研究结核分枝杆菌中自噬的作用论文

　　从酵母菌到人类，自噬是一种广泛存在的生物代谢过程。早期认为，自噬是宿主细胞在饥饿条件下通过降解受损或衰老的细胞器/蛋白质来补充营养物质。除了物质再循环，自噬在各种生理和病理生理过程中也起着关键作用，如胞质成分的清除、细胞生长、衰老和死亡。此外，自噬也参与协调全身的固有免疫、适应性免疫和炎症反应。结核病( tuberculosis，TB) 是由结核分枝杆菌( Mycobacterium tuberculosis，MTB) 引起的慢性细胞内感染，研究表明自噬参与抗MTB 感染的宿主防御应答。现就自噬在宿主抗MTB 感染免疫应答中的作用进行综述。

　　1 自噬的细胞和分子水平

　　自噬是真核生物中高度保守的细胞降解途径，通过消化降解自身胞质成分，实现大分子物质的回收利用。自噬可分为3 类: 大自噬、小自噬以及分子伴侣介导的自噬( chaperonemediatedautophagy，CMA) 。大自噬( 以下称作自噬) 是将胞质蛋白或细胞器包裹形成自噬小体进行降解。自噬可响应于各种胁迫状态，例如饥饿可上调自噬，但营养丰富的条件下自噬也具有本底活性。自噬可以是非选择性( 例如当氨基酸不足时) 或选择性，选择性自噬包括细胞器特异性自噬( 线粒体自噬、过氧化物酶体自噬和内质网自噬) 和异源性自噬( 清除病原体的途径)。一系列体外实验[2]初步阐明了自噬的分子机制，超过30 多种自噬相关基因( autophagy-related genes，ATG) 蛋白产物参与自噬的信号传递与调节: 类线虫51 样蛋白激酶/黏着斑激酶家族相互作用蛋白200 ( Unc-51-like kinase /focaladhesion kinase family interacting protein of 200 kD，ULK/FIP200) /ATG101 /ATG13 蛋白激酶复合物，Vps34 /beclin-1 /Vps15 /ATG14 脂质激酶复合物，这2 种复合物相互作用产生富含磷脂酰肌醇三磷酸( phosphatidylinositol 3，4，5-triphosphate，PIP3) 的吞噬泡; 2 种泛素样蛋白缀合系统( conjugationsystem) : ATG5 /ATG12 /ATG16 复合物和ATG8 /微管相关蛋白1轻链3( microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3)，膜结合的ATG8 为自噬体膜特异性表达，常被用作自噬的检测手段。

　　2 MTB 的生存策略

　　MTB 是结核病致病病原菌，MTB 的特征是高感染率和低根除率。MTB 通过阻断吞噬体合成和成熟从而使MTB 在感染的巨噬细胞中长期生存。MTB 使用多种策略避免被杀灭:溶解并从吞噬体逃脱，修饰吞噬体阻碍其成熟，甚至在酸性/被降解的吞噬体中长期生存。自噬是宿主防御MTB 的有效途径之一，自噬可直接消灭胞内MTB，从而限制MTB 的生长。细菌感染可诱发宿主细胞内形成双层膜室( 称为自噬体) ，并同溶酶体融合，降解吞噬的病原体。有研究揭示某些细菌能抑制诱导自噬的信号传递，干扰自噬机制来逃逸或阻止溶酶体和自噬体的融合，利用宿主蛋白掩饰自身以避免被识别，甚至有些细菌主动利用自噬组件来促进自身在细胞内生存生长。MTB 可通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白( mammalian target ofrapamycin，mTOR) 依赖的Wnt /SHH( Hedgehog 的同源基因，Sonic Hedgehog) 信号通路抑制γ 干扰素( interferon γ，IFN-γ)介导的自噬。

　　3 自噬抗结核感染中的作用

　　自噬作为固有免疫和适应性免疫通路的下游效应之一，在抗MTB 感染的免疫应答过程中发挥着不可或缺的作用: 传递Toll 样受体( Toll-like receptors，TLR) 等固有免疫受体信号，协同细胞因子发挥防御作用，调节免疫相关GTP 酶( immunityrelated GTPase，IRG) 途径，增强抗原提呈和影响T 细胞的稳__态等。多条宿主防御MTB 的免疫通路激活自噬，现初步明确抗MTB 自噬的亚细胞定位和诱导机制。

