自噬在类风湿关节炎和系统性红斑狼疮中的作用

【摘要】自噬是细胞维持平衡的重要机制，自噬的异常与各种疾病相关。在类风湿关节炎的破骨细胞、滑膜成纤维细胞，系统性红斑狼疮患者的淋巴细胞中都存在自噬基因及蛋白表达的异常。文章通过分析自噬与类风湿关节炎和系统性红斑狼疮的关系及其作用，为疾病的治疗提供新的思路。

【关键词】关节炎，类风湿；红斑狼疮，系统性；自噬 ；破骨细胞；滑膜成纤维细胞；淋巴细胞；机制

doi:10.3969/j.issn.2095-4174.2014.06.016

自噬（巨自噬）是一个“自食”过程，是线粒体或高尔基体等双层膜结构延伸包绕待降解蛋白或损伤细胞器形成自噬体，自噬体外膜与溶酶体融合形成自噬溶酶体，内膜及内容物被包裹进入溶酶体腔，在酸性蛋白酶的作用下被降解［1］。自噬在多数情况下起保护作用，尤其在饥饿等应激条件下，错误蛋白质或损伤细胞器的降解使营养物质循环利用，以维持细胞平衡［2-3］；然而，过度降解胞质成分会导致细胞的死亡。

对自噬分子机制的了解始于酵母中发现的自噬相关基因（autophagy-related gene,Atg）。目前，在真核生物中已发现30多种Atg。由自噬基因编码的多种蛋白复合物在人体自噬体的形成中起重要作用，主要有4类：ULK复合物，PI3K复合物，Atg12和LC3，Atg9及相关蛋白［1］。ULK复合物主要包括ULK1/2、Atg13和FIP200。蛋白ULK1/2与酵母Atg1同源，Atg13和FIP200分别与酵母Atg13和Atg17同源［4］。

在自噬中，研究较多的是哺乳动物雷帕霉素靶点（mTOR）和腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK），两者均为营养传感器。mTOR能与多种蛋白结合，形成两种复合物mTORC1和mTORC2。其中mTORC1参与自噬的调节，它可以与ULK1-Atg13-FIP200复合物结合，使ULK1和Atg13磷酸化从而抑制自噬［5-6］。哺乳动物能量缺乏时还可以通过激活AMPK使ULK1磷酸化而激活自噬［7-8］。

自噬调节的异常会导致许多疾病的发生，越来越多的证据表明，自噬在先天免疫和适应性免疫中扮演重要角色。免疫细胞利用自噬监测入侵病源及自身状态。自噬在先天免疫中的作用包括调节炎症小体和细胞特异性PRR信号，清除凋亡体，控制炎症。在适应性免疫中，自噬通路对抗原呈递，淋巴细胞的发育、生存和稳态必不可少［9］。类风湿关节炎（rheumatoid arthritis,RA）和系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus,SLE）作为常见的自身免疫性疾病，自噬在其中的作用自然举足轻重。

1自噬与RA

1.1自噬基因与RARA是一种慢性炎症性，以关节破坏为主的疾病。抗环瓜氨酸肽抗体是RA最具特异性的抗体，常先于临床发病出现，失去对环瓜氨酸肽的免疫耐受可能导致RA关节炎症表现。最近的一项研究表明［10］，环瓜氨酸肽与自噬相关，环瓜氨酸肽的表达随着3-甲基腺嘌呤或Atg5的表达下降而下降，Atg5可能与RA的发病相关。一项关于RA的大规模的重复研究也表明，PRDM1-Atg5基因间隔区与RA的易感性相关［11］。

RA外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell,PBMC）中存在自噬异常，自噬相关标记物Beclin1基因表达下降，与促炎因子的产生释放增加有关，可能参与RA的发病［12］。

在RA的破骨细胞中，自噬被激活，Beclin-1和Atg7表达增高。机体内外，肿瘤坏死因子（TNF-α）能强效诱导自噬相关基因的表达增强自噬，过量表达的Beclin-1能诱导破骨细胞的生成和增强破骨细胞的重吸收能力。而用药物或从基因水平抑制自噬则能阻止破骨细胞的分化。给TNF-α诱导的关节炎的老鼠移植Atg7fl/fl×LysMCre+骨髓细胞后能减少破骨细胞的数量，给TNF-α诱导的骨侵蚀、黏蛋白的丢失和软骨细胞的死亡有保护作用［13］。Lin NY等［14］在研究中也证实，在RA中TNF-α刺激破骨细胞分化，促进骨吸收。

