刘佳 路会侠

【摘要】 自噬是真核细胞中高度保守的“自食”现象，通过自噬-溶酶体过程，实现胞内物质循环，参与病原体-宿主反应，在感染性疾病的发生发展中举足轻重。自噬具有“双刃剑”效应，适度的自噬具有保护作用，但包括人生殖道感染的病原体在内，多种致病微生物已经进化出破坏自噬和/或利用这一过程来促进其复制和持久生存的策略。这篇综述阐述了感染女性生殖道的常见微生物与宿主自噬反应的相互关系。

【关键词】 自噬 异源自噬 自噬基因 生殖道感染 病原微生物

[Abstract] Autophagy is a highly conserved “self-eating” phenomenon in eukaryotic cells， through the process of autophagy-lysosome， it realizes the circulation of intracellular material， participates in pathogen-host reaction， and plays an important role in the occurrence and development of infectious diseases. Autophagy has a "double-edged sword" effect， and moderate autophagy has a protective effect， however， including the pathogens of human reproductive tract infections， a variety of pathogenic microorganisms have evolved to destroy autophagy and/or utilize this process to promote its strategy of replication and lasting survival. This review describes the relationship between common microorganisms that infect the female reproductive tract and the hosts autophagy.

[Key words] Autophagy Xenophagy Autophagy-related gene Reproductive tract infections Pathogenic microorganisms

女性生殖道感染（reproductive tract infections，RTIs）指由内源性或外源性病原微生物引起的生殖道感染，是临床常见病、多发病，对全球女性生殖系统健康造成巨大威胁，常规治疗是局部或全身使用抗生素，长期应用可产生耐药，病情易反复，亟需更有针对性的治疗措施。自噬（autophagy）是广泛存在于真核细胞内的一类高度保守的“自我吞食”过程，在癌症、免疫、炎症等不良刺激后被激活。已证实自噬参与感染性疾病的过程[1-4]。自噬对感染性疾病的调节具有双向性，而自噬在女性RTIs中的变化少见报道。本文就自噬与RTIs病原体的关系进行综述。拟通过研究自噬与RTIs病原体之间的相互作用，明确自噬参与防御和/或促进该疾病，将有助于探寻新的治疗措施。

1 自噬与感染性疾病

1.1 自噬 自噬又称“Ⅱ型程序性细胞死亡”，普遍存在于从酵母菌到高等哺乳动物等生物，参与发育、代谢、应激、免疫等生理、病理过程。根据消化成分传递方式的不同，分为巨自噬（macro autophagy）、微自噬（micro autophagy）和分子伴侣介导自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA）[5]。其中巨自噬为最主要的方式，简称“自噬”。在自噬过程中，缺陷或衰老的细胞器、折叠错误或功能紊乱的蛋白质等被隔离在“自噬体”（autophagosomes）的双膜囊泡结构中，与溶酶体结合形成“自噬溶酶体”（autolysosomes），吞噬的成分被溶酶体酶逐步降解，实现了胞内物质的循环再利用，维持细胞、组织和机体的稳态[6]。

1.2 感染性疾病中的自噬 自噬与感染性疾病的关系错综复杂。自噬在病原体入侵后的免疫防御及清除机制中扮演重要角色，即“异源自噬”（xenophagy）。异源自噬是一种选择性自噬，以逃逸自身免疫杀伤后进入细胞内的病原体为靶向进行溶酶体依赖性降解[3]。参与感染性疾病自噬调控的相关信号分子主要包括：模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）属性的自噬受体（sequestosome1/p62-likereceptor，SLR）、泛素样修饰蛋白（ubiquitin-like modified protein，UBL），如自噬相关蛋白（autophagy-related proteins）、氧自由基（reactice oxygen species，ROS）等[4，7-8]。异源自噬过程与经典自噬相同，包括：起始、核化、延伸与闭环、底物靶向和成熟、自噬溶酶体形成及降解等[6]。在病原体感染状态下，SLR与微管相关蛋白1轻链3（microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3）相互作用识别泛素，启动自噬，形成携带LC3并包裹靶标病原体的自噬小体，并将其递呈给溶酶体实现降解[9]。然而，文献[10-12]研究证实，多种病原体已经成功进化，具备躲避异源自噬靶向锁定的功能，甚至转而抑制或“劫持”自噬促进其繁衍和增殖。可能与病原体自身结构（如鞭毛、荚膜）、编码病毒蛋白和产生毒素，對自噬启动、自噬蛋白识别及自噬溶酶体形成、成熟等各个步骤的干扰、破坏相关。

