自噬在不同肝病治疗中的潜在作用

吕 曼 王文佶 马文靓 杨 杰 王克维

哺乳动物细胞中存在不同类型的自噬过程，其中巨型自噬是一种主要的形式，通常被称为自噬，下文中所说的自噬均指此类型。一般自噬过程可分为4个阶段：(1)细胞受到饥饿等自噬诱导后，产生自噬小体前体，之后前体被转化为隔离膜或噬菌体，通过不断扩张及弯曲，变成一个似陷窝状的吞噬泡。(2)“陷窝”似的吞噬泡闭合，双层膜结构的球状自噬小体形成，各种细胞内物质被隔离到自噬体内。(3)自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体。(4)自噬溶酶体中的组分被激活的溶酶体酶降解[1]。异常或受损蛋白质及细胞器的分解产物实现了碳水化合物、氨基酸和脂质的循环，提供了能量，维持了细胞内环境稳定[2]。肝脏疾病可以分为病毒性与非病毒性肝病，因为毒物或药物刺激引发的肝病、非酒精性脂肪肝、过量饮酒导致的酒精性肝病及新陈代谢异常导致的肝病都称为非病毒性肝病[3]。各类肝损伤如不早期积极治疗，都有可能发展成后期的炎性纤维化，导致严重的肝硬化甚至肝癌。自噬机制调节肝细胞内环境稳定以及维持肝功能，在肝实质细胞和非实质细胞(星状细胞、窦状内皮细胞、库普弗细胞)之间的信号传递过程中也起着重要作用[4]。有研究称肝脏疾病的发生与原发性或继发性自噬功能障碍有关。也发现诱导自噬与肝癌治疗中的耐药机制和肿瘤细胞的生存机制有关。靶向自噬是肝病的一种有前途的治疗策略，通过调节自噬来缓解肝脏相关疾病或成为一种治疗新方法[5]。现将自噬机制在不同肝脏疾病治疗中的调控作用总结详见表1。

表1 自噬在不同类型肝病治疗中的调控作用

在肝纤维化和肝细胞癌中，相关干预措施使自噬水平升高或降低，对肝脏可能都是一种保护作用。藤黄酸和麝香酮通过使自噬水平升高，改善了肝脏情况；敲除XIST和沉默LINC00160降低自噬水平，也保护了肝脏。

一、自噬在不同类型肝损伤治疗中的作用

引起肝损伤的因素很多，而且广泛或持续的肝损伤可能导致肝硬化、肝衰竭，目前尚缺乏有效的治疗方法。自噬通过清除肝细胞中受损的细胞器、蛋白质聚集体和细胞内病原体，在不同类型的肝损伤中都起到保护作用。目前已有不少药物通过调节自噬作为靶点改善肝功能，其调控机制各不相同。

1.四氯化碳致急性肝损伤:四氯化碳(carbon tetrachloride，CCl4)能对肝细胞产生严重的毒性作用，造成动物急性肝损伤。有研究发现，在对CCl4诱导的小鼠急性肝损伤的治疗中，京尼平(传统药物中的一种有效成分)不仅降低了天冬氨酸转氨酶(aspartate transaminase，AST)和丙氨酸转氨酶(alanine transaminase，ALT)水平，减轻了炎性细胞因子的分泌，还增强了自噬通量, 而给予自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine，3-MA)处理的小鼠，京尼平的保肝作用并不明显。这表明激活自噬能减轻CCl4诱导的肝脏毒性[6]。

2.酒精性肝损伤:世界卫生组织于2018年开展的一项研究指出，目前超过40%的成年人是饮酒者。酒精通过乙醇代谢机制导致肝细胞损伤，当肝脏长期经历酒精诱导的氧化应激和炎症时，代谢脂质的能力会进一步受到破坏，最终发展为酒精性肝损伤[14]。有研究发现，长期饮酒会使小鼠肝细胞自噬和转录因子EB(transcription factor EB，TFEB)介导的溶酶体生物合成减少，给予雷帕霉素机械靶点激酶活性的抑制剂(Torin-1)可提高肝脏TFEB水平和自噬水平，微管相关蛋白轻链3Ⅱ(microtubule-associated protein light chain 3Ⅱ，LC3Ⅱ)与LC3Ⅰ的比值明显上调,且ALT活性和肝脏甘油三酯(triglyceride，TG)水平降低，减轻了乙醇所致的脂肪变性和肝损伤[7]。

