枸杞多糖对自噬的调控作用的研究进展

＊戴芷晴 管金山 徐小媛 姚心怡 焦旭颖 王月飞

（1.齐齐哈尔医学院 黑龙江 161006 2.齐齐哈尔医学院生理教研室 黑龙江 161006）

枸杞子作为传统中药材，最早的记载可见于《神农本草经》，距今已有2000多年的使用历史，其主要功效包括益精明目、滋补肝肾等。其中，枸杞多糖（Lycium Barbarum Polysaccharide，LBP）是其主要功效成分。枸杞多糖由葡萄糖醛酸、阿拉伯糖、鼠李糖、甘露糖、木糖组成，具有抗氧化、调节免疫、抗肿瘤、抗衰老和保护神经等多种生物活性。

自噬（autophagy）是一种细胞自食（self-eating）现象，包括三种形式：大自噬（macro-autophagy）、小自噬（micro-autophagy）和分子伴侣介导的自噬（Chaperon-Mediated Autophagy，CMA）。自噬能够进溶酶体降解细胞内的物质成分，平衡在细胞生长发育或应激条件下的细胞内环境。细胞内的自噬失调被证明参与了各种疾病的进展，是近年来的热点话题。枸杞对许多疾病具有双向调控作用，和自噬在疾病中的表现相似，因此不少研究者将目光集中在枸杞与自噬的关系。近年来，许多研究也证明，枸杞多糖的细胞保护作用由自噬介导，但是其实验对象、使用剂量、药品浓度、作用靶点、调控效果各不相同。为了深入探究LBP对自噬的调控影响，阐明LBP防治疾病的机制及其通路，本文将整合国内外最新研究，从动物模型到细胞，从调控效果到机制对LBP进行综述。

1.枸杞多糖对细胞自噬的影响

(1)抑制自噬

生精功能障碍是糖尿病的第二大并发症，研究表明，其与细胞自噬的过度激活有关，降低自噬水平能够保护睾丸组织。Shi G J等人建立STZ诱导的糖尿病小鼠模型，结果显示LBP显著减轻了STZ引起的睾丸损伤。通过q-PCR检测小鼠的睾丸组织，与空白组相比，糖尿病组的LC3I和Beclin 1的基因表达水平上升，提示在受损的睾丸组织中自噬被过度激活，LBP组则显著缓解了这一现象。Beclin-1是酵母自噬相关基因8（ATG8）的同系物，其编码蛋白通过与Vps34结合参与自噬体的形成，促进自噬体成熟；LC3基因编码的微管相关蛋白LC3（microtubule-associated protein 1 light chain 3）参与自噬小体的形成，两种基因的表达水平下降证明枸杞多糖通过减少睾丸组织细胞的过度自噬，保护生殖功能。

(2)促进自噬

糖尿病周围神经病变（Diabetic Peripheral Neuropathy，DPN）是糖尿病常见的并发症，在糖尿病大鼠模型中，脊髓损伤及功能障碍是DPN发生的重要病因，提高自噬通量可促进其功能恢复。刘思阳等人在STZ（Streptozotocin）诱导的糖尿病大鼠模型中发现，与糖尿病组大鼠相比，LBP组的痛觉超敏被改善；并且LBP组细胞中HSPB8、BAG3、LC3-Ⅱ蛋白表达量升高，P62蛋白表达量降低。p62，又称SQSTM1，能够将底物靶向传递到溶酶体中进行降解，与LC3相互作用参与自噬形成。在自噬增加时，p62随着底物被降解，其蛋白表达水平会下降，因此p62能够负向反映自噬活性。HSPB8是小热休克蛋白（Heat Shock Protein，HSP）家族的一员，可以与BAG3蛋白形成HSPB8-BAG3复合体，该复合体能够促进自噬体和溶酶体间的融合，参与自噬进程，该实验结果提示LBP能够促进自噬，缓解脊髓损伤。

