自噬在T淋巴細(xì)胞中的調(diào)控作用①

郭 晗 鄭全輝 （華北理工大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，唐山063210）

自噬是廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)的一種依賴溶酶體途徑對(duì)胞質(zhì)蛋白和細(xì)胞器進(jìn)行降解的過程。自噬的形態(tài)學(xué)特征是雙層膜囊泡包裹內(nèi)容物形成自噬體。自噬體與溶酶體結(jié)合，形成自噬溶酶體并降解內(nèi)容物。目前已知，在分子水平上，自噬主要由自噬相關(guān)基因（Atg）執(zhí)行并完成［1］。另外，大量自噬調(diào)節(jié)因子，如雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、UNC-51樣激酶（ULKs）、PI3K-Ⅲ復(fù)合物、微管相關(guān)蛋白輕鏈3（LC3）等參與自噬過程的調(diào)控［2］。正常情況下細(xì)胞內(nèi)的自噬處于低水平，但在應(yīng)激狀態(tài)（如饑餓、缺氧等）下自噬被激活，為能量耗竭的細(xì)胞提供能量，因此自噬對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要［3］。盡管自噬是細(xì)胞生存的一種機(jī)制，但在特定環(huán)境條件下，自噬也能促進(jìn)細(xì)胞死亡［4］。根據(jù)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)被降解途徑的不同，可將自噬分為 3 種類型［5］：巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬，其中巨自噬是目前研究最為廣泛的自噬類型。近年來研究發(fā)現(xiàn)，巨自噬對(duì)于多種免疫細(xì)胞的發(fā)育、分化和功能發(fā)揮都具有重要調(diào)控作用，本文就巨自噬對(duì)T 細(xì)胞發(fā)育、活化、分化和功能的影響進(jìn)行綜述。

1 自噬與T淋巴細(xì)胞發(fā)育

骨髓造血干細(xì)胞（HSC）具有高度的自我更新和分化能力，在HSC 發(fā)育分化為成熟T 淋巴細(xì)胞過程中，自噬發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。自噬基因缺失的HSCs功能發(fā)生明顯異常，更傾向于向髓系干細(xì)胞分化，導(dǎo)致骨髓中髓系細(xì)胞的異常增生，淋巴系細(xì)胞比例下降［6］。有研究發(fā)現(xiàn)，在自噬基因缺失的HSCs及其下游的前體細(xì)胞中，細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)大量聚集的線粒體，細(xì)胞內(nèi)ROS水平也明顯升高［7］。同時(shí)，細(xì)胞內(nèi)DNA 損傷增加，細(xì)胞過度增殖導(dǎo)致HSCs 的自我更新能力下降，HSCs失去其再生能力。通過自噬及時(shí)清除異常積累的線粒體可維持正常的HSC 功能，同時(shí)也是產(chǎn)生淋巴系祖細(xì)胞的必要條件。此外，單陽性胸腺T 淋巴細(xì)胞發(fā)育為成熟的外周T 細(xì)胞時(shí)，依賴于自噬介導(dǎo)的線粒體含量降低。與野生型小鼠相比，自噬相關(guān)基因Atg5、Atg7、Atg3或Vps34缺失的小鼠T 細(xì)胞在胸腺內(nèi)的發(fā)育過程未受明顯影響，但在脾臟和淋巴結(jié)中的成熟T 淋巴細(xì)胞數(shù)量顯著減少；自噬基因Beclin-1缺陷小鼠胸腺和外周T淋巴細(xì)胞數(shù)量均顯著減少［8］。自噬功能缺陷的T 細(xì)胞線粒體積累增加，ROS 產(chǎn)生增加，凋亡誘導(dǎo)因子的釋放也增加，從而導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量減少［9］。在自然殺傷性T細(xì)胞（NKT）的發(fā)育過程中，Atg5或Atg7基因缺失可導(dǎo)致NKT 細(xì)胞發(fā)育的第Ⅱ和第Ⅲ階段阻滯，而Vps34的缺失導(dǎo)致NKT細(xì)胞發(fā)育的第0階段阻滯［10］。

MHC 限制性的獲得是T 淋巴細(xì)胞胸腺發(fā)育的重要環(huán)節(jié)，多種抗原可通過自噬途徑被抗原提呈細(xì)胞表面MHCⅡ類分子提呈。一般認(rèn)為MHCⅡ類分子提呈外源性抗原，但有10%～30%的MHCⅡ類配體來源于胞質(zhì)和胞核抗原［11］。研究發(fā)現(xiàn)，胸腺上皮細(xì)胞（TEC）具有高水平的自噬活性，在TEC 中自噬體與MHCⅡ類區(qū)室（MⅡC）融合后，定位于自噬體表面的MHCⅡ類分子將細(xì)胞質(zhì)抗原提呈給CD4+T細(xì)胞，因此，自噬是TEC 中MHCⅡ類分子加載內(nèi)源性抗原的重要機(jī)制［12］。TEC 的自噬水平對(duì) T 細(xì)胞發(fā)育過程中的陰性選擇和陽性選擇也發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用［13］。但自噬是如何調(diào)節(jié)T細(xì)胞發(fā)育過程中的胸腺選擇尚不明確，仍需進(jìn)一步研究。

