二氢杨梅素调控细胞自噬信号通路的研究进展

王悬峰，龙 倩，肖 海

（1.赣南医学院2018级硕士研究生；2.赣南医学院第一附属医院，江西 赣州341000）

自噬（autophagy）是细胞自我消化的一系列过程，通过将细胞内物质运送到溶酶体进行分解，从而调控细胞内稳态和适应性应激［1］。在饥饿、缺血缺氧、压力等应激状态下，细胞通过自噬清除受损分子和动员细胞内储存的能量和营养物质来促进生存。在多种疾病病理损伤机制中，自噬扮演着十分重要的角色［2］。通过药物调控自噬信号转导通路，在疾病的病理过程中适当的调整细胞自噬强度，可有效降低疾病对机体的损伤，促进组织修复，改善病情预后。二氢杨梅素（dihydromyricetin，DMY）是从藤黄中提取出来的一种黄酮类蛇葡萄素，除了具有黄酮类化合物的一般特性外［3］，近来一些研究发现DMY可调控多种自噬信号转导通路，具有治疗和预防细胞自噬参与的疾病潜能，如脑卒中、血管性痴呆、阿尔茨海默病、帕金森病等。本文通过归纳近几年DMY调控细胞自噬信号途径的研究进展进行综述，以期为探究DMY调控细胞自噬方式带来新的思考，为其治疗自噬参与的疾病提供新的探索方向。

1 二氢杨梅素调控经典自噬信号通路

DMY可抑制雷帕霉素靶蛋白复合物（mechanistic target of rapamycin，mTOR）的活性，上调AMPK表达，激活ERK1/2和p-Akt的表达，抑制mTOR的活性，同时在下游上调Beclin-1和LC3Ⅱ的表达，促进细胞自噬的发生。mTOR是控制自噬起始步骤的关键调控因子［4-5］。负载三磷酸鸟苷（Guanosine triphosphate，GTP）可使脑组织中Ras同源类似物（Ras homolog enriched in brain，Rheb）活化，激活mTOR。TSC-TBC复合物［由结节性脑硬化复合物（Tuberous Sclerosis Complex，TSC）1/2和TBC1家族蛋白（TBC1 domain family member，TBC1D）7组成］中的TSC2对Rheb具有G蛋白信号调控因子（regulators of G-protein signaling，RGS）活性，通过激活GTP酶将与G蛋白结合的GTP水解为二磷酸鸟苷（Guanosine diphosphate，GDP），使G蛋白从活性状态转变为无活性状态，抑制Rheb活性［6-7］。磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信号通路通过生长因子介导，抑制TSC-TBC复合物形成，促进GTP与Rheb结合，激活mTOR［8］。激活的mTOR通过抑制UNC-51样激酶（UNC-51-like kinase，ULK）复合物［一种初始自噬的诱导物，是自噬信号通路唯一一个具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性的核心蛋白，由ULK1/2、自噬相关蛋白（autophagy-related gene，Atg）13和粘着斑激酶家族作用蛋白（focal adhesion kinase［FAK］family interacting protein of 200 kD，FIP200）结合形成］活化抑制自噬［9-10］。另一方面，腺嘌呤核糖核苷酸（adorosine monophosphate，AMP）活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）可抑制mTOR并激活ULK复合物［11］，从而磷酸化Atg13和FIP200［12-13］。ULK复合物通过［14］活化Beclin1-PI3K复合物（由自噬相关蛋白Beclin1、Ⅲ型PI3K和Atg14L构成）［12］产 生磷 脂酰 肌醇-3磷 酸（Phosphatidylinositol-3 phosphate，PI3P）。WD重复蛋白（WD-repeat）与WIPI蛋白家族和DFCP1（含双FYVE域的蛋白质）募集［15］与PI3P结合［16］。自噬体（autophagosome）是自噬溶酶体（autolysosome）的一种早期膜结构，而结合的WIPI和DFCP1在产生自噬体中发挥作用。WIPI2是WIPI蛋白之一，它将Atg16L招募到自噬体中［17］。此外，ULK复合体中的FIP200也与Atg16L相互作用［18］。Atg16L结合Atg5和Atg12形成Atg12-Atg5-Atg16L复合物［19］，将磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine，PE）偶联到自噬相关蛋白LC3Ⅱ上［20］。LC3Ⅱ的功能是延长和形成自噬体。此外，LC3II携带变性和聚集的蛋白质或受损的细胞器进入自噬体［21］。而后，溶酶体中的酶降解自噬体带来的底物。紫外线辐射耐受相关（ultraviolet resistance-associated gene，UVRAG）基因是自噬途径的启动子，可介导自噬体与溶酶体的融合［22-23］。mTOR不仅通过阻断ULK复合物的活性来抑制自噬的起始，还可通过磷酸化UVRAG来抑制自噬体和溶酶体的融合［24-26］。

