自噬與鮑曼不動桿菌肺感染發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

王艷梅，茍文伊，楊露川，陶 陶，馮璇璘，劉曉殊，章曉紅△

(1.四川省第二中醫(yī)院呼吸內(nèi)科，四川 成都 610041；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，四川 成都 610072)

近年來，鮑曼不動桿菌所引起的醫(yī)院感染發(fā)生率特別是ICU呈總體上升趨勢。同時，泛耐藥鮑曼不動桿菌檢出率高，最新研究表明，高危人群中鮑曼不動桿菌碳青霉烯耐藥率高達(dá)95%，病死率高達(dá)29.5%～66.7%，已經(jīng)成為全球嚴(yán)重威脅ICU人群生命健康的危險因素之一[1]。最新研究發(fā)現(xiàn)，大環(huán)內(nèi)酯類抗生素通過增加IL-37依賴的完全自噬，形成嗜中性粒細(xì)胞胞外誘捕物(NETs)，可抑制鮑曼不動桿菌生長，擴(kuò)大大環(huán)內(nèi)酯類抗生素抗鮑曼不動桿菌的免疫調(diào)節(jié)作用[2]。其他研究亦表明，自噬在肺部感染進(jìn)展與其誘導(dǎo)的器官功能障礙的發(fā)生中具有一定保護(hù)作用，是一個值得研究的治療靶點(diǎn)[3]。本文主要介紹自噬與鮑曼不動桿菌肺部感染發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展，為深入探討細(xì)胞自噬調(diào)控炎癥反應(yīng)提供參考，亦為探索鮑曼不動桿菌肺部感染臨床診療新靶點(diǎn)提供啟發(fā)。

1 自噬研究進(jìn)展

自噬是一種廣泛存在且高度保守的細(xì)胞降解過程[4]，即雙層生物膜結(jié)構(gòu)包裹胞漿內(nèi)物質(zhì)形成自噬小體，自噬小體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，最后在自噬溶酶體中，來自溶酶體的各種水解酶把這些內(nèi)容物降解、重新釋放回胞質(zhì)內(nèi)循環(huán)再利用的過程。機(jī)體由此通過清除多余或失功能的細(xì)胞器，從而維持了代謝平衡。當(dāng)細(xì)胞應(yīng)對短暫生存壓力時，細(xì)胞漿內(nèi)的隔離膜形成的雙層膜結(jié)構(gòu)向目標(biāo)物質(zhì)移動、延伸，最終包裹目標(biāo)物質(zhì)后形成閉合的雙層膜結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)被稱為自噬小體。一個自噬小體與多個溶酶體結(jié)合，形成自噬溶酶體。原自噬小體內(nèi)的底物在溶酶體內(nèi)的水解酶的作用下分解成脂肪酸、氨基酸等小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)被溶酶體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中，可以被重復(fù)利用[5]。因此自噬增加，可清除增多的多余或失功能的細(xì)胞器，提供另一個營養(yǎng)來源，從而改善代謝、組織、功能失平衡，保障某些細(xì)胞器的更新。當(dāng)然，不同的營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，在不同類型的細(xì)胞中誘導(dǎo)自噬的效率都不同。氨基酸及胰島素/生長因子被認(rèn)為是通過哺乳動物細(xì)胞的雷帕霉素的靶受體(mTOR)即PI3K/AKT/mTOR通路誘導(dǎo)自噬；也有一些研究發(fā)現(xiàn)其他一些營養(yǎng)物質(zhì)、分子可以不通mTOR途徑誘導(dǎo)自噬發(fā)生，涉及多種蛋白及泛素化信號通路，如Beclinl、Bcl-2、ATG5、ATG6以及ROS信號通路和AMPK信號通路[6，7]。

