自噬在结缔组织疾病中的作用研究进展

张芯蕊 杨阳 齐瑞群 张丽 高兴华

自噬在结缔组织疾病中的作用研究进展

张芯蕊 杨阳 齐瑞群 张丽 高兴华

细胞自噬是一种通过清除体内功能紊乱的蛋白或受损的细胞器，维持内环境稳态的重要降解过程。自噬还调控多种细胞生物学行为，包括细胞凋亡、代谢、炎症反应、抗原提呈、病原体清除等，与众多疾病密切相关。结缔组织病是一种病因不十分清楚，常伴有免疫学功能异常的一组疾病。而细胞自噬又被认为是调节机体免疫功能的重要机制之一，参与了T、B淋巴细胞的激活及增殖，成为连接固有免疫及适应性免疫的桥梁。因此，通过对细胞自噬在结缔组织疾病中作用机制的研究，为临床医生认识和治疗相关皮肤疾病提供理论依据。

结缔组织疾病；细胞；自噬；免疫；红斑狼疮，系统性；硬皮病，系统性；皮肌炎

细胞增殖、衰老和死亡是构成体内稳态平衡的重要机制，目前依据形态学的不同，将细胞死亡分为凋亡、自噬和坏死［1］。细胞自噬是一种通过与溶酶体结合后降解受损细胞器及循环再利用胞质内营养物质的高度保守过程，与体内多种免疫学功能有关，包括抗原识别、抗原提呈、淋巴细胞发育、功能及体液免疫等［2］。结缔组织病是一类病因不十分清楚，常累及多个系统并伴有免疫学功能异常的一组疾病，如抑制性T细胞功能低下，体液免疫功能亢进、自身循环抗体的存在等。而细胞自噬又被认为是参与免疫功能调节的重要机制。因此，细胞自噬在结缔组织病中的作用应引起皮肤科以及其他相关学科的足够重视。

作者单位：110001 沈阳，中国医科大学附属第一医院皮肤科

1 概述

细胞自噬又称Ⅱ型程序性细胞死亡，是细胞利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程［3］。依据细胞内物质运送到溶酶体途径的不同分为大细胞自噬、小细胞自噬和分子伴侣介导的细胞自噬［4］。目前以大细胞自噬的研究最为深入。研究表明，正常情况下，细胞自噬通过调节内外压力，如饥饿、氧化应激、慢性刺激以及受损细胞器及蛋白在胞内的聚集等，维持着细胞内成分的代谢和能量平衡。同时，细胞自噬也参与了体内多种免疫学过程，包括病原体识别、抗原提呈、炎症调节、淋巴细胞发育及效应功能等［2］。研究发现，细胞自噬缺陷的T细胞中活性氧物质增多，T细胞死亡增加［5］。此外，细胞自噬尚参与T细胞的分化及谱系提交等，在适应性免疫反应，免疫耐受及免疫系统的发展及稳态中均发挥不可替代的作用。

2 细胞自噬在结缔组织疾病中的作用

病原体及坏死细胞清除的不充分能够引起大量炎症细胞浸润，造成组织损伤，而细胞自噬是一种以非炎症方式去除病原体及坏死细胞的过程。自噬的缺陷必然导致炎症浸润，诱发或加重自身免疫性疾病，其中激活细胞自噬最为敏感的信号是胞质中的核酸，其也是诱导免疫反应及免疫应答的重要信号。自噬缺陷所引起的自身免疫调节失常包括：细胞因子释放调控的异常引起过度炎症反应；免疫细胞所需能量供应不足导致的免疫效应和识别的异常；缺乏能量的免疫细胞死亡所带来的自身反应性细胞代偿性的增殖及活化［2］。这些均是诱发及加重结缔组织病的重要病因。

2.1 在SLE中的作用：SLE是一种慢性自身免疫性疾病，可累及多个重要脏器，如肾脏、心脏、免疫系统、脑等，皮肤通常受累。尽管对其发病机制尚不清楚，但前期研究提示与遗传因素、免疫功能异常及感染关系密切。通常在SLE患者中能够检测到自身抗体的存在和免疫复合物的形成，以及持续的炎症反应。越来越多的证据显示，SLE患者体内细胞自噬水平增加，通过影响固有免疫和适应性免疫两方面［6］，参与SLE发病的多个环节。

