细胞自噬在肝衰竭中的研究进展*

罗云凤，邵建国，居林玲，陈 琳

(1 南通大学医学院，南通 226001；2 南通大学附属南通第三医院，江苏省南通市第三人民医院消化内科；3 江苏省南通市传染病(肝病)医学中心)

肝衰竭是临床常见的严重肝病症候群，其病情发展迅速，病死率极高，预后差。肝衰竭是由肝炎病毒、药物、肝毒性物质、遗传代谢性疾病和肝脏缺血再灌注损伤(ischemia/reperfusion,I/R)等引起的严重肝脏损害，导致肝脏的合成、解毒、代谢和生物转化功能严重障碍或失代偿，出现以黄疸、凝血功能障碍、肝肾综合征、肝性脑病、腹水等为主要表现的一组临床症候群。细胞自噬通过多种途径在肝衰竭中发挥作用，本文就细胞自噬在肝衰竭中的不同作用机制进行综述。

1 自 噬

自噬是一种分解代谢过程，在细胞内营养缺乏或应激状态时，通过溶酶体吞噬降解大分子物质及受损细胞器，提供修复所需能量，维持细胞稳态，避免细胞死亡[1]。自噬广泛存在于机体的生理过程(如在动物的生长发育、老化和分化过程)和病理过程。常见的病理因素包括：营养缺乏、能量代谢异常、缺血、缺氧、病原体感染等。自噬调节失控与多种人类疾病的发展有关，如癌症、代谢功能障碍、神经退行性疾病和肝脏相关疾病[2]。

根据发生机制的不同，细胞自噬可分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。巨自噬是最常见的一类，依赖于“自噬体”，即细胞中的球形囊泡，能够移动到微管组织中心，随后自噬体与溶酶体融合，降解所含的物质[3]。第二种类型为微自噬，溶酶体通过溶酶体膜的内陷来包裹小的细胞内底物[4]。伴侣介导的自噬，具有高度选择性，它不使用囊泡，常借助伴侣蛋白，如热休克同源蛋白70(heat shock cognate protein 70,HSC70)，特异性降解带有独特识别含有赖氨酸-苯丙氨酸-谷氨酸-精氨酸-谷氨酰胺(lysinephenylalanine-glutamicacid-arginine-glutarnine,KFERQ)样五肽的胞质蛋白，溶酶体膜上的受体蛋白-溶酶体相关膜蛋白2A(lysosome-associated membrane protein type 2A,LAMP2A)识别蛋白暴露的KFERQ 基因，引导目的蛋白进入溶酶体降解。细胞清除异常蛋白主要通过溶酶体自噬过程进行[5]。

2 肝衰竭和自噬

研究[6]表明，自噬在肝衰竭的发展中起到重要的双向调节作用。在一定的条件下，适度的细胞自噬发挥保肝作用，抑制细胞凋亡和坏死，保护肝细胞，改善肝功能；但在某些条件下，过度细胞自噬可进一步加重肝功能损伤。

2.1 细胞自噬对肝功能衰竭的保护作用 自噬在不同病因导致的肝损伤中发挥保护肝细胞作用。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、乙酰氨基酚(acetaminophen,APAP)等多种物质致肝功能衰竭引起细胞功能受损，而自噬通过吞噬并降解损伤细胞，减少活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生，抑制炎症反应，维持肝细胞稳态，发挥预防或延迟细胞死亡的作用[7-9]。

2.1.1 按肝衰竭的病程长短分类 急性肝衰竭(acute liver failure,ALF)：LPS 联合D-半乳糖胺(Gal N)注射诱导ALF，出现严重的肝淤血，导致肝细胞迅速死亡。研究[10]发现，在D-Gal N 和LPS 共同建立的原代肝细胞损伤模型中，AMPK/PPARα 通路被抑制，细胞自噬减弱，抑制miR-19a 的表达可上调自噬表达水平，改善ALF。

慢性肝衰竭：研究[11]发现细胞自噬在慢性乙型肝炎患者中高表达，而在肝衰竭中低表达，动物实验也证实了细胞自噬能够显著改善肝衰竭的肝细胞损伤。

2.1.2 按肝衰竭的致病原因分类 HBV 感染所致肝衰竭：在我国，引起肝衰竭的最常见病因是HBV感染。研究HBV 感染最适宜的模型为内毒素肝衰竭模型，可用LPS 联合Gal N 注射致肝衰竭发生。张向颖等[12]在D-Gal N 和LPS 诱导的ALF 小鼠模型中，发现抑制GSK3β 活性后，与自噬相关的Atg5、Atg7、Beclin-1 基因和蛋白的表达均增加，诱导肝细胞产生自我保护机制，从而提出了在ALF 的致病机制中，GSK3β 是细胞自噬的重要调节分子。E.S.GUO 等[13]同样在D-Gal N 和LPS 诱导的小鼠ALF 模型中发现细胞自噬受到抑制作用，FK866 可抑制JNK 活性，上调自噬，从而减轻肝损伤。