3.非酒精性脂肪肝:如今因肥胖、遗传等因素引起的非酒精性脂肪肝人群逐年增多。有研究表明，自噬机制参与调节此类肝损伤。在一项用雄性Wistar大鼠建立的早期肥胖模型中，经肉桂醛(一种芳香醛，是肉桂的主要生物活性成分)处理后可使内脏肥胖和肝脏脂质代谢紊乱恢复正常，并同时刺激自噬，维持细胞内稳态。无独有偶，白藜芦醇也可通过上调自噬，有效减轻非酒精性脂肪肝引起的肝损伤[8]。除此之外，研究发现高脂饲料喂养的大鼠经杨梅黄素处理后, 不仅改善了血清转氨酶、甘油三酯、胆固醇、肝脏病理等情况, 还逆转了受损的自噬功能。

4.2型糖尿病肝损伤:肝脏是调节糖脂代谢和胰岛素的重要器官，近年来由2型糖尿病引起的肝损伤逐渐受到人们关注，自噬作为一种高度保守的自我保护机制，已被证实与糖尿病肝损伤的发生、发展密切相关。在2型糖尿病致肝损伤小鼠模型中，发现石榴素(石榴多酚的主要成分，主要存在于石榴果皮中)能显著改善肝脏组织学情况，逆转血清生化异常，并增加肝脏中自噬小体的数量，上调自噬相关蛋白LC3Ⅱ和sequestosome 1 (SQSTM1，p62)的表达。以此表明，石榴素可能通过恢复自噬，保护2型糖尿病引起的肝损伤[9]。

自噬作为一种有益机制通过清除细胞内的代谢废物，损伤的线粒体，防止活性氧的积累，减轻肝细胞的炎性反应，避免造成进一步肝损伤，并通过去除因氧化应激受损的细胞器，拮抗细胞凋亡效应，从而起到对肝脏的积极保护作用。但需注意，刺激自噬需适度，自噬的过度激活也可能降解细胞内重要的功能蛋白和细胞器，影响正常肝细胞生存。因此，适度的自噬刺激是治疗肝损伤的一个有效途径。

二、自噬在肝纤维化治疗中的双向作用

肝纤维化是各种毒素导致损伤后其创面愈合的一种炎性代偿反应。早期肝纤维化是一个可逆的过程，没有明显的症状，但是如果不及时控制，它将发展为肝硬化、肝衰竭甚至肝细胞癌[15]。肝纤维化特征表现为肝内细胞外基质蛋白(extracellular matrix，ECM)过度沉积和肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSCs)活化，活化的HSCs可以增加Ⅰ型胶原和α-平滑肌肌动蛋白的沉积，从而进一步促进肝纤维化的发生和发展，因此抑制活化的HSCs对预防肝纤维化具有重要意义。多项研究表明，自噬与HSCs活化有着密切的联系，对于增强自噬或是抑制自噬可以阻断HSCs活化、减轻肝纤维化目前存在两种学说[16]。

1.诱导自噬减轻肝纤维化:有研究称激活自噬可以防止肝纤维化和HSCs活化，如蛇葡萄素(ampelopsin，AMP)，它是藤茶中发现的一种天然黄酮类化合物，可通过自噬途径来减轻CCl4诱导的肝纤维化。AMP在体内和体外上调自噬相关蛋白LC3Ⅱ和Beclin-1的表达，但特异性自噬抑制剂3-MA作用后，AMP对HSCs活化和肝纤维化的抑制作用明显消失。再者，桔梗皂苷D(platycodin D，PD)作为一种传统中药，能够通过诱导自噬和HSCs凋亡来阻碍HSCs的激活，发挥其抗纤维化作用。在体内体外实验中，其自噬相关蛋白LC3Ⅱ及Beclin-1和凋亡相关蛋白的表达水平明显上调。类似的藤黄酸(gambogic acid，GA)早期可触发自噬，使细胞凋亡受到抑制，随后自噬的积累导致细胞凋亡，一旦发生不可逆的凋亡，自噬就会受到凋亡启动的负调控，最终导致HSCs死亡，从而改善肝纤维化[10]。

