李燕则 郭永清 卫建峰 郑李娜
[摘要]自噬是真核生物进化上高度保存的一种物质分解代谢途径，首要用于分解和收回使用细胞内受损的细胞器、过错折叠的长效大分子。但自噬的过度激活，关于机体来说却是一种危害机制。脑缺血再灌注危害的危害机制除与机体多种病理生理进程有关外，自噬也发挥了恰当重要的效果。自噬逐步变成防备和医治人类多种严峻疾病的靶点，其机制研讨也变成研讨焦点。本文旨在归纳自噬的相关概念，研讨自噬与脑缺血再灌注危害的联系，介绍自噬发作的相关信号通路。
[要害词]脑缺血再灌注危害；自噬；信号通路；mTOR
[中图分类号] R743 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2018）4（c）-0029-04
Progress autophagy mechanism and autophagy-related signaling pathways after cerebral ischemia-reperfusion injury
LI Yan-ze1 GUO Yong-qing2▲ WEI Jian-feng2 ZHENG Li-na2
1.Department of Anesthesiology，Shanxi Medical University，Shanxi Province，Taiyuan 030001，China；2.Department of Anesthesiology，Shanxi Provincial People′s Hospital，Shanxi Province，Taiyuan 030001，China
[Abstract]Autophagy is a highly conserved material decomposition and metabolism pathway in the evolution of eukaryotes，which allows the orderly degradation and recycling of intracellular damaged organelles or misfolded long-acting macromolecule.But hyperactivation of autophagy is an injury mechanism for the body.The injury mechanism of cerebral ischemia reperfusion injury is not only related to various pathophysiological processes，but also plays an important role in autophagy.Since autophagy has gradually become a target for the prevention and treatment of a variety of major diseases in human beings，its mechanisms arose increasing attention.This paper aims to summarize the related concepts about autophagy，study the relationship between autophagy and cerebral ischemia reperfusion injury as well as introduce the signaling pathways involved in autophagy.
[Key words]Cerebral ischemia reperfusion injury；Autophagy；Signal path；mTOR
世界衛生安排的数据标明，脑血管疾病是构成人类逝世的首要原因之一，因而，找到该种类型疾病正确的医治途径有助于脑血管疾病作业的顺畅打开[1]。脑缺血再灌注危害（cerebral ischemia reperfusion injury）是指脑安排因缺血导致其结构和功用的危害，可是有时缺血后再灌注不只不能使结构和功用康复，反而加重其危害，其危害严峻程度与缺血时刻、需氧程度及剩余血流量有关，危害区根据血流残存的多少分为中心区和半暗带区，中心区细胞逝世首要是细胞坏死，而半暗带区首要是细胞凋亡和自噬。半暗带区细胞仍有代谢生机，故对该区进行抗缺血医治是阻挠细胞恶化，减轻脑缺血再灌注危害的重要手法。
1自噬的相关概念
