自噬在不同肝病治療中的潛在作用

呂 曼 王文佶 馬文靚 楊 杰 王克維

哺乳動物細胞中存在不同類型的自噬過程，其中巨型自噬是一種主要的形式，通常被稱為自噬，下文中所說的自噬均指此類型。一般自噬過程可分為4個階段：(1)細胞受到饑餓等自噬誘導后，產生自噬小體前體，之后前體被轉化為隔離膜或噬菌體，通過不斷擴張及彎曲，變成一個似陷窩狀的吞噬泡。(2)“陷窩”似的吞噬泡閉合，雙層膜結構的球狀自噬小體形成，各種細胞內物質被隔離到自噬體內。(3)自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體。(4)自噬溶酶體中的組分被激活的溶酶體酶降解[1]。異常或受損蛋白質及細胞器的分解產物實現了碳水化合物、氨基酸和脂質的循環，提供了能量，維持了細胞內環境穩定[2]。肝臟疾病可以分為病毒性與非病毒性肝病，因為毒物或藥物刺激引發的肝病、非酒精性脂肪肝、過量飲酒導致的酒精性肝病及新陳代謝異常導致的肝病都稱為非病毒性肝病[3]。各類肝損傷如不早期積極治療，都有可能發展成后期的炎性纖維化，導致嚴重的肝硬化甚至肝癌。自噬機制調節肝細胞內環境穩定以及維持肝功能，在肝實質細胞和非實質細胞(星狀細胞、竇狀內皮細胞、庫普弗細胞)之間的信號傳遞過程中也起著重要作用[4]。有研究稱肝臟疾病的發生與原發性或繼發性自噬功能障礙有關。也發現誘導自噬與肝癌治療中的耐藥機制和腫瘤細胞的生存機制有關。靶向自噬是肝病的一種有前途的治療策略，通過調節自噬來緩解肝臟相關疾病或成為一種治療新方法[5]。現將自噬機制在不同肝臟疾病治療中的調控作用總結詳見表1。

表1 自噬在不同類型肝病治療中的調控作用

在肝纖維化和肝細胞癌中，相關干預措施使自噬水平升高或降低，對肝臟可能都是一種保護作用。藤黃酸和麝香酮通過使自噬水平升高，改善了肝臟情況；敲除XIST和沉默LINC00160降低自噬水平，也保護了肝臟。

一、自噬在不同類型肝損傷治療中的作用

引起肝損傷的因素很多，而且廣泛或持續的肝損傷可能導致肝硬化、肝衰竭，目前尚缺乏有效的治療方法。自噬通過清除肝細胞中受損的細胞器、蛋白質聚集體和細胞內病原體，在不同類型的肝損傷中都起到保護作用。目前已有不少藥物通過調節自噬作為靶點改善肝功能，其調控機制各不相同。

1.四氯化碳致急性肝損傷:四氯化碳(carbon tetrachloride，CCl4)能對肝細胞產生嚴重的毒性作用，造成動物急性肝損傷。有研究發現，在對CCl4誘導的小鼠急性肝損傷的治療中，京尼平(傳統藥物中的一種有效成分)不僅降低了天冬氨酸轉氨酶(aspartate transaminase，AST)和丙氨酸轉氨酶(alanine transaminase，ALT)水平，減輕了炎性細胞因子的分泌，還增強了自噬通量, 而給予自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine，3-MA)處理的小鼠，京尼平的保肝作用并不明顯。這表明激活自噬能減輕CCl4誘導的肝臟毒性[6]。

2.酒精性肝損傷:世界衛生組織于2018年開展的一項研究指出，目前超過40%的成年人是飲酒者。酒精通過乙醇代謝機制導致肝細胞損傷，當肝臟長期經歷酒精誘導的氧化應激和炎癥時，代謝脂質的能力會進一步受到破壞，最終發展為酒精性肝損傷[14]。有研究發現，長期飲酒會使小鼠肝細胞自噬和轉錄因子EB(transcription factor EB，TFEB)介導的溶酶體生物合成減少，給予雷帕霉素機械靶點激酶活性的抑制劑(Torin-1)可提高肝臟TFEB水平和自噬水平，微管相關蛋白輕鏈3Ⅱ(microtubule-associated protein light chain 3Ⅱ，LC3Ⅱ)與LC3Ⅰ的比值明顯上調,且ALT活性和肝臟甘油三酯(triglyceride，TG)水平降低，減輕了乙醇所致的脂肪變性和肝損傷[7]。