SLE患者中T淋巴细胞存在多种功能异常，包括T细胞活化的异常及存活时间的延长。研究显示，具有狼疮倾向的小鼠模型和SLE患者体内的T淋巴细胞自噬水平均明显增加［7］。当CD8+T细胞与MHCⅠ类分子相互结合时，细胞自噬能够促进抗原加工过程。与此同时，细胞自噬也可干扰MHCⅡ类分子的提呈通路，将自身抗原提呈给未成熟的T淋巴细胞，造成免疫功能紊乱［8］。Chao 等［9］研究发现，SLE患者体内Th1细胞中自噬相关基因水平发生明显改变，Beclin1、mTOR的磷酸化水平及LC3-Ⅱ表达降低，且磷酸化的mTOR水平与SLE活动度成反比，很可能成为临床中评估SLE活性的重要指标。而对于记忆性T细胞中自噬功能的研究将有助于进一步明确SLE的发病机制。

B细胞不仅能够产生自身抗体，也担负着提呈抗原和调节其他免疫细胞的功能。细胞自噬可以通过激活共刺激信号通路诱导自身反应性B细胞的活化［10］。研究发现，SLE患者中无法及时清除的凋亡细胞大量聚集于淋巴结的生发中心，与滤泡树突细胞表面结合，滤泡树突细胞随之将自身抗原提呈给反应性B细胞，随后B细胞分化成为浆细胞，产生自身抗体和记忆性B细胞［11］。B淋巴细胞过度活化又进一步促进炎症因子生成，免疫细胞聚集及氧化应激水平加剧，最终对组织器官造成损伤。同时，B淋巴细胞也是判断SLE患者体内抗核抗体产生的重要标志。

凋亡细胞识别和吞噬功能的缺陷是SLE发生、发展的重要原因。未治疗的SLE患者体内中性粒细胞吞噬功能降低，作为抵抗外界病原微生物第一道防线的中性粒细胞胞外杀菌网络，在SLE患者中，不仅能够诱导中性粒细胞死亡，尚可以促进B细胞活化，释放大量自身抗体［12］。大量研究显示，细胞自噬能够促进中性粒细胞胞外杀菌网络的生成［13］，对SLE的发病机制得到了进一步补充。

临床上，治疗急性进展期SLE多用免疫抑制药物，在长期治疗过程中，应充分考虑药物的不良反应。目前，大量针对细胞自噬的靶向治疗药物已经面世，如羟氯喹，雷帕霉素和P140肽等。羟氯喹的应用可以通过影响溶酶体的酸化及吞噬功能，阻断自噬体形成，促进细胞自噬降解［14］；雷帕霉素则通过抑制mTOR信号通路，达到抑制细胞自噬的作用；P140肽具有保护性作用，不仅可以通过降低抗原提呈细胞的自噬水平和MHCⅡ类分子的稳定性，而且可以进一步阻碍自身反应性T细胞的活化［15-16］。然而，作为一线治疗药物的糖皮质激素，能够抑制mTOR磷酸化，诱导自噬水平的增加。因此，调控细胞自噬的药物对疾病发展起到正向或负向作用尚需进一步深入研究。同时，晒太阳或紫外线照射所诱发的细胞自噬增加也与SLE患者病情加重有关，此时紫外线照射抑制相关基因很有可能成为治疗SLE另一潜在靶点［17］。

2.2 在系统性硬皮病中的作用：系统性硬皮病是一种以血管病变和组织纤维化为主要特征的自身免疫性疾病，常累及皮肤，这也是临床诊断的主要依据，除此之外，胃肠道是最常受累的内脏器官。大量研究表明，肥大细胞可通过释放炎症介质造成组织纤维化及血管病变，因此，多将肥大细胞的数量作为判断疾病严重程度的指标。而细胞自噬能够引起肥大细胞脱颗粒并在非造血细胞中促进纤维化的进展。Frech等［18］发现，几乎所有系统性硬皮病患者均有细胞自噬水平的增加，且随着病程时间延长，自噬水平下降。同时发现，有细胞自噬存在的患者常伴有不同程度的胃肠道症状及皮肤组织中血管周围肥大细胞的浸润。