通过比较上述两个实验，两者共同采用STZ诱导建立的糖尿病模型，Shi GJ等人证明LBP能够缓解睾丸组织的过度自噬，刘思洋等人证明LBP能够促进腰段脊髓神经组织自噬，缓解神经损伤。这表明枸杞多糖能够通过双向调控自噬，维持细胞内环境稳态，然而其具体机制仍需进一步研究。

在肝癌细胞中，张多强等人研究发现，LBP抑制肿瘤细胞增殖，提高肿瘤细胞凋亡率，LBP与自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-methy-ladenine）联合应用进一步提升了肝癌细胞的凋亡率。上述实验证明了：①LBP能提升自噬小体含量，上升LC3-II/LC3-I比值。②LBP诱导的自噬作用可能为肿瘤细胞提供能量和营养，促进肿瘤生长，而使用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-methy-ladenine）抑制了自噬小体的含量。自噬在肿瘤发生发展中具有双面性：一方面，自噬能够通过降解、清除功能紊乱的细胞器，诱导非凋亡性细胞死亡和凋亡，以及抑制炎症反应等途径阻止癌症的发生；另一方面，自噬能够为癌细胞补充能量，使癌细胞存活。这提示枸杞多糖联合自噬抑制剂或许能成为治疗肝癌的一种新途径。LBP对于自噬的调控在疾病进程中是否起到保护机体的作用需要更谨慎的研究，自噬抑制剂或自噬诱导剂是检验药物是否通过调控自噬达到保护作用的重要方式。

2.枸杞多糖调节信号通路调控自噬

(1)PI3K/AKT/mTOR信号通路

雷帕霉素靶蛋白（mTOR）属于磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）蛋白激酶类家族，与蛋白结合形成mTORC1复合物。PI3K/AKT是mTORC1的上游调控通路，活化的AKT能够使mTORC1磷酸化，直接抑制自噬。

参考文献中的研究证明，对于海马神经元的氧葡萄糖剥夺/再灌注损伤（OGD/R）模型，使用枸杞多糖后，细胞内的LC3和Beclin 1的mRNA下降，导致自噬小体减少，p62蛋白水平上升；同时发现，PI3K/AKT/mTOR通路相关蛋白AKT、mTOR、PI3K含量增加，联用PI3K特异性抑制剂LY294002能够减弱枸杞多糖的保护作用，证明LBP能特异性激活PI3K/AKT/mTOR通路，抑制神经细胞的过度自噬，对细胞起保护作用。

p70S6K是mTOR信号通路的作用底物，被mTOR磷酸化后抑制自噬。Liu SY等证实了在糖尿病大鼠中使用枸杞多糖能够下调mTOR含量，进而减少p70S6K，从而提示枸杞多糖可能通过抑制mTOR/P70S6K激活自噬。

(2)MAPK/JNK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated Protein Kinase，MAPK）信号转导通路可以调节细胞的各种生理活动，包括炎症、炎症反应、应激、细胞生长、分化和死亡等，其亚家族包括JNK1/2/3、ERK1/2、p38MAPK（p38α/β/γ/δ）、ERK7/8、ERK3/4和ERK5/BMK1（big MAP kinase 1）。其中，c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK)主要通过调控自噬相关基因Beclin1影响自噬：在饥饿等应激条件下，JNK能够磷酸化Bcl-2蛋白，促进Bcl-2/Beclin1复合体解离，诱导自噬的发生。细胞外信号调节激酶（Extracellular Signal-regulated Kinase，ERK）能通过上调LC3、p62等自噬相关蛋白诱导自噬，也能下调溶酶体相关膜蛋白1（lysosomal-associated membrane protein Lamp 1）的表达，阻止自噬体降解。

Zeng MH等通过用枸杞多糖干预人皮肤鳞癌细胞A431后，发现LBP能够降低肿瘤的增殖率，提高凋亡率。将肿瘤细胞移植到小鼠后，经LBP处理后的小鼠生存率显著提升。检查发现，LBP组细胞内LC3II和p-ERK1/2/ERK1/2蛋白表达水平下降，p-JNK/JNK蛋白水平上升，提示LBP抑制癌细胞的自噬。联用JNK抑制剂SP600125后，自噬相关蛋白水平显著上调，提示枸杞多糖通过MAPK/JNK信号通路调节自噬。

