从中医气、血浅议细胞自噬*

黄海，陈丽，李必保，金劲松

1.湖北省中医院，湖北 武汉 430074；2.湖北中医药大学，湖北 武汉430061；3.湖北省中医药研究院，湖北 武汉 430074

自噬是细胞在营养匮乏、缺血缺氧或应激等多种不利条件下诱导的，由相关信息调控产生的，高度保守的自身分解代谢活动，通过释放能量以满足细胞基本需求，维持细胞存活［1］。生理状况下，保持一定程度的基础自噬活性有助于提高细胞对环境改变的适应能力，而过度激活则可导致细胞自我降解加剧，细胞结构受损，促进疾病发生［2］。现代研究表明，自噬异常可导致神经系统病变、心血管病变、炎症、肿瘤、代谢及免疫紊乱等多种疾病发生［3-7］。

中医学认为，气、血是构成人体的基本物质，气的中介、感应、推动和血的濡养作用均与人体的基本生命活动息息相关，气的功能与自噬在细胞生长发育、新陈代谢和参与信息调控过程中的作用极为相似，而血的濡养则与自噬受缺血缺氧等营养因素影响的特点密切相连。故有学者提出，自噬可能是中医气、血的具象表现之一［8］。气的功能正常发挥有赖于血的充养，即“血养气”，而血的循行灌注又离不开气的正常运行，即“气行血”。中医学认为，气血在生理上是相互依存、相互促进的关系，这种特性也体现在自噬活动中。一旦任何一方出现异常，则可导致气血紊乱，影响自噬的正常表达，从而产生病理损害。由此可见，自噬与气、血存在一定程度的相关性，正确理解两者之间的相互关系有助于提高对自噬的认识，从而更好地把握中医“调理气血”思想的深刻内涵，这对于中医药防治疾病的现代化研究具有重要的理论和实际意义。

1 自噬过程与信号分子机制

自噬过程可分为自噬膜形成、自噬体形成、自噬溶酶体形成和底物降解四个阶段［9］：①在营养缺乏、代谢紊乱等条件刺激下，自噬主要能量感受器雷帕霉素靶蛋白复合物1（mTORC1）通过解除对unc-51样激酶1（ULK1）复合体的抑制诱导自噬发生，表现为细胞器部分质膜结构脱落形成双层膜结构的自噬膜泡，同时在Ⅲ类磷脂酰肌醇复合物（PI3KC3）参与下促使膜泡成核以介导自噬前体结构形成，其中PI3KC3复合物中的Beclin-1蛋白与Bcl-2解离是自噬发生的重要步骤。②自噬膜通过延伸扩展、封闭后后形成自噬体。此过程主要依赖两个泛素样连接蛋白（Atg12、Atg8/LC3）系统的整合和修饰。在泛素激活酶E1（Atg7）和泛素结合酶E2（Atg10）的作用下，Atg12与Atg5偶联并与Atg16L结合形成多体复合物（Atg12-Atg5-Atg16L），促进自噬膜的延伸扩展；Atg8/LC3被Atg4蛋白酶剪切后形成LC3Ⅰ，并在E1样酶（Atg7）和E2样酶（Atg3）的作用下与磷脂酰乙醇胺（PE）泛素化结合形成LC3Ⅱ，促进自噬膜的扩展封闭，LC3Ⅱ是自噬体形成的重要标志。③随后自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，标志着自噬体的成熟，同时降解底物完成整个自噬过程。

