何昱沁，续珊综述 陈始明审校

细胞自噬又称细胞自我消化，是一种机体依赖溶酶体降解过多蛋白质及衰老、损坏的细胞器，以此实现机体物质的再循环、维持细胞代谢平衡及内稳态的过程[1]。自噬广泛存在于真核细胞中。其在进化上高度保守，参与细胞内多种重要功能的调节，包括细胞生长、分化、存活、衰老及免疫反应。自噬异常与多种疾病的发生相关，如恶性肿瘤、心血管疾病、神经退行性病变、代谢相关性疾病及免疫性疾病等。

过敏性疾病又称变态反应性疾病，指机体接触致敏物质后引起的某一组织、器官甚至全身过度反应的疾病。Th2型炎性反应是导致过敏性疾病发生发展的重要因素，以Th2型细胞反应亢进为特点。近年来全世界范围内Th2型炎性反应导致的相关疾病尤其是气道炎性反应如支气管哮喘、变应性鼻炎、嗜酸粒细胞性慢性鼻窦炎的发生呈明显上升趋势[2-4]，已经严重影响人们的生活质量，造成沉重的社会负担。深入研究Th2型气道炎性反应的发生机制并开辟新的靶向治疗具有重要意义。

研究表明，细胞自噬在Th2型气道炎性反应中发挥着重要的调节作用。现就自噬与支气管哮喘、变应性鼻炎及嗜酸粒细胞性慢性鼻窦炎等Th2型气道炎性反应的关系作一总结，以期能从细胞自噬角度深入认识Th2型气道炎性反应发生发展规律并开辟新的靶向治疗策略。

1 细胞自噬概述

1953年，De Duve C首次将细胞质物质递送到溶酶体以降解的过程定义为“自噬”，自此人们开始对自噬在各种生物学过程发挥的作用进行广泛而深入的研究[5]。自噬即自体吞噬，是细胞的一种程序性死亡方式，区别于Ⅰ型程序性死亡——凋亡，被称为Ⅱ型程序性死亡。mTOR激酶是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，也是自噬的关键负调控因子，可抑制自噬，调节细胞生长、增殖和蛋白质合成[6]。mTOR激酶作为能量和营养状态的感受器，能感受细胞的多种变化信号从而加强或降低自噬的发生水平。经典通路如PI3K/Akt和MAPK/Erk1/2信号可通过激活mTOR通路抑制自噬，而AMPK和p53信号可通过抑制mTOR通路促进自噬[6]。

目前已经发现30多种自噬相关基因(autophagy-related gene，ATG)[5,7]，它们编码的蛋白分子调控着整个细胞自噬过程 (包括自噬体的形成及自噬体捕获受损的细胞器和生物大分子的过程)。在某些病理条件如低氧、饥饿状态或病原微生物入侵时，mTOR激酶活性受到抑制，其对自噬起始复合物(由ULK、FIP200、ATG101、ATG13构成)的抑制作用得以解除，随后自噬起始复合物迁移至带有ATG14和VMP1蛋白的新生吞噬膜。ATG14在ULK1/2的作用下磷酸化，并招募Beclin-1蛋白(又称为ATG6)以及Vps34/15蛋白，以形成Ⅲ型磷脂酰肌醇三磷酸激酶(Beclin-1-PI3KC3)，从而参与招募细胞质中含3-磷酸磷脂酰肌醇结合域的ATG蛋白复合体，其形成的ATG12-ATG5和LC3-Ⅱ(ATG8-Ⅱ)复合物可控制自噬体的形成，其中LC3-Ⅱ是检测自噬变化的标志性蛋白，其含量多少与自噬活性高低密切相关[5]。细胞自噬通过降解自身受损细胞器及大分子物质产生的氨基酸和小分子物质被重新利用，从而实现胞内物质循环和内环境平衡，为细胞存活提供一种可能的保护机制。然而，当自噬活性过于强大时，其对胞内蛋白的无节制降解则会诱发细胞死亡。

大量研究表明，自噬与免疫系统及炎性反应之间有密切关联，可影响内源性抗原提呈，并调控免疫细胞的分化、成熟及功能。Th2型气道炎性反应如支气管哮喘、变应性鼻炎、嗜酸粒细胞性慢性鼻窦炎的发病主要基于免疫系统的失调，因此，深入探讨自噬异常在Th2型气道炎性反应发病中的作用，将有助于加深对该类疾病的认识和防治研究。

2 自噬与支气管哮喘

支气管哮喘是由多种细胞和细胞组分参与的气道慢性炎性疾病，临床表现主要为突发性喘息、气促、胸闷、咳嗽，多在夜间发生。全球至少有3亿支气管哮喘患者，且呈逐年上升趋势[8]。Th1/Th2介导的免疫失衡是支气管哮喘气道炎性反应的主要机制，机体产生大量的IL-4、IL-5、IL-13等炎性因子可加剧肺部感染，促进嗜酸性粒细胞大量浸润、黏液过度分泌及气道高反应性[9-11]。