刺激自噬对肝纤维化的改善作用与保护肝损伤原理类似，通过清除细胞内代谢废物和受损细胞器，抑制肝细胞进一步受损。但不同的是，过度自噬可能使HSCs无法生存，发生自噬性细胞死亡，从而保护肝脏。另有研究报道，自噬可充当含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase)caspase-8激活的平台来促进细胞凋亡，自噬作为凋亡的上游调节因子，可直接调控HSCs凋亡，进而缓解肝纤维化[17]。上述通过诱导自噬减轻肝纤维化的文献证明了激活自噬确实有助于改善肝纤维化。

自噬性细胞死亡被认为是程序性细胞死亡的一种机制，但到底是由自噬引起的死亡还是与自噬同时发生的死亡需要更深入的研究。很多描述自噬诱导死亡的研究只是观察濒死细胞中的自噬情况，而没有检测自噬通量。通过对自噬通量的研究，会使得完全有效的自噬与由于自噬失败而积累的自噬体得以区分。另有研究提出，通过阻断自噬，如果细胞存活，则表明是自噬引起的死亡，如果细胞死亡，则说明死亡时有自噬发生，但不是直接原因。另外，自噬和凋亡互相协同，自噬可以通过去除因氧化应激受损的细胞器，阻止细胞发生程序性凋亡，自噬亦能作为凋亡的上游调节因子，调控细胞发生凋亡[5]。

2.抑制自噬改善肝纤维化:据相关文献报道，刺激自噬对肝纤维化和肿瘤起着促进作用。自噬回收细胞质物质为HSCs和癌细胞存活提供了持续的能量和营养物质，并缓解了外界环境对这些细胞的应激压力，促进了HSCs的活化，进而加剧了肝纤维化。因此通过抑制自噬治疗肝纤维化引起了人们的注意，相关文献也证实了这一点，药物干预抑制自噬，保护受损肝脏，改善肝纤维化。

如亚砷酸钠通过自噬途径诱导HSCs的激活，此过程可以被自噬抑制剂3-MA逆转，这个发现可能对亚砷酸钠诱导的肝纤维化的潜在机制提供新的见解。又如异鼠李素(从植物沙棘中分离得到的黄酮苷元)对肝纤维化小鼠模型的自噬过程有抑制作用，并降低HSCs的激活。再如长非编码RNA XIST(long noncoding RNA XIST)在酒精激活的HSCs和酒精性肝纤维化模型小鼠的肝脏中表达均上调，XIST基因敲除可减轻模型小鼠的肝纤维化损伤，并抑制HSCs和模型鼠肝脏的自噬，自噬标志物Beclin-1和LC3Ⅱ的蛋白表达水平下降[11]。此外，熊去氧胆酸对肝纤维化大鼠的抗纤维化作用也与抑制自噬有关,单独或与自噬拮抗剂羟基氯喹合用可改善CCl4诱导的动物模型的肝纤维化，与雷帕霉素合作则促进自噬并削弱了抗纤维化作用。

三、自噬在肝癌治疗中的双向作用

肝细胞癌病死率高，约70%的肝癌患者预后极差，其复发率高，治疗耐药率高，外科手术在肝癌的治疗中起着重要作用，但许多晚期或转移的患者不适合手术[18]。有研究表明，自噬在参与各项药物治疗肝癌的机制中起着不可忽视的作用，与肝纤维化治疗类似，自噬在应对肝细胞癌治疗时也存在两种学说。