2.3 在皮肌炎中的作用：皮肌炎是一种主要累及皮肤和肌肉的炎症性结缔组织疾病，常伴发各种内脏损害。临床上分为多发性肌炎、特发性皮肌炎、合并恶性肿瘤的皮肌炎、与其他结缔组织病重叠的皮肌炎、儿童皮肌炎和无肌病性皮肌炎。目前关于肌肉损害的免疫学机制有两个：一是细胞毒性T淋巴细胞对肌纤维的直接损害，二是体液免疫中抗体和补体对血管的损害［19］。研究发现，细胞自噬在几乎所有类型皮肌炎发病过程中均有不同程度的增加，并通过固有免疫和适应性免疫参与疾病的发生、发展，但是自噬的激活、调控以及与免疫系统的相互作用关系，则是依据皮肌炎类型的不同而发挥不同功能［20］。

3 结语

细胞自噬是维持机体内环境稳态的重要因素，无论是选择性还是非选择性，基础性还是诱导性的细胞自噬，均与人类的健康和疾病密切相关。细胞自噬调节功能的失常可引起机体免疫功能紊乱，诱发自身免疫性疾病，掌握细胞自噬对免疫细胞的调控功能非常重要。尽管细胞自噬在人类结缔组织疾病中的作用较为明确，但是其发挥功能的确切机制及与皮肤中相关细胞之间的关系等问题仍是今后研究的重点，这将为临床诊断、治疗及预后判断提出新的方向。

［1］Cerella C,Teiten MH,Radogna F,et al.From nature to bedside:pro-survival and cell death mechanisms as therapeutic targets in cancer treatment ［J］.Biotechnol Adv,2014,32 （6）:1111-1122.DOI:10.1016/j.biotechadv.2014.03.006.

［2］Yang Z,Goronzy JJ,Weyand CM.Autophagy in autoimmune disease ［J］.J Mol Med （Berl）,2015,93 （7）:707-717.DOI:10.1007/s00109-015-1297-8.

［3］李雪,周梅华,鲁严.细胞自噬及与皮肤病的研究进展 ［J］.国际皮肤性病学杂志,2012,38（2）:130-132.DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2012.02.021.

［4］Wang Z,Choi ME.Autophagy in kidney health and disease［J］.Antioxid Redox Signal,2014,20 （3）:519-537.DOI:10.1089/ars.2013.5363.

［5］Lin CW,Lo S,Hsu C,et al.T-cell autophagy deficiency increases mortality and suppresses immune responses after sepsis ［J/OL］.PLoS One,2014,9 （7）:e102066.［2014-07-16］.http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0102066.DOI:10.1371/journal.pone.0102066.eCollection 2014.

［6］Han JW,Zheng HF,Cui Y,et al.Genome-wide association study in a Chinese Han population identifies nine new susceptibility loci for systemic lupus erythematosus［J］.Nat Genet,2009,41（11）:1234-1237.DOI:10.1038/ng.472.

［7］Gros F,Arnold J,Page N,et al.Macroautophagy is deregulated in murine and human lupus T lymphocytes［J］.Autophagy,2012,8（7）:1113-1123.DOI:10.4161/auto.20275.

［8］Kasai M,Tanida I,Ueno T,et al.Autophagic compartments gain access to the MHC class II compartments in thymic epithelium［J］.J Immunol,2009,183 （11）:7278-7285.DOI:10.4049/jimmunol.0804087.

［9］Chao W,Qingjun P,Yongmin F,et al.Th1 cells in peripheral blood of patients with systemic lupus erythematosus change and significance of autophagy-related markers ［J］.Chin J Immunol,2013,29（8）:816-820.

［10］Pierdominici M,Vomero M,Barbati C,et al.Role of autophagy in immunity and autoimmunity,with a special focus on systemic lupus erythematosus［J］.FASEBJ,2012,26（4）:1400-1412.DOI:10.1096/fj.11-194175.