针对自噬基因与支气管哮喘关系的研究发现，ATG5的单核苷酸基因多态性(SNP)rs12212740与哮喘患者的肺功能和气道重塑具有显著相关性[12]，推测支气管哮喘的遗传倾向受自噬通路ATG5的SNP等位基因影响。临床研究表明，自噬标志物LC3-Ⅱ在支气管哮喘患者痰液的中性粒细胞、成纤维细胞、T淋巴细胞及外周血中性粒细胞、嗜酸性粒细胞(peripheral blood eosinophils, PBEs)、单核细胞中高表达，在支气管哮喘患者支气管上皮细胞(human bronchial epithelial cells，HBECs)、气道平滑肌(airway smooth muscle, ASM)、肺嗜酸性粒细胞中也检测到自噬通路相关蛋白Beclin-1、LC3b、ATG5的表达较对照组明显升高[11, 13-17]。此外，哮喘急性发作期患者鼻黏膜上皮细胞中ATG5 mRNA的表达显著上升[18]。IL-5、IL-13等也可加重支气管哮喘患者气道上皮细胞(airway epithelial cells,AECs)自噬水平而促进气道炎性反应[10-11]。树突状细胞(dendritic cell,DC)自噬相关基因ATG5特异性敲除或Beclin单倍体均可导致DC细胞MHC Ⅱ类和固有细胞因子(IL-6、TNF、IL-1β等)的表达降低、功能受损，导致支气管哮喘模型小鼠肺部炎性反应加重[19-20]。可见，DC细胞的正常自噬对其功能发挥至关重要，对肺部炎性反应是保护性因素。而ATG5-Cko(CD19+B细胞ATG5基因特异性敲除)小鼠经OVA致敏后，其支气管哮喘症状及肺部炎性反应与对照组相比均显著减轻，Th2型细胞因子IL-4和IL-13表达水平也显著降低[9]。中性粒细胞、胸腺细胞的自噬对支气管哮喘同样是促进因素[13，21]。以上研究表明自噬对支气管哮喘病理机制调节作用具有双重效应及细胞依赖性。

IL-5可以增加重度哮喘(severe asthma，SA)患者PBEs中的自噬水平[11]。哮喘模型也发现，小鼠鼻黏膜特异性敲除自噬相关基因ATG5后其气道高反应显著减轻，嗜酸性粒细胞浸润状况及IL-5表达明显下降而Th2炎性反应减轻[17]。这些研究均提示自噬通过嗜酸性粒细胞参与难治性哮喘的发病机制。IL-13可以促进气道杯状细胞的形成，通过激活自噬诱导气道上皮细胞分泌黏液[10]。难治性哮喘个体中，ATG5的基因表达与气道Ⅴ型胶原纤维(COL5A1)的含量呈正相关[22]；卵泡抑素样1(FSTL1)可通过激活自噬诱导上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)和气道重塑[23]。这些研究说明自噬还可通过促进气道上皮细胞分泌黏液、气道重塑加重支气管哮喘症状。

研究表明，中药平喘宁汤可通过抑制气道自噬体的形成来有效缓解气道炎性反应[24]。CD46可以诱导自噬并减少氧化应激介导的呼吸道上皮细胞凋亡[25]。这些研究结果提示深入研究自噬在支气管哮喘发病中的作用有望为其提供更精准、有效的靶向治疗。

3 自噬与过敏性鼻炎

过敏性鼻炎(allergic rhinitis, AR)指机体接触过敏原后主要由IgE介导的Ⅰ型超敏反应，是由肥大细胞、嗜酸性粒细胞和淋巴细胞等多种细胞和炎性介质参与的鼻黏膜慢性非感染性炎性疾病[26]。AR的临床表现主要为阵发性喷嚏、清水样鼻涕、鼻痒和鼻塞，可伴有眼痒、眼红等眼部症状[27]。与支气管哮喘发病机制类似，AR发病主要是Th1/Th2介导的免疫失衡，原本占优势的Th1免疫反应，转变为Th2细胞免疫反应占主导。

临床研究表明，AR患者气道自噬体及自噬相关蛋白Beclin-1、LC3-Ⅱ蛋白表达较正常对照组显著升高，并且Beclin-1、LC3-Ⅱ水平与Ⅲ型胶原沉积及患者总体症状严重度评分(VAS)呈正相关[28]，提示自噬在AR炎性反应及气道重塑中发挥重要作用。体外研究发现，PM2.5可显著上调鼻黏膜上皮细胞LC3-Ⅱ蛋白表达，促进自噬体形成，从而诱发炎性因子如IL-6、IL-8及TNF-α分泌，采用ATG5-siRNA和Beclin-1-siRNA下调细胞自噬水平可显著缓解炎性因子的表达[29-30]，提示PM2.5通过上调细胞自噬水平促进鼻黏膜上皮炎性因子的合成与释放，导致鼻黏膜局部炎性反应加重。AR患者中自噬相关基因Beclin-1和p62的表达水平可以为预测其后期是否发展为慢性鼻—鼻窦炎伴鼻息肉(CRSwNP)提供临床参考。动物实验表明，TNF-α单克隆抗体可通过抑制自噬水平而改善AR小鼠的鼻部症状及炎性指标[31]。目前对自噬在过敏性鼻炎发病中的作用研究尚不深入，其确切作用机制仍需深入探讨。

