周羅慧，柏亞明，孫毅，王昱冕，王紅

昆明醫(yī)科大學(xué)/昆明醫(yī)科大學(xué)附屬心血管病醫(yī)院（云南省阜外心血管病醫(yī)院），云南昆明650000

年齡≥50 歲、高脂血癥（hyperlipoidemia，HL）、動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）及高血壓等均為心血管疾病的影響因素［1］。全世界范圍內(nèi)每年死于心血管疾病的患者高達(dá)1 500 萬(wàn)例，且≥50%以上存活患者生活無(wú)法自理［2-3］。細(xì)胞自噬（Autophagy）在人體的生理、病理過(guò)程中隨處可見(jiàn)。自噬處于正常表達(dá)狀態(tài)時(shí)能起到清理細(xì)胞內(nèi)過(guò)量或受損的細(xì)胞器和蛋白質(zhì)，繼而維持蛋白質(zhì)平衡，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)循環(huán)。若機(jī)體受到嚴(yán)重?fù)p害時(shí)，自噬又會(huì)參與其中，過(guò)度自噬時(shí)還會(huì)參與疾病進(jìn)展。當(dāng)細(xì)胞出現(xiàn)過(guò)度自噬可參與機(jī)體的病理過(guò)程。血管損傷后的血管生成和再生對(duì)心血管疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。心肌梗死后梗死組織內(nèi)的血管再生對(duì)改善患者心功能極為重要。最新研究，自噬可介導(dǎo)血管生成，但其具體信號(hào)通路對(duì)血管生成的調(diào)控作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究?，F(xiàn)將血管生成過(guò)程中的自噬調(diào)控作用及自噬信號(hào)通路調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展綜述如下。

1 自噬的生理功能

自噬廣泛存在于真核細(xì)胞中，可分為巨自噬、微自噬、分子伴侶介導(dǎo)自噬。細(xì)胞在受到刺激時(shí)，可誘發(fā)自噬，首先細(xì)胞內(nèi)形成自噬體，自噬體與溶酶體結(jié)合形成自體吞噬泡并在溶酶體內(nèi)酶解最終完成該過(guò)程。自噬在生理?xiàng)l件下可維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，清除功能異常的細(xì)胞，保護(hù)受損細(xì)胞，起到內(nèi)源性管家的作用；而應(yīng)激條件下，可導(dǎo)致過(guò)度自噬并引起細(xì)胞死亡，促進(jìn)疾病的發(fā)生發(fā)展。

1.1 自噬的條件及過(guò)程 根據(jù)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)到溶酶體內(nèi)的途徑差異，可將細(xì)胞自噬分成三種，即巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)自噬（Chaperone mediated autophagy，CMA），巨自噬是最重要的一種。自噬體、自體吞噬泡及溶酶體是自噬發(fā)生的必要條件。其中自體吞噬泡是自噬體與溶酶體結(jié)合的產(chǎn)物，通常被單層膜包圍著，內(nèi)部常含有尚未分解的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和高爾基復(fù)合體或脂類(lèi)、糖原等。它的作用底物主要以?xún)?nèi)源性方式存在，即由細(xì)胞內(nèi)的某些殘存（蛻變、破損）的細(xì)胞器或（和）局部細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)細(xì)胞處于正常狀態(tài)時(shí)自體吞噬泡主要扮演“清道夫”的角色，即對(duì)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)中一些在消化、分解、自然更替的細(xì)胞產(chǎn)生作用。研究［4-5］發(fā)現(xiàn)，適度增加自體吞噬泡含量對(duì)細(xì)胞有保護(hù)作用。當(dāng)細(xì)胞受到如機(jī)械性損傷、射線照射、藥物作用等理化傷害時(shí)，細(xì)胞內(nèi)自體吞噬泡含量增加。自噬體作為細(xì)胞自噬的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的半衰期極短，約在8 min左右，由此可判定細(xì)胞自噬是細(xì)胞對(duì)環(huán)境變化的一種有效反應(yīng)，但相關(guān)機(jī)制目前研究尚未充分。

