LC3相關(guān)吞噬作用與動脈粥樣硬化①

王建茹 朱明軍

（河南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，鄭州450000）

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種免疫系統(tǒng)參與的慢性炎癥性疾病，其發(fā)病機制尚未完全闡明，研究者提出了不同的學說從不同的角度對其病理過程進行闡述［1-2］。巨噬細胞、單核細胞等多類細胞均在一定程度上介導(dǎo)AS的發(fā)生和發(fā)展，其中巨噬細胞在AS 病理過程中的致病作用一直是研究的熱點和重點。巨噬細胞不能及時清除凋亡細胞（apoptotic cells，ACs），導(dǎo)致斑塊內(nèi)ACs聚集，促炎因子大量釋放，進而誘發(fā)繼發(fā)性壞死核形成，因此，巨噬細胞清除ACs功能障礙是不穩(wěn)定性斑塊形成和進展的重要病理環(huán)節(jié)［3］。2007年，SANJUAN 等［4］在巨噬細胞吞噬LPS包裹的顆粒、酵母多糖、大腸埃希氏菌的過程中首次發(fā)現(xiàn)了LC3 相關(guān)吞噬作用（LC3-associated phagocytosis，LAP）的現(xiàn)象。LAP 是近年來發(fā)現(xiàn)的巨噬細胞新的吞噬形式，可通過高效清除ACs、病原體等，介導(dǎo)包括AS 在內(nèi)的多種自身免疫性、炎癥性疾病的病理過程［5-6］。本文重點對LAP 的相關(guān)研究進展及其與AS的關(guān)系進行綜述，旨在為防治AS相關(guān)心腦血管疾病提供新的理論依據(jù)。

1 LAP的概述

1.1 LAP 的特征 吞噬和自噬是2 個古老、保守的過程，分別涉及溶酶體介導(dǎo)的胞外和胞內(nèi)物質(zhì)的降解和清除，他們對細胞攝取營養(yǎng)物質(zhì)，維持機體的穩(wěn)態(tài)十分重要。吞噬是指吞噬細胞通過受體依賴的形式識別并內(nèi)吞微生物、ACs等胞外物質(zhì)，形成吞噬泡然后再與溶酶體融合，消化并降解內(nèi)吞物的過程［7］。自噬是真核細胞通過溶酶體途徑降解胞內(nèi)蛋白和受損細胞器等物質(zhì)的過程，該過程以LC3 標記的雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬泡為主要特征［8］。LAP 的過程為吞噬細胞通過模式識別受體將胞外“cargo”吞噬后，募集自噬相關(guān)蛋白形成單層膜結(jié)構(gòu)的吞噬體，最終將內(nèi)吞物高效降解［9］，該過程以形成LC3-Ⅱ修飾的單層膜結(jié)構(gòu)的吞噬體（LAP 小體）為特征（見圖1）［10］。

圖1 巨噬細胞LAP小體［10］Fig.1 LAP vesicles of macrophages［10］Note：Green.Macrophages with GFP-LCS；Red.Apoptotic cells.

1.2 LAP的過程 LAP作為一種非經(jīng)典自噬，是吞噬細胞自噬和吞噬作用的橋梁，其過程大致可分為以下幾個階段（見圖2）［11-12］。①LAP 的啟動：病原微生物、免疫復(fù)合物、ACs等多種胞外“cargo”被吞噬細胞表面的模式識別受體識別后啟動LAP，這些受體包括TLRs、c 型凝集素Dectin-1、FcR、PtdSer-R（主要為TIM4），這些受體功能障礙可能會導(dǎo)致LAP受損。②單層膜吞噬體的形成：吞噬細胞胞內(nèi)級聯(lián)信號被激活，細胞骨架重組，胞膜向細胞內(nèi)凹陷形成吞噬杯，然后吞噬杯封閉將胞外“cargo”包裹在內(nèi)，形成單層膜結(jié)構(gòu)的吞噬體。③LAP 小體的形成：單層膜吞噬體形成LAP 小體的過程需要膜修飾和ROS 的產(chǎn) 生。 由class ⅢPI3K 復(fù) 合 物（包 括VPS15、VPS34、Beclin-1、UVRAG、Rubicon）產(chǎn)生的PI3P 迅速向單膜吞噬體膜募集（PI3P 修飾）。然后PI3P 與p40phox 亞型結(jié)合，活化NOX2 復(fù)合物［該復(fù)合物由胞質(zhì)源的NOX2 成分（p47phox、p40phox、p67phox、Rac1）和吞噬體源的NOX2 成分（NOX2、p22phox）組成］，進而誘發(fā)ROS 的釋放；p22phox 亞型與Rubicon直接結(jié)合可起到穩(wěn)定NOX2復(fù)合物的作用。PI3P和ROS 能活化自噬機制中的ATG12-ATG5-ATG16L1和LC3-PE 共軛體系，誘導(dǎo)LC3-Ⅱ向單層膜吞噬體募集（LC3-Ⅱ修飾），形成LC3+吞噬體即LAP 小體。上述的分子機制中的相關(guān)成員功能受損會影響LAP的整個過程。④內(nèi)吞物的降解：LAP 小體迅速與溶酶體融合，促進吞噬溶酶體的成熟，加速水解酶等降解內(nèi)吞物，完成整個處理過程。

圖2 LC3相關(guān)吞噬作用（LAP）過程概述［11］Fig.2 Overview of LC3-associated phagocytosis（LAP）process［11］