4 自噬与慢性鼻窦炎

慢性鼻窦炎(chronic rhinosinusitis，CRS)大约影响全球百分之十的人口，对患者的生活质量造成严重影响，每年可产生数十亿美元的医疗费用[32]。根据是否伴发鼻息肉(nasalpolyp，NP)，CRS分为CRS伴NP(CRSwNP)和CRS不伴NP(CRSsNP)[33]。在欧美国家，CRSwNP多是以Th2型炎性反应为主的嗜酸粒细胞炎性反应，而CRSsNP则多以非Th2型炎性反应为主[33]。

目前自噬与CRS的关系结论不一，Chen等[34]研究表明，在CRSwNP患者息肉组织中自噬标志物LC3表达较正常对照组显著下降，自噬与鼻息肉的形成呈显著负相关。然而也有研究表明，CRSwNP息肉组织中自噬体的形成及自噬相关蛋白(LC3B-Ⅱ、ATG、Beclin-1)的表达较正常组显著增高[35]。体内试验表明，鼻息肉成纤维细胞(nasal polyp fibroblasts，NPF)中去乙酰化酶6(sirtuin 6，SIRT6)表达降低，而乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase，LDH)和自噬相关蛋白Beclin-1表达增强。进一步细胞实验证实，过表达SIRT6通过抑制无氧糖酵解而抑制自噬[36]，提示低氧诱导了CRSwNP中自噬的发生。脂多糖(LPS)是CRS中最常见的致病因素之一，可通过AMPK-mTOR及Toll样受体4(TLR4)介导的信号通路诱导人鼻黏膜上皮细胞自噬的产生[37]。

在中性粒细胞弹性蛋白酶(human neutrophil elastase，HNE)诱导的CRS中，特异性沉默人鼻黏膜上皮细胞自噬相关基因ATG5的表达后，其黏蛋白MUC5AC的分泌显著减少，提示自噬还参与CRS气道重塑过程[38]。Choi等[39]通过ECRS基因敲除小鼠(特异性敲除髓样细胞自噬相关基因ATG7的表达)模型发现，髓样细胞ATG7-/-基因敲除鼠嗜酸性粒细胞浸润情况、上皮细胞异常增生及黏液分泌明显加重，Th2炎性因子及炎性介质PGD2表达显著上调，进一步体外研究发现，耗竭自噬缺陷的巨噬细胞后，嗜酸性粒细胞炎性反应及PGD2表达则显著下调。这些研究提示髓样细胞尤其是巨噬细胞的自噬在嗜酸性粒细胞炎性反应及CRS病理过程中发挥重要作用。临床研究也表明，甲泼尼龙作用后，息肉组织中自噬相关基因LC3-B及蛋白表达上调，p62表达下调，自噬水平升高，说明甲泼尼龙能够通过上调息肉组织的自噬水平来治疗鼻息肉[40]。以上研究共同表明自噬可能是治疗CRS嗜酸性粒细胞炎性反应的重要靶标。

5 自噬与其他Th2型气道炎性反应

自噬通路相关蛋白LC3B-Ⅱ、ATG4、ATG5、ATG12和ATG7在慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)患者肺组织的表达明显高于非COPD患者[41]。稳定期COPD患者存在Th1淋巴细胞功能亢进,而急性加重期Th1/Th2平衡有向Th2漂移的特点[42]。目前有许多关于自噬与COPD的研究，但均着重于稳定期，急性期是一个空白，有待进一步研究。Cabrera等[43]发现，过敏性肺炎(hypersensitivity pneumonitis， HP)患者肺中巨噬细胞和上皮细胞LC3B、p62和酶ATG4B高表达，中性粒细胞、血管平滑肌细胞和内皮细胞中的ATG5和ATG7染色阳性。

6 展望

越来越多的证据表明自噬与Th2型气道炎性反应的发生发展密切相关，但由于自噬调节过程非常复杂与精细，其至今仍然是广受研究者关注和不断探索的热点领域之一。近年来有一些特异性新型自噬调节剂在免疫调节、肿瘤研究等方面做出了尝试，这些数据为自噬调节剂在气道过敏性疾病中的研究提供了理论参考和实践基础，未来有望从自噬角度开发出一些靶向防治气道过敏性疾病的新方法。