紅景天與自噬關(guān)聯(lián)的研究進(jìn)展

馬 玲，王 楠，杜 麗

自噬是一種保守的分解代謝過(guò)程，其吞噬細(xì)胞蛋白和細(xì)胞器遞送至溶酶體，降解后被再循環(huán)或用于能量代謝途徑，對(duì)于應(yīng)激條件下維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。目前研究表明，自噬失調(diào)涉及多種疾病，包括神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病、2型糖尿病、癌癥等[1]。對(duì)于自噬在不同疾病中的調(diào)節(jié)作用及相應(yīng)治療措施，目前研究不斷深入，本研究闡述不同疾病自噬研究進(jìn)展及中藥紅景天在細(xì)胞自噬機(jī)制研究中的現(xiàn)狀。

1 細(xì)胞自噬在不同疾病中的調(diào)節(jié)機(jī)制

在神經(jīng)退行性疾病如肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)、亨廷頓病(HD)、帕金森病(PD)和阿爾茨海默病(AD)中，錯(cuò)誤蛋白折疊引起的蛋白異常為重要的致病因素[2]，而自噬對(duì)神經(jīng)元的穩(wěn)態(tài)和存活至關(guān)重要[3-4]。研究顯示自噬可以通過(guò)增強(qiáng)TDP43基因的清除刺激ALS動(dòng)物模型中神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞存活率進(jìn)而減弱神經(jīng)退化[5]，自噬清除通路可抑制毒性亨廷頓蛋白(mHTT)表達(dá)和積累對(duì)HD起保護(hù)性應(yīng)對(duì)機(jī)制[6]，調(diào)節(jié)自噬可抑制PD的多巴胺能神經(jīng)元退化[7]，AD和神經(jīng)炎癥相互促進(jìn)自噬，自噬減少大腦的炎癥，對(duì)于自噬涉及的具體機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物西羅莫可(雷帕霉素)靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路是目前自噬治療最有希望的靶點(diǎn)之一[8]。

自噬可調(diào)節(jié)體內(nèi)平衡和應(yīng)激反應(yīng)，包括心臟的能量失衡，自噬的改變與心血管衰老和疾病有關(guān)，研究表明心臟自噬隨年齡增長(zhǎng)逐漸減少[9-10]。在心力衰竭中，自噬表現(xiàn)為對(duì)心血管疾病壓力超負(fù)荷的適應(yīng)不良反應(yīng)，主要與腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)有關(guān)，血管緊張素Ⅱ刺激通過(guò)血管緊張素Ⅱ1型(AT1)激活自噬[11]；在缺血性心臟病中，通過(guò)AMP激活蛋白激酶(AMPK)介導(dǎo)的mTOR抑制以適應(yīng)性方式激活自噬，以補(bǔ)充代謝底物并消除受損的線粒體，但再灌注期間自噬基因Beclin1上調(diào)誘導(dǎo)過(guò)度自噬可加重心肌損害，證明自噬具有雙重性，為一種適應(yīng)性機(jī)制[12]；動(dòng)脈粥樣硬化的自噬則是由活性氧(ROS)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)、炎癥介質(zhì)、骨橋蛋白和晚期糖基化終產(chǎn)物引起的，適度自噬可保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞，而相反，動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞中的過(guò)度自噬與減少膠原合成有關(guān)，這可能使斑塊不穩(wěn)定并引起血小板聚集和損傷血栓形成[13]；對(duì)缺氧與心肌自噬的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，缺氧可以通過(guò)低氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)途徑、AMPK途徑促進(jìn)線粒體自噬以維持心肌細(xì)胞的線粒體質(zhì)量和數(shù)量組[14-15]，但過(guò)度誘導(dǎo)自噬對(duì)缺氧心肌的損害作用仍有待進(jìn)一步研究。

