自噬在心血管疾病中的作用研究進展

林 超，劉兆國，錢 星，徐 斌，包東橋，李 育，2，卞慧敏，2

（1.南京中醫藥大學藥學院，2.江蘇省中藥藥效與安全性評價重點實驗室，江蘇南京 210046）

自噬（autophagy）是指細胞將受損變性的蛋白質以及損傷細胞器運輸到溶酶體進行消化降解，以實現細胞本身的代謝需要和相關細胞器的更新，并且以胞質內出現自噬體為特征的細胞自我消化過程，是細胞在應激情況下用來維持內環境穩定和存活的重要機制［1］。生理狀態下，自噬處于較低的水平，降解的細胞內成分可以提供營養或原料供給細胞循環再利用［2］；病理狀態下，自噬水平明顯升高，作為一種適應性反應被激發來維持整體的平衡。近年來研究發現，自噬介導生長發育、腫瘤以及心血管疾病的發生發展等過程［3-5］。隨著研究的不斷深入，發現在不同病理環境下，自噬既能夠促進血管的生成，也能夠抑制血管的生成。因此，迫切需要闡明自噬在不同病理條件下在血管生成的作用及其作用機制。本文對自噬在心血管疾病中的作用進行綜述，重點對自噬對心血管疾病中血管生成的作用及其機制進行概述，為靶向自噬進行心血管疾病的治療及指導臨床提供重要的參考。

1 自噬的生理功能

自噬作為廣泛存在于真核細胞中的生命現象，已有研究表明，生物體借助自噬主要發揮以下生理功能：（1）自噬作為細胞保持穩定狀態的管家機制，可調控過氧化物體、長壽命蛋白、線粒體和內質網的更新，同時能夠降解胞內蛋白，完成細胞器轉化，從而維持內環境的穩定；（2）自噬是一種防御和應激調控機制，它是對許多外源性刺激如氧化應激、營養缺乏、感染以及低氧等的適應性反應，它的降解產物如游離脂肪酸、氨基酸等可為細胞的重建、再生和修復提供必需原料，同時一些降解產物也可作為能量循環的物質參與能量供給［6］；（3）自噬參與一定的組織特異性融合［7］。自噬既可以作為一種防御機制來抵御環境變化對細胞造成的損傷，進行亞細胞水平上的重構，保護受損的細胞；同時它作為一種細胞的死亡程序，又可以誘導細胞主動性的死亡［6］。

2 自噬對血管生成的作用

2.1 自噬促進血管生成 大量研究發現自噬能夠促進血管的生成。Du等［8］證實誘導自噬能夠促進血管生成，而抑制自噬則會引起血管生成抑制，進一步研究發現細胞內活性氧（ROS）的產生和AKT的活化介導了自噬誘導的血管生成過程。該研究也表明靶向自噬為心血管疾病的治療提供了一種新的方法。Roy等［9］通過采用化學抑制劑及特定基因敲除等手段將自噬阻斷后，發現一些炎癥因子（如IL-8、MCP-1等）所介導的體外人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）的管腔形成，依賴于這些炎癥因子所誘導的一種鋅指轉錄因子MCPIP（MCP-1 induced protein）的表達，而MCPIP則進一步的激活氧化應激和自噬，從而促進HUVEC的管腔形成。Sachdev等［10］利用小鼠后肢缺血模型和體外人類真皮微血管模型發現，缺氧可降低骨骼肌細胞中高遷移率族蛋白B1（HMGB1）的細胞核定位，促使了細胞核蛋白HMGB1的釋放，并且引起自噬的發生，進而促進了血管的生成。

2.2 自噬抑制血管生成 雖然自噬能夠促進血管的生成，但隨著研究的逐步深入，發現自噬在某些條件下也能夠明顯地抑制血管生成。Kumar等［11］研究發現，在HUVEC和前列腺癌細胞（PC-3）中，采用天然產物厚樸酚（Ery5）所觸發的自噬，能夠有效地抑制血管生成并且導致凋亡非依賴型的細胞死亡。進一步研究發現，當利用3-甲基腺嘌呤（3-methyl adenine）抑制自噬或通過敲除自噬的關鍵蛋白ATG7時，血管生成抑制就會被逆轉。Kim等［12］研究發現，在神經母細胞瘤中增加胃泌激素釋放肽（GRP）和其受體（GRPR）的表達，能夠負性調控自噬過程，進而抑制血管的生成。進一步研究表明，自噬介導了GRP的降解。因此自噬的活化可作為一種新型的抗血管生成療法用于富血管神經母細胞瘤的治療。Liu等［13］采用動脈環模型和內皮細胞模型，證實了糖尿病血管生成能力的下降可能是由于糖酵解產物丙酮醛介導氮氧自由基的產生，進而增加了自噬的水平，從而抑制了血管內皮生長因子受體2（VEGFR2）的表達。有趣的是，抑制氮氧自由基的產生或直接降低自噬的水平可有效恢復VEGFR2的表達以及血管生成的能力。

