自噬参与鼻息肉发病机制研究进展

孙文凯，孙卉，李钦，孟朝暾

（1.滨州医学院临床医学院，山东 烟台；2.山东省临沂市人民医院耳鼻咽喉头颈外科，山东 临沂；3.潍坊医学院临床医学院，山东 潍坊；4.青岛大学医学院医学部，山东 青岛）

0 引言

CRSwNP 是耳鼻咽喉头颈外科常见的疾病，由交叉的辅助性T 细胞因子表达谱和内型谱组成，个体间因致病因素的差异，发病机制有所不同。病因尚不明确，常见的致病因素包括：微生物感染引起的炎症反应、黏膜变态反应、基因缺陷、离子通道异常、囊性纤维化、鼻腔粘膜纤毛功能低下、阿司匹林耐受不良、窦口鼻道复合体解剖异常等多致病因素导致黏膜的异质性慢性持续性炎症，致使鼻腔粘膜反复的上皮损伤，使其粘膜水肿、基底膜增厚、血管和腺体减少，同时伴有多种炎细胞浸润，反复感染，病程迁延，最终导致鼻息肉的形成。自噬现象普遍存在于真核细胞中，在应激状态下维持细胞发育、生存、分化、内环境稳态及适应不利环境所必需的自我保护的生存途径[1]。研究表明，自噬活动参与了小细胞肺癌、乳腺癌、前列腺癌、宫颈癌及结肠癌等多种肿瘤的发生发展[2-6]。鼻息肉作为耳鼻咽喉科常见疾病，临床治疗途径丰富，但其复发率仍较高，严重影响患者生活质量。自噬在鼻息肉发病过程中关系密切，探讨其机制，可能为鼻息肉的治疗提供新的策略。

1 自噬及其细胞学研究

自噬是普遍存在于真核细胞中的一种动态分解代谢过程，称为“自噬流”，它能将体内受损细胞器和大分子物质分解为氨基酸等物质后循环再利用，维持机体内环境的稳态，参与细胞生长发育、成熟分化及Ⅱ型程序性死亡的调控。随着科学研究的不断深入，发现自噬过程与人类肿瘤、慢性炎症等疾病关系密切，肿瘤及炎症导致的细胞低氧、营养缺乏及高代谢状态下可激活自噬。自噬的发现追溯到上世纪60年代，Ashford 等人在研究人类的肝细胞时观察到了细胞中的自噬现象，并将其命名为“autophagy”[7]。自噬过程的机制经过日本科学家大隅良典的一系列研究之后得以阐明，也因此获得2016年诺贝尔生理学或医学奖。

机体的自噬过程可在缺氧、乏营养状态下被诱导发生。自噬相关基因Atg1 的编码产物可被Atg13 激活，二者结合后，受雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）调节。在饥饿状态下的真核生物或用雷帕霉素处理后，mTOR 活性被抑制，Atg1 与Atg13 结合而被激活，诱导自噬发生[8]。ULKl/2（Unc-51-like kinase l/2，Unc-51 样激酶l/2）是Atg1 在哺乳动物体内的同源蛋白，ULKl/2 可在内质网中与Atg13 等结合参与自噬小体的形成[9,10]。Beclin-1 是抑癌基因BECN1 表达的自噬相关标志物，也是哺乳动物中Atg6 的同源基因。Beclin-1 可通过磷脂酰基醇-3-激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/Akt/ mTOR 通路启动并调节自噬，参与炎症、免疫、肿瘤等过程，因此Beclin-1 蛋白的表达与自噬活性呈正相关。微管相关蛋白1 轻链3（microtubuleassociated protein1 light chain 3，LC3）是哺乳动物中Atg8的同源蛋白，包括LC3-I 和LC3-II，随着自噬活性的增强，LC3-I 会向LC3-II 转化，使得LC3-II/I 比值升高。由原癌基因 C-Myc 编码的P62（也称为sequestosome 1，SQSTM1），也是一种自噬相关蛋白。P62 作为自噬过程中的底物，在LC3 和泛素化蛋白之间起连接作用，形成复合体，在自噬溶酶体内降解，P62 会随着自噬活性的抑制而积累增多。