2 自噬与RTIs病原体

2.1 RTIs RTIs是困扰多数女性的“难言之隐”，根据病原体来源不同分为三类：（1）性传播感染，如淋病奈瑟菌、单纯疱疹病毒、衣原体感染等;（2）生殖道内源性微生物生长失调导致的感染，如细菌性阴道病（bacterial vaginosis，BV）和外阴阴道假丝酵母菌病（vulvovaginal candidiasis，VVC）;（3）医源性感染[13]。由于解剖和生理的特殊性，RTIs在女性中的发病率明显高于男性[14]，调查显示：RTIs在人群中的患病率高达40%左右，是较为突出的全球性公共卫生问题[15-16]。

已证实消化道益生菌对机体内微生物系统平衡的调控与自噬有关，表现为炎症状态下通过诱导自噬释放抗炎介质，减少促炎介质，避免因过度炎症反应引起的损伤[17]。而生理状态下，女性阴道微生物体系（vaginal microbial evaluation system，VMES）以乳酸杆菌为绝对优势菌，通过分解阴道上皮糖原产生乳酸，维持阴道酸性环境，抑制其他微生物增殖[18]。当阴道内微生物群多样性增加，乳酸杆菌丰度下降，自噬受抑制或过度激活，将会诱发RTIs。

2.2 自噬与真菌性RTIs 白色念珠菌是存在于阴道、口腔、肠道内的双态共生真菌，当VMES因性激素波动、抗生素、类固醇激素使用等原因导致局部免疫抑制、菌群失调时，该菌由酵母态向菌丝态转化引起VVC。

自噬水平升高具有抗白色念珠菌作用。当白色念珠菌取代乳酸杆菌在VMES中的优势地位后，人阴道上皮细胞（vaginal epithelial cells，VECs）通过上调自噬水平来对抗感染，该效应可能与自噬相关基因（autophagy-related gene，ATG）的激活及LC3相关吞噬（LC3-associated phagocytosis，LAP）有关[19]。文献[20-21]研究表明：ATG5敲除小鼠感染白色念珠菌后，未能诱导自噬标记物LC3、ATG5和溶酶体标记蛋白-溶酶体相关1型膜蛋白（lysosome-associated membrane protein type 1，LAMP1）的表达，自噬途径受损。ATG5敲低的VECs突变体无法形成自噬途径所需的ATG5-ATG12复合物，自噬标记物呈低表达;而ATG5过表达的野生型动物模型，自噬标记物表达均明显上调，凋亡和坏死细胞数量明显减少[22-23]。Cui等[24]发现：ATG11缺失突变体在氮饥饿和菌丝诱导条件下，ATG8的运输和降解被阻断，验证了ATG11在白念珠菌诱发的自噬中的重要作用。LC3缺乏的巨噬细胞在白色念珠菌的刺激下，杀菌活性降低，但细胞因子的产生增加。LC3参与形成真菌吞噬体需要激活模式识别受体dectin-1，其中还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶产生ROS是LC3参与形成真菌吞噬体的必要条件[25]。可知白色念珠菌感染后诱导的自噬对VECs具有保护作用。