2 自噬與T淋巴細(xì)胞活化

靜息狀態(tài)下，T 細(xì)胞自噬活性維持在較低水平，但激活后自噬活性明顯上調(diào)。T 細(xì)胞活化依賴于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)定的鈣離子流，自噬通過維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣流量的穩(wěn)態(tài)參與T 細(xì)胞活化［14］。TCR 信號(hào)通過肌漿/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+ATPase（SERCA）泵導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣的快速釋放，基質(zhì)相互作用分子-1 被激活，導(dǎo)致細(xì)胞膜上鈣釋放激活的鈣通道打開和細(xì)胞外鈣的流入［15］。T細(xì)胞內(nèi)鈣水平增加可激活5'AMP 活化蛋白激酶（AMPK），AMPK 進(jìn)而通過抑制mTORC1 激活自噬，促進(jìn) T 細(xì)胞的活化［16］。在Atg7缺失的 T 細(xì)胞中，鈣內(nèi)流受到阻礙，鈣離子與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)異常積聚，導(dǎo)致T細(xì)胞對(duì)TCR的刺激無反應(yīng)，從而抑制T細(xì)胞的活化［17］。此外，T 細(xì)胞活化的早期階段，在外部營(yíng)養(yǎng)條件有限的情況下，需要自噬提供能量需求。在Atg7缺失的T 細(xì) 胞 中 ，TCR 和 CD28 結(jié)合配體后 ATP 的產(chǎn)生減少，從而抑制了 T 細(xì)胞活化［18］。另外，一些研究表明，自噬通過選擇性降解細(xì)胞周期抑制劑CDKN1B調(diào)節(jié)T 細(xì)胞活化后的增殖。由于Atg7缺失的T 細(xì)胞中的自噬依賴性降解減少而導(dǎo)致CDKN1B 的積累，T 細(xì)胞在TCR 刺激后不能進(jìn)入S 期進(jìn)行增殖，可導(dǎo)致機(jī)體清除入侵病原體缺陷［19］。同樣，自噬介導(dǎo)的蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶PTPN1 降解將消除該蛋白磷酸酶對(duì)TCR 下游信號(hào)通路的抑制作用，并允許有效的T細(xì)胞活化。

NF-κB 信號(hào)途徑分子在T 細(xì)胞活化過程中發(fā)揮重要作用，而銜接蛋白Bcl10 則是NF-κB 信號(hào)途徑分子的調(diào)節(jié)劑。研究發(fā)現(xiàn)，TCR 活化信號(hào)促進(jìn)了Bcl10 在K63 位的多聚泛素化，并促使泛素化后的Bcl10 與銜接蛋白p62 結(jié)合，進(jìn)入自噬途徑被選擇性降解［20］。抑制自噬活性可以增強(qiáng)TCR信號(hào)對(duì)NF-κB的激活。另外，自噬依賴性Bcl10 降解只發(fā)生在效應(yīng)T 細(xì)胞，而不發(fā)生在初始T 細(xì)胞。因此，自噬通過調(diào)節(jié)效應(yīng)T 細(xì)胞NF-κB 信號(hào)途徑，在T 細(xì)胞活化過程中參與TCR 信號(hào)的負(fù)向調(diào)節(jié)，防止T 細(xì)胞過度活化所引發(fā)的嚴(yán)重炎癥反應(yīng)。