1.3 LAP 的功能 LAP 的目標是將胞外“cargo”降解，而LAP后的最終結(jié)果在很大程度上取決于“cargo”。經(jīng)病原微生物活化的LAP 有利于MHC-Ⅱ類分子抗原遞呈，可增強吞噬細胞清除病原微生物的能力，提高適應(yīng)性免疫［13］。體內(nèi)ACs 與TIM4 結(jié)合誘導(dǎo)的LAP 可促進吞噬細胞及時高效清除ACs，并限制促炎因子IL-1β、IL-6 的釋放，促進抗炎因子IL-10、TGF-β 的釋放，進而抑制炎癥反應(yīng)［10］。FcR 識別體內(nèi)循環(huán)免疫復(fù)合物激活的LAP 能誘導(dǎo)免疫細胞分泌大量IFN-α，介導(dǎo)自身免疫［12］。LAP 在免疫反應(yīng)過程中促成了不同的結(jié)果，參與了多種自身免疫性、炎癥性疾病的病理過程［5-6，14］。

2 LAP在AS病理過程中可能的作用機制

AS 是一個慢性血管炎癥性自身免疫性疾病，LAP 可能通過清除病原微生物、清除ACs、抑制炎癥、調(diào)控免疫等多種效應(yīng)途徑介導(dǎo)了AS 的病理過程。流行病學、病理學以及動物模型研究顯示，病原微生物感染在AS 及其并發(fā)癥中起重要作用［15-17］。LAP 可及時高效吞噬和降解宿主細胞內(nèi)的病原體，在清除病原微生物感染過程中發(fā)揮重要作用［13］。研究報道，流感病毒參與了AS 的病理過程，流感病毒可通過ATG16L1 的WD40 區(qū)域，活化LAP 從而被及時殺滅［13，15，18］。ACs 清除障礙所激活的自身免疫反應(yīng)是系統(tǒng)性紅斑狼瘡和AS 的共同致病機制，LAP缺陷導(dǎo)致的ACs積聚及炎癥因子的釋放介導(dǎo)了系統(tǒng)性紅斑狼瘡的病理過程［19-20］。以上研究顯示，LAP缺陷可加劇AS的病變程度及其相關(guān)疾病進展。

AS 初期，脂蛋白沉積于血管內(nèi)皮下，經(jīng)過氧化后，產(chǎn)生大量的促AS細胞因子，并募集炎癥細胞（如中性粒細胞、單核細胞等）向血管壁遷移，導(dǎo)致血管壁出現(xiàn)大量的促AS 細胞浸潤［21-27］。巨噬細胞、平滑肌細胞等吞噬沉積在血管壁的脂質(zhì)后，形成泡沫化細胞，同時，這些泡沫細胞又可分泌細胞外基質(zhì)加劇脂蛋白在內(nèi)皮下的滯留和促炎細胞因子的釋放［22-27］。AS 病變處存在大量免疫細胞，巨噬細胞是這些免疫細胞中重要的組成部分。巨噬細胞LAP作為一個潛在的血管炎癥調(diào)節(jié)器，以免疫沉默的形式，在清除修飾的脂質(zhì)和脂蛋白方面發(fā)揮著重要作用［5］。

AS 進展期，炎癥環(huán)境、脂質(zhì)負載等因素致使AS病變處許多病變細胞發(fā)生凋亡，同時，LAP、胞葬作用、吞噬作用等功能障礙，導(dǎo)致大量ACs和細胞碎片集聚，繼而形成壞死核，并釋放大量促炎因子，推動AS的病理進展［22-28］。晚期階段，AS以血管壁存在大量ACs 聚集、大的壞死核、薄的斑塊纖維帽、斑塊破裂等為特征，巨噬細胞LAP 缺陷可能與晚期AS 有關(guān)［29］。特異性敲除巨噬細胞Atg5 后，晚期AS 模型小鼠的病變程度進一步加劇，病變處ACs大量集聚，壞死核面積擴大，大量炎性因子釋放以及炎癥小體活化；炎癥環(huán)境可促使周圍巨噬細胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶，使纖維帽變薄易破潰，進而誘發(fā)急性血栓栓塞事件［29-30］。這些研究表明，LAP 相關(guān)信號分子的功能障礙可損傷LAP，導(dǎo)致AS 病變處ACs 積聚、炎癥因子釋放，從而促進AS的病理進程。

3 總結(jié)

AS是導(dǎo)致包括心、腦血管疾病在內(nèi)的多種血管疾病的重要病理基礎(chǔ)［2］。針對AS 不同階段的病理機制，現(xiàn)代醫(yī)學家提出了相應(yīng)的治療方案和措施如血運重建、他汀藥物治療等，然而，由AS導(dǎo)致的心腦血管病的患病率及死亡率仍不斷上升而且呈年輕化趨勢。因此，積極探究AS 的發(fā)病病理機制，發(fā)掘新的干預(yù)靶點并開發(fā)新的防治措施，具有十分重要的臨床和社會意義。本文結(jié)果提示，增強LAP 功能是有效干預(yù)AS 進展、減少AS 相關(guān)性疾病誘導(dǎo)的不良血管事件發(fā)生的可能潛在性靶點。然而，現(xiàn)階段關(guān)于LAP 功能障礙參與AS 病理過程的相關(guān)研究尚存在諸多不足和盲點，需要進一步證實，比如LAP可調(diào)控細胞代謝重編程、胰島素抵抗等，還與巨噬細胞極化、自噬等表型存在一定的相關(guān)性，它們在AS 病理過程中是否存在協(xié)同或拮抗作用尚需進一步探索。另外，LAP是一個相對較新的研究領(lǐng)域，尚有諸多問題需要探究，比如是否有其他分子參與LAP 過程；LAP 的相關(guān)研究結(jié)果大都僅停留在基礎(chǔ)實驗的層面，是否能應(yīng)用到人類等等?？傊?，LAP在AS病理過程中的作用機制研究仍面臨諸多挑戰(zhàn)，深入的探索研究將會為進一步闡釋AS 的病理機制及其治療措施帶來新的曙光。