對(duì)于胰島細(xì)胞，自噬在維持β細(xì)胞功能和存活中起著至關(guān)重要的作用，在2型糖尿病病人的胰島中分離的人β細(xì)胞顯示出自噬蛋白p62/SQSTM1和自噬泡的積累，進(jìn)而證實(shí)自噬受損可能促進(jìn)糖尿病的發(fā)展[16]。自噬在癌細(xì)胞增殖中起雙重調(diào)節(jié)作用[17]，自噬通過(guò)mTORC1、PI3K-Akt、LKB-AMPK及p53、Beclin-1和Bcl-2途徑等多種機(jī)制調(diào)控癌細(xì)胞的增殖及凋亡[18]。研究表明，各種靶向治療和DNA損傷劑可誘導(dǎo)自噬，抗癌劑誘導(dǎo)的自噬是細(xì)胞保護(hù)性而非細(xì)胞毒性；但在部分肺癌、胰腺癌和黑素瘤等動(dòng)物模型中已證明自噬抑制了良性腫瘤的生長(zhǎng)，但加速了晚期癌癥的生長(zhǎng)，有越來(lái)越多的證據(jù)表明自噬抑制可能是晚期癌癥的有效治療手段，抑制自噬可增強(qiáng)抗腫瘤免疫，但缺氧時(shí)，自噬抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的肺癌細(xì)胞毒性，自噬抑制也能促進(jìn)自然殺傷細(xì)胞的死亡[1]。因此，自噬對(duì)于腫瘤細(xì)胞存在雙重效應(yīng)，可能是腫瘤發(fā)展不同階段、組織類型、細(xì)胞分化狀態(tài)、周圍環(huán)境以及特定的基因特征和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑共同影響著自噬的活性和結(jié)果，一些自噬因大分子物質(zhì)循環(huán)和有害物質(zhì)的隔離使腫瘤細(xì)胞生存，一些自噬超過(guò)某一閾值大量降解蛋白質(zhì)與細(xì)胞器導(dǎo)致自噬性死亡[19]。

2 中醫(yī)藥對(duì)自噬的作用

目前研究闡述了部分中醫(yī)理論，如中醫(yī)氣虛痰瘀、中醫(yī)陰陽(yáng)自和理論及中醫(yī)肝主疏泄功能等與自噬的調(diào)節(jié)具有相關(guān)相通性[20]。而中藥對(duì)不同疾病自噬的調(diào)節(jié)機(jī)制研究目前集中在中藥單體對(duì)腫瘤及心腦血管疾病方面的研究，主要有：白藜蘆醇通過(guò)誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞自噬而輔助治療卵巢癌；苦參堿與5-氟尿嘧啶(5-FU)聯(lián)合應(yīng)用能夠上調(diào)肝癌細(xì)胞自噬相關(guān)基因Atg5和Beclin-1表達(dá)而增強(qiáng)其化療敏感；厚樸酚通過(guò)細(xì)胞自噬途徑誘導(dǎo)HepG-2肺癌細(xì)胞的死亡；紫杉醇誘導(dǎo)胃癌SGC-7901及BGC-2823細(xì)胞自噬發(fā)揮抗胃癌作用；姜黃素在體內(nèi)和體外通過(guò)抑制Akt/mTOR/p70S6途徑，激活ERK1/2途徑引起人惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤U87-MG和U373-MG細(xì)胞的自噬性死亡；甘草和甘草查爾酮A通過(guò)Bcl-2的下調(diào)和mTOR活性的抑制引起前列腺癌細(xì)胞LNCaP自噬體的形成[21]；川芎嗪能有效抑制SH-SY5Y細(xì)胞自噬，防止胞內(nèi)的鈣超載、刺激細(xì)胞由GO/G1期進(jìn)入S期和G2/M期，使LC3熒光強(qiáng)度明顯降低[22]。

3 紅景天在自噬相關(guān)疾病中的作用機(jī)制

紅景天苷來(lái)源于紅景天屬植物，其苷元為對(duì)羥基苯乙醇，即酪醇，長(zhǎng)久以來(lái)一直被藏族民間用作藥物預(yù)防高海拔疾病[23]，紅景天苷具有降低肺動(dòng)脈壓力、清除氧自由基、促進(jìn)細(xì)胞代謝、阻抑細(xì)胞退化變性和凋亡等作用[24-25]。對(duì)于紅景天與細(xì)胞自噬的關(guān)系，查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，紅景天苷通過(guò)以下幾方面機(jī)制調(diào)節(jié)自噬發(fā)揮相應(yīng)作用。

