自噬參與鼻息肉發病機制研究進展

孫文凱，孫卉，李欽，孟朝暾

（1.濱州醫學院臨床醫學院，山東 煙臺；2.山東省臨沂市人民醫院耳鼻咽喉頭頸外科，山東 臨沂；3.濰坊醫學院臨床醫學院，山東 濰坊；4.青島大學醫學院醫學部，山東 青島）

0 引言

CRSwNP 是耳鼻咽喉頭頸外科常見的疾病，由交叉的輔助性T 細胞因子表達譜和內型譜組成，個體間因致病因素的差異，發病機制有所不同。病因尚不明確，常見的致病因素包括：微生物感染引起的炎癥反應、黏膜變態反應、基因缺陷、離子通道異常、囊性纖維化、鼻腔粘膜纖毛功能低下、阿司匹林耐受不良、竇口鼻道復合體解剖異常等多致病因素導致黏膜的異質性慢性持續性炎癥，致使鼻腔粘膜反復的上皮損傷，使其粘膜水腫、基底膜增厚、血管和腺體減少，同時伴有多種炎細胞浸潤，反復感染，病程遷延，最終導致鼻息肉的形成。自噬現象普遍存在于真核細胞中，在應激狀態下維持細胞發育、生存、分化、內環境穩態及適應不利環境所必需的自我保護的生存途徑[1]。研究表明，自噬活動參與了小細胞肺癌、乳腺癌、前列腺癌、宮頸癌及結腸癌等多種腫瘤的發生發展[2-6]。鼻息肉作為耳鼻咽喉科常見疾病，臨床治療途徑豐富，但其復發率仍較高，嚴重影響患者生活質量。自噬在鼻息肉發病過程中關系密切，探討其機制，可能為鼻息肉的治療提供新的策略。

1 自噬及其細胞學研究

自噬是普遍存在于真核細胞中的一種動態分解代謝過程，稱為“自噬流”，它能將體內受損細胞器和大分子物質分解為氨基酸等物質后循環再利用，維持機體內環境的穩態，參與細胞生長發育、成熟分化及Ⅱ型程序性死亡的調控。隨著科學研究的不斷深入，發現自噬過程與人類腫瘤、慢性炎癥等疾病關系密切，腫瘤及炎癥導致的細胞低氧、營養缺乏及高代謝狀態下可激活自噬。自噬的發現追溯到上世紀60年代，Ashford 等人在研究人類的肝細胞時觀察到了細胞中的自噬現象，并將其命名為“autophagy”[7]。自噬過程的機制經過日本科學家大隅良典的一系列研究之后得以闡明，也因此獲得2016年諾貝爾生理學或醫學獎。

機體的自噬過程可在缺氧、乏營養狀態下被誘導發生。自噬相關基因Atg1 的編碼產物可被Atg13 激活，二者結合后，受雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）調節。在饑餓狀態下的真核生物或用雷帕霉素處理后，mTOR 活性被抑制，Atg1 與Atg13 結合而被激活，誘導自噬發生[8]。ULKl/2（Unc-51-like kinase l/2，Unc-51 樣激酶l/2）是Atg1 在哺乳動物體內的同源蛋白，ULKl/2 可在內質網中與Atg13 等結合參與自噬小體的形成[9,10]。Beclin-1 是抑癌基因BECN1 表達的自噬相關標志物，也是哺乳動物中Atg6 的同源基因。Beclin-1 可通過磷脂酰基醇-3-激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/Akt/ mTOR 通路啟動并調節自噬，參與炎癥、免疫、腫瘤等過程，因此Beclin-1 蛋白的表達與自噬活性呈正相關。微管相關蛋白1 輕鏈3（microtubuleassociated protein1 light chain 3，LC3）是哺乳動物中Atg8的同源蛋白，包括LC3-I 和LC3-II，隨著自噬活性的增強，LC3-I 會向LC3-II 轉化，使得LC3-II/I 比值升高。由原癌基因 C-Myc 編碼的P62（也稱為sequestosome 1，SQSTM1），也是一種自噬相關蛋白。P62 作為自噬過程中的底物，在LC3 和泛素化蛋白之間起連接作用，形成復合體，在自噬溶酶體內降解，P62 會隨著自噬活性的抑制而積累增多。

