自噬与鲍曼不动杆菌肺感染发病机制的研究进展

王艳梅，苟文伊，杨露川，陶 陶，冯璇璘，刘晓殊，章晓红△

(1.四川省第二中医院呼吸内科，四川 成都 610041；2.四川省医学科学院·四川省人民医院重症医学科，四川 成都 610072)

近年来，鲍曼不动杆菌所引起的医院感染发生率特别是ICU呈总体上升趋势。同时，泛耐药鲍曼不动杆菌检出率高，最新研究表明，高危人群中鲍曼不动杆菌碳青霉烯耐药率高达95%，病死率高达29.5%～66.7%，已经成为全球严重威胁ICU人群生命健康的危险因素之一[1]。最新研究发现，大环内酯类抗生素通过增加IL-37依赖的完全自噬，形成嗜中性粒细胞胞外诱捕物(NETs)，可抑制鲍曼不动杆菌生长，扩大大环内酯类抗生素抗鲍曼不动杆菌的免疫调节作用[2]。其他研究亦表明，自噬在肺部感染进展与其诱导的器官功能障碍的发生中具有一定保护作用，是一个值得研究的治疗靶点[3]。本文主要介绍自噬与鲍曼不动杆菌肺部感染发病机制的研究进展，为深入探讨细胞自噬调控炎症反应提供参考，亦为探索鲍曼不动杆菌肺部感染临床诊疗新靶点提供启发。

1 自噬研究进展

自噬是一种广泛存在且高度保守的细胞降解过程[4]，即双层生物膜结构包裹胞浆内物质形成自噬小体，自噬小体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，最后在自噬溶酶体中，来自溶酶体的各种水解酶把这些内容物降解、重新释放回胞质内循环再利用的过程。机体由此通过清除多余或失功能的细胞器，从而维持了代谢平衡。当细胞应对短暂生存压力时，细胞浆内的隔离膜形成的双层膜结构向目标物质移动、延伸，最终包裹目标物质后形成闭合的双层膜结构，这种结构被称为自噬小体。一个自噬小体与多个溶酶体结合，形成自噬溶酶体。原自噬小体内的底物在溶酶体内的水解酶的作用下分解成脂肪酸、氨基酸等小分子物质，这些小分子物质被溶酶体运输到细胞质中，可以被重复利用[5]。因此自噬增加，可清除增多的多余或失功能的细胞器，提供另一个营养来源，从而改善代谢、组织、功能失平衡，保障某些细胞器的更新。当然，不同的营养物质缺乏，在不同类型的细胞中诱导自噬的效率都不同。氨基酸及胰岛素/生长因子被认为是通过哺乳动物细胞的雷帕霉素的靶受体(mTOR)即PI3K/AKT/mTOR通路诱导自噬；也有一些研究发现其他一些营养物质、分子可以不通mTOR途径诱导自噬发生，涉及多种蛋白及泛素化信号通路，如Beclinl、Bcl-2、ATG5、ATG6以及ROS信号通路和AMPK信号通路[6，7]。

2 自噬与肺部感染

2.1自噬与感染免疫炎症在哺乳动物细胞针对胞内病原体感染的天然免疫反应过程中，自噬起着重要作用。2006年，研究者发现机体可通过自噬清除病原微生物：如辛德毕斯病毒、沙门氏菌、绿脓杆菌。上述病原体致肺部感染时，病原相关分子模式PAMP可以通过与组织细胞表面受体如TLR4相识别，可诱导细胞发生自噬。此外，在失调控的免疫反应中，大量的促炎因子和聚集的白细胞可以通过炎症信号通路诱导组织细胞内出现内质网应激ERS，线粒体损伤，活性氧过量生成，诱发保护性自噬反应以包裹损伤的细胞器，限制损伤信号的进一步扩散[7]。例如，已证实INF-γ可促进巨噬细胞自噬小体吞噬结核分枝杆菌，并促进自噬小体与溶酶体融合，从而增加巨噬细胞对结核分枝杆菌的杀伤力[8]。

在适应性免疫方面，已证实包括ATG5在内的三十余种自噬相关蛋白，通过传递内源性抗原，在维持B细胞和T细胞数量及成熟方面也有重要作用[9，10]。

但目前在上述研究基础上，已确认自噬是一个高度动态，多步骤的过程。既往研究自噬在感染模型中的作用，大部分研究是通过检测自噬小体的数量来评价自噬水平。自噬小体膜的形成需要自噬关键蛋白LC3的参与。LC3-II因此也被认为是一种典型的自噬水平的标志物。通过电镜等手段检测到的自噬体的增多，既可能是自噬诱导增加，也可能是自噬不通畅(指自噬小体与溶酶体融合效率降低，又称非完全自噬)。当不完全自噬被大量激活时，某些细菌如布鲁氏菌则通过泛素化途径，诱导巨噬细胞非完全自噬，使得细菌得以在宿主细胞内长期存活及复制[10]。前述INF-γ可能通过减少巨噬细胞内不完全自噬，增加完全自噬，从而增加机体对结核分枝杆菌的天然免疫。

