白藜蘆醇對自噬信號通路的調控作用研究進展

劉夢思，劉立亞，孫秀玉，黃秀蘭

(中央民族大學中國少數民族傳統醫學研究院，北京100081)

白藜蘆醇對自噬信號通路的調控作用研究進展

劉夢思，劉立亞，孫秀玉，黃秀蘭

(中央民族大學中國少數民族傳統醫學研究院，北京100081)

自噬是真核細胞內降解異常蛋白質以及受損細胞器的一種生理過程，受多條信號通路調控，并參與多種疾病的發生發展。近年研究發現，白藜蘆醇的藥理作用與調控細胞自噬有關。白藜蘆醇通過影響Akt-mTORC1、AMPK-Sirt1、Sirt1/Sirt3-FoxO以及STAT3信號通路發揮對細胞自噬的調控作用，通過調節AMPK-Sirt1-自噬通路發揮防治心血管疾病和神經系統疾病的作用，通過調節Akt-mTORC1-自噬通路以及STAT3-自噬通路發揮抗腫瘤作用，此外，白藜蘆醇調控的Sirt1/Sirt3-FoxO-自噬通路能調節細胞能量代謝、緩解氧化應激損傷。

白藜蘆醇；自噬；Akt-mTORC1通路；AMPK-Sirt1通路；Sirt1/Sirt3-FoxO通路；STAT3通路

白藜蘆醇化學名稱為3，4′，5-三羥基-1，2-二苯乙烯，是一種具有順式和反式兩種結構的天然非黃酮類多酚化合物，廣泛分布于葡萄、花生、虎杖以及桑葚等藥用植物中。研究表明，白藜蘆醇具有抗氧化、抗炎、抗衰老和抗腫瘤等多種生物學活性，其發揮藥理作用的靶點眾多，機制復雜[1]。新近研究發現，白藜蘆醇的諸多藥理作用均與調控細胞自噬有關。自噬是真核細胞內的雙層膜通過包裹異常蛋白質或受損細胞器形成自噬體，再與溶酶體融合形成自噬溶酶體，并降解其所包裹的內容物，以實現細胞物質代謝需要和細胞器更新的生命過程[2]。因此，調控細胞自噬程度將成為控制疾病發展的關鍵，而細胞自噬水平受多條信號通路調控，包括蛋白激酶B(Akt)-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合物(mTORC1)通路、AMPK-Sirt1通路、Sirt1/Sirt3-FoxO通路、STAT3通路，任何一條信號途徑的激活或抑制均可導致自噬水平的波動。其中Akt-mTORC1通路被認為是觸發自噬的關鍵通路，而AMPK-Sirt1通路、Sirt1/Sirt3-FoxO通路、STAT3通路在自噬調節中的作用也越來越受到關注。研究發現，白藜蘆醇對上述信號通路均有調控作用，現將其研究進展綜述如下。

1 白藜蘆醇與Akt-mTORC1-自噬信號通路

mTORC1是自噬信號轉導通路中的關鍵蛋白，mTORC1被激活后，通過鈍化失調51樣激酶1(ULK1)抑制自噬，而mTORC1可被Akt間接活化：Akt通過抑制結節性硬化癥復合物2(TSC2)的活性，阻斷TSC2對mTORC1上游激活信號分子RAS蛋白腦組織同源類似物(Rheb)的抑制作用。研究發現，白藜蘆醇不僅能直接抑制mTOR的活性，啟動腫瘤細胞MCF-7自噬[3]，還可通過減少缺氧/復氧H9c2心肌細胞內Akt的表達，進而抑制mTORC1活性，激活細胞自噬[4]。Selvaraj等[5]發現，白藜蘆醇能關閉鈣池調控的鈣離子通道，觸發內質網應激，使得Akt-mTORC1-自噬信號通路被抑制，進一步誘發前列腺腫瘤細胞的自噬性死亡，提示白藜蘆醇調控的細胞自噬可能與內質網應激有關。另有研究發現，白藜蘆醇可調控Akt-mTORC1-自噬通路的另一途徑，在血清剝奪的情況下，給予白藜蘆醇可抑制Akt對mTORC1成員PRAS40的磷酸化，而PRAS40磷酸化受阻將妨礙PRAS40從mTORC1上解離，進而抑制14-3-3蛋白的活性，使得MCF-7細胞自噬活性降低[6]。此外，白藜蘆醇對mTORC1的底物核糖體蛋白S6激酶(p70S6K)也有影響，白藜蘆醇可作為p70S6K的直接抑制劑，失活的p70S6K進一步導致人腎胚細胞HEK293自噬減弱[7]，這可能與p70S6K對mTORC1的反向抑制作用以及直接誘發細胞自噬有關[8,9]。由上可知，白藜蘆醇可通過影響Akt-mTORC1信號通路調控相關腫瘤細胞自噬。