［11］Baumann I,Kolowos W,Voll RE,et al.Impaired uptake of apoptotic cells into tingible body macrophages in germinal centers of patients with systemic lupus erythematosus［J］.Arthritis Rheum,2002,46（1）:191-201.

［12］Majai G,Kiss E,Tarr T,et al.Decreased apopto-phagocytic gene expression in the macrophages of systemic lupus erythematosus patients ［J］.Lupus,2014,23 （2）:133-145.DOI:10.1177/0961203313511557.

［13］Warde N.Autoimmunity:the role of neutrophils in SLE:untangling the NET［J］.Nat Rev Rheumatol,2011,7（5）:252.DOI:10.1038/nrrheum.2011.41.

［14］Morgan MJ,Gamez G,Menke C,et al.Regulation of autophagy and chloroquine sensitivity by oncogenic RASin vitrois contextdependent ［J］.Autophagy,2014,10 （10）:1814-1826.DOI:10.4161/auto.32135.

［15］Macri C,Wang F,Tasset I,et al.Modulation of deregulated chaperone-mediated autophagy by a phosphopeptide ［J］.Autophagy, 2015, 11 （3）: 472-486. DOI: 10.1080/15548627.2015.1017179.

［16］Page N,Gros F,Schall N,et al.HSC70 blockade by the therapeutic peptide P140 affects autophagic processes and endogenous MHCII presentation in murine lupus ［J］.Ann Rheum Dis,2011,70（5）:837-843.DOI:10.1136/ard.2010.139832.

［17］Yang Y,Wang H,Wang S,et al.GSK3β signaling is involved in ultraviolet B-induced activation of autophagy in epidermal cells［J］.Int J Oncol,2012,41 （5）:1782-1788.DOI:10.3892/ijo.2012.1620.

［18］Frech T,De Domenico I,Murtaugh MA,et al.Autophagy is a key feature in the pathogenesis of systemic sclerosis［J］.Rheumatol Int,2014,34（3）:435-439.DOI:10.1007/s00296-013-2827-8.

［19］Henriques-Pons A,Nagaraju K.Nonimmune mechanisms of muscle damage in myositis:role of the endoplasmic reticulum stress response and autophagy in the disease pathogenesis［J］.Curr Opin Rheumatol, 2009,21 （6）:581-587.DOI:10.1097/BOR.0b013e3283319265.

［20］Cappelletti C,Galbardi B,Kapetis D,et al.Autophagy,inflammation and innate immunity in inflammatory myopathies［J/OL］.PLoS One,2014,9 （11）:e111490.［2014-11-03］.http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0111490.DOI:10.1371/journal.

Roles of autophagy in connective tissue diseases

Zhang Xinrui,Yang Yang,Qi Ruiqun,Zhang Li,Gao Xinghua.Department of Dermatology,No.1 Hospital of China Medical University,Shenyang 110001,China

Autophagy is an important degradative process that maintains cellular homeostasis by clearance of dysfunctional proteins or damaged organelles in cells.Autophagy also regulates a variety of cellular biological behaviors,including cell apoptosis,metabolism,inflammation,antigen presentation,pathogen clearance,etc.,and has a close relationship with numerous diseases.Connective tissue diseases are a group of diseases of unclear etiology commonly characterized by abnormal immune functions.Autophagy participates in the activation and proliferation of T and B lymphocytes,acts as a bridge linking innate immunity to adaptive immunity,and is regarded as one of important mechanisms underlying regulation of immune functions in the body.Therefore,studies on mechanisms of autophagy in connective tissue diseases may provide a theoretical basis for recognition and treatment of related skin diseases.

Connective tissue diseases;Cells;Autophagy;Immunity;Lupus erythematosus,systemic;Scleroderma,systemic;Dermatomyositis

Gao Xinghua,Email:gaobarry@hotmail.com

2015-05-14）

辽宁省高等学校优秀人才支持计划（LJQ2012071）

Fund program：Program for Excellent Talents in Higher Education Institutions of Liaoning Province（LJQ2012071）

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2016.03.019

高兴华，Email:gaobarry@hotmail.com