李 靜，李 勇

變應(yīng)性鼻炎(allergic rhinitis, AR)是由IgE介導(dǎo)的Ⅰ型超敏反應(yīng), 由肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等多種細(xì)胞和炎性介質(zhì)參與的鼻黏膜變態(tài)反應(yīng)性疾病，以突然和反復(fù)發(fā)作的鼻癢、噴嚏、鼻塞、流清涕、嗅覺功能障礙等為主要臨床特征。AR影響著全球4億患者的生活[1],部分AR可能會(huì)進(jìn)一步發(fā)展為哮喘[2]，對(duì)人類健康、生活質(zhì)量及勞動(dòng)生產(chǎn)力造成了嚴(yán)重?fù)p害。然而由于該病發(fā)病機(jī)制尚未闡明，雖然現(xiàn)有的藥物治療能夠明顯改善癥狀，但是治療效果并不理想。近來(lái)研究表明自噬(autophagy)可能通過(guò)其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、基因多態(tài)性、參與免疫應(yīng)答及氣道重塑等幾方面調(diào)節(jié)氣道炎性反應(yīng)[3]。

自噬是一種不同于凋亡的細(xì)胞死亡編程[4]，廣泛地存在于真核細(xì)胞的生理過(guò)程中，在進(jìn)化上高度保守。正常生理?xiàng)l件下，細(xì)胞內(nèi)保持一個(gè)比較低的基礎(chǔ)自噬水平，當(dāng)細(xì)胞處于應(yīng)激(如感染、氧化應(yīng)激和饑餓等)狀態(tài)時(shí)，自噬水平會(huì)被迅速上調(diào)[5]。大量研究已經(jīng)證明細(xì)胞自噬與免疫系統(tǒng)以及炎性反應(yīng)之間有著密切的聯(lián)系[6-8]，以往研究表明，自噬對(duì)免疫性疾病的作用機(jī)制主要通過(guò)內(nèi)源性抗原遞呈發(fā)揮作用，而最近研究發(fā)現(xiàn)，自噬對(duì)免疫細(xì)胞的分化、成熟以及功能起著調(diào)控作用[6]。AR的發(fā)病主要由于免疫細(xì)胞失衡等[1]，因此，自噬可能通過(guò)各種免疫炎性細(xì)胞和氣道構(gòu)成細(xì)胞參與AR的發(fā)病,但目前相關(guān)研究較少。本文綜述自噬在AR中的可能發(fā)病機(jī)制。

1 自噬及主要分子標(biāo)記物

自噬分為三種類型，巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬。微自噬是溶酶體直接通過(guò)溶酶體膜的突出、隔膜和內(nèi)陷吞噬細(xì)胞質(zhì)中的底物。分子伴侶介導(dǎo)的自噬具有高度選擇性，只能降解一些特定蛋白而不能降解細(xì)胞器。這些能夠被降解的蛋白都含有特定的氨基酸序列，能被熱休克蛋白(heatshockprotein70,HSP70)分子伴侶或其復(fù)合物所識(shí)別并結(jié)合，隨后被直接運(yùn)送到溶酶體內(nèi)降解。通常說(shuō)的細(xì)胞自噬即巨自噬，在細(xì)胞巨自噬過(guò)程中，來(lái)源于細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體的雙層膜結(jié)構(gòu)可通過(guò)包裹細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)及某些細(xì)胞器形成自噬體(autophagosome)，并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹內(nèi)容物。