2 白藜蘆醇與AMPK-Sirt1-自噬信號通路

5′單磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)是一種能量感受器，能夠調節細胞內重要的物質代謝，幫助細胞度過危險期。沉默信息調節因子(Sir2)基因家族具有煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依賴性，Sirt1為Sir2家族中的關鍵成員。研究發現，AMPK通過激活甘油醛3-磷酸脫氫酶(GAPDH)，促使GAPDH轉移到核內，與Sirt1直接作用，使Sirt1與其抑制蛋白DBC1分離并活化，繼而誘發細胞自噬[10]。在氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)誘導的人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)氧化應激模型中發現，白藜蘆醇通過上調AMPK、Sirt1表達，激活HUVECs自噬，逆轉ox-LDL所致的氧化損傷，而Sirt1抑制劑EX527不影響白藜蘆醇對AMPK的激活作用，表明AMPK可能是Sirt1的上游信號[11]。Kanamori等[12]采用左冠狀動脈結扎建立C57BL6J小鼠心肌梗死模型，發現白藜蘆醇可激活AMPK，增加Sirt1的表達，進而上調心肌細胞自噬活性，增強梗死心肌的心臟功能、緩解心室重構現象。進一步研究發現，白藜蘆醇能激活AMPK-Sirt1信號通路上游的腺苷-3′,5′-環化一磷酸(cAMP)與蛋白激酶A(PRKA)，并最終形成一條cAMP-PRKA-AMPK-Sirt1信號軸，誘發細胞自噬，繼而抵抗腫瘤壞死因子(TNF-α)誘導的HUVECs氧化應激[13]。因此，白藜蘆醇通過調控AMPK-Sirt1-自噬通路可能對防治心血管疾病有積極的意義。

除心血管疾病外，白藜蘆醇對神經系統疾病也表現出了顯著的藥理作用。白藜蘆醇可調控AMPK-Sirt1-自噬通路，抑制魚藤酮導致的人神經母細胞瘤株SH-SY5Y細胞凋亡，增加大鼠腎上腺嗜鉻細胞瘤株PC12細胞內α突觸核蛋白的降解，發揮對帕金森疾病模型細胞的保護作用[14]。體外研究也提供了相似的證據，白藜蘆醇通過激活AMPK-Sirt1-自噬通路，減少基質金屬蛋白酶3(MMP-3)的表達，抑制TNF-α引起的人髓核細胞(NP cells)炎癥反應的發生，提示白藜蘆醇具有潛在的治療椎間盤變性的作用[15]。采取艾倫法構建SD大鼠脊髓損傷模型發現，腹腔注射白藜蘆醇同樣能增加AMPK、Sirt1表達和脊髓神經元自噬，降低細胞凋亡[16]。

此外，已有研究將白藜蘆醇用于Sirt1的直接激活劑[17]，而Sirt1不僅能去乙酰化自噬相關蛋白Atg5、Atg7和Atg8，參與調節自噬活性[18]，還可激活AMPK的上游蛋白肝激酶B1(LKB1)，增強AMPK活性[19]。由此可見，白藜蘆醇可能同時激活AMPK與Sirt1，它們相互影響并促進細胞自噬。