細(xì)胞自噬的過(guò)程開(kāi)始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體囊泡將細(xì)胞質(zhì)中的線粒體、內(nèi)吞體、過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器包被［6］，并最終形成初始自體吞噬泡（initial autophagic vacuoles，AVi），胞內(nèi)體與AVi融合后形成中間自體吞噬泡（intermediate autophagic vacuoles，AVi/d），接著溶酶體再與AVi融合，最終形成降解自體吞噬泡（degrading autophagic vacuoles，AVd），AVi中的內(nèi)容物和內(nèi)膜被溶酶體內(nèi)各種酶降解，最終完成細(xì)胞自噬［7-8］。細(xì)胞自噬過(guò)程中始終受到破壞且破壞明顯的部位主要是線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。研究［9-10］指出，細(xì)胞自噬過(guò)程中細(xì)胞膜、細(xì)胞核并不會(huì)受到直接性破壞，但二者最終被消化、分解與其所形成的自體吞噬泡有關(guān)。

1.2 自噬的生理功能 細(xì)胞自噬作為細(xì)胞的一種死亡程序，是細(xì)胞主動(dòng)性死亡的關(guān)鍵因素之一。

細(xì)胞自噬具有抑癌、促癌雙重性。細(xì)胞自噬在腫瘤發(fā)生全過(guò)程中可保護(hù)細(xì)胞，同時(shí)在早、晚期腫瘤的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮抑癌、促癌作用［11］，造成這一現(xiàn)象的原因主要與細(xì)胞自噬的保護(hù)對(duì)象轉(zhuǎn)移有關(guān)。細(xì)胞自噬的生理功能可分為以下幾點(diǎn)：①內(nèi)源性管家機(jī)制正常狀態(tài)下的細(xì)胞，其運(yùn)行機(jī)制是相對(duì)穩(wěn)定的，在這種情況下的細(xì)胞自噬主要發(fā)揮管家機(jī)制，即過(guò)氧化物體、長(zhǎng)壽命蛋白、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行調(diào)控、更新，并在上述基礎(chǔ)上對(duì)胞內(nèi)蛋白進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化細(xì)胞器，這是細(xì)胞自噬能維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定原因所在。②外源性防御和應(yīng)激調(diào)控機(jī)制病理學(xué)研究［12-13］發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞自噬作為一種防御和應(yīng)激調(diào)控機(jī)制，其除了扮演內(nèi)源性機(jī)制外，對(duì)外源性刺激也有一定作用，如氧化應(yīng)激、營(yíng)養(yǎng)缺乏、感染及低氧等適應(yīng)性反應(yīng)均與細(xì)胞自噬有關(guān)，因?yàn)榧?xì)胞重建、再生、修復(fù)等過(guò)程中所需的原料由游離脂肪酸、氨基酸等組成，這些物質(zhì)是由細(xì)胞自噬所降解出來(lái)的，同時(shí)細(xì)胞的某些能量循環(huán)物質(zhì)由細(xì)胞自噬降解而來(lái)，并參與細(xì)胞能量供給。③特異性融合細(xì)胞自噬還參與組織的特異性融合［14］。細(xì)胞自噬可抵御外部環(huán)境給細(xì)胞造成損傷，參與亞細(xì)胞重構(gòu)，保護(hù)受損的細(xì)胞。

2 血管生成過(guò)程中自噬的調(diào)控作用

自噬對(duì)血管生成的調(diào)控具有雙重性，血管損傷后自噬相關(guān)蛋白、炎癥因子可通過(guò)調(diào)控細(xì)胞自噬促進(jìn)血管生成。敲除自噬相關(guān)蛋白可抑制血管生成。自噬與凋亡也緊密相關(guān)，二者均能起到保護(hù)心肌細(xì)胞的作用，通過(guò)促進(jìn)血管生成，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的保護(hù)。