2.3 自噬与细菌性RTIs 淋病（gonorrhea）是由人体专属的革兰氏阴性双球菌-淋病奈瑟菌（N.gonorrhoeae）引起的泌尿生殖道感染，属于常见的性传播疾病（sexually transmitted disease，STD），在该菌感染的不同阶段，因自噬水平的差异而呈现不同结局。该菌黏附生殖道上皮细胞早期，其Ⅳ型菌毛通过Ⅰ型膜蛋白CD46的亚型CD46-cyt1/GOPC（一种支架蛋白）模式诱导了自噬反应，该反应能杀灭早期入侵者。在随后的病程中，部分淋病奈瑟菌侵入上皮细胞内，通过产生磷酸乙醇胺-脂质A（PEA-lipid A），干扰CD46-cyt1通路，激活自噬抑制因子雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR），显著减少胞内LC3的表达，破坏溶酶体稳定性，降低自噬通量，促进其在胞内长期生存[11，26]。故淋球菌诱导的自噬反应早期能对抗感染，后期因该菌分泌的脂质成分抑制自噬，帮助其逃避自噬介导的杀伤效应。

2.4 自噬与病毒性RTIs

2.4.1 人乳头瘤病毒（human papillomavirus，HPV）感染 HPV感染是常见的STD，自噬被证实参与其中。宿主对细胞内病毒感染的防御涉及细胞双链RNA依赖蛋白激酶R（double-stranded RNA-dependent protein kinase R，PKR）的激活，它干擾病毒RNA翻译成蛋白，从而抑制病毒复制。Jiang等[27]通过PCR检测感染HPV患者的病毒基因型，发现涉及自噬相关成分编码的84个基因中，29个基因水平上调，13个基因表达下调，包括参与自噬体形成的关键基因ATG3和自噬诱导蛋白Beclin 1。HPV基因组早期编码区转录的癌蛋白E6/E7是调节细胞周期和转录、促进细胞进程和抑制细胞凋亡的主要蛋白，可通过选择性抑制自噬体-溶酶体融合而对自噬过程产生负面影响，导致抑癌基因p53依赖的小泛素样修饰物（small ubiquitin-like modifier，SUMO）途径的关键酶UBC9在病毒入侵的宿主细胞内堆积，诱发细胞恶性转化[28]。Xie等[29]采用5-氨基乙酰丙酸光动力疗法作用于HeLa细胞（HPV18阳性），显示此疗法上调Ras/Raf/MEK/ERK通路，下调PI3K/AKT/mTOR通路，通过激活自噬和凋亡下调病毒载量，降低HPV致病性。此外，借由自噬下调HPV早期基因表达对HPV感染的控制和治疗有益[30]。自噬的激活和水平上调在抗HPV免疫中发挥重要作用。

2.4.2 单纯疱疹病毒（herpes simplex virus，HSV）感染 HSV是单纯性疱疹的病原体，已知HSV亚型包括：HSV-1和HSV-2，引起生殖器感染的主要是HSV-2[31]。HSV的感染建立与维持需要借助自噬。Yakoub等[32]发现HSV-2不允许细胞对感染产生过度自噬反应，但可以维持基础水平自噬。当使用自噬抑制剂或敲除自噬必需基因（ATG5）时，感染细胞中的基础自噬通量显著减少，病毒复制减弱，感染性降低。HSV在宿主细胞内产生的液泡分选蛋白4（the vacuolar protein sorting 4，VPS4），通过“内体转运复合物”（endosomal sorting complexes required for transport，ESCRT）途径，实现病毒的生产、运输、包封等。但同时HSV感染刺激细胞分泌干扰素（interferon，IFN），来降低感染细胞中VPS4的RNA和蛋白质水平，导致胞内自噬溶酶体聚集，延迟自噬进程，有效降低病毒的毒性及活性[33]，IFN介导自噬延迟具有抗HSV效应。HSV编码的病毒蛋白ICP34.5可以阻止PKR依赖性的抗病毒效应[10]。ICP34.5能抑制Beclin 1的激活，从而阻止自噬体的形成以利病毒入侵。在ICP34.5蛋白表达受损的小鼠体内，自噬可充分利用溶酶体降解途径减少病毒蛋白表达的丰度;削弱ICP34.5介导的自噬抑制作用，实现CD8+T细胞对病毒抗原的递呈及加工[34-35]。HSV通过编码产生病毒蛋白抵抗自噬的抗病毒效应。

