自噬在藥物性肝損傷中的作用研究進(jìn)展

張 凈，劉 俏，尹圓圓，劉密鳳，郭家彬

（1.中國(guó)人民解放軍疾病預(yù)防控制中心，北京 100071；2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京中醫(yī)醫(yī)院，北京 100010）

由藥物及其代謝產(chǎn)物引起的肝損傷，即藥物性肝損傷（drug-induced liver injury，DILI），是臨床上最為常見的一類藥源性病變。DILI常表現(xiàn)為肝細(xì)胞炎癥、壞死、膽汁淤積和細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積等，是臨床上急性肝衰竭的主要誘因。在中國(guó)大陸，DILI的年發(fā)病率約為每10萬(wàn)人23.8人，高于西方國(guó)家［1］。嚴(yán)重時(shí)DILI可造成肝硬化、肝癌甚至死亡。自噬是廣泛存在于真核細(xì)胞中的一種自我吞噬現(xiàn)象，通過清除錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、受損的細(xì)胞器和脂滴，以調(diào)控細(xì)胞質(zhì)質(zhì)量和能量平衡［2］。近年來，越來越多的研究提示，自噬可通過影響肝組織細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞死亡信號(hào)通路調(diào)控，而在DILI的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。通過應(yīng)用自噬抑制劑和自噬激動(dòng)劑對(duì)自噬進(jìn)行干預(yù)，可有效調(diào)節(jié)DILI，從而為DILI的預(yù)防和治療提供了新的思路。

1 自噬與藥物性肝損傷的關(guān)系

1.1 肝細(xì)胞自噬特點(diǎn)及其病理生理學(xué)意義

自噬是真核細(xì)胞維持穩(wěn)態(tài)、實(shí)現(xiàn)更新的一種重要進(jìn)化機(jī)制，對(duì)細(xì)胞發(fā)育、分化、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和生存至關(guān)重要。自噬選擇性地以功能障礙的細(xì)胞器、細(xì)胞內(nèi)微生物和致病蛋白等為靶標(biāo)，這些過程的缺陷可能會(huì)引起相關(guān)疾病的發(fā)生［3］。自噬始于將細(xì)胞質(zhì)隔離成雙膜胞質(zhì)囊泡的自噬體，隨后自噬體與溶酶體融合形成自溶體，最后被酸性溶酶體水解酶降解。自噬是一個(gè)包括自噬誘導(dǎo)、自噬體形成、自溶體融合和降解的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程。自噬包括巨自噬、分子伴侶介導(dǎo)的自噬和微自噬3種不同類型。大多數(shù)研究集中在巨自噬，即自噬通過雙層膜結(jié)構(gòu)包裹細(xì)胞內(nèi)的大分子物質(zhì)和小細(xì)胞器，將其送到溶酶體中進(jìn)行代謝，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。自噬同樣是調(diào)節(jié)肝細(xì)胞功能、數(shù)量和質(zhì)量以及存活與死亡的重要機(jī)制。生理情況下，肝細(xì)胞自噬通過不同能量存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換，消除功能異常的線粒體來維持肝細(xì)胞的能量平衡。自噬也可通過清除對(duì)肝細(xì)胞產(chǎn)生毒性的異常或受損的肝蛋白和細(xì)胞器而控制肝細(xì)胞質(zhì)量，防止進(jìn)一步的細(xì)胞損傷。此外，自噬還可以調(diào)節(jié)特定細(xì)胞器以適應(yīng)細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外的應(yīng)激。在這些過程中，肝中共存的不同自噬途徑彼此之間處于動(dòng)態(tài)交流中，協(xié)調(diào)一致地維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)［4］。自噬失調(diào)，包括自噬過度激活或抑制均可能帶來肝損傷風(fēng)險(xiǎn)或?qū)е赂渭膊?。過度激活自噬可導(dǎo)致正常肝細(xì)胞死亡，但也有可能導(dǎo)致那些本該代謝死亡的肝細(xì)胞存活，最終引起肝病理改變。