3 自噬與T淋巴細(xì)胞的分化和功能

細(xì)胞因子及其受體在調(diào)節(jié)T細(xì)胞分化和功能方面發(fā)揮重要作用，首先，初始CD4+T細(xì)胞活化后分化是一個(gè)復(fù)雜的過程，這種分化過程賦予CD4+T 細(xì)胞亞群特定的效應(yīng)功能。每個(gè)CD4+T亞群的分化也是由一種特定的細(xì)胞因子驅(qū)動(dòng)的，如Th1 細(xì)胞的IL-12，Th2 細(xì)胞的 IL-4 和調(diào)節(jié)性 CD4+T 細(xì)胞（Treg）的TGF-β［21］。有研究發(fā)現(xiàn)，常見的 γ 鏈細(xì)胞因子受體，如 IL-2 受 體，可誘 導(dǎo) CD4+T 細(xì) 胞的 自噬［22］。 在CD4+T 細(xì)胞中，IL-2 在 TCR 作用后早期分泌，對(duì)細(xì)胞持續(xù)增殖及效應(yīng)分化和記憶細(xì)胞的形成至關(guān)重要。因此，CD4+T 細(xì)胞的分化和功能可能來自細(xì)胞因子誘導(dǎo)的自噬激活。另外，CD4+T 細(xì)胞的每個(gè)亞群利用自噬進(jìn)行分化和功能的程度也不同［23］。例如，自噬對(duì)Th2 和Th9 細(xì)胞的擴(kuò)張和分化都有抑制作用，而Th1和Treg在分化和功能上嚴(yán)重依賴自噬。這種差異可能是由于每個(gè)CD4+T細(xì)胞亞群所使用的細(xì)胞因子信號(hào)通路及其各自的代謝途徑不同。自噬功能缺陷會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)受損蛋白質(zhì)的聚集，使眾多胞內(nèi)信號(hào)途徑無法正常調(diào)節(jié)，從而影響T細(xì)胞功能，引起自身免疫性疾病和腫瘤等。最后，自噬也可促進(jìn)CD8+記憶T細(xì)胞產(chǎn)生，提高疫苗效力、抗病原體反應(yīng)及T細(xì)胞免疫治療［24］。自噬還在NKT細(xì)胞的分化和功能中起重要作用。NKT 細(xì)胞在胸腺中的分化過程中，自噬作用增強(qiáng)，并通過有絲分裂作用調(diào)節(jié)線粒體含量。因此，自噬缺乏的NKT 細(xì)胞線粒體和氧自由基聚集，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增加［25］。

4 自噬與T淋巴細(xì)胞相關(guān)免疫疾病

T 細(xì)胞內(nèi)自噬活性的改變與自身免疫病、腫瘤等多種疾病有關(guān)。在狼瘡T細(xì)胞中，自噬活性降低，以線粒體含量增加、線粒體超極化和ATP 耗竭為特征的線粒體功能障礙導(dǎo)致T細(xì)胞異?；罨蛪乃涝鰪?qiáng)［26］。隨后，壞死的T細(xì)胞碎片引發(fā)自身抗體產(chǎn)生、炎癥和組織損傷。自噬還可通過促進(jìn)記憶性T細(xì)胞的形成促進(jìn)系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）的發(fā)生［27］。因此，仍需進(jìn)一步的研究來了解自噬在SLE 中作用的詳細(xì)機(jī)制。自噬在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮雙重作用。首先，自噬除了可以清除異常積累的線粒體，防止ROS產(chǎn)生增多所導(dǎo)致的DNA 損傷和突變外，還可通過其他機(jī)制促進(jìn)基因組穩(wěn)定性，抑制腫瘤的發(fā)生［28］。在自噬受損的情況下，p62/SQSTM1 蛋白的積累導(dǎo)致DNA 損傷和基因組不穩(wěn)定性。自噬基因Beclin-1已被證明可以抑制腫瘤的發(fā)生。人類乳腺癌和卵巢癌中最常見的基因改變之一是Beclin-1的等位基因缺失，表現(xiàn)出更高侵襲性和更差的患者生存率。小鼠乳腺上皮細(xì)胞中Beclin-1的等位基因缺失會(huì)促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生、DNA 損傷以及體內(nèi)基因組的不穩(wěn)定性［29-30］。還有研究表明，自噬可通過調(diào)節(jié)CD8+T 細(xì)胞的代謝和影響記憶T 細(xì)胞的產(chǎn)生參與抗腫瘤免疫［31］。然而，自噬在抑制腫瘤發(fā)生的同時(shí)，也有研究表明自噬的促腫瘤作用。最近的一項(xiàng)研究表明，胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）中自噬通過選擇性靶向MHCⅠ類分子降解從而實(shí)現(xiàn)免疫逃逸，抑制自噬能夠恢復(fù)細(xì)胞表面MHCⅠ水平，增加抗原提呈和CD8+T 細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)［32］。因此，自噬在 T 細(xì)胞相關(guān)免疫疾病中的作用可以作為其新的治療策略。

5 展望

綜上所述，自噬對(duì)T 淋巴細(xì)胞的發(fā)育、活化、分化和功能至關(guān)重要，而T 淋巴細(xì)胞在機(jī)體的免疫應(yīng)答中發(fā)揮不可替代的作用。盡管現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)自噬在T 淋巴細(xì)胞的調(diào)控作用十分明顯，但自噬對(duì)其調(diào)控的具體機(jī)制尚未完全闡明，仍需進(jìn)一步研究。自噬功能缺陷與自身免疫病和腫瘤等多種疾病密切相關(guān)，因此研究自噬在T淋巴細(xì)胞中的調(diào)控作用，對(duì)臨床相關(guān)疾病的診斷和治療具有重要意義。