2.5 其他类型RTIs

2.5.1 滴虫性阴道炎（trichomonas vaginalis，TV）感染 TV是一种厌氧鞭毛原虫，可能利用自噬促进其感染。在许多妇女中，TV感染是持续性且无症状的。TV为了建立在阴道内的感染，必须克服由乳酸杆菌竞争引起的葡萄糖缺乏（glucose restriction，GR）、铁缺乏（ironrestriction，IR），或泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system，UPS）受损等恶劣条件[36]。目前关于TV与自噬关系的研究并不多，仅在文献[37-39]研究中初步证实：GR、IR条件下，滴虫感染细胞表现出更高的H2O2抗性，可能与TV诱导细胞代谢重编辑，提高细胞抗氧化能力和自噬水平有关，其结果是帮助滴虫耐受和适应恶劣条件，并利用自噬途径增强自身蛋白水解作用，促进感染与侵袭。故TV中的自噬增强具有负面效应。

2.5.2 沙眼衣原体（chlamydia trachomatis，Ct）感染 Ct是严格胞内寄生的革兰氏阴性菌，已发现自噬在Ct感染病程中扮演双重角色。

Ct需要通过自噬获得营养。Al-Younes等[40]发现，经Ct感染的HEp-2细胞内自噬被激活，LC3包绕包涵体，使用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3-MA）或过量氨基酸后，Ct包涵体的成熟和感染性原体（ele-mentary bodies，EBs）的产生都受到抑制。而微管相关蛋白1（microtubule-associated protein 1，MAP1）與LC3经微管网络，促使Ct包涵体在高尔基体周边重新分布，帮助Ct从胞质内获取营养，而自噬缺陷细胞中LC3的消耗明显抑制了衣原体的繁殖[41]。即Ct利用自噬对胞内物质循环的功能来汲取营养维持生存。

自噬具有抗Ct作用。在Ct感染巨噬细胞初期，EBs很快被溶酶体靶向锁定并降解，在感染后期mTOR活性被下调，激活自噬清除Ct[42]。Pachikara等[43]的实验表明：IFN可引起Ct-L2包涵体与自噬体融合，激活自噬途径并有效清除Ct。因此，完善的巨噬细胞功能和IFN分泌对于自噬清除Ct必不可少。

3 结语

自噬作为一种主要的宿主感染防御机制，与先天免疫和获得性免疫相互作用，以识别、防御和清除细胞内病原微生物。为了克服这一保护屏障，包括RTIs病原体在内的各种微生物已经进化出了一些策略，通过抑制自噬过程的不同阶段，甚至利用自噬途径相关成分来帮助其实现免疫逃逸，引起广泛传播和感染。但目前针对此类病原体与自噬相互关系的研究并不透彻，亦未见其他常见细菌性病原体、梅毒螺旋体与自噬关系的报道。因此进一步开展自噬与RTIs病原体相互关系的研究，对于揭示微生物致病机制、利用自噬进行STDs靶向治疗等具有重大意义。

参考文献

[1] Jiao Y，Sun J.Bacterial manipulation of autophagic responses in infection and inflammation[J].Frontiers in Immunology，2019，10：2821.

[2] Siqueira M S，Ribeiro R M，Travassos L H.Autophagy and its interaction with intracellular bacterial pathogens[J].Frontiers in Immunology，2018，9：935.

[3] Kimmey Jacqueline M，Stallings Christina L. Bacterial Pathogens versus Autophagy： Implications for Therapeutic Interventions[J].Trends in Molecular Medicine，2016，22（12）：1060-1076.

[4] McEwan D G.Host-pathogen interactions and subversion of autophagy[J].Essays in Biochemistry，2017，61（6）：687-697.

[5] Galluzzi L，Baehrecke E H，Ballabio A，et al.Molecular definitions of autophagy and related processes[J].The EMBO Journal，2017，36（13）：1811-1836.

[6] Suzuki H，Osawa T，Fujioka Y，et al.Structural biology of the core autophagy machinery[J].Current Opinion in Structural Biology，2017，43：10-17.