1.2自噬与类风湿关节炎滑膜成纤维细胞（RASFs）

RA病理学主要表现为关节滑膜增生，血管翳的形成，进而侵犯破坏关节软骨和骨，导致关节功能障碍畸形。因此，了解滑膜增生机制变得尤为重要。滑膜衬里主要由两类细胞组成，巨噬细胞样滑膜细胞和成纤维样滑膜细胞。巨噬细胞来源的TNF-α刺激RASFs增生并分泌细胞因子、蛋白酶、趋化因子、黏附分子，对RA的发生发展起着重要作用。通常细胞内错误折叠的蛋白质由泛素-蛋白酶体途径和自噬途径降解。Connor AM等［15］用TNF-α刺激RASFs后发现，内质网应激标志物LC3表达增加，RASFs需不断地通过自噬溶酶体途径和泛素-蛋白酶体途径清除错配蛋白质以维持生存。因此，在TNF-α刺激下，滑膜细胞内的自噬途径增强，这就不难理解TNF-α能延长滑膜细胞的生存期，为近年生物制剂TNF-α受体抗体融合蛋白在RA中的应用奠定了理论基础。Xu K等［16］研究显示，RA比骨关节炎（osteoarthritis,OA）滑膜细胞中Beclin-1和LC3的表达水平明显升高，与miRNA-30a的水平呈负相关。推测滑膜细胞凋亡减少与自噬增强相关，并受miRNA-30a的调节。

但是，自噬在RA的不同时期有着不同的作用。孟明等［17］研究显示，在RA早期RASFs通过各种途径启动自噬，以维持细胞内环境的稳定和细胞的增生，而随着病情发展，会释放血小板活化颗粒激活RASFs中PI3K/Akt/mTOR通路而抑制自噬，从而避免RASFs因过度自噬而引起细胞的凋亡，促进滑膜细胞的增生。Kato M等［18］发现，自噬在调节RASFs的死亡中有双重作用。RASFs在内质网应激下，自噬通过自噬相关FYVE蛋白（ALFY）表达减少和p62蛋白增加促进细胞死亡，而在蛋白酶体抑制时自噬则表现出抑制细胞死亡。Shin YJ等［19］研究显示，内质网应激引起骨关节炎滑膜成纤维细胞（OASFs）凋亡，但RASFs却因自噬的增强而不发生凋亡。转染Beclin siRNA可以抑制自噬和增强内质网应激诱导的细胞死亡的易感性。应激蛋白CCAAT增强结合蛋白同源蛋白（CHOP）在细胞死亡中发挥作用，抵抗内质网应激，增强RASFs自噬改善细胞生存。

1.3小结目前，自噬在各类肿瘤中是研究热点。自噬途径与泛素-蛋白酶体途径降解短寿命的蛋白不同，其降解的是长寿蛋白和衰老损伤的细胞器。在肿瘤发生发展中，自噬有不同作用，某些条件下，诱导自噬可以抑制肿瘤的生长。更多的时候，在面对缺氧、饥饿等应激时，肿瘤细胞可以利用自噬得以生存；甚至在同一肿瘤的不同的时期，自噬在细胞中的作用也不尽相同。因此，自噬抑制剂可以治疗肿瘤，自噬激活剂亦可以治疗肿瘤。RASFs抵抗凋亡，与关节软骨的进展破坏相关，其增生有类似肿瘤细胞的特性，在RA的不同时期，RASFs不同阶段，面对不同的应激，自噬在其中的作用不同。进一步研究自噬发生中的具体分子机制，活化路径以对自噬有更深的了解，将开辟RA治疗中新的药物作用靶点。

2自噬与SLE

SLE是遗传、环境、免疫多因素引起的疾病，可累及各个器官和系统，临床表现多样化。

2.1自噬基因与SLE全基因组的研究发现，在白种人和汉族人群中自噬相关基因Atg5的单核苷酸多态性与SLE的易感性相关。多个独立的信号与SLE相关，包括rs573 775（Atg 5intron 1），

rs2 245 214（Atg 5intron 6），PRDM1-Atg 5基因间隔区（rs548 234，rs6 937 876和rs6 568 431Atg5）。但是遗传信息和具体发病机制仍比较模糊。Atg5的缺失会影响死亡细胞的清除和抗原的呈递，从而引起SLE及其他自身免疫反应和炎症［20-21］。López P等［22］