在乏营养状态下，Beclin-1 诱导自噬的启动，细胞接受刺激而形成自噬前体。自噬前体吞噬胞质、长寿或异常蛋白、损伤的细胞器、细菌和病毒等，形成自噬小体。自噬小体内膜上的LC3-II 经P62 与泛素化的蛋白相连。然后自噬小体与溶酶体膜融合，形成自噬溶酶体。随后，自噬小体膜被溶酶体酶降解后，膜内的蛋白质、细胞器和微生物等内容物以及小体内膜上的LC3-II 被降解为小分子氨基酸等物质释放，被机体循环再利用[11,12]。因此，Beclin-1、P62 和LC3-II/I 常作为自噬研究的标志物，来直观反映自噬活性的强度。

2 鼻息肉发病机制

鼻息肉是耳鼻咽喉头颈外科常见的疾病，患病率约为0.5%-4.7%[13]，影响了中国约8% 的普通人群[14]。其病因复杂，发病机制尚没有明确统一的认识。免疫应答、基因遗传、细胞因子、变态反应、鼻腔解剖变异及微环境等多因素共同作用，致使鼻腔粘膜反复的上皮损伤，使其粘膜水肿、基底膜增厚、血管和腺体减少，同时伴有多种炎细胞浸润，反复感染，病程迁延，最终导致鼻息肉的形成。鼻息肉以往作为临床上的独立疾病，现已归于慢性鼻窦炎的一个亚型，伴有鼻息肉的慢性鼻窦炎（ chronic rhinosinusitis with nasal polyps， CRSwNP），而 根 据 组织免疫学特征， CRSwNP 可进一步分为嗜酸粒细胞型CRSwNP( ECRSWNP) 和非嗜酸粒细胞型 CRSwNP( non-ECRSwNP)，它们也表现出不同的地理和种族分布[13]。约40%的NPs 患者在术后18个月的内镜检查中发现复发的息肉[15]，高复发率对患者的生活质量造成严重影响。

研究中表明Th2 和Th17 途径在CRSwNP 中显示交叉调节，Th2 反应能促进组织水肿，而Th17 途径则抑制水肿形成；Th2 细胞因子对Th17 反应起抑制作用，而Th17细胞因子增强Th2 反应[16]。Th2 型炎症和嗜酸性炎症与NPs 的严重程度及复发风险有关[17]。嗜酸性粒细胞（EOS）的浸润与NPs 的水肿形成有关[18]。嗜酸性炎症与NPs 的严重程度相关且增加了复发风险。与non-ECRSwNP 比较，ECRSwNP 表现出较高复发率，而且预后差[19]。长期EOS浸润导致的慢性炎症，促进了鼻息肉的增殖。

白细胞介素-5（interleukin 5，IL-5）在Th2 型免疫反应为主导的个体中表达升高，能够增加EOS 等炎症细胞的浸润。IL-5 和CCL 11(Eotaxin)能够一起动员EOS 进入组织。白细胞介素-6（interleukin 6， IL-6）可能在促进中性粒细胞向感染部位的募集的过程中发挥作用[20]。白细胞介素-8(interleukin 18，IL-8)会将中性粒细胞和EOS 等炎症细胞趋化至反复感染因素刺激的鼻腔粘膜，形成NPs的生发中心[21]。白细胞介素-17（interleukin 17，IL-17）细胞通过分泌IL-17 诱导内皮细胞、上皮细胞和成纤维细胞分泌IL-6 和IL-8[17]，促进Th17 炎症反应。IL-17 可下调IL-5 和ECP 的表达，降低嗜酸性炎症[22]。白细胞介素-21（interleukin 21，IL-21）和IL--4 参与鼻息肉组织中IgE 的产生[23]。转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）能上调α-SMA、结缔组织生长因子、PAI-1 等下游产物的表达，从而使NP 中的成纤维细胞/肌成纤维细胞比例下调，导致细胞外基质(extracellular matrix，ECM) 的合成增加，促进纤维化重塑[24]。γ 干扰素（Interferon gamma，IFN-γ）、肿 瘤 坏 死 因 子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子、血小板生长因子等均参与NPs 的形成。TNF-α 和其他促炎细胞因子的基因表达水平已被证实在NPs 组织中增高[25]，并且在CRSwNP 患者的鼻腔分泌物中蛋白水平升高。