1.2 藥物對(duì)肝細(xì)胞自噬的影響

自噬是許多藥物發(fā)揮藥理學(xué)或毒理學(xué)作用的重要機(jī)制。與其他類型的細(xì)胞相比，肝細(xì)胞的自噬水平更高，對(duì)肝細(xì)胞功能的影響更大［5］。藥物可能通過激活或抑制自噬而介導(dǎo)其肝毒性。DILI可表現(xiàn)為肝細(xì)胞氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能紊亂和炎癥反應(yīng)等病理改變，臨床病理可見肝細(xì)胞死亡和肝衰竭。在藥物作用下，肝細(xì)胞自噬可被誘導(dǎo)活化或受到抑制，進(jìn)而影響肝功能。自噬既可以作為細(xì)胞存活機(jī)制對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用，也充當(dāng)破壞性機(jī)制導(dǎo)致體內(nèi)和體外細(xì)胞死亡［6］。自噬的這些作用在一些藥物誘導(dǎo)的肝損傷中也有存在，通過查詢“LiverTox”（http：//livertox.nih.gov）和 Pubmed 文獻(xiàn)（檢索時(shí)間2020-10-20），總結(jié)列舉了可通過影響自噬而誘發(fā)肝損傷的一些常見藥物（表1）［7-31］。在DILI中，自噬是一把雙刃劍，即可以緩解肝損傷，也可加劇肝損傷。如表1所示，對(duì)乙酰氨基酚（acetamin?ophen，APAP）等藥物可激活自噬引起代償性的肝保護(hù)作用，而順鉑等藥物通過抑制自噬而加劇肝損傷。

表1 通過影響自噬而誘發(fā)肝損傷的常見藥物舉例

APAP是臨床最為常用的解熱鎮(zhèn)痛抗炎藥，但其過量使用是導(dǎo)致急性肝衰竭的最主要原因。APAP代謝過程中生成的N-乙?；鶎?duì)苯醌亞胺可與線粒體蛋白結(jié)合形成蛋白加合物，引起線粒體氧化應(yīng)激和功能障礙等肝細(xì)胞損傷。APAP可刺激肝細(xì)胞激活自噬去除受損的線粒體，從而發(fā)揮自我保護(hù)作用［7］。Shi等［32］發(fā)現(xiàn)，APAP治療后微管相關(guān)蛋白輕鏈3-Ⅱ（microtubule-associated protein light chain 3-Ⅱ，LC3-Ⅱ）、自噬相關(guān)蛋白（beclin1）和腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphateactivated protein kinase，AMPK）水平降低，肝損傷進(jìn)一步加重，西羅莫司處理后可明顯逆轉(zhuǎn)APAP的這些作用。依法韋侖屬于非核苷逆轉(zhuǎn)錄酶抑制物，可在抗逆轉(zhuǎn)病毒療法中使用。Apostolova等［27］研究表明，依法韋侖在藥效學(xué)劑量下可誘導(dǎo)肝細(xì)胞自噬，從而促進(jìn)細(xì)胞存活，然而高濃度的依法韋侖會(huì)抑制肝細(xì)胞自噬，進(jìn)而引起嚴(yán)重細(xì)胞損傷。提示自噬是細(xì)胞存活的一種適應(yīng)機(jī)制。

然而，過度激活自噬也可能介導(dǎo)或加劇DILI。Dias da Silva等［22］發(fā)現(xiàn)，3-甲基甲卡西酮通過促進(jìn)自噬加重肝損傷。Liu等［18］發(fā)現(xiàn)，蘆薈大黃素通過誘導(dǎo)自噬而促進(jìn)多重耐藥蛋白2降解，進(jìn)而誘導(dǎo)小鼠肝毒性。Lee等［14］發(fā)現(xiàn)，麻黃堿通過誘導(dǎo)自噬導(dǎo)致自噬通量失衡，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，造成肝損傷。He等［17］研究表明，地塞米松通過誘導(dǎo)自噬刺激乙型肝炎病毒復(fù)制，進(jìn)一步誘發(fā)肝癌。這些研究提示，自噬也是細(xì)胞死亡的一種機(jī)制。值得注意的是，自噬是否發(fā)揮保護(hù)或損害作用受多種因素影響，如何識(shí)別其是保護(hù)作用還是損害作用需要具體分析。一般認(rèn)為，基礎(chǔ)自噬通過降解細(xì)胞質(zhì)內(nèi)物質(zhì)，為細(xì)胞修復(fù)和體內(nèi)平衡提供能量，是細(xì)胞的一種重要保護(hù)性機(jī)制；然而自噬過度激活則可能導(dǎo)致細(xì)胞損傷。藥物劑量不是決定自噬作用的唯一因素，藥物本身理化特征、代謝、靶器官的代償反應(yīng)、細(xì)胞防御機(jī)制和個(gè)體差異等因素都可對(duì)自噬及其結(jié)局產(chǎn)生重要影響。即便對(duì)于同一種藥物而言，在不同給藥條件下或不同靶器官中，其引起自噬及結(jié)局都可能存在較大差異［27］。