越來(lái)越多的證據(jù)表明細(xì)胞自噬及與之相關(guān)的調(diào)節(jié)蛋白能夠影響細(xì)胞內(nèi)很多極其重要的生理過(guò)程如細(xì)胞增殖、程序性細(xì)胞死亡、炎性反應(yīng)及細(xì)胞免疫功能等[5-6]。目前已經(jīng)有30多種自噬相關(guān)基因(autophagy-related gene，ATG)被發(fā)現(xiàn)，它們編碼的蛋白分子調(diào)控著整個(gè)細(xì)胞自噬過(guò)程(包括自噬體的形成以及自噬體捕獲受損的細(xì)胞器和生物大分子的過(guò)程)。ATG1蛋白主要參與自噬的誘導(dǎo)階段，能夠接收來(lái)自細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的信號(hào)，參與自噬體的形成，對(duì)于自噬體的成核和延伸至關(guān)重要；其活性主要受到哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶點(diǎn)(mammalian target of rapamycin，mTOR)的調(diào)控，位于PI3K信號(hào)通路的下游，是一個(gè)關(guān)鍵性的抑制性調(diào)節(jié)因子。mTOR作為能量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的感受器，在營(yíng)養(yǎng)豐富的條件下，可磷酸化ATG13，磷酸化的ATG13與ATG1結(jié)合減弱，使ATG1激酶活性下降，抑制自噬；相反，在饑餓的條件下，mTOR的活性被抑制，ATG13去磷酸化，從而與ATG1緊密結(jié)合，使激酶活性增強(qiáng)，誘導(dǎo)自噬[9]。雷帕霉素作為經(jīng)典的細(xì)胞自噬誘導(dǎo)劑，通過(guò)促進(jìn)ATG3去磷酸化和ATG1活化，增強(qiáng)自噬。

其中Beclin1(又稱為ATG6)在細(xì)胞自噬體雙層膜囊泡結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，很多自噬的研究采用敲除Beclin1基因研究自噬在體內(nèi)外的功能與作用[10]。Beclin1與Ⅲ型磷酸肌醇3激酶(class ⅢPI3K)的催化亞基Vps34相互作用，促進(jìn)自噬相關(guān)蛋白ATG21和ATG24與細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)合，形成前體自噬結(jié)構(gòu)，主要參與自噬體雙層膜，調(diào)控自噬前體和自噬體的形成[11]。微管相關(guān)蛋白1輕鏈3 (microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3)(ATG8的同源蛋白)則在細(xì)胞自噬體捕獲受損細(xì)胞器和生物大分子的過(guò)程中非常重要, 當(dāng)自噬發(fā)生時(shí)，孤立的LC3-Ⅰ與磷脂酰乙醇胺結(jié)合形成LC3-Ⅱ，從而形成完整的自噬體。因此，LC3-Ⅱ含量與自噬活性高低密切相關(guān)，是自噬的標(biāo)志分子，脂質(zhì)化的LC3-Ⅱ與本體 LC3-Ⅰ的比例已經(jīng)被公認(rèn)為是Westem blot檢測(cè)自噬程度的金標(biāo)準(zhǔn)[12]。同時(shí)，利用LC3在自噬形成過(guò)程中發(fā)生聚集的現(xiàn)象，在熒光顯微鏡下采用GFP-LC3融合蛋白示蹤和監(jiān)測(cè)自噬的形成過(guò)程，無(wú)自噬時(shí)，GFP-LC3融合蛋白彌散在胞漿中；自噬形成時(shí)，GFP-LC3融合蛋白轉(zhuǎn)位至自噬體膜，在熒光顯微鏡下形成多個(gè)明亮的綠色熒光斑點(diǎn)，一個(gè)斑點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)自噬體，可以通過(guò)計(jì)數(shù)評(píng)價(jià)自噬活性的高低。另外，透射電子顯微鏡是從形態(tài)學(xué)上觀察自噬現(xiàn)象最直接、最經(jīng)典的方法。

2 自噬參與AR的可能機(jī)制

氣道炎性反應(yīng)是公認(rèn)的AR發(fā)病機(jī)制。獲得性免疫在氣道炎性反應(yīng)的作用得到廣泛研究,其中抗原刺激及CD4+T淋巴細(xì)胞起重要作用。

