刘国华，朱晓芳

（扬州大学临床医学院，扬州，江苏省225001）

自噬（autophagy）是真核细胞对持续性内外刺激的非损伤性应答反应,在各种代谢压力下，细胞内的蛋白质、细胞器和胞质通过自噬作用被包裹、消化再利用[1]。自噬在细胞的生长、发育和疾病发生中起着重要的作用，通过自噬作用，细胞完成重塑分化，积极适应不同的环境。在细胞饥饿状态或组织缺血时，细胞通过自噬来提供营养，用以维持细胞的存活[2]。

这些都体现了细胞自噬在病理和生理状态下的广泛意义。最新的研究表明，自噬在一些皮肤疾病中也起到重要的作用，本文就目前自噬在皮肤疾病中的作用研究进展做一综述。

1 自噬概述

1.1 自噬形态学特征 自噬是真核细胞受到各种刺激后吞噬自身的细胞质或细胞器，最终将吞噬物在溶酶体内降解的过程。根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同，真核细胞自噬的方式主要有三种：（1）巨自噬:细胞浆中首先出现双层膜结构的自噬前体，自噬前体包裹变性坏死的细胞器或细菌形成自噬体，自噬体在微管的运输下与溶酶体融合，形成自噬溶酶体，其中内容物在溶酶体内进行加工降解；（2）微自噬：由细胞浆中的溶酶体膜自身变形凹陷，直接吞噬细胞浆中的各种物质，形成自噬体，然后被溶酶体中的酶降解进而再利用[3]；（3）分子伴侣介导的自噬：首先是胞浆中蛋白质与分子伴侣如热休克蛋白70结合，然后这种分子伴侣-底物复合物与溶酶体膜上的受体结合，进入溶酶体腔，进而降解供细胞再利用，分子伴侣介导的自噬只发生在哺乳动物细胞内[4]。细胞自噬参与了很多胞内物质的降解和再利用，通过联合透射电镜技术和荧光标记技术观察自噬的形态学特征，研究不同状态下细胞自噬的发生发展，进而可以进一步探讨自噬在细胞病理生理变化中发挥的作用。

1.2 自噬在细胞生命活动中的作用 自噬在真核细胞的细胞分化和环境应激方面起到了积极的作用，比如进入细胞的毒素和病原体通过自噬途径被包裹、降解清除[5]；当细胞的D N A和蛋白质受到损伤的时候，细胞主要通过自噬作用来维持细胞的稳态，若自噬能力下降，D N A受损将会提高肿瘤的发生率[6]。在很多疾病早期的阶段，自噬的激活有助于阻止疾病的进一步发展。但是在很多疾病中晚期的发生发展中，自噬反而起到了促进疾病进展的作用。特别是在一些肿瘤疾病中，癌细胞通过自噬作用去除受损的细胞器，使细胞逃避抗癌治疗导致的凋亡，得以继续存活。A h n等[7]研究发现，胃癌细胞中自噬相关蛋白Beclin1表达上调，而在正常胃黏膜组织和结直肠中没有或很少有Beclin1的表达，从这一角度说明自噬的增强对肿瘤起到促进作用。另外，相当多的研究报道表明，肿瘤细胞本身存在凋亡缺陷，主要依靠自噬作用来维持肿瘤细胞的存活[8]。综上所述可以发现，自噬具有“双刃剑”作用，在不同的疾病进展阶段，不同的治疗措施下，自噬作用对于细胞的利弊也会不同，这与细胞所处的环境有极大的关系。