在双极脉冲电流诱导小胶质细胞建立视神经损伤模型中，LBP缓解了电刺激对自噬的抑制，减少了细胞凋亡率和氧化应激水平。自噬抑制剂3-MA逆转了LBP的细胞保护作用，自噬诱导剂雷帕霉素则强化了LBP的抗氧化应激能力，证明LBP诱导的自噬在细胞保护中起重要作用。此外，该实验还发现LBP能够促进ERK磷酸化、抑制p38 MAPK磷酸化，证明LBP对MAPK通路具有调控作用。

3.枸杞多糖在细胞器层面影响自噬

(1)线粒体

线粒体在有氧代谢过程中产生了活性氧簇（Reactive Oxygen Species，ROS），线粒体受损导致ROS水平增加，高浓度的ROS激活细胞自噬清理受损线粒体和ROS，维持细胞内环境稳态。

严文英等研究表明，枸杞多糖一方面可以减少ROS及Ca2+含量，升高线粒体膜电位，减少凋亡蛋白的释放；另一方面能够提高p62的表达，减少LC3 II，终止自噬通量，提示枸杞多糖可能通过减少线粒体损伤，降低自噬水平。

(2)内质网

内质网是细胞内组装和修饰蛋白质的主要场所。当细胞受到刺激后，错误折叠的蛋白蓄积在内质网将引起内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress），内质网应激通过激活PERK/ATF4、IRE1α、ATF6和Ca2+等信号通路激活自噬，清除蓄积蛋白，减少内质网损伤。Yang F等运用顺铂诱导细胞凋亡和自噬和没有采用药物干预的顺铂组相比，枸杞多糖能够下调p-PERK、p-elF2α、ATF4等内质网应激的相关蛋白水平，减少LC3II含量，提示LBP能够减少内质网应激，逆转顺铂诱导的细胞自噬，保护细胞的生存。

4.总结与展望

自噬广泛存在于真核细胞中，在细胞生长发育和能量代谢中起关键作用，是维护细胞内环境稳态的重要机制。近年来研究表明，枸杞多糖作为枸杞的主要活性成分，对肿瘤细胞、神经细胞、胶质细胞等多种靶细胞的自噬具有双向调控作用，其机制包括：改善线粒体损伤，减少内质网应激，调控自噬相关蛋白，调控mTOR、MAPK等信号通路。这些研究揭示了枸杞多糖参与自噬的作用靶点、信号通路、途径等。

展望1：研究枸杞多糖调节自噬的信号通路。枸杞多糖调控自噬的研究仍不够全面。自噬失调参与诸多疾病的进程，其上下游通路错综复杂，并与细胞凋亡、氧化应激等具有交叉信号通路，枸杞多糖参与自噬的调节机制仍需大量的基础研究。

展望2：研究枸杞多糖调节自噬的效应。如表1所示，和现有的自噬抑制剂或诱导剂不同，枸杞多糖既能通过激活自噬，调节细胞的能量水平，清除受损的细胞器，诱导癌细胞程序性死亡；也能抑制自噬，减少过度自噬对细胞的损伤。在不同研究中，枸杞多糖表现出不同的调控效果，其作用机制值得探究。现有研究中，杞多糖采用的剂量差异较大，调控效果和靶细胞的不同是否与剂量相关，枸杞多糖是否有最佳使用剂量，这些都值得进一步探索。

表1 枸杞多糖对自噬的调控作用

续表

综上所述，枸杞多糖能够调控自噬对机体起保护作用。研究枸杞多糖对自噬的调控效果和信号通路，能够为中草药提取物的临床应用提供理论依据，同时也为中药探索自噬的作用靶点提供研究基础，为精细化、现代化治疗提供研究方向。本文期待为枸杞多糖乃至中药提取物通过调节自噬治疗疾病提供思路，为将来的药物研发和临床应用提供研究方向。