自噬与急性胰腺炎



李春云,刘瑞霞,阴赪宏

自噬与急性胰腺炎

AP中的自噬过程发生改变

自噬受损主要表现为自噬流动态过程的完整性受损,可发生在自噬任何步骤,包括自噬体的形成减少或产生缺陷、与溶酶体融合发生障碍,或溶酶体蛋白水解酶活性功能低下。许多疾病都与自噬损伤有关,例如克罗恩病中自噬蛋白ATG16L1突变引起自噬体形成缺陷,与炎症持续发生关系密切。

自噬早期(自噬体与溶酶体融合之前)和晚期(自噬体与溶酶体融合及之后)受损对细胞内自噬泡数量产生相反的影响。早期抑制会引起自噬泡形成数量减少;而晚期抑制则会导致自噬体与溶酶体融合障碍,胞内自噬体数量堆积,溶酶体内蛋白酶活性也将受损,导致含有待降解物质的自噬溶酶体积聚。研究发现AP中的自噬过程发生显著改变。

自噬与急性胰腺炎

2.1AP中自噬受损

2.2AP对自噬体生成的影响

胰腺炎并不能阻止自噬体的生成;与此相反,Gukovsky等发现自噬介导蛋白——液泡膜蛋白1在AP中是上调的。液泡膜蛋白1与腺泡细胞中的自噬诱导有关,主要存在于内质网中,为AP表达上调的蛋白质之一。它与自噬起始相关蛋白Beclin1相互作用,与LC3-Ⅱ能共定位,是自噬体生成的重要介质。透射电镜和免疫电镜显示自噬液泡具有自噬体的所有特征,如双膜、LC3-Ⅱ和完整的大降解物质。遗传、分子和药理学表明腺泡细胞中Atg5参与到自噬体的生成,表明自噬体形成是通过规范途径进行的。

2.3AP中自噬体与LAMP减少

细胞腔面有多蛋白复合物保护LAMP在空间上与溶酶体酸性水解酶分离,以及其高度糖基化,避免了被裂解。多项研究发现AP中LAMP表达显著减少,其降解并非由于去糖基化导致,而是通过组织蛋白酶(cathepsin,Cat)B介导的胞浆面近跨膜区域的断裂。研究推测,CatB的异常成熟使其在AP溶酶体中定位发生了改变,并与其他水解酶共同作用,导致LAMP发生降解。

研究发现,LAMP的缺乏也能导致AP。在LAMP-2基因敲除的小鼠胰腺中,胰腺腺泡细胞中形态异常的自噬泡的显著聚集早在小鼠1个月大时便很突出,并且与进行性胰腺腺泡细胞损伤有关。

2.4AP中溶酶体酶活性异常介导了自噬溶酶体功能损伤

Boonen等研究发现,功能失调的溶酶体水解酶,特别是组织蛋白酶,会引起小鼠腺泡细胞的自噬损伤。glcnac-1-磷酸转移酶由Gnptab和Gnptg基因编码亚基,将修饰性M6P加到溶酶体的酸性水解酶上,这是水解酶的一种特异性识别信号,可将水解酶靶向转运至溶酶体上。Gnptab基因敲除阻断了组织蛋白酶从高尔基体到溶酶体的转运,小鼠胰腺外分泌部溶酶体降解能力显著下降,导致腺泡细胞自噬功能受损,表现为大量体积异常增大的含有未消化待降解物质的自噬体堆积。

3自噬功能异常在AP疾病发生发展中的作用

胰腺腺泡细胞内胰蛋白酶原异常激活与炎症反应是胰腺炎疾病发生发展的重要机制,而自噬与二者皆密切相关。

3.1自噬受损与腺泡细胞内胰蛋白酶原激活

小鼠AP模型中,已确定了AP与自噬受损之间存在一定的关联。这种自噬受损反应与细胞内胰蛋白酶原激活有关。

Hashimoto等首次利用Atg5基因敲除小鼠建立AP模型,发现Atg5基因敲除后小鼠胰腺腺泡细胞自噬减少、胰蛋白酶原活性明显降低、病情严重程度减轻。Mareninova等研究发现,AP并不能阻断自噬体与核内体/溶酶体的融合,但是能导致溶酶体关键酶CatL与CatB的加工(成熟)障碍,使得AP中组织蛋白酶向不成熟的形式倾斜,这种损伤可能是导致溶酶体清除蛋白功能不全及自噬流受损的重要原因。CatB能将胰蛋白酶原转化为胰蛋白酶,但CatL并不会激活胰蛋白酶原,相反,会降低胰蛋白酶和胰蛋白酶原。CatL与CatB平衡失调导致胰腺腺泡细胞中胰蛋白酶上调,而胰蛋白酶原激活被认为是AP发病的主要机制。然而,胰蛋白酶原基因敲除的小鼠仍然易发生AP,尽管腺泡细胞的损伤受到一定的保护作用,即胰蛋白酶激活并不是AP启动的必须条件。

3.2自噬受损与炎症反应

研究发现,自噬有直接清除微生物(微生物入侵、刺激固有免疫反应,如上调Toll样受体的表达,诱导自噬反应,吞噬微生物至溶酶体中降解、控制炎症和抗原反应(自噬能够通过清除受损线粒体、抑制炎症小体的激活;自噬过程一旦受损,促炎介质将发生清除障碍)、淋巴细胞稳态(自噬能够通过调节细胞内主要组织相容性复合体抗原递呈、IL-1α等调控淋巴细胞的平衡及功能)及免疫介质的分泌(自噬能够通过调节分泌性蛋白合成途径、胞质中分泌性蛋白数量控制免疫介质的分泌)等免疫学功能。炎症反应各阶段的许多分子均受核因子-κB(NF-κB)调控,包括TNFα、IL-6、iNOS、趋化因子等。Yang等研究发现,NF-κB活化增强胰腺腺泡细胞自噬。通过抑制重症急性胰腺炎胰腺腺泡细胞自噬,能够减轻炎症反应及胰腺炎的严重程度。上述研究提示AP中自噬与炎症反应密切相关。

3.3假说




上一篇:翰宇药业(300199.SZ)与深圳湾实验室等合作成立多肽
下一篇:第七届国际基因节再次落户大连,联手珍奥,创