1.3 自噬的调控 参与自噬调控的基因统一命名为自噬相关基因Atg（autophagy related gene），目前通过对酵母自噬发生过程研究已发现有30种Atg基因[9]，正常情况下，自噬处于一个基本的水平，自噬发生的信号调控途径主要包括以下几种：（1）m T O R途径：T O R蛋白激酶是抗真菌药物雷帕霉素的作用靶点，该基因被活化时，将抑制自噬溶酶体的形成；而在饥饿或应激状态下，T O R活性被抑制，Atg 13去磷酸化，紧密结合并活化Atg1，从而启动自噬的形成[10]；（2）（P I 3 K）/A k t（P K B）途径（磷酸肌醇－3－激酶途径）：通过胰岛素受体刺激位于细胞膜上的 Class I PI 3 K,产生 P I（3，4）P 2和 P I（3，4，5）P 3，结合并活化A k t/P K B及其活化因子 P D K-1，A k t/P K B协同氨基酸激活TOR，从而抑制自噬形成；ClassⅢP I 3 K复合物，包括 Beclin1/Atg 6，产生 P I（3）P，主要控制膜的动力学改变，参与自噬溶酶体的形成调节，3-甲基腺嘌呤（3-M A）主要通过抑制ClassⅢP I 3 K抑制自噬；肿瘤抑制因子P T E N具有3’磷酸肌醇磷酸酶活性，拮抗classⅠ（P I 3 K）/A k t途径，正调节自噬[11]；（3）其他：激素也参与了自噬的调节，胰岛素可抑制自噬，胰高血糖素促进自噬。此外，钙离子、M A P激酶、酪氨酸激酶受体也参与了自噬活性的调节，机制尚不清楚。

2 自噬与相关皮肤病

2.1 自噬与感染性皮肤病 细胞通过自噬作用清除进入细胞内的病原体，当病原体进入细胞后，自噬前体膜结构即包裹病原体，形成自噬体，再与溶酶体融合，进入溶酶体中进行消化降解，越来越多的研究表明，自噬可增加M H CⅡ类抗原的递呈，从而刺激机体免疫应答，在抵抗清除细胞内细菌和病毒感染中发挥着重要的作用[12]。

2.1.1 病毒感染性疾病 （1）EB病毒感染相关性疾病：DEB病毒（epstein barr virus，EBV）是人类疱疹病毒4型，其感染可致传染性单核细胞增多症，且为多种恶性肿瘤的病因之一，Casper等[13]研究发现，应用自噬抑制剂3-M A或使用si RNA沉默自噬相关基因Atg12，E B病毒核抗原-1（E B N A-1）通过M H CI I分子递呈给C D 4+T细胞受到了明显抑制。这说明细胞自噬促进C D 4+T细胞通过M H CⅡ类抗原识别递呈及清除病毒。（2）单纯疱疹：单纯疱疹是由单纯疱疹病毒（herpessimplex virus，HSV）引起，其有两个亚型即Ⅰ型和Ⅱ型。研究表明H S V-Ⅰ可以通过其神经毒力因子ICP34.5,激活细胞内的蛋白磷酸酶1 a，使PKR介导的eIF 2 a去磷酸化从而阻断PKR信号通路，抑制自噬的产生[14]。（3）水痘及带状疱疹：为水痘-带状疱疹病毒（varicella zoster virus，VZV）感染引起的两种不同的临床表现。V Z V缺乏ICP34.5同源蛋白，通过免疫印迹研究发现在感染V Z V的的培养细胞中可见自噬标志蛋白L C 3 B的表达及自噬配体p 62/SQSTM 1蛋白的表达，在电镜下也可见到感染V Z V细胞内具有双层膜结构的自噬溶酶体，类似于衣霉素（内质网应激的强力启动因子）处理的细胞。同时在V Z V感染细胞及转染V Z V糖蛋白复合物g E/g I的细胞内出现显著扩张的内质网（内质网应激的标志），以上研究说明，V Z V感染后，大量病毒糖蛋白合成，激发内质网应激，导致细胞自噬的产生，从而维持感染细胞的自稳[15]。