在乏營養狀態下，Beclin-1 誘導自噬的啟動，細胞接受刺激而形成自噬前體。自噬前體吞噬胞質、長壽或異常蛋白、損傷的細胞器、細菌和病毒等，形成自噬小體。自噬小體內膜上的LC3-II 經P62 與泛素化的蛋白相連。然后自噬小體與溶酶體膜融合，形成自噬溶酶體。隨后，自噬小體膜被溶酶體酶降解后，膜內的蛋白質、細胞器和微生物等內容物以及小體內膜上的LC3-II 被降解為小分子氨基酸等物質釋放，被機體循環再利用[11,12]。因此，Beclin-1、P62 和LC3-II/I 常作為自噬研究的標志物，來直觀反映自噬活性的強度。

2 鼻息肉發病機制

鼻息肉是耳鼻咽喉頭頸外科常見的疾病，患病率約為0.5%-4.7%[13]，影響了中國約8% 的普通人群[14]。其病因復雜，發病機制尚沒有明確統一的認識。免疫應答、基因遺傳、細胞因子、變態反應、鼻腔解剖變異及微環境等多因素共同作用，致使鼻腔粘膜反復的上皮損傷，使其粘膜水腫、基底膜增厚、血管和腺體減少，同時伴有多種炎細胞浸潤，反復感染，病程遷延，最終導致鼻息肉的形成。鼻息肉以往作為臨床上的獨立疾病，現已歸于慢性鼻竇炎的一個亞型，伴有鼻息肉的慢性鼻竇炎（ chronic rhinosinusitis with nasal polyps， CRSwNP），而 根 據 組織免疫學特征， CRSwNP 可進一步分為嗜酸粒細胞型CRSwNP( ECRSWNP) 和非嗜酸粒細胞型 CRSwNP( non-ECRSwNP)，它們也表現出不同的地理和種族分布[13]。約40%的NPs 患者在術后18個月的內鏡檢查中發現復發的息肉[15]，高復發率對患者的生活質量造成嚴重影響。

研究中表明Th2 和Th17 途徑在CRSwNP 中顯示交叉調節，Th2 反應能促進組織水腫，而Th17 途徑則抑制水腫形成；Th2 細胞因子對Th17 反應起抑制作用，而Th17細胞因子增強Th2 反應[16]。Th2 型炎癥和嗜酸性炎癥與NPs 的嚴重程度及復發風險有關[17]。嗜酸性粒細胞（EOS）的浸潤與NPs 的水腫形成有關[18]。嗜酸性炎癥與NPs 的嚴重程度相關且增加了復發風險。與non-ECRSwNP 比較，ECRSwNP 表現出較高復發率，而且預后差[19]。長期EOS浸潤導致的慢性炎癥，促進了鼻息肉的增殖。

白細胞介素-5（interleukin 5，IL-5）在Th2 型免疫反應為主導的個體中表達升高，能夠增加EOS 等炎癥細胞的浸潤。IL-5 和CCL 11(Eotaxin)能夠一起動員EOS 進入組織。白細胞介素-6（interleukin 6， IL-6）可能在促進中性粒細胞向感染部位的募集的過程中發揮作用[20]。白細胞介素-8(interleukin 18，IL-8)會將中性粒細胞和EOS 等炎癥細胞趨化至反復感染因素刺激的鼻腔粘膜，形成NPs的生發中心[21]。白細胞介素-17（interleukin 17，IL-17）細胞通過分泌IL-17 誘導內皮細胞、上皮細胞和成纖維細胞分泌IL-6 和IL-8[17]，促進Th17 炎癥反應。IL-17 可下調IL-5 和ECP 的表達，降低嗜酸性炎癥[22]。白細胞介素-21（interleukin 21，IL-21）和IL--4 參與鼻息肉組織中IgE 的產生[23]。轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）能上調α-SMA、結締組織生長因子、PAI-1 等下游產物的表達，從而使NP 中的成纖維細胞/肌成纖維細胞比例下調，導致細胞外基質(extracellular matrix，ECM) 的合成增加，促進纖維化重塑[24]。γ 干擾素（Interferon gamma，IFN-γ）、腫 瘤 壞 死 因 子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、胰島素樣生長因子、成纖維細胞生長因子、血小板生長因子等均參與NPs 的形成。TNF-α 和其他促炎細胞因子的基因表達水平已被證實在NPs 組織中增高[25]，并且在CRSwNP 患者的鼻腔分泌物中蛋白水平升高。