机体在应激条件下，通过调控mTOR相关自噬信号通路上关键分子表达，可控制自噬发生的强度，从而降低机体的应激损伤。最近研究发现DMY可抑制mTOR的活性，这表明DMY可能具有诱导自噬的作用。XIA J等［27］研究发现DMY可诱导自噬而抑制人肝母细胞瘤HepG2细胞的增殖，DMY上调了PI3K的催化亚基p110和一个适配器/调节亚基p85的表达，即PI3K的激活导致细胞自噬死亡。且DMY激活了HepG2细胞系中AMPK的表达水平。此外，DMY抑制了细胞外调节蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）和p-Akt的表达，ERK1/2和Akt都能磷酸化TSC1/TSC2的一个或两个亚基，从而抑制mTOR的激活。这些结果表明，DMY抑制了自噬相关上游信号通路的mTOR的磷酸化，从而诱导细胞自噬。但进一步的研究发现DMY对有丝分裂原刺激蛋白激酶p70s6k/p85s6k（S6K）无影响，mTOR下游通路的调控值得进一步研究。陈红等［28］发现DMY可提高糖尿病肾病大鼠中AMPK的活性，并抑制mTOR的表达，且这一现象呈现剂量依赖性，而DMY治疗后大鼠肾脏中LC3II/LC3Ⅰ、Beclin-1表达显著增加。这些研究现象说明DMY对自噬相关下游信号通路也有一定的调控作用（图1）。

图1二氢杨梅素调控经典自噬信号通路

另外DMY可阻滞核转录因子κB（Nuclear factor κB，NF-κB）信号通路的激活，诱导活性氧（reactive oxygen spe-cies，ROS）的产生，促进自噬降低细胞损伤。NF-κB在复杂的细胞因子网络中起着中心调节作用，在细胞自噬中也扮演者重要角色。肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α）可激活NF-κB［29］，继而活化mTOR复合物并抑制ROS产生抑制细胞自噬反应［30］。肿瘤坏死因子受体相关因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6）能够激活NF-κB信号通路［31］，在Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）刺激下，抑制Beclin-1激活，降低自噬水平［32-35］。p65是NF-κB家族的一员［36］，可以靶向Beclin-1基因启动子的多个位点，调节细胞自噬水平，同时p65可阻止腺病毒E1B19kDa相互作用蛋白3（adenovirusE1B19kDa interacting protein 3，BNIP3）启动子绑定，促进NF-κB介导的自噬抑制［37］。