2.1.2 细菌感染性疾病 （1）球菌感染：链球菌感染是皮肤病中常见的细菌感染性疾病，可以引起猩红热、丹毒等疾病。Nakagawa等[16]研究发现，在感染A组链球菌的细胞中，Western Blot显示自噬标志性蛋白L C 3发生特异性剪切，电镜下发现A组链球菌被双层膜自噬泡包裹，继而清除，而在自噬缺陷型细胞中A组链球菌可以存活,这些都说明了自噬在细胞抵御细菌感染中的重要作用。（2）杆菌感染:皮肤结核病（tuberculosis cutis）是由结核分枝杆菌所致的慢性炎症性皮肤病，主要由人型结核杆菌引起。结核杆菌感染全球流行，全球估计有20℅～33℅的人口感染了结核杆菌。相关研究表明，自噬参与了细胞抗结核杆菌免疫应答过程，atg5、atg8、atg12均是结核杆菌感染细胞自噬体形成的重要调控因子[17]。

2.2 自噬与银屑病及光损伤 自噬可以通过先天免疫系统和获得性免疫系统来干预慢性炎性反应的进程。银屑病患者皮损支架蛋白p 62及抗菌肽L L-37表达增加，而支架蛋白p 62是细胞内自噬的主要靶目标，角朊细胞内调控自噬活化的信号通路密切调控p 62的表达水平，用3-M A和B a f-A 1分别抑制角朊细胞早期自噬和晚期自噬以及si RNA干扰特异性自噬相关蛋白h Beclin-1、hAtg5后，可见角朊细胞炎症性细胞因子及p 62表达显著增加，细胞增殖明显。而用si RNA特异性失活p 62，则角朊细胞炎症性细胞因子、抑菌肽的表达下降，NF-kB启动子活性降低，细胞增生减轻[18]。

UVB照射可导致表皮细胞DNA损伤并发生凋亡，Yang等[19]应用小鼠J B 6表皮细胞研究发现，UVB照射后细胞自噬增加,表现为Beclin-1、L C 3 B表达增加，p 62表达下降，而抑制自噬后，则可加重UVB导致的细胞凋亡。其机制与糖原合成激酶3 β （GSK3 β）有关，GSK 3 β过度表达可抑制UVB诱导的自噬，促进凋亡，而相反抑制GSK 3 β后，UVB诱导的自噬增加，从而减缓UVB导致的细胞凋亡。因而对于UVB导致的皮肤损伤，自噬起到了保护性的作用。

2.3 自噬与自身免疫性皮肤病 最新研究表明自噬与自身免疫性疾病相关，系统性红斑狼疮（SLE）是一种侵犯皮肤和多脏器的多因素自身免疫性疾病，其特征为机体对死亡细胞释放的自身抗原产生了免疫应答。而自噬具有清除细胞内降解的物质，包括损伤的DNA，因此推测自噬的紊乱与SLE有关。研究表明Atg5基因与SLE易感性有关，Atg5基因功能丧失，则细胞内降解物质的清除，以及抗原的细胞递呈将出现紊乱，从而导致与SLE密切相关的自身免疫反应和炎症。活动期SLE患者外周血单个核细胞（PBMC）中微管相关蛋白1轻链3（MAPLC 3）mRNA的表达明显增强，Beclin-1 mRNA表达水平明显增高，也进一步说明SLE患者PBMC的自噬参与了活动期SLE的发病[20-21]。

2.4 自噬与皮肤恶性肿瘤 自噬活性的变化与人类肿瘤的发生、发展密切相关，并从多方面影响肿瘤的进展。当细胞的D N A和蛋白质受到损伤的时候，细胞主要通过自噬作用来维持细胞的稳态，此时作为肿瘤抑制机制，自噬可以减少D N A的突变概率，以防止肿瘤的形成[22]；但作为肿瘤保护机制，瘤细胞通过自噬作用去除受损的细胞器，使细胞逃避抗癌治疗导致的凋亡，得以继续存活[23]。有研究表明皮肤疾病中常见的恶性肿瘤如皮肤鳞状细胞癌、恶性黑素瘤等均存在自噬。有学者对自噬活性与鳞状细胞癌（squamous cell carcinoma，SCC）的侵袭相关性进行了研究。75例不同厚度的SCC免疫组化显示L C 3 A均出现了阳性，并表现为3种模式：弥漫胞质型、胞质/核周型、石头样结构（stone-like structure，即平均直径大于5 μm，圆形，染色致密的无定形物质）。比较了厚度>6 m m、2.1～6 m m、<2 m m的SCC中L C 3 A阳性的石头样结构数量，发现SCC侵袭性与石头样结构呈正相关。而胞质弥漫型模式似乎为相反的趋势。该研究结果提示，SSC自噬活性，尤其LC 3 A/石头样结构计数可以作为衡量SCC侵袭性的指标[24]。

