作者:

趙德超(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院) 

于建才(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院) 

赫嘉惠(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院) 

仲嬌月(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院)

在病毒性心肌炎（Viral myocarditis VMC）的發(fā)病過程中，研究證實病毒感染可激發(fā)活性氧的產(chǎn)生，大量活性氧（Reactive oxygen species，ROS）蓄積會造成細胞氧化應(yīng)激（Oxidative stress）損傷[1]，同時發(fā)現(xiàn)了存在細胞自噬現(xiàn)象[2、3、4]。細胞自噬廣泛存在于真核細胞中，其作為細胞在不利環(huán)境下的一種保護機制，能夠有效清除ROS損傷的蛋白質(zhì)和細胞器，降低ROS對細胞的毒性，從而使心肌細胞受到保護 [5]。然而細胞自噬的過度激活則會引起心肌細胞凋亡[6]。因此，下文就VMC角度，論述自噬與病毒性心肌炎的關(guān)系。

1、自噬概況

自噬是細胞內(nèi)長壽命蛋白和胞漿成分降解再循環(huán)利用的一種進化保守方式。正常情況下，心臟維持著低水平的自噬。營養(yǎng)缺乏、低氧和炎癥等應(yīng)激狀態(tài)可以激活自噬。自噬根據(jù)底物進入溶酶體降解途徑的不同可分為巨自噬（macroautophagy）、微自噬（microautophagy）和分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chanperone-mediated autophagy）三種形式。完整的自噬過程包括自噬的誘導(dǎo)、自噬體的形成和延伸、自噬溶酶體的形成和自噬體內(nèi)容物的降解四個過程[7]。

2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)自噬機制

研究表明，VMC中存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）現(xiàn)象。ERS是指細胞受到某些刺激（如缺氧、病毒感染等）后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)氧化環(huán)境被破壞， Ca2+蓄積，影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常功能，引起未折疊或折疊錯誤的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)聚集的狀態(tài)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激主要涉及三條通路，即未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）、Ca2+信號及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解（ERAD）過程。其中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)自噬以URP通路為主。UPR主要通過雙鏈RNA激活蛋白激酶（PKR）相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（PERK）、肌醇需求酶（IRE1）途徑以調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激下的誘導(dǎo)的自噬[9]。已有研究證明，VMC中存在氧化應(yīng)激現(xiàn)象[10,11]，而氧化應(yīng)激能導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)平衡紊亂，發(fā)生ERS[12]。VMC氧化應(yīng)激的ROS主要來源于NADPH氧化酶同源物Nox4（Non-phagocytic cell oxidase 4）[13]。對此，RU-Feng Wu等曾研究，Nox4能通過局部氧化信號介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生并誘發(fā)細胞自噬[14]，此過程主要涉及IRE1通路。IRE1通路調(diào)節(jié)自噬涉及下游兩個靶點即X盒結(jié)合蛋白1（XBP-1）和C-Jun氨基末端激酶（C-Jun N-terminal kinase，JNK）的活化。IRE1被ERS激活，將其下游的X盒結(jié)合蛋白1（XBP-1）剪切為成熟的XBP-1，促進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常生物功能，抑制自噬。C-Jun氨基末端激酶（C-Jun N-terminal kinase，JNK）是病毒感染引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘發(fā)自噬機制中IRE1通路下游的又一重要靶點[15]。病毒感染情況下，心肌細胞中Nox4活化，會產(chǎn)生ROS，并作為信號分子激活JNK，誘導(dǎo)自噬小體生成，并且在自噬小體形成中上調(diào)自噬相關(guān)基因Atg5和Atg7的表達，誘導(dǎo)LC3-II的增加，促進自噬發(fā)生[10]。應(yīng)用JNK抑制劑后，LC3-II會相應(yīng)減少，標(biāo)志細胞自噬水平下調(diào)。因此推測內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的自噬可能參與VMC的發(fā)病過程。

3、細胞自噬在病毒性心肌炎中的作用

近年來，研究發(fā)現(xiàn)病毒性心肌炎發(fā)病過程中存在細胞自噬作用[2、3、4]，OkaT等曾在2012年Nature上報道了一篇關(guān)于線粒體自噬在心力衰竭和心肌炎癥中作用機制的文章[7]。但是，目前細胞自噬在病毒性心肌炎中是一種潛在的細胞存活機制還是導(dǎo)致細胞死亡的過程，亦或是在疾病發(fā)生的不同時期作用不同，尚無定論。

研究表明，在病毒性心肌炎中，柯薩奇病毒B3（Coxsackievirus B3，CVB3）感染能誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生自噬。但這種誘導(dǎo)作用僅是自噬體的積累而不加強自噬體與溶酶體的融合以達到降解蛋白的目的。CVB3感染后會引起細胞膜的重組，導(dǎo)致雙層膜囊泡數(shù)量的增加并包裹病毒，形成自噬體，僅僅為病毒復(fù)制提供了一個安全囊腔，病毒未被溶解清除。這樣病毒在合適時機可以完成釋放，引起細胞損傷[8]。因此，在病毒性心肌炎中，CVB3誘導(dǎo)的自噬可能服務(wù)于病毒復(fù)制而增加心肌損傷。CVB3誘導(dǎo)細胞自噬主要通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑。

CVB3通過誘導(dǎo)LC3脂質(zhì)化和自噬小體的積累，上調(diào)細胞自噬。 Scott M Robinson等運用熒光標(biāo)測-CVB3技術(shù)，特異的檢測細胞中CVB3的分布。實驗觀察到，隨著CVB3感染細胞，能夠誘導(dǎo)LC3脂質(zhì)化即形成LC3-II，并伴隨自噬小體的大量形成。自噬小體雙層細胞膜不斷延伸并包裹病毒，形成細胞外微泡，躲避機體免疫機制的殺傷[12]。CVB3利用隱藏在細胞外微泡自噬形式，增加病毒復(fù)制，合適時機完成病毒釋放，可能與病毒性心肌炎中CVB3致病機制有關(guān)【2】。另外，宿主eIF2α/ATF4通路活化有助于CVB3誘導(dǎo)的自噬。CVB3感染心肌細胞后，激活宿主eIF2α/ATF4通路，增加自噬體形成、延伸和發(fā)揮功能的基因的轉(zhuǎn)錄。宿主eIF2α高表達促進自噬小體大量積累，從而實現(xiàn)病毒在自噬體內(nèi)的隱藏。這種自噬作用一方面可以殺滅病毒，另一方面卻使病毒得以逃逸機體免疫，促進自身復(fù)制。細胞自噬作用的存在，有助于解釋CVB3感染引起病毒性心肌炎發(fā)病及預(yù)后的異質(zhì)性 [16]。

由于自噬在病毒性心肌炎中可能起雙重作用，將自噬作為治療目標(biāo)時辨別自噬對機體起保護性作用還是加重細胞組織損傷非常重要。通過基因或藥物的方法干預(yù)自噬保護心肌還需要對不同條件下細胞自噬激活的分子傳導(dǎo)通路、激活程度、時限與細胞存亡的關(guān)系進行更深入的研究。隨著對自噬研究的不斷深入，選擇性的調(diào)控自噬可能成為防治病毒性心肌炎的一個新的治療靶點。