　　3. 1 自噬是病原体相关分子模式( pathogen-associatedmolecular patterns，PAMP) 调控的效应器模式识别受体( pattern recognition receptors，PRR) 主要表达于固有免疫细胞胞膜表面或细胞质中，一种PRR 可识别一种或多种PAMP，其中Toll 样受体是宿主识别病原微生物( 包括MTB) 激活固有免疫防御机制的关键启动点。目前为止，共发现10 个人类TLR 和12 个小鼠TLR。参与识别MTBPAMP 的TLR 主要有: TLR2 ( 与TLR1 /TLR6 形成异源二聚体) 、TLR4 以及TLR9( 识别MTB 的DNA) 。这些TLR 同样参与到抗MTB 的自噬信号通路中，TLR 信号调节固有免疫防御的启动和发展，通过与细胞自噬通路合作消除胞内MTB。抗菌肽是极为重要的针对MTB 的免疫防御物质。MTB表面的脂蛋白可以刺激人类巨噬细胞TLR2 /TLR1，产生抗菌肽，增强维生素D 受体信号转导和提高细胞自噬活性，促进自噬体和溶酶体融合形成自噬溶酶体杀灭细菌。TLR 信号介导的自噬信号转导途径，大致可分为髓样分化因子88( myeloid differentiation primary response gene 88，MyD88) 非依赖性和MyD88 依赖性。脂多糖( lipopolysaccharide，LPS) 是TLR4 的配体，刺激巨噬细胞可增强MTB 吞噬体与自噬体的共定位，LPS 诱导的自噬是MyD88 非依赖性，依赖于TLR4 /含有TIR 结构域的诱导干扰素β 的接头蛋白/受体相互作用蛋白1 /p38 丝裂原活化蛋白激酶( TLR4 /TIR domain-containingadaptor protein / receptor interacting protein 1 /p38 mitogenactivatedprotein kinases，TLR4 /TRIF/RIP1 /p38MAPK) 信号途径，同自噬引起的细胞凋亡通路不同，这条通路并不影响细胞生存。刺激TLR7 可通过MyD88 依赖性途径诱导自噬杀灭胞内MTB，beclin 1 ( 酵母ATG6 同系物) 和Atg5 参与其中。然而，TLR7 并不识别MTB 病原体相关分子模式，但仍能加强宿主细胞对胞内MTB 的清除作用。其他不参与到MTB 的识别作用的PRR 介导自噬的研究也证实了这点。因此即使靶病原体组分不是特定TLR 的配体，但增强其介导的自噬活性仍然能加强对病原体的清除，众多TLR 和其配体激活的自噬在消除胞内MTB 中发挥重要作用。

　　3. 2 自噬协同细胞因子发挥炎症作用细胞因子在宿主防御MTB 中起到重要作用: Th1 细胞因子IFN-γ、肿瘤坏死因子α( tumor necrosis factor α，TNF-α) 和白细胞介素12( interleukin 12，IL-12) 在抵御MTB 中发挥着作用，Th2 细胞因子IL-4 的水平，与疾病严重程度相关。一系列细胞因子和自噬相关的研究表明，Th1 细胞因子活化自噬，而Th2 细胞因子抑制自噬。IFN-γ 对宿主抗MTB 至关重要，在小鼠中，IFN-γ 介导诱导型一氧化氮合酶( inducible nitric oxide synthase，NOS2) 通过生产NO 抑制MTB 的生存，同时激活自噬来克服MTB 引起的吞噬体成熟障碍。对TNF-α 诱导的自噬抗MTB 的机制研究则更为深入，TNF-α 通过阻断蛋白激酶B ( proteinkinase B，Akt) 导致mTOR 的失活从而促进细胞自噬水平，AGT4 和活性氧( reactive oxygen species，ROS) 参与其中。IL-4 和IL-13 是两种典型的Th2 细胞因子，可以抑制NO 的产生，衰减巨噬细胞对胞内MTB 的杀灭能力。体外实验中，IL-4 和IL-13 拮抗自噬以及其对MTB 的杀灭作用。IL-4和IL-13 抑制饥饿诱导的自噬是通过依赖Akt 信号通路，然而Akt 信号并不参与IFN-γ 诱导的自噬。抗自噬效应蛋白Bcl-2和Bcl-XL 参与IL-4 和IL-13 介导的抑制自噬作用，机制是Bcl-2 和Bcl-XL 可以同beclin 1 直接结合，从而阻断自噬的进程。总的来说Akt 信号参与到抑制饥饿诱导的自噬，而STAT6 信号途径参与到抑制通路IFN-γ 诱导的自噬。IL-10和IL-6 也被发现能够抑制自噬，在MTB 感染的THP-1 细胞中，IL-6 通过降低ATG12 /ATG5 复合物的表达，阻碍自噬体的合成而发挥抑制效应。MTB 可以上调IL-6 的生产，抑制自噬，以维持自身的生存，mTOR、p38MAPK 和c-Jun 氨基末端激酶( c-Jun N-terminal kinase，JNK) 信号通路参与其中。IL-10 抑制雷帕霉素诱导的自噬作用依赖Akt 和信号转导子和转录激活子3/6( signal transducer and activator of transcription 3/6，STAT3/6) 途径，而拮抗饥饿诱导的自噬是依赖于1 型磷脂酰肌醇3-激酶( phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K) /Akt 信号，小鼠巨噬细胞中，也观察到IL-10 抑制LPS 诱导的自噬作用。阻断自噬将抑制TNF-α 的分泌，增强促炎分子( 如IL-1β 等)的产生，激活自噬能够促进TNF-α 诱导的核因子κB( nuclear factor-Kappa B，NF-κB) 活化和细胞间黏附分子1( intercellular adhesion molecular 1，ICAM-1) 的表达，这表明细胞因子同自噬条件作用或许是相互的。