黑素瘤是皮肤科恶性程度很高，预后很差的恶性肿瘤，研究表明黑素瘤细胞具有很高的自噬水平，Rossitza等[25]通过免疫组化检测了12例浅表播散型黑素瘤、原位黑素瘤及侵袭性黑素瘤瘤细胞LC 3 B表达及电镜观察，均存在自噬现象，同样内质网应激可导致黑素瘤进展，而内质网应激是自噬的促发因素，因此对于黑素瘤自噬是一种肿瘤在进展期缺氧条件下一种保护机制，瘤细胞利用自噬获取营养物质而得以生存。

Beclin-1，脂质激酶复合物的一分子，参与了自噬溶酶体的形成调节，Gutierrze等[26]检测了5例进展期黑素瘤和3例原位黑素瘤Beclin-1表达情况，发现进展期黑素瘤高表达Beclin-1，而原位黑素瘤低表达Beclin-1。Beclin-1在小鼠黑素瘤模型研究中还具有调节血管生成作用。内质网应激诱导剂bortezom ib可以激活自噬，而敲除Beclin-1或Atg7，可增加黑素瘤细胞对bortezomib诱导细胞死亡的敏感性。因此，敲除Beclin-1可以作为治疗进展期黑素瘤的一种选择。

自噬对于肿瘤的影响目前研究最多，但自噬究竟是起到有利的作用还是有害的作用目前尚无定论，在不同的肿瘤细胞或者相同细胞不同的环境中其利弊有很大的不同。也有研究认为，在肿瘤发病的早期阶段，自噬发挥了积极的作用，而在肿瘤发病的晚期，自噬反而促进细胞的存活，起到消极的作用[27-28]。目前，自噬对于肿瘤作用的研究错综复杂，其具体机制和利弊关系还有待于进一步研究。

3 展望

目前对于细胞自噬和相关皮肤病的研究还处于起始阶段，关于自噬现象的机制、病理生理学意义和相关疾病的利弊关系等有待进一步深入研究。随着对细胞自噬机制研究的不断深入，细胞自噬与相关皮肤病之间的相互作用与影响也会越来越明确，可以通过调控细胞自噬达到控制相关皮肤疾病的发生和发展，这将为某些皮肤病的临床治疗提供新思路，具有广阔的应用前景。

[1] MeijerAJ，CodognoP.Regulation and role of autophagy in mammalian cells[J].Int J Biochem Cell Biol,2004,36：2445-2462.

[2]Hamacher-BradyA，BradyNR，Gottlieb RA.Enhancing macroautophagy protects against ischemia/reperfusion injury in cardiac myocytes[J].J Biol Chem，2006，281：29776-29787.

[3] Mizushima N.Methods for monitoring autophagy[J].Int J Biochem Cell Biol,2004,36:2491-2502.

[4] Cuervo AM,Dice JF.A receptor for the selective uptake and degradation of proteins by lysosomes[J].Science,1996,273:501-503.

[5] Klionsky DJ,Emr SD.Autophagy as a regulated pathway of cellular degradation[J].Science,2000,290:1717-1721.

[6] Jin S,White E.Role of autophagy in cancer:management of metabolic stress[J].Autophagy,2007,3:28-31.

[7] Ahn CH,Jeong EG,Lee JW,et al.Expression of beclin-1,an autophagy-related protein,in gastric and colorectal cancers[J].APMIS,2007,115:1344-1349.