NPs 组织相较于正常鼻腔黏膜，有着明显的基因表达差异。胸腺间质淋巴细胞生成素（thymic stromal lymphopoietin, TSLP）基因位点与鼻息肉之间存在显著联系[26]。研究发现，CRSwNP 患者NPs 组织中TSLP、IL-33和IL-25 的表达水平与正常鼻粘膜差异明显[27]。先前的研究也表明 CRSwNP 与 rs1837253 有最显著的关联，而且rs1837253 基因型可直接参与鼻粘膜上皮 TSLP分泌的调节，并且与 CRSwNP 患者粘膜组织中EOS 的数量呈正相关[28]，可能在ECRSwNP 的发生发展中发挥作用。研究表明APQ 5、CAV 1、COX 2、LTF 和MGB 1 基因的表达明显下降，这些数据可能提示了CRSwNP 相关的上皮功能障碍[25]。基因异常可能会导致固有免疫的失调，与导致鼻息肉形成的免疫机制相关。

3 自噬与鼻息肉的关系

哮喘、变应性鼻炎与CRSwNP 同属于呼吸道黏膜慢性炎症反应性疾病，其发展进程存在一定的递进关系，自噬过程在上述疾病的发生发展中发挥重要作用[29-31]，然而，具体的参与机制尚不明确。

研究表明，NPs 组织中自噬水平的降低可导致环氧合酶2（cyclooxgenase 2，COX-2）的表达增强，这可能与鼻息肉持续的慢性炎症相关[32,33]。研究发现NP 组织和NP来源的成纤维细胞的自噬水平显著降低，可能是由于激活Akt-mTOR 信号通路的蛋白激酶B 导致明显自噬缺陷[32]。而自噬的减少可能导致COX-2 的表达增强，提示自噬可能与鼻息肉的慢性炎症存在一定的联系[33]。mTOR 是调节自噬过程的重要靶点，研究显示mTOR 在NPs 组织中表达增高，Beclin-1 表达降低，自噬被削弱[32]。齐等人[34]的实验显示Beclin1 表达降低而P62 表达升高，提示了自噬降低在鼻息肉机制中的作用，这与我们所得的实验结果一致。而其他研究表明LC3 在鼻息肉中的表达增加[35]，这些实验结果提示鼻息肉中自噬活性是升高的，并且LC3-II的过度表达可导致细胞持续炎症[36]。因此，这种实验结论的争议，可能需要未来更多的研究来佐证，这对于鼻息肉的治疗将会有重要意义。

中性粒细胞弹性蛋白酶（human neutrophil elastase，HNE）能触发鼻上皮细胞中的自噬，自噬通过转录因子AP-1 和JNK 信号来调节粘液素(Mucins,MUCS)MUC5AC的表达，诱导鼻黏膜的高分泌，从而导致鼻腔分泌物增多[37]。CRSwNP 中上调的IFN-γ 可诱导NECs 中活化但自噬不足和p62 积聚；p62 反过来导致caspase-8 活化导致细胞凋亡。鼻粘膜屏障中增加的凋亡可能为细菌定植提供进入口，引起粘膜下层的炎症[38]。缺氧的状态可增强NPs 组织中的糖酵解和自噬作用。sirtuin 6(sirtuin 6，SIRT 6)是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖脱乙酰酶家族中的一员，是细胞代谢和炎症的重要调节因子。研究表明SIRT6 可通过抗糖酵解的作用，抑制自噬来达到治疗NP 的目的[35]。EOS浸润在鼻息肉的机制中作用显著，但研究显示自噬活性在ECRSWNP 与non- ECRSwNP 之间并无明显统计学意义[32]。

4 结语

自噬是人体在应激状态下发生的一种高度保守的自我保护机制，与肿瘤、慢性炎症性疾病关系密切，近年来受到广泛关注。探索自噬在鼻息肉发生、发展中的调节通路；掌握自噬与细胞凋亡、细胞增殖的关系，有助于发现新的治疗策略。目前国内外关于自噬活性在鼻息肉的研究甚少。鼻息肉的增殖机制复杂,抑制增殖的研究一直是治疗鼻息肉的重要切入点。随着研究的深入，探讨自噬在NPs的发生发展过程中的作用及机制，将会为鼻息肉的治疗发掘新的研究途径。