NPs 組織相較于正常鼻腔黏膜，有著明顯的基因表達差異。胸腺間質淋巴細胞生成素（thymic stromal lymphopoietin, TSLP）基因位點與鼻息肉之間存在顯著聯系[26]。研究發現，CRSwNP 患者NPs 組織中TSLP、IL-33和IL-25 的表達水平與正常鼻粘膜差異明顯[27]。先前的研究也表明 CRSwNP 與 rs1837253 有最顯著的關聯，而且rs1837253 基因型可直接參與鼻粘膜上皮 TSLP分泌的調節，并且與 CRSwNP 患者粘膜組織中EOS 的數量呈正相關[28]，可能在ECRSwNP 的發生發展中發揮作用。研究表明APQ 5、CAV 1、COX 2、LTF 和MGB 1 基因的表達明顯下降，這些數據可能提示了CRSwNP 相關的上皮功能障礙[25]。基因異常可能會導致固有免疫的失調，與導致鼻息肉形成的免疫機制相關。

3 自噬與鼻息肉的關系

哮喘、變應性鼻炎與CRSwNP 同屬于呼吸道黏膜慢性炎癥反應性疾病，其發展進程存在一定的遞進關系，自噬過程在上述疾病的發生發展中發揮重要作用[29-31]，然而，具體的參與機制尚不明確。

研究表明，NPs 組織中自噬水平的降低可導致環氧合酶2（cyclooxgenase 2，COX-2）的表達增強，這可能與鼻息肉持續的慢性炎癥相關[32,33]。研究發現NP 組織和NP來源的成纖維細胞的自噬水平顯著降低，可能是由于激活Akt-mTOR 信號通路的蛋白激酶B 導致明顯自噬缺陷[32]。而自噬的減少可能導致COX-2 的表達增強，提示自噬可能與鼻息肉的慢性炎癥存在一定的聯系[33]。mTOR 是調節自噬過程的重要靶點，研究顯示mTOR 在NPs 組織中表達增高，Beclin-1 表達降低，自噬被削弱[32]。齊等人[34]的實驗顯示Beclin1 表達降低而P62 表達升高，提示了自噬降低在鼻息肉機制中的作用，這與我們所得的實驗結果一致。而其他研究表明LC3 在鼻息肉中的表達增加[35]，這些實驗結果提示鼻息肉中自噬活性是升高的，并且LC3-II的過度表達可導致細胞持續炎癥[36]。因此，這種實驗結論的爭議，可能需要未來更多的研究來佐證，這對于鼻息肉的治療將會有重要意義。

中性粒細胞彈性蛋白酶（human neutrophil elastase，HNE）能觸發鼻上皮細胞中的自噬，自噬通過轉錄因子AP-1 和JNK 信號來調節粘液素(Mucins,MUCS)MUC5AC的表達，誘導鼻黏膜的高分泌，從而導致鼻腔分泌物增多[37]。CRSwNP 中上調的IFN-γ 可誘導NECs 中活化但自噬不足和p62 積聚；p62 反過來導致caspase-8 活化導致細胞凋亡。鼻粘膜屏障中增加的凋亡可能為細菌定植提供進入口，引起粘膜下層的炎癥[38]。缺氧的狀態可增強NPs 組織中的糖酵解和自噬作用。sirtuin 6(sirtuin 6，SIRT 6)是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴脫乙酰酶家族中的一員，是細胞代謝和炎癥的重要調節因子。研究表明SIRT6 可通過抗糖酵解的作用，抑制自噬來達到治療NP 的目的[35]。EOS浸潤在鼻息肉的機制中作用顯著，但研究顯示自噬活性在ECRSWNP 與non- ECRSwNP 之間并無明顯統計學意義[32]。

4 結語

自噬是人體在應激狀態下發生的一種高度保守的自我保護機制，與腫瘤、慢性炎癥性疾病關系密切，近年來受到廣泛關注。探索自噬在鼻息肉發生、發展中的調節通路；掌握自噬與細胞凋亡、細胞增殖的關系，有助于發現新的治療策略。目前國內外關于自噬活性在鼻息肉的研究甚少。鼻息肉的增殖機制復雜,抑制增殖的研究一直是治療鼻息肉的重要切入點。隨著研究的深入，探討自噬在NPs的發生發展過程中的作用及機制，將會為鼻息肉的治療發掘新的研究途徑。