1-Ulk1蛋白激酶复合物通过招募和激活VPS34以及PI3KIII复合物启动自噬，3-磷酸磷脂酰肌醇(PI3P)自噬因子是自噬体膜产生和随后的募集所必需的。自噬体的伸长和成熟是通过促进Atg8的两个泛素样复合系统(LC3/哺乳动物GABARAP)的协调活动实现与磷脂酰乙醇胺的脂化反应。脂化的Atg8嵌入自噬体膜可促进自噬体成熟。自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，自噬溶酶体降解自噬体内隔离的细胞质物质，并利用所讲解产物生成氨基酸、脂肪酸和核苷酸。
尽管核心自噬基因在大多数情况下是保守的，但对果蝇唾液腺、中肠和脂肪体的研究发现[3]，自噬调控基因具有组织和/或环境特异性。蛋白质组学分析表明，抑制肿瘤的疣体是细胞生长停滞、caspases调控和涎腺细胞死亡过程中的自噬所必需的。该功能独立于经典疣通路的其他成分，但依赖于I类PI3K信号。利用RNA干扰(RNAi)筛选Jumonji组蛋白去甲基酶(HDM)参与果蝇PCD的家族成员鉴定出组蛋白去甲基酶Utx是唾液腺降解过程中凋亡和自噬基因转录调控所必需的。基因表达谱鉴定出小分子RNA是唾液腺降解所必需的。miR-14通过靶向肌醇调节自噬1,4,5-三磷酸激酶2，在唾液腺降解过程中调节肌醇1,4,5-三磷酸信号传导和内质网钙释放。对濒死唾液腺的全基因组DNA微阵列分析显示，在饥饿诱导的自噬后，几种吞噬因子富集，表达无明显变化。随后，吞噬细胞受体Draper(MEGF10的同源基因)被发现存在于细胞表面，并在自噬途径上游以细胞自主的方式启动唾液腺的降解和清除。同源补体Mcr还通过影响邻近细胞的自噬作用，在涎腺细胞死亡和胚胎创伤愈合中发挥重要作用。在这两种情况下，Mcr的活性都依赖于免疫受体Draper，这表明自噬和炎症机制之间存在关系。有趣的是，上述几个基因对于自噬依赖的中肠退化(以caspase-和Atg3/atg7独立的方式发生)和饥饿诱导的果蝇脂肪体自噬(自噬促进细胞存活，而不是细胞死亡)是不必要的。在中肠降解过程中，将泛素蛋白体系统与自噬降解联系起来的研究显示，受体蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP52F)缺失，导致中肠降解延迟，原因是泛素蛋白体系统的调节因子Ter94去磷酸化。在哺乳动物发育过程中，凋亡受损的情况下，自噬有助于小鼠胚胎发育退化。然而，目前还不清楚自噬是主要机制还是促进了细胞死亡的另一种形式。Atg9a在小鼠发育成骨过程中以自噬独立的方式驱动坏死。尽管自噬在哺乳动物发育过程中起作用的证据很少，但大量研究揭示了自噬和/或自噬基因在哺乳动物细胞死亡过程中的具体作用。抗凋亡的bax/bak小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)，化疗药物诱导细胞死亡，伴有大量的自噬结构和坏死样特征，通过抑制自噬可阻断细胞死亡。在凋亡能力强的3T细胞中，肿瘤抑制因子p19Arf的一个短线粒体亚型使线粒体去极化，导致caspase无关细胞死亡，并伴有自噬性小泡增多。Atg5或Beclin-1的下调部分挽救了细胞死亡，这表明自噬作用与其他因素同时控制细胞死亡。最近发现了一种名为“自体增生”的自噬依赖细胞死亡形式。在体外通过饥饿或自噬诱导肽tat-beclin诱导自噬，在体内通过暴露于脑缺氧缺血的小鼠神经元诱导自噬。自体增生不依赖于细胞凋亡和坏死，依赖于Na+/K+-ATP酶，导致ER消失和核周局灶性肿胀。核心自噬基因的遗传损伤抑制自噬细胞的死亡，而阻断自噬体-溶酶体与巴菲霉素A的融合则不抑制自噬细胞的死亡，这表明只有早期的自噬机制才能发生自噬。
自噬在同一细胞内以促生存和促死亡的方式起作用。自噬通量的缺失增加了细胞的死亡，说明自噬具有保护作用。然而，自噬也通过为细胞死亡机制提供支架而促进细胞死亡。这些数据表明，自噬体的功能可能不仅仅是清除细胞垃圾。Beclin-1包含两个caspase裂解位点，裂解时c端片段转位到线粒体，通过释放促凋亡因子诱导凋亡。Atg4的Caspase裂解导致细胞毒蛋白被瞬间招募到线粒体。然而，与破坏自噬功能的Beclin-1和Atg5的裂解相反，Atg4的裂解导致自噬增加，而自噬的发生与细胞毒性无关。核心自噬机制各组成部分之间的自噬独立偶联也会促进细胞死亡。对哺乳动物的组织稳态和免疫调节来说，有效地清除坏死、受损或衰老的细胞至关重要，而坏死或受损细胞的持续存在会引发自体炎症反应和自身免疫性疾病。自噬基因在细胞死亡中起着多种作用，它们还促进细胞尸体吞噬和降解、免疫原性细胞死亡和LC3相关吞噬(LAP)。