3.非酒精性脂肪肝:如今因肥胖、遺傳等因素引起的非酒精性脂肪肝人群逐年增多。有研究表明，自噬機制參與調節此類肝損傷。在一項用雄性Wistar大鼠建立的早期肥胖模型中，經肉桂醛(一種芳香醛，是肉桂的主要生物活性成分)處理后可使內臟肥胖和肝臟脂質代謝紊亂恢復正常，并同時刺激自噬，維持細胞內穩態。無獨有偶，白藜蘆醇也可通過上調自噬，有效減輕非酒精性脂肪肝引起的肝損傷[8]。除此之外，研究發現高脂飼料喂養的大鼠經楊梅黃素處理后, 不僅改善了血清轉氨酶、甘油三酯、膽固醇、肝臟病理等情況, 還逆轉了受損的自噬功能。

4.2型糖尿病肝損傷:肝臟是調節糖脂代謝和胰島素的重要器官，近年來由2型糖尿病引起的肝損傷逐漸受到人們關注，自噬作為一種高度保守的自我保護機制，已被證實與糖尿病肝損傷的發生、發展密切相關。在2型糖尿病致肝損傷小鼠模型中，發現石榴素(石榴多酚的主要成分，主要存在于石榴果皮中)能顯著改善肝臟組織學情況，逆轉血清生化異常，并增加肝臟中自噬小體的數量，上調自噬相關蛋白LC3Ⅱ和sequestosome 1 (SQSTM1，p62)的表達。以此表明，石榴素可能通過恢復自噬，保護2型糖尿病引起的肝損傷[9]。

自噬作為一種有益機制通過清除細胞內的代謝廢物，損傷的線粒體，防止活性氧的積累，減輕肝細胞的炎性反應，避免造成進一步肝損傷，并通過去除因氧化應激受損的細胞器，拮抗細胞凋亡效應，從而起到對肝臟的積極保護作用。但需注意，刺激自噬需適度，自噬的過度激活也可能降解細胞內重要的功能蛋白和細胞器，影響正常肝細胞生存。因此，適度的自噬刺激是治療肝損傷的一個有效途徑。

二、自噬在肝纖維化治療中的雙向作用

肝纖維化是各種毒素導致損傷后其創面愈合的一種炎性代償反應。早期肝纖維化是一個可逆的過程，沒有明顯的癥狀，但是如果不及時控制，它將發展為肝硬化、肝衰竭甚至肝細胞癌[15]。肝纖維化特征表現為肝內細胞外基質蛋白(extracellular matrix，ECM)過度沉積和肝星狀細胞(hepatic stellate cells，HSCs)活化，活化的HSCs可以增加Ⅰ型膠原和α-平滑肌肌動蛋白的沉積，從而進一步促進肝纖維化的發生和發展，因此抑制活化的HSCs對預防肝纖維化具有重要意義。多項研究表明，自噬與HSCs活化有著密切的聯系，對于增強自噬或是抑制自噬可以阻斷HSCs活化、減輕肝纖維化目前存在兩種學說[16]。

1.誘導自噬減輕肝纖維化:有研究稱激活自噬可以防止肝纖維化和HSCs活化，如蛇葡萄素(ampelopsin，AMP)，它是藤茶中發現的一種天然黃酮類化合物，可通過自噬途徑來減輕CCl4誘導的肝纖維化。AMP在體內和體外上調自噬相關蛋白LC3Ⅱ和Beclin-1的表達，但特異性自噬抑制劑3-MA作用后，AMP對HSCs活化和肝纖維化的抑制作用明顯消失。再者，桔梗皂苷D(platycodin D，PD)作為一種傳統中藥，能夠通過誘導自噬和HSCs凋亡來阻礙HSCs的激活，發揮其抗纖維化作用。在體內體外實驗中，其自噬相關蛋白LC3Ⅱ及Beclin-1和凋亡相關蛋白的表達水平明顯上調。類似的藤黃酸(gambogic acid，GA)早期可觸發自噬，使細胞凋亡受到抑制，隨后自噬的積累導致細胞凋亡，一旦發生不可逆的凋亡，自噬就會受到凋亡啟動的負調控，最終導致HSCs死亡，從而改善肝纖維化[10]。