的研究也表明，Atg5是SLE的易感基因位点，但是携带这些突变基因的患者会出现什么后果仍不清楚。进一步分析Atg5 rs 573 775单核苷酸多态性与SLE的易感性，血清IFN-α、TNF-α、IL-10水平以及临床表现的关系，发现Atg5 rs573 775 T*等位基因依赖IL-10基因型影响SLE的易感性，细胞因子产生和疾病表现。从自噬基因调控通路的观点来看，研究表明，Atg7和免疫相关GTP酶家族M蛋白（IGRM）是SLE的易感基因［23］。Atg5、Atg7和IRGM之间发生基因-基因正交互作用。SLE和16种自身免疫性疾病之间的一项Meta分析，IRGM基因多态性与Crohn病和SLE的易感性相关，表明两者之间存在共同易感基因［24］。近年来，更多的Meta分析提出自噬相关分子lyDRAM1（DNA损伤相关的自噬调节）和CDKN1B（周期蛋白依赖性激酶抑制剂1B）与SLE相关［25］。Atg5从多个水平参与SLE的发病，包括对病原体的清除，抵抗紫外线及环境不良因素等。

2.2自噬在SLE中的作用缺乏Atg3、Atg5和Atg7的SLE患者外周血中CD4+和CD8+细胞凋亡增加，遭遇刺激时细胞受损范围扩大［26］。用LC3转换试验和电镜观察到来自不同的两组老鼠MRLlpr/lpr和（NZB/NZW）F1狼疮模型与对照组CBA/J和BALB/c老鼠对比，来自狼疮组的T细胞中自噬泡的形成多于对照组，表明在狼疮发生时，自噬能调节自体反应T细胞的生存［27］。彭学标［28］的研究中，SLE患者PBMC有自噬异常，自噬相关标记物Beclin-1和LC3 mRNA表达水平增高。王超等［29］发现，SLE较正常人Th1细胞中自噬标记物Beclin1和Phospho-mTOR的水平较低，LC3的水平较高。SLE患者外周血中Th1细胞存在自噬异常现象，自噬相关标记物Phospho-mTOR的表达与病情活动度相关，有望成为评价SLE活动度的指标之一。类似的研究中，Alessandri C等［30］通过测定自噬标志物LC3Ⅱ比较SLE和健康志愿者的自发的和诱导的T细胞自噬强弱，发现除了CD4幼稚T细胞中LC3Ⅱ表达水平高于健康对照组，两者的表达无异常。用SLE患者血清IgG处理健康人的T淋巴细胞后引起LC3Ⅱ增加2倍，表明长期慢性地暴露于特异性抗体尤其是IgG片段能选择抵抗自噬的T细胞。这些发现为寻找SLE的发病机制开辟了全新的视角。在最新的Clarke AJ等［31］的研究中，自噬在SLE患者B细胞中的作用首先被提出。很多试验证实，在SLE的B细胞和T细胞中存在自噬的异常，但是以B细胞尤为显著。浆母细胞的分化需要自噬，SLE患者及大鼠模型分别与健康人群和对照组大鼠对比，幼稚B细胞中自噬体的形成增加。虽然B细胞自体反应是SLE的疾病特征，但是B细胞自噬在SLE的发病机制中的作用是首次提及。自噬对细胞的生存和凋亡有重要调节作用，在个体早期发育阶段自体反应细胞程序性的死亡能阻止自身免疫的发生，表明自噬可能参与控制免疫耐受点以阻止自体反应T细胞和B细胞的生存。Bernard NJ［32］发现，在SLE疾病的早期阶段，B细胞自噬激活、LC3增加、自噬小体形成，并且自噬小体的密度与疾病活动度正相关。在这样的理论支持下，是不是自噬抑制剂可以用来治疗SLE呢？但是自噬是所有细胞维持生存和增生的生理机制，如进一步研究出选择性的抑制淋巴细胞，将为SLE及其他自身免疫性疾病的治疗带来新的希望。

2.3小结SLE的发病机制仍不清楚，自身免疫的异常是重要原因。自身抗体和细胞因子的产生是该疾病的特点，从近年研究结果看，自噬作为细胞维持稳态的一个重要生理机制，在SLE发病的各个环节均有参与。许多研究结果仅仅是小范围，小样本，除了发现有自噬相关基因和蛋白的表达异常外，还缺乏对自噬分子机制、路径的深入探讨。

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收稿日期：2014-03-18；修回日期：2014-04-25