2.1 自噬與抗原遞呈

在AR中，變應(yīng)原接觸機(jī)體后，經(jīng)抗原遞呈細(xì)胞(antigen-presenting cell, APC)攝取后與組織相容性復(fù)合物(major histocompatibility complex, MHC)分子結(jié)合，最終呈遞給初始的T淋巴細(xì)胞繼而產(chǎn)生一系列免疫反應(yīng)?？乖f呈是指有效的將抗原結(jié)合至MHC分子的途徑，這個(gè)過(guò)程需要細(xì)胞因子和細(xì)胞器之間復(fù)雜的相互作用。MHCⅠ主要呈遞細(xì)胞內(nèi)蛋白的肽段，而MHCⅡ主要呈遞來(lái)自細(xì)胞外和細(xì)胞膜的蛋白[13]。研究發(fā)現(xiàn)APC通過(guò)自噬作用吞噬抗原并將其裝載至溶酶體進(jìn)一步降解從而發(fā)揮抗原遞呈作用。自噬體輸送外源性抗原物質(zhì)到溶酶體,是胞內(nèi) MHCⅡ類抗原的重要來(lái)源。另外，在胞質(zhì) MHCⅡ的配體中,發(fā)現(xiàn)了自噬相關(guān)基因8 (Autophagy-related protein 8, Atg8) 的蛋白產(chǎn)物, 即 LC3和慢病毒顆粒(GABAA-receptor-associated protein, GABARAP)[14]。 Atg8 連接自噬體膜, 也是自噬體的必要蛋白, 參與形成完整的自噬體內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，同時(shí)在APC細(xì)胞中發(fā)揮呈遞和運(yùn)輸抗原的過(guò)程。此外，Atg8還可以增加 MHCⅡ的呈遞作用, 促進(jìn)自噬小體與 MHCⅡ相融合[15-16]。

2.2 自噬與免疫細(xì)胞

在幼稚T細(xì)胞中，不同的自噬水平影響著T細(xì)胞的分化方向，表明自噬在T細(xì)胞的發(fā)育和選擇上有作用；在成熟T細(xì)胞中，自噬對(duì)于維持T細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)、存活以及發(fā)揮T細(xì)胞的正常免疫功能都具有重要作用，更重要的是自噬能夠影響T細(xì)胞應(yīng)答的性質(zhì)與強(qiáng)度[17-18]。在自噬基因特異性缺失的ATG3-/-，ATG5-/-，ATG7-/-和 VPS34-/-小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，脾臟和淋巴結(jié)中T細(xì)胞數(shù)目明顯減少，體外分離培養(yǎng)的缺失相應(yīng)自噬基因的T細(xì)胞激活后也不能有效地增殖[19-20]?；駻TG5缺陷小鼠不僅T淋巴細(xì)胞數(shù)目明顯減少,當(dāng)外界抗原刺激時(shí),T淋巴細(xì)胞增殖受損，Th2型淋巴細(xì)胞表現(xiàn)出較高的自噬活性[21]。Beclin1基因缺陷的T細(xì)胞在受體收到刺激后出現(xiàn)細(xì)胞凋亡，而且Th1細(xì)胞比Th17細(xì)胞在Beclin1基因缺失后更易出現(xiàn)細(xì)胞凋亡，從而使Th1/Th17細(xì)胞比例失衡[22]，由此推斷，自噬作用是 T細(xì)胞發(fā)育和活化的重要調(diào)節(jié)器。