2 自噬參與藥物性肝損傷的機(jī)制

自噬可通過多種機(jī)制參與DILI，充分了解自噬參與DILI的機(jī)制可更好地認(rèn)識(shí)DILI的發(fā)生發(fā)展過程，并為尋找預(yù)防和治療DILI提供新的策略。自噬參與DILI的機(jī)制涉及氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能障礙、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞死亡信號(hào)通路調(diào)節(jié)等以及不同機(jī)制之間的相互作用。

2.1 氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是由于機(jī)體組織或細(xì)胞中氧化與抗氧化之間的平衡被打破后引起的一類應(yīng)激反應(yīng)。生理水平的活性氧參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，而高水平的活性氧可能不可逆轉(zhuǎn)地?fù)p害細(xì)胞功能。如APAP過量使用導(dǎo)致的活性氧積累是肝細(xì)胞死亡的主要原因之一。近年來研究發(fā)現(xiàn)，自噬與氧化應(yīng)激存在密切聯(lián)系并在DILI中發(fā)揮重要作用。氧化應(yīng)激通過激活瞬時(shí)受體電位M2（transient receptor potential melastatin 2，TRPM2）誘導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流，從而抑制自噬，加重細(xì)胞損傷；在無TRPM2介導(dǎo)的Ca2+流入的情況下，氧化應(yīng)激則會(huì)誘導(dǎo)自噬，使細(xì)胞免于死亡［33］。同時(shí)，自噬的激活可能會(huì)抑制肝細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)而減輕肝損傷，但也可能加劇氧化應(yīng)激水平而進(jìn)一步加重肝細(xì)胞損傷。Shen等［34］發(fā)現(xiàn)，APAP可顯著增加小鼠肝中P62、磷酸化P62和核NF-E2相關(guān)因子2（NF-E2-related factor 2，Nrf2）的水平，其中P62是一種選擇性自噬銜接蛋白，可調(diào)節(jié)Nrf2-抗氧化反應(yīng)元件抗氧化途徑以減輕肝細(xì)胞氧化應(yīng)激。APAP誘導(dǎo)的肝損傷早期可激活P62-Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1（Kelch-like ECH associated protein 1，Keap1）-Nrf2抗氧化途徑并激活自噬，這可能在APAP致急性肝損傷早期肝細(xì)胞通過激活自噬而發(fā)揮自我保護(hù)作用的重要機(jī)制。Chen等［11］研究表明，松蘿酸導(dǎo)致細(xì)胞周期失調(diào)、DNA損傷和氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)自噬；當(dāng)自噬受到抑制時(shí)，細(xì)胞凋亡增強(qiáng)，提示氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的自噬是抗松蘿酸誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性的防御機(jī)制。然而，Roque等［19］表明，苯并呋喃通過激活自噬加劇氧化應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)而加重肝毒性。因此，自噬與氧化應(yīng)激之間的關(guān)系需要進(jìn)一步研究。

2.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激也是肝細(xì)胞較為常見的一類應(yīng)激反應(yīng)。細(xì)胞對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的反應(yīng)能力對(duì)于細(xì)胞存活至關(guān)重要，但是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激長(zhǎng)期持續(xù)進(jìn)行則會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［35］。自噬與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可相互作用，相互影響。胺碘酮是一種用于預(yù)防和治療心房和室性心律失常的常用藥物，但可誘發(fā)肝脂肪變性、脂肪性肝炎和纖維化等肝損傷。Wandrer等［8］發(fā)現(xiàn)，胺碘酮治療后內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激水平增加，自噬水平增加；在自噬相關(guān)基因5或自噬相關(guān)基因7缺乏的肝細(xì)胞中，胺碘酮介導(dǎo)的細(xì)胞死亡顯著增加，提示自噬可能通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，進(jìn)而減少肝損傷。異煙肼是一線抗結(jié)核藥物，但其肝損傷影響了臨床應(yīng)用。Zhang等［15］發(fā)現(xiàn)，異煙肼增加了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、自噬相關(guān)因子和凋亡相關(guān)因子的表達(dá)水平；使用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激抑制劑4-苯基丁酸后降低了自噬及凋亡相關(guān)基因表達(dá)水平，減輕肝萎縮，抑制谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶升高，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通過激活自噬而介導(dǎo)了異煙肼引起的肝損傷。此外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激期間活性氧產(chǎn)生增加，自噬通量受到抑制，進(jìn)而加重內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡［36］。因此，在研究自噬與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及其在DILI中的作用時(shí)，需要詳細(xì)了解自噬與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的相互作用，并分析這些作用與肝損傷結(jié)局之間的因果聯(lián)系。