2 自噬與肺部感染

2.1自噬與感染免疫炎癥在哺乳動物細(xì)胞針對胞內(nèi)病原體感染的天然免疫反應(yīng)過程中，自噬起著重要作用。2006年，研究者發(fā)現(xiàn)機(jī)體可通過自噬清除病原微生物：如辛德畢斯病毒、沙門氏菌、綠膿桿菌。上述病原體致肺部感染時，病原相關(guān)分子模式PAMP可以通過與組織細(xì)胞表面受體如TLR4相識別，可誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬。此外，在失調(diào)控的免疫反應(yīng)中，大量的促炎因子和聚集的白細(xì)胞可以通過炎癥信號通路誘導(dǎo)組織細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激ERS，線粒體損傷，活性氧過量生成，誘發(fā)保護(hù)性自噬反應(yīng)以包裹損傷的細(xì)胞器，限制損傷信號的進(jìn)一步擴(kuò)散[7]。例如，已證實(shí)INF-γ可促進(jìn)巨噬細(xì)胞自噬小體吞噬結(jié)核分枝桿菌，并促進(jìn)自噬小體與溶酶體融合，從而增加巨噬細(xì)胞對結(jié)核分枝桿菌的殺傷力[8]。

在適應(yīng)性免疫方面，已證實(shí)包括ATG5在內(nèi)的三十余種自噬相關(guān)蛋白，通過傳遞內(nèi)源性抗原，在維持B細(xì)胞和T細(xì)胞數(shù)量及成熟方面也有重要作用[9，10]。

但目前在上述研究基礎(chǔ)上，已確認(rèn)自噬是一個高度動態(tài)，多步驟的過程。既往研究自噬在感染模型中的作用，大部分研究是通過檢測自噬小體的數(shù)量來評價自噬水平。自噬小體膜的形成需要自噬關(guān)鍵蛋白LC3的參與。LC3-II因此也被認(rèn)為是一種典型的自噬水平的標(biāo)志物。通過電鏡等手段檢測到的自噬體的增多，既可能是自噬誘導(dǎo)增加，也可能是自噬不通暢(指自噬小體與溶酶體融合效率降低，又稱非完全自噬)。當(dāng)不完全自噬被大量激活時，某些細(xì)菌如布魯氏菌則通過泛素化途徑，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞非完全自噬，使得細(xì)菌得以在宿主細(xì)胞內(nèi)長期存活及復(fù)制[10]。前述INF-γ可能通過減少巨噬細(xì)胞內(nèi)不完全自噬，增加完全自噬，從而增加機(jī)體對結(jié)核分枝桿菌的天然免疫。

2.2自噬與鮑曼不動桿菌肺部感染鮑曼不動桿菌感染作為一種應(yīng)激原，由于機(jī)體反應(yīng)性應(yīng)激，出現(xiàn)以交感神經(jīng)興奮和垂體-腎上腺皮質(zhì)分泌增多為主的一系列神經(jīng)內(nèi)分泌反應(yīng)，因此調(diào)節(jié)到中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞與巨噬細(xì)胞自噬，從而影響天然免疫細(xì)胞抗微生物能力及其炎癥反應(yīng)，參與鮑曼不動桿菌清除。在少量鮑曼不動桿菌肺感染的大鼠模型中，病灶部位的白細(xì)胞經(jīng)活化刺激后，隨血液循環(huán)透過血管壁到達(dá)感染部位，靶向識別并吞噬病原體，從而使鮑曼不動桿菌失去活性。

但大量鮑曼不動桿菌感染，或當(dāng)毒力較強(qiáng)的鮑曼不動桿菌感染肺部，單核巨噬細(xì)胞內(nèi)鮑曼不動桿菌生理、代謝及生長模式均發(fā)生了顯著差異，自噬的通暢亦發(fā)生改變，與鮑曼不動桿菌的結(jié)局且與其耐藥性相關(guān)[11]。