自噬是一个多步骤的动态演变过程，且每一步受到多种自噬蛋白或信号分子的调控，相关参与物的有序表达是保障自噬正常发生的不可或缺的条件，而这种有序调控有赖于自噬信号的正常传导。ULK1蛋白是自噬启动的重要信号分子，受上游mTOR蛋白负调控。根据mTOR上游信号分子不同可大致分为：①PI3K-AKT-mTOR信号通路，是调控自噬的主要信号通路之一，能感受多种细胞因子（如人生长因子、内皮生长因子等）和胰岛素信号变化，并通过PI3K激活mTOR从而抑制ULK1解离，导致自噬启动受损［10］。②AMPK通路，是感受能量信号改变从而调节自噬活性的另一重要信号通路。在饥饿、葡萄糖缺乏等情况下，ATP/AMP比值下降从而激活AMPK信号通路［11］，AMPK一方面可通过直接磷酸化TSC2肿瘤抑制因子和/或抑制mTORC1复合物中的Raptor亚基从而降低mTORC1活性，并进一步激活ULK1蛋白，诱导自噬启动，另一方面AMPK也可直接磷酸化ULK1蛋白从而促进自噬发生［12］。③MAPK通路也是调控自噬的重要途径之一，胞外调节蛋白激酶（ERK）和p38MAPK均是MAPK的家族成员之一，MAPK/ERK通路可直接激活mTOR或间接通过抑制TSC1/2而激活mTOR信号［13］，从而抑制自噬表达，p38MAPK在炎症因子作用下则可被激活并最终对自噬起到双向调节作用［14］。④氨基酸信号也可通过激活mTORC1而抑制自噬表达［15］。此外，胰岛素除通过PI3K-AKTmTOR影响自噬表达外，也可通过AKT磷酸化叉头框转录因子O3（FoxO3）从而抑制其转录活性，进而下调自噬相关基因的表达，调节自噬活性［16］。

2 气、血与自噬的相关性

2.1 气的功能体现自噬特性中医学认为，气是构成人体的本源，元气起于生命之初，元气内守而根藏于肾并有宗气不断形成而充沛全身。气的功能实现有赖于气化作用，即气的运动变化，从而发挥推动、温煦、防御、中介等生理功效。现代医学研究认为，自噬不仅参与机体的能量和物质代谢，同时也与体内信息整合传递、衰老和凋亡、疾病发生与自愈有关［17］，自噬的这种特性可以看作是气的功能体现之一。

气的推动作用体现在促进和维持各组织脏器机能方面。脏腑之气不仅是五脏六腑结构基础，也主导其功能发挥，而脏腑之气又与经络之气相互贯通。正如《素问·调经论》所言“五脏之道，皆出于经隧”，从而使得脏腑之间或与全身其他组织沟通互联。脏腑本气充沛，则其功能正常表达，反之则出现异常。目前认为，自噬是保障多种组织器官功能发挥的重要机制，如自噬对肝脏代谢功能的影响［18］。当肝脏自噬活性提高时，肝细胞脂质合成作用受到抑制［19］，氧化分解作用增强［20］，而当自噬活性降低后，肝脏的代谢功能则显著下降。心肌细胞工作过程中也受到自噬影响，心肌细胞线粒体自噬水平直接影响心肌收缩力，线粒体自噬障碍能够减弱心肌收缩力、促进心衰的发生［21］，提高心肌自噬水平则能够减轻心肌损害并有效改善心功能［22］。此外，自噬在神经细胞发育中也具有重要促进作用［23］，自噬缺陷则可导致细胞内清除功能下降，致使异常蛋白聚集，从而加速神经细胞功能退变，如帕金森病中α-突触核蛋白及阿尔茨海默病中β-淀粉样蛋白的聚集均是如此［24-25］。此外，不同组织脏器中气的推动作用多变性与自噬功能的多样性也较为一致，气在人体各组织中处于消长变化、动态改变中，因此具有不同的活力和效能，也决定各组织器官的生理功能差异。自噬也同样如此，不同组织或细胞自噬水平不同，而同一组织不同环境下自噬强弱也大小不一。生理状态下，肾组织中足细胞基础自噬水平显著高于其他细胞［26］，这主要与足细胞足突形变和运动功能的特点有关，而不同血糖浓度环境下足细胞利用葡萄糖的能力改变，因而自噬水平也随之改变［27］。