人体内环境的稳态首要靠物质组成与分解代谢的正常进行来保持。自噬是真核生物细胞一条重要的物质分解代谢途径，泛素蛋白酶体途径是另一条重要途径，二者的功用和结构各有特点[2]。细胞内受损的细胞器、过错折叠的高效大分子首要是经过自噬途径分解，进而完成细胞内环境的高效安稳工作。根据底物与溶酶体结合方法的不同将自噬分为三类：巨自噬（macroautophagy）、微自噬（microautophagy）和分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy）。它们各有分工，在真核细胞中，巨自噬最容易发作，与脑缺血再灌注危害的联系也最为亲近。巨自噬的发作首要序贯性经历下面4个进程：①诱导自噬发作；②构成自噬体；③自噬体与溶酶体膜的交融；④降解自噬体。微自噬指溶酶体膜内陷包裹目标靶物并被水解酶分解的进程[3]，而分子伴侣介导的自噬则指底物特定氨基酸序列（如KFERQ）在胞浆中的分子伴侣热休克蛋白70（heat shock protein 70，HSC70）的介导下辨认溶酶体膜上特异的受体溶酶体相关的膜蛋白2a（lysosome-associated membrane protein 2a，Lamp2a），使得底物与溶酶体结合，并由水解酶降解的进程[4]。
2自噬与脑缺血再灌注危害
机体正常的自噬比较保存，其发作保持在恰当水平，首要用于铲除胞内受损的细胞器、过错折叠的长效大分子等，以保持细胞高效安稳的代谢需求[5]。但是，超越极限自噬并不能保持细胞安稳，必定程度上会加重危害，促进细胞逝世。该种细胞逝世是一种细胞程序性逝世，被称为自噬性细胞逝世或Ⅱ型程序性细胞逝世[6-8]。
Wang等[9]研讨发现，大鼠全脑缺血再灌注后30 min，透射电镜下可见海马自噬体及自噬相关蛋白LC3-Ⅱ构成，24～48 h依旧保持在较高水平。脑缺血前30、60 min，在脑立体定位仪辅佐下向侧脑室内靶向打针自噬按捺剂3-MA，发现海马神经细胞逝世按捺安排蛋白（cathepsin）B开释削减和原位末端标记（TUNEL）阳性细胞数量下降。可见，自噬参加脑缺血再灌注危害，按捺自噬亦可明显减轻神经细胞缺血再灌注危害。
3脑缺血再灌注危害后自噬发作的相关信号通路
准确高效的信号通路调理，使得细胞能够应对各种外界影响并保持本身安稳。TOR（target of rapamycin）是一种调控细胞周期、成长和增殖的丝氨酸/苏氨酸激酶，是细胞自噬信号通路的一种调控蛋白，外界不良影响引起的细胞因子的改动可被TOR感知，影响自噬的发作。发作细胞内氧糖掠夺等，都可激活或按捺TOR活性，然后影响细胞自噬的发作[10]。
而在哺乳动物中，首要存在正常处于活化状况TOR的同源物哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）。mTOR可按捺自噬开始分子ULK1的活性，下降自噬的发作水平。TOR/mTOR能构成 TORC1/mTORC1和TORC2/mTORC2两种复合物。mTORC1包含PRAS40（proline-rich akt substrate 40 kDa）、也称为类G蛋白β亚基蛋白GβL（mLST8）、mTOR和Raptor（regulatory-associated protein of mTOR）。而雷帕霉素效果的首要靶点是Raptor[11]，雷帕霉素与其结合后，可按捺mTORC1的活性而诱导自噬的发作。mTORC2包含mTOR、mSin1（mammalian stress-activated protein kinase-interacting protein 1）、Protor（protein observed with rictor）和Rictor（rapamycin insensitive companion of mTOR），而Rictor对雷帕霉素不灵敏。蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）和蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）能够被mTORC2磷酸化，影响细胞骨架的构成[12]，但关于mTORC2和自噬的联系却鲜有报导。
3.1 PI3K/AKT/mTOR信号通路
研讨发现，磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/Akt/mTOR信号通路对自噬起着重要的调控效果，mTOR作为该通路中调控自噬的要害因子，它的活性是自噬体构成、老练的要害[13-16]。
PI3K是一种具有蛋白激酶及磷脂激酶的两层活性的蛋白，首要存在于细胞质中。外界影响引起细胞一系列改动信号，激活跨膜的酪氨酸激酶，然后招募PI3K的p85亚基，继而P110亚基接纳信号改动，激活PI3K[17]。PI3K可经过一系列信号传递激活Akt，经过下列途径激活mTOR：一是直接激活mTOR；二是经过按捺TSC1 /TSC2复合物的构成，直接激活mTOR。