[7] Zhu Yun，Deng Jian，Nan Mei-Ling，et al.The Interplay Between Pattern Recognition Receptors and Autophagy in Inflammation[J].Advances in Experimental Medicine and Biology，2019：79-108.

[8] Azad M B，Chen Y，Gibson S B.Regulation of autophagy by reactive oxygen species （ROS）： implications for cancer progression and treatment[J].Antioxidants & Redox Signaling，2009，11（4）：777-790.

[9] Mizushima N，Yoshimori T，Ohsumi Y.The role of Atg proteins in autophagosome formation[J].Annual Review of Cell and Developmental Biology，2011，27：107-132.

[10] Wilcox D R，Longnecker R.The herpes simplex virus neurovirulence factor γ34.5： revealing virus-host interactions[J].PLoS Pathogens，2016，12（3）：e1005449.

[11] Kim W J，Mai A，Weyand N J，et al.Neisseria gonorrhoeae evades autophagic killing by downregulating CD46-cyt1 and remodeling lysosomes[J].PLoS Pathogens，2019，15（2）：e1007495.

[12]張晋玲，罗微，谷海瀛.幽门螺杆菌鞭毛的分离鉴定及对巨噬细胞自噬功能影响的初步研究[J].免疫学杂志，2016，32（10）：917-920.

[13]薛凤霞，李小平，李志英，等.女性生殖道感染的诊断与处理[J].现代妇产科进展，2006（1）：1-17.

[14] Newman L，Rowley J，Vander Hoorn S，et al.Global estimates of the prevalence and incidence of four curable sexually transmitted infections in 2012 based on systematic review and global reporting[J].PLoS One，2015，10（12）.

[15]蒋汝刚，付翔，周静，等.流动人口已婚育龄妇女生殖道感染现状及影响因素分析[J].中国妇幼保健，2011，26（12）：1825-1828.

[16]黄招兰，尹伶，吴淑芳，等.社区流动人口已婚育龄妇女生殖道感染现状调查与干预对策[J].中国社区医师，2015，31（29）：158-159.

[17] Zaylaa M，Alard J，Kassaa I A，et al.Autophagy： A Novel Mechanism Involved in the Anti-Inflammatory Abilities of Probiotics[J].Cell Physiol Biochem，2019，53（5）：774-793.

[18] Buchta.Vaginal microbiome[J].Ceska Gynekologie，2019，83（5）：371-379.

[19] Tam J M，Mansour M K，Acharya M，et al.The Role of Autophagy-Related Proteins in Candida albicans Infections[J].Pathogens，2016，5（2）：34.

[20] Shroff A，Sequeira R，Patel V，et al.Knockout of autophagy gene， ATG5 in mice vaginal cells abrogates cytokine response and pathogen clearance during vaginal infection of Candida albicans[J].Cell Immunol，2018，324：59-73.

[21] Shroff A，Sequeira R，Patel V，et al.Data on autophagy markers and anti-candida cytokines expression in mice in response to vaginal infection of Candida albicans[J].Data Brief，2018，18：432-440.

[22] Shroff A，Sequeira R，Reddy K V R.Human vaginal epithelial cells augment autophagy marker genes in response to Candida albicans infection[J].Am J Reprod Immunol，2017，77（4）：e12639.

[23] Shroff A，Reddy K V R.Autophagy gene ATG5 knockdown upregulates apoptotic cell death during Candida albicans infection in human vaginal epithelial cells[J].American Journal of Reproductive Immunology，2018，80（6）：e13056.

[24] Cui L，Zhao H，Yin Y，et al.Function of Atg11 in non-selective autophagy and selective autophagy of Candida albicans[J].Biochem Biophys Res Commun，2019，516（4）：1152-1158.

[25] Tam J M，Mansour M K，Khan N S，et al.Dectin-1-dependent LC3 recruitment to phagosomes enhances fungicidal activity in macrophages[J].J Infect Dis，2014，210（11）：1844-1854.

[26] Lu P，Wang S，Lu Y，et al.A Subpopulation of Intracellular Neisseria gonorrhoeae Escapes Autophagy-Mediated Killing Inside Epithelial Cells[J].J Infect Dis，2019，219（1）：133-144.