2.3 線粒體功能障礙

線粒體是細(xì)胞能量代謝的主要細(xì)胞器，在許多藥物引起的肝損傷中起重要作用。老化和有缺陷的線粒體產(chǎn)生的活性氧是Nod樣受體蛋白3的主要激活劑，活性氧和NLRP3的積累進(jìn)一步誘導(dǎo)肝損傷［37］。損傷的線粒體可以被自噬選擇性地清除，這一過程為線粒體自噬。線粒體自噬是維持線粒體穩(wěn)態(tài)、調(diào)控線粒體質(zhì)量的重要機(jī)制。肝細(xì)胞自噬與線粒體功能紊亂存在密切相互作用，進(jìn)而在調(diào)節(jié)APAP等藥物誘導(dǎo)的肝毒性中起關(guān)鍵作用。Ni等［38］研究結(jié)果表明，在APAP誘導(dǎo)的肝毒性中，自噬被激活，通過去除受損的線粒體和有害的APAP蛋白加合物來減輕肝損傷，對(duì)肝起到保護(hù)作用。Apostolova等［27］發(fā)現(xiàn)，依法韋倫在藥效學(xué)劑量下會(huì)誘導(dǎo)肝細(xì)胞進(jìn)行線粒體吞噬以促進(jìn)細(xì)胞存活，對(duì)肝起到保護(hù)作用。PTEN誘導(dǎo)激酶1（PTEN-induced kinas 1，PINK1）/Parkin介導(dǎo)的線粒體自噬是目前研究最為廣泛的線粒體自噬機(jī)制。PINK1和Parkin雙敲除小鼠給予APAP治療，出現(xiàn)谷胱甘肽恢復(fù)延遲，線粒體自噬顯著減少，線粒體功能障礙增加，最終導(dǎo)致肝損傷加重［39］。因此提示，調(diào)節(jié)PINK1/Parkin通路可有效保護(hù)藥物引起的肝細(xì)胞線粒體質(zhì)量控制失調(diào)和功能障礙。

2.4 炎癥反應(yīng)

肝作為機(jī)體“排毒”的主要器官，經(jīng)常會(huì)受到各種外界刺激或壓力的影響，進(jìn)而打破炎癥細(xì)胞因子之間的平衡。DILI的進(jìn)展通常涉及“損傷相關(guān)分子模 式 ”（damage-associated molecular pattern，DAMP），DAMP從受傷或壞死的細(xì)胞中釋放出來，并與Toll樣受體結(jié)合調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。自噬是炎癥細(xì)胞因子的重要影響因素，自噬可以通過抑制炎癥因子白細(xì)胞介素1β的生成來限制急性中毒性肝損傷［40］。Qu 等［23］發(fā)現(xiàn)，順鉑通過抑制自噬并激活NLRP3炎癥小體，進(jìn)而引起急性肝損傷，表明自噬和NLRP3激活可能在順鉑誘導(dǎo)的毒性機(jī)制中起關(guān)鍵作用。炎癥發(fā)生的同時(shí)也可以激活自噬。在異煙肼引起的肝細(xì)胞炎癥模型中發(fā)現(xiàn)，異煙肼也可顯著增加自噬相關(guān)因子水平，導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷進(jìn)一步加劇［15］。因此，炎癥與自噬的相互作用也值得DILI相關(guān)研究的重點(diǎn)關(guān)注。