刺激自噬對肝纖維化的改善作用與保護肝損傷原理類似，通過清除細胞內代謝廢物和受損細胞器，抑制肝細胞進一步受損。但不同的是，過度自噬可能使HSCs無法生存，發生自噬性細胞死亡，從而保護肝臟。另有研究報道，自噬可充當含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase)caspase-8激活的平臺來促進細胞凋亡，自噬作為凋亡的上游調節因子，可直接調控HSCs凋亡，進而緩解肝纖維化[17]。上述通過誘導自噬減輕肝纖維化的文獻證明了激活自噬確實有助于改善肝纖維化。

自噬性細胞死亡被認為是程序性細胞死亡的一種機制，但到底是由自噬引起的死亡還是與自噬同時發生的死亡需要更深入的研究。很多描述自噬誘導死亡的研究只是觀察瀕死細胞中的自噬情況，而沒有檢測自噬通量。通過對自噬通量的研究，會使得完全有效的自噬與由于自噬失敗而積累的自噬體得以區分。另有研究提出，通過阻斷自噬，如果細胞存活，則表明是自噬引起的死亡，如果細胞死亡，則說明死亡時有自噬發生，但不是直接原因。另外，自噬和凋亡互相協同，自噬可以通過去除因氧化應激受損的細胞器，阻止細胞發生程序性凋亡，自噬亦能作為凋亡的上游調節因子，調控細胞發生凋亡[5]。

2.抑制自噬改善肝纖維化:據相關文獻報道，刺激自噬對肝纖維化和腫瘤起著促進作用。自噬回收細胞質物質為HSCs和癌細胞存活提供了持續的能量和營養物質，并緩解了外界環境對這些細胞的應激壓力，促進了HSCs的活化，進而加劇了肝纖維化。因此通過抑制自噬治療肝纖維化引起了人們的注意，相關文獻也證實了這一點，藥物干預抑制自噬，保護受損肝臟，改善肝纖維化。

如亞砷酸鈉通過自噬途徑誘導HSCs的激活，此過程可以被自噬抑制劑3-MA逆轉，這個發現可能對亞砷酸鈉誘導的肝纖維化的潛在機制提供新的見解。又如異鼠李素(從植物沙棘中分離得到的黃酮苷元)對肝纖維化小鼠模型的自噬過程有抑制作用，并降低HSCs的激活。再如長非編碼RNA XIST(long noncoding RNA XIST)在酒精激活的HSCs和酒精性肝纖維化模型小鼠的肝臟中表達均上調，XIST基因敲除可減輕模型小鼠的肝纖維化損傷，并抑制HSCs和模型鼠肝臟的自噬，自噬標志物Beclin-1和LC3Ⅱ的蛋白表達水平下降[11]。此外，熊去氧膽酸對肝纖維化大鼠的抗纖維化作用也與抑制自噬有關,單獨或與自噬拮抗劑羥基氯喹合用可改善CCl4誘導的動物模型的肝纖維化，與雷帕霉素合作則促進自噬并削弱了抗纖維化作用。

三、自噬在肝癌治療中的雙向作用

肝細胞癌病死率高，約70%的肝癌患者預后極差，其復發率高，治療耐藥率高，外科手術在肝癌的治療中起著重要作用，但許多晚期或轉移的患者不適合手術[18]。有研究表明，自噬在參與各項藥物治療肝癌的機制中起著不可忽視的作用，與肝纖維化治療類似，自噬在應對肝細胞癌治療時也存在兩種學說。

