红景天与自噬关联的研究进展

2020-01-10马玲，王楠，杜丽

中西医结合心脑血管病杂志 2020年19期

马玲，王楠，杜丽

自噬是一种保守的分解代谢过程，其吞噬细胞蛋白和细胞器递送至溶酶体，降解后被再循环或用于能量代谢途径，对于应激条件下维持细胞稳态至关重要。目前研究表明，自噬失调涉及多种疾病，包括神经退行性疾病、心血管疾病、2型糖尿病、癌症等[1]。对于自噬在不同疾病中的调节作用及相应治疗措施，目前研究不断深入，本研究阐述不同疾病自噬研究进展及中药红景天在细胞自噬机制研究中的现状。

1 细胞自噬在不同疾病中的调节机制

在神经退行性疾病如肌萎缩侧索硬化症(ALS)、亨廷顿病(HD)、帕金森病(PD)和阿尔茨海默病(AD)中，错误蛋白折叠引起的蛋白异常为重要的致病因素[2]，而自噬对神经元的稳态和存活至关重要[3-4]。研究显示自噬可以通过增强TDP43基因的清除刺激ALS动物模型中神经元、星形胶质细胞存活率进而减弱神经退化[5]，自噬清除通路可抑制毒性亨廷顿蛋白(mHTT)表达和积累对HD起保护性应对机制[6]，调节自噬可抑制PD的多巴胺能神经元退化[7]，AD和神经炎症相互促进自噬，自噬减少大脑的炎症，对于自噬涉及的具体机制，研究发现哺乳动物西罗莫可(雷帕霉素)靶蛋白(mTOR)信号通路是目前自噬治疗最有希望的靶点之一[8]。

自噬可调节体内平衡和应激反应，包括心脏的能量失衡，自噬的改变与心血管衰老和疾病有关，研究表明心脏自噬随年龄增长逐渐减少[9-10]。在心力衰竭中，自噬表现为对心血管疾病压力超负荷的适应不良反应，主要与肾素-血管紧张素-醛固酮系统有关，血管紧张素Ⅱ刺激通过血管紧张素Ⅱ1型(AT1)激活自噬[11]；在缺血性心脏病中，通过AMP激活蛋白激酶(AMPK)介导的mTOR抑制以适应性方式激活自噬，以补充代谢底物并消除受损的线粒体，但再灌注期间自噬基因Beclin1上调诱导过度自噬可加重心肌损害，证明自噬具有双重性，为一种适应性机制[12]；动脉粥样硬化的自噬则是由活性氧(ROS)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)、炎症介质、骨桥蛋白和晚期糖基化终产物引起的，适度自噬可保护血管内皮细胞，而相反，动脉平滑肌细胞及内皮细胞中的过度自噬与减少胶原合成有关，这可能使斑块不稳定并引起血小板聚集和损伤血栓形成[13]；对缺氧与心肌自噬的机制研究发现，缺氧可以通过低氧诱导因子-1(HIF-1)途径、AMPK途径促进线粒体自噬以维持心肌细胞的线粒体质量和数量组[14-15]，但过度诱导自噬对缺氧心肌的损害作用仍有待进一步研究。

对于胰岛细胞，自噬在维持β细胞功能和存活中起着至关重要的作用，在2型糖尿病病人的胰岛中分离的人β细胞显示出自噬蛋白p62/SQSTM1和自噬泡的积累，进而证实自噬受损可能促进糖尿病的发展[16]。自噬在癌细胞增殖中起双重调节作用[17]，自噬通过mTORC1、PI3K-Akt、LKB-AMPK及p53、Beclin-1和Bcl-2途径等多种机制调控癌细胞的增殖及凋亡[18]。研究表明，各种靶向治疗和DNA损伤剂可诱导自噬，抗癌剂诱导的自噬是细胞保护性而非细胞毒性；但在部分肺癌、胰腺癌和黑素瘤等动物模型中已证明自噬抑制了良性肿瘤的生长，但加速了晚期癌症的生长，有越来越多的证据表明自噬抑制可能是晚期癌症的有效治疗手段，抑制自噬可增强抗肿瘤免疫，但缺氧时，自噬抑制T细胞介导的肺癌细胞毒性，自噬抑制也能促进自然杀伤细胞的死亡[1]。因此，自噬对于肿瘤细胞存在双重效应，可能是肿瘤发展不同阶段、组织类型、细胞分化状态、周围环境以及特定的基因特征和信号转导途径共同影响着自噬的活性和结果，一些自噬因大分子物质循环和有害物质的隔离使肿瘤细胞生存，一些自噬超过某一阈值大量降解蛋白质与细胞器导致自噬性死亡[19]。