3 白藜蘆醇與Sirt1/Sirt3-FoxO-自噬信號通路

Sirt1和Sirt3作為沉默信息調節因子家族的兩個重要成員，通過去乙酰化叉頭蛋白轉錄因子(FoxO1)使其轉錄活性增強，進而參與調節細胞增殖代謝與細胞自噬，緩解線粒體氧化損傷，且白藜蘆醇可作為Sirt1、Sirt3的激活劑，參與調節細胞自噬、能量代謝以及緩解氧化應激和保持線粒體穩態，預防多種疾病發生[17,20]。Wang等[21]用凝膠遷移實驗分析FoxO1的基因結合率，發現白藜蘆醇可促進FoxO1與Rab7啟動子區結合，且這種促進作用有賴于白藜蘆醇對Sirt1的激活，而Rab7是觸發自噬體與溶酶體融合的關鍵調節因子。在鏈脲霉素誘導糖尿病腎病大鼠模型實驗研究中，給予白藜蘆醇后，Sirt1、FoxO3和Bnip3的表達均增加，細胞自噬活性增強[22]。另有研究報道，Sirt3也參與了白藜蘆醇對自噬的調節。白藜蘆醇可激活Sirt3，誘導HUVECs細胞自噬，并促進FoxO3與MnSOD/SOD2啟動子區域結合，增加MnSOD/SOD2的表達與活性，進而緩解ox-LDL誘導的氧化損傷；當Sirt3被敲除后，自噬標志性蛋白微管相關蛋白1輕鏈3表達降低，細胞凋亡率隨之增加[20]。

4 白藜蘆醇與STAT3-自噬信號通路

信號轉導及轉錄活化因子3(STAT3)可通過介導炎性介質促進腫瘤的發生。正常細胞內STAT3呈低水平表達，一旦STAT3異常活化，將促進腫瘤細胞增殖與分化；而STAT3可通過抑制細胞自噬，促進腫瘤細胞的增殖與轉移。Zhong等[23]發現，白藜蘆醇通過下調人卵巢腫瘤細胞(OC)中的STAT3表達，增強自噬水平，導致OC細胞凋亡率升高。進一步研究表明，白藜蘆醇對OC細胞中STAT3的負調控與激活腫瘤抑制因子ARH-Ⅰ密切相關，ARH-Ⅰ過表達可阻礙STAT3促腫瘤細胞遷移的作用，解除白細胞介素6(IL-6)對STAT3的激活[24]，白藜蘆醇使ARH-Ⅰ在細胞質中蓄積，繼而激活OC細胞自噬，緩解IL-6誘導的OC細胞轉移和侵襲[25]。此外，白藜蘆醇可通過抑制STAT3蛋白表達，增加膠質母細胞瘤細胞的自噬水平[26]。因此，白藜蘆醇的抗腫瘤作用可能與抑制STAT3有關。

5 小結與展望

細胞內的自噬信號通路錯綜復雜，各通路之間相互影響，構成了調節自噬的交互調控網絡。白藜蘆醇主要通過Akt-mTORC1、AMPK-Sirt1、Sirt1/Sirt3-FoxO和STAT3信號通路調控自噬，而各通路之間還存在交互作用。白藜蘆醇可激活AMPK、抑制mTORC1活性，誘導腫瘤細胞A549自噬[27]，而AMPK通過活化TSC2抑制mTORC1活性，形成了AMPK-mTORC1途徑，這也是調控細胞自噬的重要通路之一。Sugiyama等[28]發現，白藜蘆醇可激活Sirt1，而Sirt1的活化能抑制Akt活性，進而減少mTOR的表達，促進卵母細胞和顆粒細胞自噬。白藜蘆醇亦可通過調控Sirt3-AMPK自噬通路，對RAW264.7巨噬細胞具有保護作用，且當自噬被抑制后，Sirt3與AMPK的表達均降低，提示AMPK、Sirt3與自噬可相互調節[29]。目前認為，白藜蘆醇是一個有效的自噬調節劑，通過調控自噬相關信號通路對不同細胞發揮誘導自噬或抑制自噬的作用。對自噬信號通路的深入研究，有望為白藜蘆醇防治疾病提供理論依據。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.42.036

R285.5

A

1002-266X(2017)42-0108-03

國家自然科學基金資助項目(81173656，81470182)。

黃秀蘭(E-mail: hxlcun@126.com)

2017-06-16)