气的温煦作用源自《难经》“气主煦之”之说，是指气能调节机体新陈代谢，是机体热量产生的物质基础和来源。胃受纳有形之物在脾的传化作用下化为水谷精微之气，并与肺吸纳的自然界清气相合，通过经络系统运达脏腑，成为脏腑之气，后者根据环境所需，可有序调节脏腑的新陈代谢并维持其正常功能。气的温煦作用与气的运动变化密切相关，气的离散聚合等形式变化往往伴随着有形与无形的转换，这与现代医学的物质分解和能量合成颇为相同［28］。自噬在物质能量的代谢过程中也占据重要地位［29］，自噬溶酶体内的各种代谢酶在营养匮乏状态下可被激活，通过促进能量储存物质分解或自体降解提供能量，保证基本细胞生存所必需。这一系列调节反应都是在胞内能量感受器的作用下得以发生，而自噬途径中的一些蛋白或分子如mTOR、AMPK则是其中最为重要的感受器之一，通过感知能量变化对自噬信号进行调节，从而影响细胞的代谢活性，维持热量平衡［30］。

气的防御作用一是指卫气“充皮肤、肥腠理”，能够抵御外邪入侵；二是指“正气存内、邪不可干”。正气不仅防御外邪入侵，还可驱邪外出、促进机体恢复。这与自噬在机体感染或免疫应答中发挥的保护作用相一致［31］。自噬既可通过受体途径如p62、NDP52等蛋白泛素化连接病原体以协助自噬小体将其捕获清除［32］，还可通过LC3相关吞噬（LAP）途径募集LC3吸附于吞噬体膜上，并进一步与溶酶体结合，将其降解［33］。在此过程中，病原微生物本身又可通过病原相关分子模式（PAMPs）的宿主模式识别受体（PRRs）诱导自噬发生，促进自噬小体的组装和形成，从而增强了捕获效应。此外，自噬在调节免疫应答方面也发挥了重大作用。在固有免疫应答中，自噬主要可以促进免疫细胞的发育、分化和成熟，如自噬蛋白Beclin-1参与了巨噬细胞的分化［34］，p62蛋白则通过泛素化作用抑制NF-κB活化，从而促进巨噬细胞由M1型（促炎型）向M2型（抑炎型）转化并发挥抗炎效应［35］。在未成熟自然杀伤细胞（iNKs）发育过程中，胞质中叉头框转录因子（FoxO1）与自噬相关蛋白7（Atg7）结合可抑制iNKs凋亡并促进其向成熟NK细胞转化，发挥清除病毒的固有免疫作用［36］。自噬对适应性免疫应答也具有调控作用，如自噬可通过介导T淋巴细胞受体（TCR）下游信号通路的负向调节因子PTPN1的降解而促进T细胞活化［37］，而自噬蛋白Atg7及NIX更是通过介导线粒体自噬调控脂肪酸代谢从而影响CD8＋T淋巴细胞的抗原记忆功能［38］。在B淋巴细胞的高活化增殖应答过程中，自噬的回收途径为其提供了充足的能量供应和储备，如自噬蛋白LC3-II加快了线粒体代谢，促进了B细胞分化［39］。在抗原提呈过程中，自噬对病原体免疫原性分子肽的降解和抗原提呈分子MHCⅠ/Ⅱ在内质网的组装过程均具有重要影响，因而能够调节树突状细胞等的提呈效应并影响免疫应答［40］。