1.激活自噬抗肝癌:據相關文獻報道，激活自噬可誘導肝癌細胞凋亡。如護肝片(由6種中草藥組成的中藥)可通過觸發自噬使細胞周期阻滯在G0～G1期，從而發揮其抗腫瘤作用。另有蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)相關的異構體Akt 1抑制劑9f誘導自噬小體的啟動，通過磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K)/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶點 (mammalian target of rapamycin，mTOR)信號通路介導的自噬機制抑制人肝癌細胞的激活和細胞增殖，起到抗腫瘤的作用。再之，麝香酮(一種麝香的大環化合物)在肝癌細胞中引發細胞凋亡，同時激活自噬。而使用自噬抑制劑3-MA后，減少了麝香酮誘導的自噬，并減弱了麝香酮誘導的細胞凋亡，這提示麝香酮誘導的凋亡可能部分依賴于自噬[12]。

激活自噬抗肝癌的積極作用與誘導自噬減輕肝纖維化的作用機制基本相同，因為HSCs和肝癌細胞都是區別于正常肝細胞的不利于肝臟內穩態的細胞。而且自噬可以促進DNA損傷修復，維持細胞內染色體穩定，預防腫瘤的發生[19]。

2.抑制自噬抗肝癌:多項研究表明，抑制自噬能起到抗腫瘤的作用。例如，長非編碼RNA LINC00160過表達會促進肝癌細胞的自噬、活力和耐藥性增強，同時抑制肝癌細胞的凋亡，而沉默LINC00160的結果與之相反，自噬水平降低，但促進了肝癌細胞凋亡，起到了抗腫瘤的積極作用[13]。例如，敲除自噬激活激酶1(autophagy activating kinase 1，ULK1)可抑制人肝癌細胞的增殖和侵襲，并抑制異種移植小鼠模型中腫瘤的生長。進一步研究發現，ULK1抑制劑可使人肝癌細胞中的自噬小體減少，并抑制LC3Ⅰ向LC3Ⅱ的轉化，誘導肝癌細胞凋亡，抑制肝癌細胞生長。

在癌癥進展的早期階段，自噬可能起到腫瘤抑制的作用，而在后期，它表現出促腫瘤的作用，促進腫瘤的維持和對治療的抵抗。自噬可以在化學治療、放射治療和靶向藥物治療時，提高癌細胞的存活率，從而提高治療耐藥性[20]。因此抑制自噬就成了治療肝癌的一個重要思路，而上面所述的關于抑制自噬改善肝癌的文獻也支持此結論。

四、展 望

綜上所述，自噬調控機制在保護肝臟，減緩肝損傷、肝纖維化和肝癌的發生過程中起著重要作用(圖1)。對于普通肝損傷，以肝實質細胞為主導，HSCs及其他細胞所占比例處于正常范圍，此時激活自噬大多會改善肝臟情況。當發展到肝硬化或肝癌階段，自噬激活或抑制對HSCs活化和癌細胞增殖的作用尚有待進一步研究確認。

圖1 自噬在不同肝病治療中的潛在作用肝纖維化和肝癌通過自噬機制保護肝臟，通過刺激自噬，形成自噬溶酶體降解受損細胞器等進而維持細胞內穩態；通過抑制自噬，使自噬回收物無法為HSCs和肝癌細胞提供能量，進而保護肝臟

自噬調控機制在不同肝臟疾病中所起的作用是不同的。在同一種肝病的不同階段，致病因素持續時間不同，肝功能變化較大，對自噬調控產生的效果也不盡相同；加之肝臟內存在多種類型肝細胞，不同嚴重程度肝病中肝細胞類型比例差異顯著，需保護正常肝實質細胞，抑制HSCs和肝癌細胞。需要注意的是，肝病發生機制復雜，自噬本身又是把雙刃劍，通過自噬機制治療肝病，必須具體問題具體分析。

針對自噬相關途徑開發新的肝病治療藥物是一種趨勢，具有較好的發展前景。由于自噬激活或抑制帶來的調控作用在不同肝病中存在差異，在研究某種肝病治療時，必須確切知道自噬在其中的分子調控機制和具體的作用靶點，這樣才能有效地發揮自噬機制在治療領域中的作用。但是要實現這一目標，還需要開展深入的研究予以證實。本文綜述了自噬機制在各種肝臟疾病的調控作用，為不同肝病的治療提供了新思路，期待進一步發展基于自噬機制的肝病治療新方法。