1.激活自噬抗肝癌:据相关文献报道，激活自噬可诱导肝癌细胞凋亡。如护肝片(由6种中草药组成的中药)可通过触发自噬使细胞周期阻滞在G0～G1期，从而发挥其抗肿瘤作用。另有蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)相关的异构体Akt 1抑制剂9f诱导自噬小体的启动，通过磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K)/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶点 (mammalian target of rapamycin，mTOR)信号通路介导的自噬机制抑制人肝癌细胞的激活和细胞增殖，起到抗肿瘤的作用。再之，麝香酮(一种麝香的大环化合物)在肝癌细胞中引发细胞凋亡，同时激活自噬。而使用自噬抑制剂3-MA后，减少了麝香酮诱导的自噬，并减弱了麝香酮诱导的细胞凋亡，这提示麝香酮诱导的凋亡可能部分依赖于自噬[12]。

激活自噬抗肝癌的积极作用与诱导自噬减轻肝纤维化的作用机制基本相同，因为HSCs和肝癌细胞都是区别于正常肝细胞的不利于肝脏内稳态的细胞。而且自噬可以促进DNA损伤修复，维持细胞内染色体稳定，预防肿瘤的发生[19]。

2.抑制自噬抗肝癌:多项研究表明，抑制自噬能起到抗肿瘤的作用。例如，长非编码RNA LINC00160过表达会促进肝癌细胞的自噬、活力和耐药性增强，同时抑制肝癌细胞的凋亡，而沉默LINC00160的结果与之相反，自噬水平降低，但促进了肝癌细胞凋亡，起到了抗肿瘤的积极作用[13]。例如，敲除自噬激活激酶1(autophagy activating kinase 1，ULK1)可抑制人肝癌细胞的增殖和侵袭，并抑制异种移植小鼠模型中肿瘤的生长。进一步研究发现，ULK1抑制剂可使人肝癌细胞中的自噬小体减少，并抑制LC3Ⅰ向LC3Ⅱ的转化，诱导肝癌细胞凋亡，抑制肝癌细胞生长。

在癌症进展的早期阶段，自噬可能起到肿瘤抑制的作用，而在后期，它表现出促肿瘤的作用，促进肿瘤的维持和对治疗的抵抗。自噬可以在化学治疗、放射治疗和靶向药物治疗时，提高癌细胞的存活率，从而提高治疗耐药性[20]。因此抑制自噬就成了治疗肝癌的一个重要思路，而上面所述的关于抑制自噬改善肝癌的文献也支持此结论。

四、展 望

综上所述，自噬调控机制在保护肝脏，减缓肝损伤、肝纤维化和肝癌的发生过程中起着重要作用(图1)。对于普通肝损伤，以肝实质细胞为主导，HSCs及其他细胞所占比例处于正常范围，此时激活自噬大多会改善肝脏情况。当发展到肝硬化或肝癌阶段，自噬激活或抑制对HSCs活化和癌细胞增殖的作用尚有待进一步研究确认。

图1 自噬在不同肝病治疗中的潜在作用肝纤维化和肝癌通过自噬机制保护肝脏，通过刺激自噬，形成自噬溶酶体降解受损细胞器等进而维持细胞内稳态；通过抑制自噬，使自噬回收物无法为HSCs和肝癌细胞提供能量，进而保护肝脏

自噬调控机制在不同肝脏疾病中所起的作用是不同的。在同一种肝病的不同阶段，致病因素持续时间不同，肝功能变化较大，对自噬调控产生的效果也不尽相同；加之肝脏内存在多种类型肝细胞，不同严重程度肝病中肝细胞类型比例差异显著，需保护正常肝实质细胞，抑制HSCs和肝癌细胞。需要注意的是，肝病发生机制复杂，自噬本身又是把双刃剑，通过自噬机制治疗肝病，必须具体问题具体分析。

针对自噬相关途径开发新的肝病治疗药物是一种趋势，具有较好的发展前景。由于自噬激活或抑制带来的调控作用在不同肝病中存在差异，在研究某种肝病治疗时，必须确切知道自噬在其中的分子调控机制和具体的作用靶点，这样才能有效地发挥自噬机制在治疗领域中的作用。但是要实现这一目标，还需要开展深入的研究予以证实。本文综述了自噬机制在各种肝脏疾病的调控作用，为不同肝病的治疗提供了新思路，期待进一步发展基于自噬机制的肝病治疗新方法。