气的中介作用源于古代哲学思想对气的认识，古人认为气是无形无影、运动不息的极细微物质，是构成宇宙万物的本原，也是万物之间联系与变化的中介。由此可见，气作为细微粒子不仅具有物质性，也具有信息载体属性，气的运动产生相互感应即信息变化，因而每一个粒子均是最小信息单元。中医学“整体观念”认为，人与自然或人自身是一个和谐统一的有机体，并时刻处于动态平衡过程中，而气的运动特性和信息属性则是维系这种高效运转的内在机制之一。气的中介作用是中医学对气感应和传递信息功能的概述，在这个过程中，气起到了“信使”作用，发挥了信息储存和传递的功能［41］。当机体内外环境发生变化时，人体气机也随之改变，并通过脏腑经络系统对全身起到调节作用以对环境刺激作出最适合的反应。在此过程中，环境信息通过转换成气的不同运动形式，从而为机体所感知、识别并表现出各种生命活动状态，这表明环境信息的改变所产生的机体效应或两者之间的相互反馈是通过气的运动变化得以实现的。从这个角度而言，气不仅是信息载体，也是生命活动的表达方式，即机体生命活动也就是气的不同运动现象和功能表现形式。自噬作为真核生物体内极为保守的生命活动现象，不仅为生物体提供最基本的物质能量供给，也对生命活动产生复杂而高效的信息调控作用［42］。自噬的信号传导通路极为复杂，涉及的信号分子也较为广泛，并与细胞生长、分化、凋亡等多种信号通路相互交联、互成网络，从而能够对复杂的信息变化产生精确感知和精准调控。自噬这种网络化信息传递和调节系统与机体内气运行通道的复杂性和气的变化多样性具有相似内涵。目前认为［43］，自噬能够感受能量不足、生长因子缺乏、缺血缺氧、炎症刺激等多种信息变化，并通过自噬信号分子的改变影响自噬或其他生物学信息传递，最终产生调节效应。现已发现［44］，mTORC1-ULK1是自噬启动的关键分子，其下游通路中的Beclin-1、LC3、p62等蛋白分子是自噬发展、成熟和产生效应的重要组成结构，其上游通路中的信号分子则更为广泛，主要包括PI3K、AMPK、MAPK蛋白分子及氨基酸、胰岛素等多种生物因子。调控自噬的信号分子分子量极小，但蕴含信息却极广，这与气的微观粒子属性和最小信息单元的特点高度相同，而在运用中医益气思想的实验研究中也观察到，自噬蛋白表达上调，自噬信号传导增强，这进一步说明自噬与气的中介作用内涵相通［45］。

2.2 血的濡养作用影响自噬“血主濡之”是中医学对血的濡养作用的早期认识。从功能角度而言，中医血的概念与现代医学对血液的认识基本一致，皆认为营养物质和氧的供应是其重要生理功能之一。而在自噬的发生机制中，营养匮乏和缺血缺氧是最为常见的诱导因素。因此，可认为中医之血对自噬也具有重要影响。自噬受营养因素影响的机制目前已较为明确，其中以葡萄糖、氨基酸、脂质影响最为多见。mTOR是体内能量感受器，可通过感知能量信号变化对下游自噬启动蛋白ULK1进行调控。葡萄糖的氧化供能是产生ATP的重要来源，若葡萄糖氧化分解不足，则导致ATP/AMP比值降低，进而激活AMPK，AMPK进一步通过激活ULK1诱导自噬表达［46］。不仅如此，葡萄糖水平变化还可间接通过胰岛素等血糖调节因子影响自噬信号传导。氨基酸也可调节自噬。亮氨酸和精氨酸是公认的自噬激活因子，而胞质内氨基酸传感器是激活自噬的重要感应装置［47］。脂肪酸对自噬也具有明显影响，但不同脂肪酸对自噬的效应不一，如饱和脂肪酸可激活自噬，而反式不饱和脂肪酸则可抑制自噬［48］。另一方面，血氧供应对细胞自噬也具有较大影响，线粒体是细胞新陈代谢的主要场所，对缺氧极为敏感，缺氧不仅可造成线粒体能量代谢障碍影响自噬，还可导致大量的活性氧（ROS）蓄积，诱导内质网应激或炎症反应，从而激活自噬［49］。由此可见，血的濡养作用对自噬具有直接影响。