APAP 过量引起的肝损伤是人类急性药物性肝衰竭的主要原因，有研究[14]表明，APAP 过量导致肝细胞自噬增强，去除受损的线粒体，抑制炎症反应。自噬不仅通过清除受损的线粒体缓解过量APAP 诱导的肝细胞死亡，且其自噬溶酶体降解途径的激活还可以选择性地去除APAP 加合物[15]。

据报道[16]，四氯化碳(carbon tetrachloride,CCl4)通过激活细胞色素P450 系统诱导肝毒性，导致自由基和氧活性物质形成，与膜脂发生过氧化反应，破坏肝细胞膜的完整性，同时，CCl4的代谢物也不可逆地结合细胞内大分子，导致肝脏谷胱甘肽减少和线粒体功能丧失。研究[17]表明，在CCl4诱导的大鼠ALF模型中，AMPKα 表达增加，且AMPKα 表达的升高优先于雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)调节相关蛋白(regulatory associated protein of mTOR complex 1,RPTOR)的减少和ULK1(一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶)的激活，提示激活的AMPKα 促进mTORC1 的失活，促进了ULK1 化合物的解离和自噬的发生，从而减缓肝损伤，表明AMPK-mTORC1-ULK1 信号诱导的自噬可以减轻CCl4对肝细胞的毒性作用。

肝移植是晚期肝衰竭的主要治疗方法，移植时易出现I/R，与肝功能密切相关[18]。缺血预处理可通过自噬降低I/R，可增强自噬蛋白LC3、Beclin1 表达，减轻炎性因子和凋亡水平，增强保护作用[19]。研究[20]表明，接受老年肝移植时会出现更高的移植后发病率和死亡率，而通过自噬去除受损的细胞器，特别是功能不全的线粒体可以保护肝细胞，改善肝脏的能量代谢，预防术后老年肝脏I/R 风险。巨噬细胞来源的血红素加氧酶(heme-oxygenase-1,HO-1)是一种关键的热休克蛋白，在肝移植I/R 中发挥维持稳态的重要作用，过表达HO-1 可激活细胞内的SIRT1 自噬轴，发挥重要的保护作用[21]。

2.2 细胞自噬加重肝衰竭 适度的细胞自噬通常可以改善细胞凋亡和坏死，发挥对肝衰竭的保护作用，但是细胞自噬过度表达则会加重肝衰竭。K.GOTOH等[22]通过构建大鼠I/R 模型，发现细胞自噬会引发肝细胞大量坏死，从而导致肝功能障碍，抑制自噬会减少肝细胞凋亡坏死，并降低大鼠死亡率。研究[23]发现miR-101 通过增强自噬关键的负调控位点哺乳动物mTOR 抑制自噬表达，增强对I/R 的保护作用，使用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤可逆转miR-101 的保护作用。肝I/R 损伤条件下，丙酮酸乙酯成功抑制了应激细胞中高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)的表达和易位，NF-κB 信号通路激活，通过细胞因子如TNF-α 和IL-6 调节细胞凋亡，同时，丙酮酸乙酯处理后，Bcl-2 增加，Beclin-1 和Bcl-2 紧密结合导致自噬下调，改善肝I/R 损伤[24]。这项研究提示丙酮酸乙酯可能是通过下调HMGB1/TLR4/NF-κB 轴和HMGB1 与Beclin-1 的竞争性作用来减少凋亡和自噬的产生。

3 展 望

细胞自噬作为一种分解代谢模式，在维持肝细胞和组织稳态中起到关键作用，是调节肝细胞能量循环维持稳态的重要机制之一，且与多种肝脏疾病有关，如病毒性肝炎、酒精性肝炎和肝衰竭。自噬在肝脏疾病具有双向调节作用，在一定条件下如接触或服用药物、有毒物质后，肝脏可以通过细胞自噬改善肝功能，而在I/R 损伤模型和PEG 35(分子质量为35 ku的聚乙二醇)灌注移植肝脏中自噬可加重肝功能损伤。因此，利用细胞自噬预防和治疗肝衰竭的临床前景不确定，需更多的研究来解释细胞自噬在肝衰竭中的作用机制，从而进一步提高细胞自噬在肝衰竭进程中的认识，为预防和治疗肝衰竭提供可靠的理论依据。