TANG N等［38］等研究发现DMY可降低TNF受体相互作用蛋白1（receptor-interacting protein 1，RIP1）和TRAF2的表达，抑制TNF诱导的NF-κB抑制蛋白（inhibitor of nuclear factor kappa B，IκB）激酶（IκB kinase beta，IKK）α/β磷酸化，进而阻滞NF-κB信号通路激活，并可抑制p65的核易位。DMY还通过抑制适配器蛋白、TRAF2和RIP1的表达，影响IKK的上游信号通路，在一定程度上阻滞NF-κB信号通路，促进细胞自噬。ZHOU DZ等［39］发现DMY参与了NF-κB信号通路诱导的人黑色素瘤细胞自噬，并且发现DMY可抑制NF-κB激活，诱导自噬，降低细胞损伤。进一步的研究发现DMY以时间和剂量依赖的方式诱导ROS产生，ROS生成可以拮抗NF-κB对自噬的抑制效果。综上所述，DMY可通过上调P110、P85亚基的表达，激活ERK1/2和p-Akt的表达，在PI3K/Akt/mTOR自噬信号通路上抑制mTOR的表达，诱导自噬发生；另一方面，DMY可上调AMPK表达水平，促进自噬发生。在自噬下游信号通路中，DMY可上调Beclin-1和LC3II的表达，从而促进自噬，但其具体的下游信号转导调控方式还需进一步的探究。另外DMY不仅可降低RIP1和TRAF2表达、抑制IKKα/β磷酸化进而拮抗NF-κB的作用来促进自噬的发生，减轻机体在病理状态下的损害。但对于DMY诱导ROS产生的机制，以及与NF-κB相互作用的关系还不甚明了。

2 二氢杨梅素调控线粒体自噬信号通路

DMY可调控自噬负相关蛋白p62，进一步促进细胞中线粒体自噬反应。p62是一种可与多种内源性蛋白相互作用而具有综合生物学特性的多面适配器蛋白［40］，定位于自噬体膜。p62与胞质蛋白伴侣分子（Kelch-like ECH-associated protein-1，Keap-1）在杀伤细胞免疫球蛋白受体（killer cell immunoglobulin receptor，KIR）上结合，并与自噬体连接蛋白LC3和泛素结合促进线粒体蛋白泛素化［41］，进而诱导线粒体自噬。在线粒体自噬过程中，线粒体受损伴有膜电位丢失，抑制PTEN诱导的假定激酶1（PTEN-induced putative kinase 1，PINK1）进入线粒体内膜。于是PINK1锚定于线粒体外膜并稳定在线粒体外膜上，PINK1可以将parkin蛋白从胞质招募到受损的线粒体中，使其磷酸化。磷酸化的parkin随后泛素化p62［42-43］，并通过LC3结构域促进其与LC3II的结合，将受损的线粒体招募到吞噬泡中。P62通过与parkin的协同作用［44-45］，在线粒体自噬过程中起着关键作用。DMY可提高LC3Ⅱ/LC3Ⅰ水平和Beclin 1的表达，促进自噬体的产生，梁馨予等［46］通过研究DMY对人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVEC）自噬活性的影响，发现DMY促进了自噬正调控相关基因Beclin-1，Atg5和自噬标志性分子LC3的表达水平，且增加了HUVEC细胞中自噬小体数量，抑制了负调控相关基因p62的表达。钟惠娟等［47］发现DMY可上调Beclin-1和LC3Ⅱ的表达，抑制p62的表达，而自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3-MA）可部分抵消DMY对HUVECs过氧化的保护作用。这可能是因为DMY促进p62与Keap-1相互作用，诱导Keap-1降解，下调Keap-1蛋白水平［48-49］，促进线粒体自噬，同时也可促进p62蛋白与parkin相互作用，进一步促进线粒体自噬。

3 展望

细胞自噬在多种疾病的病理损伤机制中扮演了重要角色，DMY作为传统中草药中提取出的一种黄酮类化合物，其通过多种方式调控细胞自噬受到广泛关注，目前研究发现DMY可通过调控经典自噬信号通路和线粒体自噬信号通路等方式干预细胞自噬，影响多种疾病的病理进程。但DMY药理作用复杂，进一步研究其在调控自噬下游信号通路中发挥的作用，以及在线粒体自噬中的作用靶点，将对了解DMY治疗由于细胞自噬紊乱而加重的疾病的作用机制产生一定帮助。