2自噬在胰腺癌发生、发展中的作用
自噬已被证明在胰腺导管腺癌(PDAC)中升高，其促进肿瘤生长的作用使其成为一个有希望的治疗目标。胰腺导管腺癌(PDAC)死亡率高，所有阶段的5年生存率约为7%。目前可用的治疗方法对大多数患者无效，因为它们只能适度延长生存期。鉴于其严重的致命性和对现有治疗方法的耐药性，迫切需要新的PDAC治疗方法。
PDAC的特征之一是自噬的上调，自噬的抑制抑制了肿瘤细胞在体外和异种移植体内的生长模式。PDAC中自噬抑制减少核扩散和增加DNA损伤和细胞凋亡。在非小细胞肺癌小鼠模型中，缺乏自噬积累功能失调引起的线粒体和脂质分解代谢失调。除了直接对肿瘤细胞的影响,自噬抑制可能有抗肿瘤作用,调节肿瘤微环境。事实上，最近的一项研究表明，在PDAC中基质细胞和肿瘤细胞之间存在着一种相互作用，在这种作用下，基质细胞需要自噬来分泌丙氨酸，而丙氨酸被肿瘤细胞吸收来支持生长[5]。有研究表明，基质自噬抑制可以通过分泌氨基酸影响PDAC肿瘤细胞的生长。有研究通过显示对所需等位基因的依赖和Dox的存在，测试了ATG4BCA表达的严格调控。与对照组相比，用Dox处理的两组试验组(ATG4BCA+和ATG4BCA++)染色呈阳性，这两组试验组均有望表达ATG4BCA等位基因。与体外实验数据一致，ATG4BCA的表达在体内被证实具有强大的自噬抑制作用。两组对照组均有LC3小点表达(不表达ATG4BCA)，但两组均无LC3小点表达atg4bca表达组，染色呈弥漫性。自噬货物受体NBR1和P62在表达ATG4BCA++的肿瘤和正常胰腺中积累，形成聚集物，表明自噬通量受到抑制。电子显微镜在超微结构水平上观察了自噬体的形成。在ATG4B-肿瘤标本中，双膜泡状结构多数封闭，而双膜开放数量明显增多ATG4BCA++肿瘤存在膜泡结构，提示自噬体形成失败。最后，ATG4BCA介导的自噬抑制可以通过去除Dox逆转。与体外可逆调节自噬抑制的能力相一致，在体内ATG4BCA++肿瘤去除Dox后表达降低。当自噬在肿瘤本身受抑制时，巨噬细胞部分介导了对肿瘤消退的影响。事实上，我们可以通过消耗小鼠巨噬细胞来显著抑制ATG4BCA的反应。作为一种治疗方法，目前正在PDAC中测试巨噬细胞的调节作用[6]，将这些药物与自噬抑制剂结合是否有益仍有待确定。
局限性在于，未评估自噬抑制对PDAC微环境中除星状细胞外的不同宿主细胞类型的影响。未来的研究将定义自噬在不同细胞群中的更广泛作用，以及这些细胞群如何影响肿瘤生长。
3自噬在肝棘球蚴病中的作用
包虫病又称棘球蚴病是棘球属绦虫的棘球蚴寄生于人或动物引起的一种人畜共患寄生虫病，在我国多见于西北农牧区，严重危害人体健康和畜牧业的发展，是严重的公共卫生问题。我国主要存在的是细粒棘球绦虫和多房棘球绦虫，分别引起囊型包虫病、泡型包虫病。肝脏是包虫病发病率最高的器官，肝包虫约占包虫总病例数的70%。
泡型包虫病病程长，病情重，病死率高，易发生转移。大多数患者出现症状就医时，大多是晚期，仅40%左右的患者能够有机会接受及时的手术切除治疗，大多患者出现症状就医时，大多是中晚期，即使进行肝部分或半叶切除，术后复发率也很高，因此研究发病机制、探索新的治疗策略迫在眉睫。DNA损伤诱导转录因子4（DDIT4）又被称作REDD1或者Dig 2，位于人类染色体10号染色体，蛋白分子量为35KDa[7]，有3个外显子和2个内含子。其最初被发现是低氧诱导因子-1（HIF-1）的靶基因，Samiksha Katiyar等研究表明DDIT4在缺氧等条件下对细胞的作用和mTORC1信号通路有关，DDIT4功能的发挥与泛素介导的E3连接酶有关，当细胞缺氧条件改善时，DDIT4功能的失活以及降解依赖泛素蛋白酶体系，并和GSK3β介导的磷酸化有关。DDIT4在人体正常组织广泛低表达，对多种细胞刺激均能产生应激反应，受多种细胞信号通路的调控，在细胞DNA损伤修复、自噬、凋亡等过程中发挥着重要的调节作用。其异常表达涉及多种疾病的发生，包括阿尔海莫茨病、缺血增殖性视网膜炎及多种恶性肿瘤中。有大量的研究表明DDIT4基因是mTOR的负调节基因，可抑制mTOR活性。