2.5 凋亡

凋亡和自噬是程序性細(xì)胞死亡的2種形式，自噬與凋亡之間存在著復(fù)雜的交互關(guān)系，這種復(fù)雜的交互關(guān)系決定了肝細(xì)胞凋亡的程度。通常情況下，自噬抑制肝細(xì)胞凋亡。Ni等［41］研究表明，肝細(xì)胞特異性缺失自噬相關(guān)基因5引起細(xì)胞凋亡增加。Wandrer等［8］發(fā)現(xiàn)，胺碘酮可以升高血清中胱天蛋白酶裂解的角蛋白18水平，而且抑制自噬后肝毒性增加。因此，抑制自噬及誘導(dǎo)凋亡可能是胺碘酮介導(dǎo)肝細(xì)胞損傷的機(jī)制。在有些情況下，自噬或自噬相關(guān)蛋白可能有助于誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致“自噬性細(xì)胞死亡”。五味子乙素對(duì)細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡和自噬的誘導(dǎo)作用可能促進(jìn)其肝毒性作用［42］。此外，胱天蛋白酶的激活可以通過Beclin 1的切割抑制自噬，說明細(xì)胞凋亡也可以影響自噬過程［43］。這些研究表明，自噬和細(xì)胞凋亡是緊密相連的，研究自噬與凋亡的關(guān)系能更好的理解DILI的發(fā)病機(jī)制。

3 自噬調(diào)節(jié)與藥物性肝損傷的防治

近年來，越來越多的研究表明，一些藥物可以通過激活或抑制自噬來調(diào)節(jié)肝組織或細(xì)胞氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和炎癥反應(yīng)等反應(yīng)，進(jìn)而有效預(yù)防或減輕DILI。在APAP誘導(dǎo)的肝損傷研究中發(fā)現(xiàn)，氯喹預(yù)處理增強(qiáng)NLRP3炎癥小體信號(hào)通路，進(jìn)而加重了肝損傷，西羅莫司預(yù)處理則抑制NLRP3炎癥小體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而減輕肝損傷［44］。甘油香豆素通過激活自噬和c-Jun氨基端激酶信號(hào)通路來緩解APAP誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和肝損傷［45］。由于線粒體在調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡中至關(guān)重要，因此通過自噬消除有缺陷的線粒體也是自噬提供保護(hù)作用的機(jī)制之一。脂聯(lián)素通過促進(jìn)自噬以預(yù)防APAP引起的線粒體功能障礙，進(jìn)而減輕APAP誘導(dǎo)的肝損傷［46］。針對(duì)過度自噬誘發(fā)的肝細(xì)胞損傷甚至死亡，則可通過抑制自噬而減輕DILI。柚皮苷可以通過抑制自噬而調(diào)節(jié)環(huán)磷酰胺引起的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激變化，從而對(duì)環(huán)磷酰胺誘發(fā)的急性肝損傷起到保護(hù)作用［21］。BGP-15是一種氫氧酸衍生物，BGP-15給藥可使APAP誘導(dǎo)的自噬標(biāo)志物顯著減少，線粒體損傷減輕，并使受損線粒體數(shù)量明顯減少，進(jìn)而起到保肝作用［47］。對(duì)于右旋糖酐鐵誘發(fā)的LO2細(xì)胞活力下降及凋亡率增加，黃芪甲苷Ⅳ可通過降低自噬體的產(chǎn)生及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ水平進(jìn)行緩解［20］。這些研究提示，自噬干預(yù)已成為預(yù)防治療DILI的重要策略?；谧允稍贒ILI中的重要作用，部分自噬干預(yù)劑已經(jīng)應(yīng)用于DILI防治的相關(guān)臨床試驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

自噬在維持肝細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和消除有害的細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)中起著至關(guān)重要的作用，與DILI和多種肝疾病的發(fā)生發(fā)展存在密切關(guān)系。自噬的主要作用是促細(xì)胞存活，但在某些情況下，也是導(dǎo)致細(xì)胞死亡的重要原因。盡管自噬在DILI中的作用及相關(guān)機(jī)制研究已有較多報(bào)道，但其具體影響機(jī)制還不完全清楚，特別是自噬與其他因素相互作用及其在DILI中的作用還有待更多深入探討。這些研究不僅為了解DILI的機(jī)制提供新的證據(jù)，也可為尋找和發(fā)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)自噬并干預(yù)DILI的藥物以及相關(guān)肝疾病治療提供新的思路。