3.1 依賴mTOR的調(diào)節(jié)機(jī)制 PI3K/Akt信號(hào)通路影響多個(gè)下游因子發(fā)揮抗凋亡的作用，已在癌癥、心血管疾病等多種研究中獲得證實(shí)，而PI3K/Akt信號(hào)通路的激活可能抑制mTOR激酶活性，從而抑制自噬過(guò)程。通過(guò)對(duì)不同系統(tǒng)疾病研究發(fā)現(xiàn)，紅景天苷能抑制T24膀胱癌細(xì)胞中PI3K和Akt蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)T24膀胱癌細(xì)胞自噬的發(fā)生從而降低了人膀胱癌細(xì)胞的活力、誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[26]；對(duì)于小鼠刀豆蛋白ConA誘導(dǎo)的肝損害，紅景天苷預(yù)處理可部分減弱損害程度，通過(guò)給予PI3K的特異性抑制劑LY294002后檢測(cè)肝酶變化及Bcl- 2、Bax、 Beclin-1、LC3、p-Akt等因子水平，證明紅景天苷抑制PI3K活化，減弱下游p-Akt水平，通過(guò)PI3K/Akt途徑誘導(dǎo)自噬，減弱細(xì)胞凋亡[27]；在結(jié)直腸癌細(xì)胞，紅景天苷除了抑制增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡外，還可誘導(dǎo)自噬，表現(xiàn)為L(zhǎng)C3自噬泡、Beclin-1水平升高，但紅景天苷降低了PI3K、Akt和mTOR的磷酸化，PI3K抑制劑LY294002的治療增強(qiáng)了紅景天苷對(duì)Akt和mTOR表達(dá)的影響，這些均表明紅景天苷的作用是通過(guò)調(diào)節(jié)PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路誘導(dǎo)自噬實(shí)現(xiàn)的[28]。

AMPK作為一種能量調(diào)節(jié)物質(zhì)，其對(duì)于自噬的影響亦有較多研究，在低氧環(huán)境下，分別通過(guò)mTOR抑制劑處理及紅景天苷治療后發(fā)現(xiàn)，紅景天苷可通過(guò)AMPKα1-mTOR-ULK1途徑及AMPKα1-ULK1兩條途徑上調(diào)自噬，從而抑制缺氧誘導(dǎo)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖和逆轉(zhuǎn)細(xì)胞凋亡[29]；而另一項(xiàng)結(jié)直腸癌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)研究顯示，紅景天苷誘導(dǎo)癌細(xì)胞自噬依賴于AMPK的激活，可能通過(guò)AMPK-mTOR信號(hào)通路，但具體中間有無(wú)其他作用過(guò)程尚需進(jìn)一步證實(shí)[30]；在心血管疾病中，低氧引起血管內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激可上調(diào)AMPK磷酸化，下調(diào)mTOR磷酸化促進(jìn)自噬，紅景天苷能促進(jìn)自噬，給予AMPK抑制劑也證明紅景天苷可能通過(guò)激活A(yù)MPK-mTOR通路發(fā)揮作用[31]；許璨[32]在給予高糖及紅景天苷處理后發(fā)現(xiàn)：高糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞自噬下降，紅景天苷可上調(diào)自噬，但阻斷mTOR通路可加重自噬活性下降，并抵消紅景天苷的上調(diào)作用，表明紅景天苷是通過(guò)mTOR通路調(diào)節(jié)自噬的。

3.2 非依賴mTOR的調(diào)節(jié)機(jī)制 Bcl-2途徑是一條獨(dú)立于mTOR的作用途徑，紅景天苷抑制谷氨酸誘導(dǎo)的Bcl-2-Beclin-1復(fù)合物的解離，調(diào)節(jié)自噬是其對(duì)谷氨酸誘導(dǎo)神經(jīng)元損傷的神經(jīng)保護(hù)作用[33]。紅景天苷激活人軟骨肉瘤細(xì)胞中的ROS信號(hào)傳導(dǎo)途徑，增加了腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子EB依賴性的自噬[34]；轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)/Smad3途徑影響B(tài)eclin-1的轉(zhuǎn)錄在自噬的成核過(guò)程發(fā)揮作用，紅景天苷通過(guò)核因子-κB信號(hào)通路減少Kupffer細(xì)胞和肝星狀細(xì)胞(HSCs)中TGF-β1的產(chǎn)生，下調(diào)TGF-β1抑制HSCs的活化和自噬[35]。對(duì)于自噬的機(jī)制研究目前大多集中在對(duì)mTOR通路的研究，雖然已證實(shí)mTOR通路抑制劑通過(guò)調(diào)節(jié)自噬在某些疾病中對(duì)于延緩疾病進(jìn)展有顯著作用，但其免疫抑制及能量代謝等方面對(duì)于人體副作用較大[36]，仍需尋找更佳藥物。

4 結(jié) 語(yǔ)

中藥紅景天可對(duì)多種疾病發(fā)揮保護(hù)作用，其在自噬中的調(diào)節(jié)機(jī)制已有初步研究，但仍需進(jìn)一步研究證實(shí)，且紅景天對(duì)于更多疾病是否可調(diào)節(jié)自噬發(fā)揮治療作用，仍需繼續(xù)深入研究。