2.1 自噬促進(jìn)血管生成 血管生成與細(xì)胞自噬關(guān)系極為密切，細(xì)胞自噬可促進(jìn)血管生成。研究［15］表明，AS小鼠發(fā)生血管損傷時(shí)心肌血管損傷處的血管內(nèi)皮細(xì)胞（vascular endothelial cells，VECs）中的自噬相關(guān)蛋白水平的明顯下調(diào)便伴有miR-214-3p 表達(dá)上調(diào)現(xiàn)象，自噬相關(guān)基因（Autophagy- related genes，ATGs）中的兩種蛋白（ATG-5和ATG-12）表達(dá)水平與VECs 中的miR-214-3p 呈負(fù)相關(guān)。同時(shí)該研究中的體外試驗(yàn)［16］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)未成熟的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（Human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）自噬受氧化低密度蛋白（Oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL）所誘導(dǎo)的群體倍增數(shù)（Population Doublings，PDL）的影響時(shí)，AS 小鼠的 miR-214-3p 表達(dá)相對(duì)較低，而當(dāng)ox-LDL 誘發(fā)的自噬發(fā)生時(shí)，又會(huì)受到miR-214-3p 過(guò)表達(dá)抑制。AS 小鼠機(jī)體中不僅有顯著的胞質(zhì)內(nèi)蛋白微管相關(guān)蛋白質(zhì)1 輕鏈3BⅡ（LC3BⅡ）蛋白的下調(diào)，其胞質(zhì)內(nèi)的LC3BⅡ自噬體數(shù)目也隨之下降。同時(shí)有化學(xué)抑制劑及特定基因敲除實(shí)驗(yàn)證實(shí)，心血管疾病患者的一些炎癥因子［17］，比如細(xì)胞白介素-8（interleukin-8，IL-8）、單核細(xì)胞趨化因子-1（Monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）等所介導(dǎo)的HUVEC 管腔形成均與自噬阻斷有關(guān)，原因在于自噬阻斷后，上述這些炎癥因子所誘導(dǎo)的鋅指轉(zhuǎn)錄因子（Monocyte chemotactic protein -1 induced protein，MCP-1IP）表達(dá)便與 IL-8、MCP-1 等產(chǎn)生依賴(lài)。在此過(guò)程中HUVEC 又會(huì)進(jìn)一步激活氧化應(yīng)激與自噬，最終促進(jìn)HUVEC 管腔形成。血管損傷后自噬表達(dá)水平的改變可促進(jìn)血管再生，我們考慮能否通過(guò)調(diào)控自噬促進(jìn)心肌梗死后心臟血管再生，從而改善患者心功能，還需要進(jìn)行更深層次的研究。

2.2 自噬抑制血管生成 趙璇等［18］以HUVEC 為模型的高糖誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酸性自噬泡的生成與VECs 中的LC3B Punctas 數(shù)量和高糖增加關(guān)系密切，且高糖的增加會(huì)上調(diào)LC3B-Ⅱ蛋白表達(dá)，選擇性自噬接頭蛋白p62（Sequestosome-1，SPSTM1）蛋白表達(dá)作為自噬底物雖然不受影響，但會(huì)促進(jìn)細(xì)胞凋亡核心成員半胱天冬酶（caspase）的切割底物，多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1（poly ADP-ribose polymerase-1，PARP-1）蛋白的切割，而在此基礎(chǔ)上予以新型丁內(nèi)酯衍生物 3-芐基-5-（2-硝基苯氧甲基）-γ-丁內(nèi)酯（3BDO）處理則可實(shí)現(xiàn)對(duì)LC3B Ⅱ表達(dá)下調(diào)和對(duì)PARP-1 蛋白表達(dá)切割。有學(xué)者［1-2］研究發(fā)現(xiàn)，自噬相關(guān)蛋白-7（ATG-7）被敲除或利用3-甲基腺嘌呤（3-Methyladenine，3-MA）抑制時(shí)，血管生成抑制情況減輕。神經(jīng)母細(xì)胞瘤組織中的血管生成同樣受胃泌激素釋放肽及其受體的表達(dá)影響，參與了細(xì)胞自噬的負(fù)性調(diào)控［3］。