2 中医药对自噬的作用

目前研究阐述了部分中医理论，如中医气虚痰瘀、中医阴阳自和理论及中医肝主疏泄功能等与自噬的调节具有相关相通性[20]。而中药对不同疾病自噬的调节机制研究目前集中在中药单体对肿瘤及心脑血管疾病方面的研究，主要有：白藜芦醇通过诱导卵巢癌细胞自噬而辅助治疗卵巢癌；苦参碱与5-氟尿嘧啶(5-FU)联合应用能够上调肝癌细胞自噬相关基因Atg5和Beclin-1表达而增强其化疗敏感；厚朴酚通过细胞自噬途径诱导HepG-2肺癌细胞的死亡；紫杉醇诱导胃癌SGC-7901及BGC-2823细胞自噬发挥抗胃癌作用；姜黄素在体内和体外通过抑制Akt/mTOR/p70S6途径，激活ERK1/2途径引起人恶性神经胶质瘤U87-MG和U373-MG细胞的自噬性死亡；甘草和甘草查尔酮A通过Bcl-2的下调和mTOR活性的抑制引起前列腺癌细胞LNCaP自噬体的形成[21]；川芎嗪能有效抑制SH-SY5Y细胞自噬，防止胞内的钙超载、刺激细胞由GO/G1期进入S期和G2/M期，使LC3荧光强度明显降低[22]。

3 红景天在自噬相关疾病中的作用机制

红景天苷来源于红景天属植物，其苷元为对羟基苯乙醇，即酪醇，长久以来一直被藏族民间用作药物预防高海拔疾病[23]，红景天苷具有降低肺动脉压力、清除氧自由基、促进细胞代谢、阻抑细胞退化变性和凋亡等作用[24-25]。对于红景天与细胞自噬的关系，查阅相关文献可知，红景天苷通过以下几方面机制调节自噬发挥相应作用。

3.1 依赖mTOR的调节机制 PI3K/Akt信号通路影响多个下游因子发挥抗凋亡的作用，已在癌症、心血管疾病等多种研究中获得证实，而PI3K/Akt信号通路的激活可能抑制mTOR激酶活性，从而抑制自噬过程。通过对不同系统疾病研究发现，红景天苷能抑制T24膀胱癌细胞中PI3K和Akt蛋白的表达，诱导T24膀胱癌细胞自噬的发生从而降低了人膀胱癌细胞的活力、诱导癌细胞凋亡[26]；对于小鼠刀豆蛋白ConA诱导的肝损害，红景天苷预处理可部分减弱损害程度，通过给予PI3K的特异性抑制剂LY294002后检测肝酶变化及Bcl- 2、Bax、 Beclin-1、LC3、p-Akt等因子水平，证明红景天苷抑制PI3K活化，减弱下游p-Akt水平，通过PI3K/Akt途径诱导自噬，减弱细胞凋亡[27]；在结直肠癌细胞，红景天苷除了抑制增殖、诱导细胞凋亡外，还可诱导自噬，表现为LC3自噬泡、Beclin-1水平升高，但红景天苷降低了PI3K、Akt和mTOR的磷酸化，PI3K抑制剂LY294002的治疗增强了红景天苷对Akt和mTOR表达的影响，这些均表明红景天苷的作用是通过调节PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导自噬实现的[28]。

AMPK作为一种能量调节物质，其对于自噬的影响亦有较多研究，在低氧环境下，分别通过mTOR抑制剂处理及红景天苷治疗后发现，红景天苷可通过AMPKα1-mTOR-ULK1途径及AMPKα1-ULK1两条途径上调自噬，从而抑制缺氧诱导肺动脉平滑肌细胞增殖和逆转细胞凋亡[29]；而另一项结直肠癌细胞的实验研究显示，红景天苷诱导癌细胞自噬依赖于AMPK的激活，可能通过AMPK-mTOR信号通路，但具体中间有无其他作用过程尚需进一步证实[30]；在心血管疾病中，低氧引起血管内皮细胞氧化应激可上调AMPK磷酸化，下调mTOR磷酸化促进自噬，红景天苷能促进自噬，给予AMPK抑制剂也证明红景天苷可能通过激活AMPK-mTOR通路发挥作用[31]；许璨[32]在给予高糖及红景天苷处理后发现：高糖诱导的心肌细胞自噬下降，红景天苷可上调自噬，但阻断mTOR通路可加重自噬活性下降，并抵消红景天苷的上调作用，表明红景天苷是通过mTOR通路调节自噬的。

3.2 非依赖mTOR的调节机制 Bcl-2途径是一条独立于mTOR的作用途径，红景天苷抑制谷氨酸诱导的Bcl-2-Beclin-1复合物的解离，调节自噬是其对谷氨酸诱导神经元损伤的神经保护作用[33]。红景天苷激活人软骨肉瘤细胞中的ROS信号传导途径，增加了肿瘤细胞转录因子EB依赖性的自噬[34]；转化生长因子β1(TGF-β1)/Smad3途径影响Beclin-1的转录在自噬的成核过程发挥作用，红景天苷通过核因子-κB信号通路减少Kupffer细胞和肝星状细胞(HSCs)中TGF-β1的产生，下调TGF-β1抑制HSCs的活化和自噬[35]。对于自噬的机制研究目前大多集中在对mTOR通路的研究，虽然已证实mTOR通路抑制剂通过调节自噬在某些疾病中对于延缓疾病进展有显著作用，但其免疫抑制及能量代谢等方面对于人体副作用较大[36]，仍需寻找更佳药物。