2.2自噬与鲍曼不动杆菌肺部感染鲍曼不动杆菌感染作为一种应激原，由于机体反应性应激，出现以交感神经兴奋和垂体-肾上腺皮质分泌增多为主的一系列神经内分泌反应，因此调节到中性粒细胞、单核细胞与巨噬细胞自噬，从而影响天然免疫细胞抗微生物能力及其炎症反应，参与鲍曼不动杆菌清除。在少量鲍曼不动杆菌肺感染的大鼠模型中，病灶部位的白细胞经活化刺激后，随血液循环透过血管壁到达感染部位，靶向识别并吞噬病原体，从而使鲍曼不动杆菌失去活性。

但大量鲍曼不动杆菌感染，或当毒力较强的鲍曼不动杆菌感染肺部，单核巨噬细胞内鲍曼不动杆菌生理、代谢及生长模式均发生了显著差异，自噬的通畅亦发生改变，与鲍曼不动杆菌的结局且与其耐药性相关[11]。

有研究表明过度的自噬损伤甚至可导致自噬性中性粒细胞死亡，可能诱导免疫炎症。中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracelluar trap，NET)是新型细胞死亡方式之一，实质是中性粒细胞自噬[11～13]。其形成过程是NADPH氧化酶和Raf/丝裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated proteinkinase Kinase，MEK)/细胞外信号调节激酶(extracelluar signal-regulated kinase，ERK)通路使细胞核和细胞质内致密颗粒溶解从而发生自噬。中性粒细胞的这种杀菌伴自身死亡的过程称为网亡[14，15]，不同于凋亡和坏死。中性粒细胞发生网亡时，核物质膨胀，核染色质解聚，核膜瓦解，然后细胞质融合，质膜破裂，释放NET，核膜破裂，这与有完整包膜包裹的凋亡小体不同。此时，中性粒细胞由化学趋化因子介导在肺内聚集、激活，从而造成氧化性损伤是鲍曼不动杆菌肺部感染主要病理生理改变。另一项研究则认为，鲍曼不动杆菌感染后，自噬体形成受限，不利于树突状细胞向细胞进行抗原递呈效应的发生，因此推测在肺鲍曼不动杆菌感染过程中，自噬反应在肺泡上皮、肺泡巨噬细胞的天然抗菌免疫应答及树突状细胞介导的适应性免疫中均有重要作用，完全自噬反应在该鲍曼不动杆菌感染过程中起到保护机体的作用[17]。

2.3自噬与肺脏感染治疗新策略羟基酪醇可通过SIRT/MAPK通路促进肺部感染小鼠肺组织细胞发生自噬，使肺水肿、炎性细胞浸润及炎性因子的释放水平均得到缓解，提示自噬是肺组织炎性损伤的潜在治疗靶点[18]。对肺血管细胞诱导自噬可以抑制缺氧性细胞增殖保护缺氧引起的肺动脉高压，而自噬对血管平滑肌细胞VSMCs表型转化的作用具有两面性[19]，将自噬维持在适宜强度是减轻肺损伤的基础。除传统使用工具药物干预自噬的研究外，近几年出现了关于吸入低浓度一氧化碳治疗肺部感染肺损伤的报道。一氧化碳显示出增强肺组织自噬水平，减轻内皮细胞凋亡和炎性细胞浸润的作用。目前认为其作用机制与稳定线粒体，促进自噬清除胞内异物相关，但仍需进一步探明，同时国外已启动该疗法的临床试验[20]。临床上可通过氧疗途径来改善组织缺氧间接干预自噬，而新的一氧化碳吸入疗法也为临床治疗开辟了新思路。

为提高鲍曼不动杆菌感染诊治及防控水平，我国已制定针对鲍曼不动杆菌感染的权威共识，但鲍曼不动杆菌感染的诊断、治疗和预防控制上仍存在诸多困惑。最新研究发现，大环内酯类抗生素通过IL-37依赖的自噬，产生形成嗜中性粒细胞胞外诱捕物(NETs)，从而抑制鲍曼不动杆菌生长，发挥扩大大环内酯类抗鲍曼不动杆菌的免疫调节作用[2]，提示中性粒细胞等单核巨噬细胞参与鲍曼不动杆菌感染抗炎机制，可能成为抗鲍曼不动杆菌的新策略。

3 总结

自噬与炎症反应有相互作用。但目前更多的研究对自噬在炎症反应中最早的AtgF/Atg4-Atg8和Atg12-Atg7-Atg5；MEK/ERK和Att/Mtor/TOS6K；RNA干扰及信号通路分子的抑制剂国内已有研究。未来可以通过代谢组学、基因、蛋白、信号途径等方向开展对自噬在鲍曼不动杆菌感染的影响进行系统研究，为临床解决鲍曼不动杆菌感染提供新的解决方案，同时找到特异性干预措施将会是主要的研究方向。