3 血管生成過(guò)程中自噬信號(hào)通路的調(diào)控機(jī)制

自噬信號(hào)通路主要有AMPK 信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路等。 自噬相關(guān)AMPK 信號(hào)通路可通過(guò)調(diào)控單磷酸腺苷酸活化蛋白激酶的表達(dá)，調(diào)控血管生成。Notch 信號(hào)通路等信號(hào)通路通過(guò)CBF-1/RBP-Jκ依賴(lài)途徑、CSL 非依賴(lài)途徑調(diào)控心肌缺氧損傷，保護(hù)心肌細(xì)胞，促進(jìn)血管生成。

3.1 AMPK 信號(hào)通路在血管生成過(guò)程中的調(diào)控機(jī)制 自噬信號(hào)通路參與單磷酸腺苷酸活化蛋白激酶（5’-Amp-activated protein kinase，AMPK）的功能表達(dá)，調(diào)控血管生成。AMPK 有三種（ɑ、β、γ）亞基，主要分布在腎、肝、心、腦和胰島組織中。心血管疾病發(fā)生時(shí)，由于線粒體自噬（mitophagy）穩(wěn)態(tài)失衡，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)受破壞而影響血管功能。由于細(xì)胞多處于代謝應(yīng)激狀態(tài)，胞內(nèi)AMP 表達(dá)隨之升高或促進(jìn) AMP/ATP 比值上升，AMP 通過(guò)與及 γ 亞基結(jié)合，促進(jìn)ɑ 催化亞基第172 位的蘇氨酸進(jìn)行磷酸化，當(dāng)ɑ催化亞基被激活時(shí)，繼而使AMPK信號(hào)通路被激活。研究［19-21］發(fā)現(xiàn)，心血管疾病患者細(xì)胞中的 AMPK 還可被5’-AMP 別構(gòu)和瘦素、抵抗素、脂聯(lián)素等激活，而參與到心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展。AMPK 信號(hào)通路在心血管疾病演變過(guò)程中可能扮演介導(dǎo)信號(hào)通路。血管生成是發(fā)育、生殖和組織損傷修復(fù)的必要條件。正常生理?xiàng)l件下真核細(xì)胞內(nèi)的AMPK含量極低，多處于無(wú)活性狀態(tài)。心血管疾病等發(fā)生時(shí)，由于真核細(xì)胞處于缺氧或低能量等應(yīng)激狀態(tài)下，AMP/ATP 比值隨之升高，導(dǎo)致AMPK 激酶系統(tǒng)被迫開(kāi)啟，迫使消耗ATP 途徑關(guān)閉和ATP 再生途徑啟動(dòng)。同時(shí)，當(dāng)AMPK 信號(hào)通路激活時(shí)，機(jī)體中的氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxic inducible factor-1α，HIF-1α）和血管內(nèi)皮 生 長(zhǎng) 因 子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等血管生成因子表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)血管生成，改善局部供血、供氧以應(yīng)對(duì)血管損傷部位缺血缺氧的應(yīng)激反應(yīng)。另外，微血管密度（micro-vessel density，MVD）增加和內(nèi)皮祖細(xì)胞（endothelial progenitor cells，EPCs）降低也與AMPK 信號(hào)通路自噬參與有關(guān)。綜上，AMPK 信號(hào)通路介導(dǎo)的自噬在心血管疾病的血管生成中發(fā)揮了重要作用，可通過(guò)影響自噬水平調(diào)節(jié)血管生成的速率與程度。