2.3 自噬與氣道上皮細(xì)胞損傷

氣道上皮作為接觸變應(yīng)原的第一道屏障，在AR中發(fā)揮重要作用。盡管有關(guān)自噬在人氣道上皮細(xì)胞的研究甚少,但最近不少研究者對(duì)其進(jìn)行了研究, Th2型細(xì)胞因子IL-13導(dǎo)致的氣道上皮細(xì)胞對(duì)于氣道黏液的形成和氧化應(yīng)激起了重要作用,并且是一種強(qiáng)有力的嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子，Dickinson等[23]的研究證明自噬參與了IL-13誘導(dǎo)的氣道上皮細(xì)胞黏液的分泌和氧化應(yīng)激損傷；敲除自噬基因ATG5或者ATG14后，能夠明顯減弱IL-13誘導(dǎo)的氣道上皮細(xì)胞黏液的分泌和氧化應(yīng)激損傷。 另外，自噬還參與了缺氧以及煙草誘導(dǎo)的氣道上皮細(xì)胞損傷及凋亡[24-25]。Ban等[26]發(fā)現(xiàn)自噬分子在難治性哮喘患者上皮細(xì)胞中高表達(dá)，炎性因子IL-1β能夠誘導(dǎo)原代支氣管上皮細(xì)胞以及人氣道上皮細(xì)胞系A(chǔ)549中自噬分子LC3-Ⅱ表達(dá)增加，使用自噬抑制劑或者敲除自噬基因ATG5及Beclin1后，IL-1β無(wú)法誘導(dǎo)LC3-Ⅱ表達(dá)。在鼻息肉組織中，自噬蛋白以及自噬泡明顯增多，特別在上皮細(xì)胞中尤為明顯，LPS、IFN-γ等能夠誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的鼻上皮細(xì)胞自噬[27-28]。上述研究表明，自噬參與氣道上皮的損傷，并且與氣道纖維化與組織重塑相關(guān)，最終導(dǎo)致疾病慢性化[29]。

3 自噬與變應(yīng)性鼻炎

自噬與AR治療目前雖然尚無(wú)相關(guān)報(bào)道,但通過(guò)上述總結(jié)，自噬可能通過(guò)參與抗原遞呈、T細(xì)胞分化以及上皮細(xì)胞損傷等參與AR的發(fā)病，因此自噬可能成為治療AR的一個(gè)新的且充滿前景的方向。自噬涉及到細(xì)胞生理學(xué)的多個(gè)方面,在獲得性免疫及固有免疫反應(yīng)中均發(fā)揮重要作用，參與調(diào)控感染、免疫及炎性反應(yīng)等[30]。 另外，AR和哮喘為上、下氣道的變應(yīng)性疾病，在流行病學(xué)、病因?qū)W和病理生理學(xué)上的相似性。目前研究表明自噬在哮喘的發(fā)病中發(fā)揮重要作用。Poon等[31]從基因?qū)W方面，研究了自噬相關(guān)基因的多態(tài)性與哮喘的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)Atg5的基因多態(tài)性與第一秒用力呼氣量有關(guān)，說(shuō)明自噬與哮喘患者的肺功能下降有關(guān)。在重度哮喘患者的痰粒細(xì)胞以及外周血嗜酸性粒細(xì)胞中自噬水平顯著高于正常對(duì)照及輕度哮喘患者。Martin等[32]發(fā)現(xiàn)哮喘急性發(fā)作期患者鼻黏膜上皮細(xì)胞中ATG5 mRNA的表達(dá)顯著上升。同時(shí)，自噬有可能參與哮喘患者的氣道重塑[33]。綜上，自噬可以成為氣道變應(yīng)性疾病新的治療靶點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

細(xì)胞自噬廣泛存在于真核細(xì)胞,它對(duì)細(xì)胞的作用存在兩面性:低水平的自噬可以維持細(xì)胞的穩(wěn)定，是細(xì)胞存活的必要條件；同時(shí)在細(xì)胞內(nèi)外誘導(dǎo)因素作用下,自噬可以作為疾病狀態(tài)的誘因。自噬可能通過(guò)參與抗原遞呈、調(diào)控各種免疫炎性反應(yīng)細(xì)胞和氣道構(gòu)成細(xì)胞參與AR的發(fā)病。因此,研究自噬調(diào)節(jié)可為AR防治提供新的思路和途徑,但目前自噬在AR中的直接作用機(jī)制研究較少，還需要更加深入的研究和更全面的證據(jù)闡明AR與自噬的關(guān)系。