[8]Degenhardt K,Mathew R,Beaudoin B,et al.Autophagy promotes tumor cell survival and restricts necrosis,inflammation,and tumorgenesis[J].Cancer Cell,2006,10:51-64.

[9]Suzuki K,and Ohsumi Y.Molecular machinery of autophagosome formation in yeast,Saccharomyces cerevisiae[J].FEBS Lett,2007,581:2156-2161.

[10]Jung CH,Seung-Hyun R,Cao J,et al.mTOR regulation of autophagy[J].FEBS Lett,2010,584:1287-1295.

[11]Shintani T，Klionsky DJ.Autophagy in health and disease：a double-edged sword[J].Science，2004，306：990-995.

[12]Patterson NL,Mintern JD.Intersection of autophagy with pathways of antigen presentation[J].Protein Cell，2012，12:911-920

[13]Casper P,Dorothee S,Markus L,et al.Endogenous MHC class II processing of a viral nuclear antigen after autophagy[J].Science,2005,307:593-596.

[14]Anthony O,Diane A,Zsolt T,et al.HSV-1 ICP34.5 confers neurovirulence by targetingthe Beclin 1 autophagy protein[J].Cell Host Microbe,2007,1:23-35.

[15]Carpenter JE,Jackson W,Benetti L,et al.Autophagosome formation during varicella-zoster virus infection following endoplasmic reticulum stress and the unfolded protein response[J].J Virology,2011,84:9414-9424.

[16]Nakagawa I，Amano A，Mizushima N，et al.Autophagy defends cells against invading group A Streptococcus[J].Science，2004，306：1037-1040.

[17]Vergne I，Singh S，Roberts E，et al.Autophagy in immune defense against Mycobacterium tuberculosis[J].Autophagy，2006，2：175-178.

[18]Lee HM,Shin DM,Yuk JM,et al.Autophagy negatively regulates keratinocyte inflammatory responses via scaffolding protein p62/SQSTM1[J].J Immunol,2011,186:1248-1258.

[19]Yang Y,Wang HP,Wang SY,et al.GSK3β signaling is involved in ultraviolet B-induced activation of autophagy in epidermal cells[J].Int J Oncol,2012,41:1782-1788.

[20]Zhou XJ,Lu XL,Lv JC et al.Genetic association of PRDM1-ATG5 intergenic region and autophagy with systemic lupus erythematosus in a Chinese population[J].Ann.Rheum.Dis,2011,70:1330-1337.

[21]Marina P,Marta V,Cristiana B,et al.Role of autophagy in immunity and autoimmunity,with a special focus on systemiclupus erythematosus[J].FASEB J,2012,26:1400-1412.

[22]Jin S,White E.Role of autophagy in cancer:management of metabolic stress[J].Autophagy,2007,3:28-31.

[23]Sun Y,Liu JH,Jin L,et al.Over-expression of the Beclin1 gene upregulates chemosensitivity to anti-cancer drugs by enhancing therapy-induced apoptosis in cervix squamous carcinoma CaSki cells[J].Cancer Lett,2010,294:204-210.

[24]Efthimios S,Alexandra G,Georgia K.LC3A-positive"stone-like"structures in cutaneous squamous cell carcinomas [J].Am J dermatopathol,2011,33:285-290.

[25]Rossitza L,Vincent K,Pawelek J.Autophagy in cutaneous malignant melanoma[J].J Cutan Pathol,2012,37:256-268.

[26]Gutierrez MG,Viliaverde RR,Lobo BM,et al.Overexpression of autophagy-related beclin-1 in advanced malignant melanoma and its low expression in melanoma-in-situ [J].Eur J Dermatol，2012,22:128-129.

[27]Gozuacik D,Kimchi A.Autophagy as a cell death and tumor suppressor mechanism[J].Oncogene,2004,23:2891-2906.

[28]Cuervo AM.Autophagy:in sickness and in health [J].Trends Cell Biol,2004,14:70-77.