3.2 Notch 信號(hào)通路在血管生成過(guò)程中的調(diào)控機(jī)制 Notch 信號(hào)通路作為一類(lèi)高度保守的細(xì)胞表面受體，在脊椎動(dòng)物、非脊椎動(dòng)物機(jī)體中均廣泛存在，對(duì)生物細(xì)胞的發(fā)育有極其重要的調(diào)節(jié)作用。Notch信號(hào)通路活化的途徑主要分兩條，過(guò)程極其復(fù)雜。首先經(jīng)典的Notch 信號(hào)通路又稱(chēng)為CBF-1/RBP-Jκ依賴(lài)途徑，它的傳導(dǎo)需經(jīng)3 次裂解（S1、S2、S3）方可實(shí)現(xiàn)［22-23］，最終使組蛋白乙?；麅?nèi)段（NICD）與CBF-1 無(wú)毛滯后抑制因子（CBF-1，Suppressor of hairless，Lag，CSL）蛋白的結(jié)合，繼而促使 CSL 蛋白由轉(zhuǎn)錄抑制物轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)錄激活物，激活靶基因的轉(zhuǎn)錄。其次是CSL非依賴(lài)途徑，在此過(guò)程中Notch信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有三種調(diào)節(jié)方式［24］，即胞外水平、胞內(nèi)水平、胞核水平。劉升通過(guò)構(gòu)建急性心肌細(xì)胞損傷模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)3-MA 和雷帕霉素（Rapamycin，RAPA）試劑的最佳濃度（1μM和50nM）達(dá)到時(shí)，急性心肌細(xì)胞損傷患者的心肌細(xì)胞活力提高與Notch 信號(hào)通路1 過(guò)表達(dá)顯著相關(guān)［25］。由此可見(jiàn)，Notch信號(hào)通路可通過(guò)增強(qiáng)自噬的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)心肌缺氧、復(fù)氧損傷調(diào)控，最終保護(hù)心肌細(xì)胞。經(jīng)高通量測(cè)序及生物信息學(xué)分析系統(tǒng)篩選結(jié)果［26］來(lái)看，Notch信號(hào)通路1的關(guān)鍵miRNA 及 lncRNA 中，心肌自噬與 lncRNA-4321 表達(dá)量呈正相關(guān)，與miRNA-702-5p表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)。簡(jiǎn)而言之，miRNA-702-5p 與 lncRNA-4321 是可結(jié)合的了miRNA-702-5p 與lncRNA-4321 可能參與調(diào)控Notch信號(hào)通路，繼而參與心肌細(xì)胞的自噬活動(dòng)。血管生成的過(guò)程包含內(nèi)皮細(xì)胞分化為尖端細(xì)胞和莖細(xì)胞，并受 VEGF 和 Notch 通路的共同反饋調(diào)節(jié)［27］，Notch通路可通過(guò)負(fù)反饋機(jī)制抑制血管生成，更好的控制血管生成。

目前國(guó)內(nèi)外臨床均開(kāi)展了靶向自噬治療相關(guān)疾病，特別是血管性疾病的應(yīng)用，且取得一定成效。針對(duì)血管生成的的自噬調(diào)控而言，如下幾個(gè)治療途徑可行：①針對(duì)AMPK 介導(dǎo)信號(hào)通路在心血管疾病的血管生成機(jī)制，研發(fā)適應(yīng)于不同病理環(huán)境的AMPK miRNA 激活劑、抑制劑并適度聯(lián)用其他血管生成調(diào)控因子。②針對(duì)Notch 信號(hào)通路而言，同樣可針對(duì)性的實(shí)施3-MA、RAPA 干預(yù)，充分利用Notch 信號(hào)通路在心肌自噬調(diào)控過(guò)程中的雙重作用，開(kāi)發(fā)能控制miRNA-702-5p 與lncRNA-4321 表達(dá)的抗體或相關(guān)靶向藥物，實(shí)現(xiàn)自噬調(diào)控，并促進(jìn)血管生成。

綜上所述，細(xì)胞自噬在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中均發(fā)揮重要作用。自噬的生理功能主要有內(nèi)源性管家機(jī)制、外源性防御和應(yīng)激調(diào)控機(jī)制、特異性融合等。自噬對(duì)血管生成的調(diào)控具有雙重性。干預(yù)自噬相關(guān)AMPK 信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路等信號(hào)通路可以調(diào)控自噬水平，促進(jìn)血管生成。