[27] Jiang M，Ju M，Bu W，et al.HPV Infection Downregulates the Expression of Autophagy-Related Genes in Condylomata Acuminata[J].Dermatology，2019，235（5）：418-425.

[28] Raab-Traub N，Mattoscio D，Casadio C，et al.Autophagy regulates UBC9 levels during viral-mediated tumorigenesis[J].PLoS Pathogens，2017，13（3）：e1006262.

[29] Xie J，Wang S，Li Z，et al.5-aminolevulinic acid photodynamic therapy reduces HPV viral load via autophagy and apoptosis by modulating Ras/Raf/MEK/ERK and PI3K/AKT pathways in HeLa cells[J].Journal of Photochemistry and Photobiology B：Biology，2019，194：46-55.

[30] Hanning J E， Saini H K，Murray M J，et al.Depletion of HPV16 early genes induces autophagy and senescence in a cervical carcinogenesis model， regardless of viral physical state[J].The Journal of Pathology，2013，231（3）：354-366.

[31] He S，Han J.Manipulation of Host Cell Death Pathways by Herpes Simplex Virus[J].Curr Top Microbiol Immunol，2020：1-19.

[32] Yakoub A M，Shukla D.Basal autophagy is required for herpes simplex virus-2 infection[J].Scientific Reports，2015，5：12985.

[33] Cabrera J R，Manivanh R，North B J，et al.The ESCRT-related ATPase Vps4 is modulated by interferon during herpes simplex virus 1 infection[J].mBio，2019，10（2）.

[34] Budida R，Stankov M V，D?hner K，et al.Herpes simplex virus 1 interferes with autophagy of murine dendritic cells and impairs their ability to stimulate CD8+ T lymphocytes[J].European Journal of Immunology，2017，47（10）：1819-1834.

[35] Williams L，Taylor G.Autophagy and immunity-insights from human herpesviruses[J].Frontiers in Immunology，2012，3：170.

[36] Huang K Y，Chen Y Y，Fang Y K，et al.Adaptive responses to glucose restriction enhance cell survival， antioxidant capability， and autophagy of the protozoan parasite Trichomonas vaginalis[J].Biochim Biophys Acta，2014，1840（1）：53-64.

[37] Huang K Y，Chen R M，Lin H C，et al.Potential role of autophagy in proteolysis in Trichomonas vaginalis[J].Journal of Microbiology，Immunology and Infection，2019，52（2）：336-344.

[38] Hernández-García M S，Miranda-Ozuna J F T，Salazar-Villatoro L，et al.Biogenesis of Autophagosome in Trichomonas vaginalis during Macroautophagy Induced by Rapamycin-treatment and Iron or Glucose Starvation Conditions[J].Journal of Eukaryotic Microbiology，2019，66（4）：654-669.

[39] Huang K Y，Ong S C，Wu C C，et al.Metabolic reprogramming of hydrogenosomal amino acids in Trichomonas vaginalis under glucose restriction[J].Journal of Microbiology， Immunology and Infection，2019，52（4）：630-637.

[40] Al-Younes H M，Brinkmann V，Meyer T F.Interaction of Chlamydia trachomatis Serovar L2 with the Host Autophagic Pathway[J].Infection and Immunity，2004，72（8）：4751-4762.

[41] Al-Younes H M，Al-Zeer M A，Khalil H，et al.Autophagy-independent function of MAP-LC3 during intracellular propagation of Chlamydia trachomatis[J].Autophagy，2011，7（8）：814-828.

[42] Sun H S，Eng E W Y，Jeganathan S，et al.Chlamydia trachomatis vacuole maturation in infected macrophages[J].Journal of Leukocyte Biology，2012，92（4）：815-827.

[43] Pachikara N，Zhang H，Pan Z，et al.Productive Chlamydia trachomatis lymphogranuloma venereum 434 infection in cells with augmented or inactivated autophagic activities[J].FEMS Microbiology Letters，2009，292（2）：240-249.

（收稿日期：2020-08-06） （本文編辑：张爽）