结节性硬化复合物（tuberous sclerosis complex，TSC）是mTOR上游可调理mTOR活性一种化学分子。TSC2被称为GTP酶激活蛋白（GTPase-activating protein，GAP），能够经过激活GTP酶，使脑内Ras同系物（ras homolog enriched in brain，Rheb）Rheb-GTP由活化型变成失活的Rheb-GDP[18]。活化型的Rheb-GTP能够经过Raptor，激活mTORC1。Akt激活后，磷酸化TSC2，阻挠TSC1/2复合物构成，进而阻挠Rheb-GTP失活，激活mTORC1，按捺自噬。Raf-1-MEK1/2-ERK1/2也可按捺TSC1/TSC2，终究激活Rheb-mTORC1，按捺细胞自噬的发作[19]。
这一信号通路调控受第十号染色体缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因（phosphatase and tensin homolog deleted from chromosome 10，PTEN）的负性调控，PTEN能够经过按捺PI3K的活性，诱导自噬的发作[17]。
细胞在安稳状况时，有活性的mTOR能够引起自噬蛋白Atg13高度磷酸化，然后下降Atg13和Atg的活性[20]，使其招募下流PI3K、LC3的才能下降，自噬体构成水平下降，故而下降自噬发作水平，然后到达准确调理细胞代谢的意图。
3.2 AMPK-TSC1/2-mTOR信号通路
研讨发现，p38 通路能够诱导自噬的发作[21]。在缺血性脑疾病中，按捺p38能够按捺自噬，然后到达维护脑危害的意图。
AMPK的别的一条通路ERK1/2也对自噬起正性调控效果。db/db小鼠中，ERK1/2活性下降或增强导致自噬和自噬相关蛋白Atg-7表达的削减或添加，进而按捺或促进自噬[22]。
AMPK可感知能量的改动，当正常机体俄然遭到应激时，如缺血缺氧，三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）水平下降，即会激活AMPK，活化的AMPK能够按捺TSC2磷酸化，使Rheb-GTP失活，然后下降mTORC1的活性，激活自噬[23]。此外AMPK可经过DNA危害反响调理基因1（regulated indevelopment and DNA damage response 1，REDD1），增强或按捺TSC1/2的活性。在机体缺血缺氧时，AMPK能够诱导REDD1的表达，使得TSC2脱离其按捺性结合蛋白14-3-3，使得活化型Rheb-GTP变成失活Rheb-GDP，进而促进mTORC1失活[24]，促进自噬发作。
3.3 P53途径
p53亦参加调控细胞自噬。正常机体的p53含量较低，在细胞核中，一般与鼠双小蛋白2（murine double minute 2，MDM2）结组成异二聚体，调控细胞的增殖分解。当细胞遭到外界各种俄然影响时，如缺血缺氧、氧化应激、化学药物等，都能引起细胞内的蛋白激酶和NK（c-Jun amino-terminal kinase）磷酸化而激活p53。研讨标明，p53在細胞核和细胞质中以不同调理方法调理细胞自噬。在细胞核中，p53首要经过转录依靠性方法促进细胞自噬的发作。而在细胞质中的p53能以转录非依靠方法按捺自噬发作，首要是经过按捺AMPK活性和激活mTOR来完成的[25-26]。
在细胞中，p53亦可经过直接或直接激活mTOR上游一些调理因子而影响细胞自噬，这些因子首要包含PTEN（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome10）、AMPK、TSC2等。p53也能够直接反式激活TSC2，按捺mTOR的活性，上调细胞自噬。
p53在必定条件下能够激活蛋白激酶1（death-associated protein kinase1，DAPK1）以及促凋亡蛋白Bcl-2宗族成员Bax、Bad、Bnip3和Puma等，这些因子可使自噬蛋白Beclin1与Bcl-2/Bcl-xL彼此别离，而上调细胞自噬[27]。可见，p53可经过下调mTOR的活性或其他调理方法促进细胞自噬发作。
4小结
综上所述，跟着分子生物学中越来越多信号通路机制的不断提醒，近些年来研讨脑缺血再灌注危害后自噬的相关信号通路效果机制的文献也逐步增多，但尚有未发现的信号通路。终究经过何种办法在特定机遇效果于相关信号通路，进而经过减轻自噬而减轻脑缺血再灌注危害程度，还需要很多试验与实践来进一步探究。本文所述mTOR作为调控自噬通路的要害蛋白，说明其地点信号途径及其效果，将对神经系统缺血再灌注脑危害疾病供给至关重要的的医治计划。
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（收稿日期：2018-01-08 本文編辑：孟庆卿）