3 自噬介導血管生成調控的作用機制

3．1 m TOR信號介導自噬調控血管生成 mTOR作為氨基酸、ATP、生長因子以及胰島素等的感受器，對細胞生長具有重要的調節作用，能夠抑制自噬的發生，發揮“管家”的作用。當mTOR活性增強時，通過S6K1激活它，進而磷酸化核糖體蛋白S6（p70S6）來促進信使RNA的翻譯，同時促使核糖體與內質網的黏附，從而抑制內質網脫落形成自噬體膜，進而抑制了自噬體的形成，從而對血管生成發揮調控作用；當mTOR活性被抑制時則促進自噬體的形成，進而調控血管的生成［14］。

3．2 PI3K-AKT信號通路介導自噬調控血管生成 研究發現，在神經母細胞瘤中增加胃泌激素釋放肽（GRP）和其受體（GRPR）的表達，能夠激活PI3K-AKT信號通路，而該信號通路在腫瘤演進的過程中可作為促血管生成的因子，并且AKT的激活能夠使得mTOR發生磷酸化［12］，而mTOR是自噬的一個關鍵負性調控因子［15-16］，因此調控了血管生成的過程。

3．3 1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和其受體 ITPR介導自噬調控血管生成 研究表明，IP3和ITPR在自噬調控血管生成過程中發揮關鍵性的作用，使用拮抗劑抑制IP3或敲掉不同的ITPR的亞型都能夠觸發強烈的自噬［17-18］。Cárdenas等［19］研究發現，當ITPR沒有被激活時，氧氣消耗以及ATP水平下降都會激活AMPK信號，并且促進自噬，進而維持細胞穩態。在心肌細胞中，采用過表達一種選擇性的磷酸酶，從而使得IP3缺失或是利用ITPR的拮抗劑作用于心肌細胞，都能夠促進自噬的發生［20］。

3．4 轉錄因子TP53介導自噬調控血管生成 有研究發現，TP53蛋白在自噬調控的過程中能夠發揮雙重作用［21］。在細胞核內，TP53能夠以轉錄依賴或是轉錄非依賴的方式發揮促進自噬的功能［22］。同時TP53能夠調控不同的靶基因來激活AMPK或抑制mTOR，進而促進自噬，從而發揮血管生成調控的作用。另外，TP53可以作為核轉錄因子激活DRAM1（DNA damage regulated autophagy modulator 1）家族基因，通過調控自噬體-溶酶體的融合，從而刺激自噬體的聚積［23］，以此發揮對血管生成的調控作用。而在細胞質中，TP53則通過抑制AMPK和激活mTOR抑制自噬的誘導，發揮調控血管生成的目的［24］。

4 臨床靶向自噬進行心血管疾病治療的策略

自噬貫穿于正常細胞的生長發育和生理病理過程，能清除細胞內過量或受損的細胞器和蛋白質，對于維持蛋白質平衡及細胞內環境穩定起到重要的作用，同時對于許多疾病（如心血管病、心肌病以及腫瘤等）的治療都能夠發揮積極的作用。目前，臨床已經開展了靶向自噬用于相關疾病特別是血管性疾病的治療［25-26］，我們在等待臨床試驗結果的同時，還需要繼續深入研究自噬調控心血管疾病的作用機制。鑒于現有的研究，我們認為臨床針對自噬進行血管性疾病治療的策略可以分為3種：①針對mTOR信號，研發適應于不同病理環境的mTOR激活劑和抑制劑，并聯用其他血管生成調控因子，從而達到治療血管性疾病的目的；②針對PI3KAKT信號，聯合應用PI3K和AKT的激活劑或抑制劑，以此控制mTOR的磷酸化，進而對自噬進行精確調控，從而達到血管性疾病治療的目的；③針對TP53蛋白，充分利用TP53在自噬調控過程中的雙重作用，開發在細胞核和細胞質中都能夠控制TP53表達的抗體或靶向藥物，進而調控自噬，以此達到治療心血管疾病的目的。

目前，研究已發現在多種疾病，如心血管病、動脈粥樣硬化、細胞衰老以及腫瘤的發生發展中存在自噬的發生。雖然對于自噬在血管性疾病特別是血管生成過程中的明確作用尚不可知，并且自噬在不同病理條件下又發揮不同的血管生成調控作用，但不可否認，自噬在血管生成的過程中的確發揮了非常重要的作用，通過調節自噬的水平可以發揮調控血管生成的程度和速度。臨床上，相關研究機構也正在探討通過靶向自噬用于血管性疾病治療的可能性。

當然，目前對自噬的起源、信號轉導以及其對細胞生存影響的了解尚不全面，并且自噬介導調控血管生成的明確機制仍有待進一步深入的研究。但相信隨著人們對遺傳學、生物化學、以及信號轉導等研究的不斷深入，探討靶向自噬用于疾病的治療以及相關自噬抑制劑的使用將為心血管疾病的治療開辟新的領域。綜上所述，筆者認為靶向自噬用于血管性疾病的治療具有廣闊的應用前景。

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