有研究表明過度的自噬損傷甚至可導(dǎo)致自噬性中性粒細(xì)胞死亡，可能誘導(dǎo)免疫炎癥。中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracelluar trap，NET)是新型細(xì)胞死亡方式之一，實(shí)質(zhì)是中性粒細(xì)胞自噬[11～13]。其形成過程是NADPH氧化酶和Raf/絲裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated proteinkinase Kinase，MEK)/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracelluar signal-regulated kinase，ERK)通路使細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)致密顆粒溶解從而發(fā)生自噬。中性粒細(xì)胞的這種殺菌伴自身死亡的過程稱為網(wǎng)亡[14，15]，不同于凋亡和壞死。中性粒細(xì)胞發(fā)生網(wǎng)亡時，核物質(zhì)膨脹，核染色質(zhì)解聚，核膜瓦解，然后細(xì)胞質(zhì)融合，質(zhì)膜破裂，釋放NET，核膜破裂，這與有完整包膜包裹的凋亡小體不同。此時，中性粒細(xì)胞由化學(xué)趨化因子介導(dǎo)在肺內(nèi)聚集、激活，從而造成氧化性損傷是鮑曼不動桿菌肺部感染主要病理生理改變。另一項(xiàng)研究則認(rèn)為，鮑曼不動桿菌感染后，自噬體形成受限，不利于樹突狀細(xì)胞向細(xì)胞進(jìn)行抗原遞呈效應(yīng)的發(fā)生，因此推測在肺鮑曼不動桿菌感染過程中，自噬反應(yīng)在肺泡上皮、肺泡巨噬細(xì)胞的天然抗菌免疫應(yīng)答及樹突狀細(xì)胞介導(dǎo)的適應(yīng)性免疫中均有重要作用，完全自噬反應(yīng)在該鮑曼不動桿菌感染過程中起到保護(hù)機(jī)體的作用[17]。

2.3自噬與肺臟感染治療新策略羥基酪醇可通過SIRT/MAPK通路促進(jìn)肺部感染小鼠肺組織細(xì)胞發(fā)生自噬，使肺水腫、炎性細(xì)胞浸潤及炎性因子的釋放水平均得到緩解，提示自噬是肺組織炎性損傷的潛在治療靶點(diǎn)[18]。對肺血管細(xì)胞誘導(dǎo)自噬可以抑制缺氧性細(xì)胞增殖保護(hù)缺氧引起的肺動脈高壓，而自噬對血管平滑肌細(xì)胞VSMCs表型轉(zhuǎn)化的作用具有兩面性[19]，將自噬維持在適宜強(qiáng)度是減輕肺損傷的基礎(chǔ)。除傳統(tǒng)使用工具藥物干預(yù)自噬的研究外，近幾年出現(xiàn)了關(guān)于吸入低濃度一氧化碳治療肺部感染肺損傷的報道。一氧化碳顯示出增強(qiáng)肺組織自噬水平，減輕內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和炎性細(xì)胞浸潤的作用。目前認(rèn)為其作用機(jī)制與穩(wěn)定線粒體，促進(jìn)自噬清除胞內(nèi)異物相關(guān)，但仍需進(jìn)一步探明，同時國外已啟動該療法的臨床試驗(yàn)[20]。臨床上可通過氧療途徑來改善組織缺氧間接干預(yù)自噬，而新的一氧化碳吸入療法也為臨床治療開辟了新思路。

為提高鮑曼不動桿菌感染診治及防控水平，我國已制定針對鮑曼不動桿菌感染的權(quán)威共識，但鮑曼不動桿菌感染的診斷、治療和預(yù)防控制上仍存在諸多困惑。最新研究發(fā)現(xiàn)，大環(huán)內(nèi)酯類抗生素通過IL-37依賴的自噬，產(chǎn)生形成嗜中性粒細(xì)胞胞外誘捕物(NETs)，從而抑制鮑曼不動桿菌生長，發(fā)揮擴(kuò)大大環(huán)內(nèi)酯類抗鮑曼不動桿菌的免疫調(diào)節(jié)作用[2]，提示中性粒細(xì)胞等單核巨噬細(xì)胞參與鮑曼不動桿菌感染抗炎機(jī)制，可能成為抗鮑曼不動桿菌的新策略。

3 總結(jié)

自噬與炎癥反應(yīng)有相互作用。但目前更多的研究對自噬在炎癥反應(yīng)中最早的AtgF/Atg4-Atg8和Atg12-Atg7-Atg5；MEK/ERK和Att/Mtor/TOS6K；RNA干擾及信號通路分子的抑制劑國內(nèi)已有研究。未來可以通過代謝組學(xué)、基因、蛋白、信號途徑等方向開展對自噬在鮑曼不動桿菌感染的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究，為臨床解決鮑曼不動桿菌感染提供新的解決方案，同時找到特異性干預(yù)措施將會是主要的研究方向。