3 调节气血对自噬的影响及在疾病防治中的作用

中医学认为，气血均化生于肾精及水谷之精，两者同源而异形，一动一静，一阳一阴，发挥着不同的生理功能。从属性上讲，气血互为阴阳，虽有对立制约但又互根互用，彼此融为一体，共同维持体内气血通和、阴阳平衡。气、血的中医生理特性与自噬的功能特点具有相似内涵，因此调理气血对自噬影响重大。气属阳，其性多动善变，故易耗散或逆乱，常出现“气虚”“气滞”之证；血为阴，其性多静而凝，故多壅滞，常表现为“血瘀”证候。因此，益气活血、行气活血均为临床常见治法，而立足于扶正祛邪思想的益气活血法在自噬研究中最为广泛。颉志英等［50］对益气活血法在自噬的研究应用中进行了全面总结，发现“益气”“活血”法单用或综合使用均能够调控自噬，如补气中药方芪参汤促进大鼠肝窦内皮细胞自噬表达，发挥抗纤维化作用［51］，活血要药三七能够增强线粒体自噬保护肾损伤［52］。在药物配伍方面也发现，单药或复方均能够影响自噬表达，如人参、黄芪单药能够激活自噬保护脑缺血再灌注损伤［53-54］，丹参、川芎可上调自噬表达修复心肌细胞缺血损伤［55-56］；复方中补阳还五汤［57］、加味丹参饮［58］均是益气活血的代表方，它们分别在脊髓缺血再灌注损伤和心肌缺血损伤的实验模型中表现出了上调自噬蛋白表达和减轻组织损伤的作用；同样以益气活血为指导思想的龙蛭汤含药血清［59］也在氧化应激自噬障碍中逆转了血管内皮细胞自噬受抑现象和细胞损伤。此外，现代药理学研究也证实，人参三七川芎提取物混合剂能够促进衰老内皮细胞自噬体的产生以及自噬蛋白的表达，从而发挥抗衰老作用［60］。上述结果均表明，益气活血法是增强自噬、防止细胞损伤的重要方法。然而，益气活血法防治疾病并非全是通过激活自噬表达来实现，也可通过抑制自噬发挥治疗作用。如当归能通过下调缺血再灌注损伤脑组织中自噬蛋白Atg5、Beclin-1、LC3的表达并减轻神经细胞损害［61］；红景天则可能通过抑制Beclin-1、LC3Ⅱ自噬蛋白表达改善脑出血神经细胞损伤［62］。在复方药中也发现，益气活血方［63］能够抑制线粒体自噬，保护心肌细胞损伤，补阳还五汤［64］则抑制自噬过度激活并通过下调脑缺血半暗带LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的表达及p62降解，减轻脑梗死损伤。可见，益气活血法对自噬具有双重影响，但最终都与疾病治疗相统一，这一方面说明自噬在疾病的发生中具有复杂性，另一方面也说明调理气血关系在自噬异常病症的治疗中极为重要。

4 小结和展望

自噬是气、血中医内涵的重要延伸，也是中医现代化和具体化研究的重要方向之一。自噬是一个动态变化的自适应过程，其活性变化反映了生物体对环境的同步适应能力，对机体的稳定和健康具有重要意义。正确理解气、血的生理本质，把握两者之间的相互关系，对研究中医药调节自噬防治疾病具有重要的指导意义。本文从气、血角度对自噬的中医内涵进行了探析，并从调理气血关系方面分析了其对自噬的具体影响，虽有一定新意，但仍不够深入和完善，如生理和病理状态下气、血之间的相互关系在自噬中如何体现、益气活血法对自噬的多重调节机制及其影响因素有哪些、其他调理气血法对自噬的影响效应如何等，这些问题均是未来需要进一步研究的内容之一。但无论如何，本文从气、血角度阐释自噬是对中医药防治疾病理论体系的一个补充，具有一定的借鉴意义，今后将进一步深入和完善。