有学者对帕金森病患者脑组织中DDIT4的表达相较正常脑组织明显升高，并可通过抑制mTOR的活性介导细胞死亡。Abraham Schneider等[65]在头颈部鳞状细胞癌细胞中的研究也显示在缺氧条件下，DDIT4的过度表达能使mTORC1活性失调，从而促进细胞增殖和锚定依赖性生长。DDIT4对mTORC1抑制作用通过AMPK/DDIT4信号通路发挥作用，使mTORC1的下游靶基因S6/PS6下降，从而抑制mTORC1的活性。鉴于越来越多的研究发现mTOR信号通路与细胞转归的另一种重要形式--自噬密切相关，许多研究也证实DDIT4可能参与了多种细胞的自噬发生。不少研究发现DDIT4在健康的生理状况下表达量很低，一旦组织细胞受到缺氧、氧化应激、DNA破坏或其它的刺激DDIT4的表达会明显増强，泡球蚴囊液刺激后的肝细胞内DDIT4转录水平显著增高，不仅如此，组织水平的检测发现：DDIT4在病灶旁肝组织中表达显著高于远隔肝组织，且与caspase-3活性、自噬相关蛋白Beclin-1和LC3-II表达水平变化趋势相同。已有报道发现DDIT4可通过激活caspase通路引起己经分化的神经细胞发生调亡，而在未分化的细胞中DDIT4起着抗凋亡的作用，说明DDIT4参与调节细胞调亡的作用与细胞内环境等因素有关。
由此可知，泡球蚴或可通过分泌囊液诱导肝细胞凋亡和自噬，DDIT4高表达于泡球蚴囊液干预后肝细胞及灶周肝组织中。后期研究可通过抑制凋亡或自噬的相关调节因子来延缓或治疗包虫病。
4总结
自噬的调节不仅影响细胞的健康，而且影响细胞的死亡方式。然而，仍然存在一些悬而未决的问题，包括自噬细胞的存活和自噬细胞的死亡是否利用相同的分子机制，以及在每一种情况下降解的是什么。目前还不清楚是什么外部刺激或线索促进了自噬细胞的死亡，以及自噬是否存在一个阈值水平，一旦超过这个阈值，就会对细胞有害。阐明自噬是如何影响其他形式的细胞死亡的，反之亦然，这将是很重要的。未来针对这些关键问题的研究可能为癌症和棘球蚴病的治疗提供治疗潜力。
参考文献
[1]Shintani T,Klionky DJ.Autophagy in health and disease:a double-edged sword[J].Science,2004,306(5698):990-995.
[2]Shi,Y.Mechanisms of caspase activation and inhibition during apoptosis[J].Mol.Cell,2002,9:459-470.
[3]Berry,D.L.&Baehrecke,E.H.Growth arrest and autophagy are required for salivary gland cell degradation in Drosophila[J].Cell,2007,131:1137-1148.
[4]Azad,M.B.et al.Hypoxia induces autophagic cell death in apoptosiscompetent cells through a mechanism involving BNIP3[J].Autophagy,2008,4:195-204.
[5]Kasai,H.et al.Structural dynamics of dendritic spines in memory and cognition[J].Trends Neurosci,2010,33:121-129.
[6]Brown JM,Recht L,Strober S.The promise of targeting macrophages in cancer therapy[J].Clin Cancer Res,2017,23:3241-50.
[7]Vega-Rubin-De-Celis S,Brugarolas J.DDIT4(DNA-damage-inducible transcript 4)[J].Atlas of Genetics&Cytogenetics in Oncology&Haematology,2013(6).
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/yixuelunwen/25308.html
