肝臟缺血再灌注損傷(IRI)是指因肝葉切除、肝移植、出血性休克等原因?qū)е赂闻K缺血，當(dāng)恢復(fù)血供再灌注后，不僅不能使肝功能恢復(fù)，反而加重肝細(xì)胞功能障礙和結(jié)構(gòu)損傷的現(xiàn)象。肝臟IRI的發(fā)生機(jī)制十分復(fù)雜，尚未完全明確，探討其發(fā)生機(jī)制及其防治策略，多年來(lái)始終是臨床和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究熱點(diǎn)之一。該損傷的過(guò)程可能與鈣超載、炎性反應(yīng)、氧自由基(ROS)及脂質(zhì)過(guò)氧化等多種因素有關(guān)，其形態(tài)學(xué)改變主要為肝竇內(nèi)皮細(xì)胞腫脹、中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)以及肝細(xì)胞壞死等^[1,2,3]。在肝臟細(xì)胞的死亡方式中除了壞死，還有凋亡和自噬^[4,5]。凋亡和自噬有著各自獨(dú)立的信號(hào)通路，而近年來(lái)的研究證實(shí)，兩者之間有許多交集，表現(xiàn)為既有協(xié)同又有拮抗^[6,7]。

細(xì)胞凋亡又稱Ⅰ型程序性細(xì)胞死亡，是細(xì)胞在一系列內(nèi)源性基因調(diào)控下發(fā)生的自然或生理性死亡過(guò)程。肝臟IRI后細(xì)胞凋亡是一個(gè)多因素、多環(huán)節(jié)、多途徑的復(fù)雜過(guò)程，氧自由基、炎性因子、死亡受體等均可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而caspases家族、Bcl－2家族、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路等參與了凋亡及其調(diào)控的過(guò)程^[8,9]。

目前已發(fā)現(xiàn)多種途徑可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生，主要分為以下3種^[10,11]。第一種是線粒體途徑(也稱為內(nèi)源性途徑)，該途徑包括兩類，第一類需要通過(guò)激活caspase蛋白，在凋亡誘導(dǎo)因素刺激下，線粒體中的細(xì)胞色素C釋放至細(xì)胞質(zhì)中，從而與凋亡蛋白酶活化因子1結(jié)合形成多聚體，形成的多聚體再進(jìn)一步與凋亡起始分子caspase－9結(jié)合形成凋亡小體，激活的caspase－9進(jìn)而再激活下游的凋亡執(zhí)行分子caspase－3、6、7等，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。研究表明Bcl－2家族在該途徑中發(fā)揮了重要作用，包括凋亡蛋白(Bax、Bad)和抗凋亡蛋白(Bcl－2、Bcl－xl)等，其中Bax與Bcl－2之間的平衡被認(rèn)為可能對(duì)細(xì)胞是否發(fā)生凋亡具有關(guān)鍵作用；第二類是不依賴于caspase途徑的凋亡，通過(guò)線粒體釋放凋亡誘導(dǎo)因子直接誘導(dǎo)凋亡的發(fā)生。第二種是死亡受體途徑(也稱為外源性途徑)，經(jīng)由死亡受體(如TNF, Fas等)與FADD的結(jié)合而激活caspase－8、10，進(jìn)一步激活凋亡執(zhí)行者caspase－3、6、7，從而促進(jìn)凋亡的發(fā)生；第三條途徑是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載或鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡，一方面激活caspase－12，caspase－12進(jìn)一步激活caspase－9而促進(jìn)凋亡的發(fā)生，另一方面誘導(dǎo)Bcl－2家族中促凋亡蛋白Bax和Bak的激活誘導(dǎo)凋亡^[12,13]。

細(xì)胞自噬又稱Ⅱ型程序性細(xì)胞死亡，是指細(xì)胞內(nèi)受損、衰老細(xì)胞器或變性的蛋白質(zhì)被運(yùn)輸?shù)饺苊阁w，溶酶體對(duì)其消化降解，以胞質(zhì)內(nèi)自噬體的出現(xiàn)為標(biāo)志的細(xì)胞自我消化過(guò)程。在某些應(yīng)激狀態(tài)下如缺血再灌注，自噬可加強(qiáng)損傷蛋白的清除及能源物質(zhì)的回收，以使細(xì)胞適應(yīng)不同應(yīng)激狀態(tài)，但過(guò)度的自噬會(huì)導(dǎo)致正常蛋白及細(xì)胞器的過(guò)度降解，損傷細(xì)胞^[14]。作為一種程序性死亡方式，細(xì)胞自噬在組織器官IRI中的作用是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。有研究表明細(xì)胞自噬在組織器官IRI期間發(fā)揮著"雙刃劍"的作用，其可通過(guò)調(diào)節(jié)不同的信號(hào)通路從而發(fā)揮截然不同的作用，即細(xì)胞自噬在缺血早期呈保護(hù)作用，而在再灌注期呈損傷作用，但其具體的機(jī)制還不清楚^[7]。

目前已經(jīng)鑒定出多種參與自噬的特異性基因及相關(guān)基因，統(tǒng)稱為自噬相關(guān)基因(Atg)。在哺乳動(dòng)物中，Atg8被稱為L(zhǎng)C3，Atg6被稱為Beclin 1(Beclin 1是哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的最早的一個(gè)自噬相關(guān)基因，研究證實(shí)Beclin 1是自噬重要的正調(diào)節(jié)因子^[15])。細(xì)胞自噬的具體過(guò)程與Atg12的結(jié)合及LC3修飾有關(guān)，Atg12首先由Atg7活化，之后轉(zhuǎn)運(yùn)至Atg10，并與Atg5結(jié)合，形成自噬體前體；LC3前體(PreLC3)形成后，首先加工成成LC3－Ⅰ，并暴露出其甘氨酸殘基，被Atg7活化后，轉(zhuǎn)運(yùn)至Atg3，在此修飾后與自噬泡膜表面的磷脂酰乙醇胺(PE)結(jié)合成膜結(jié)合形式LC3－Ⅱ。LC3－Ⅱ定位于前自噬體和自噬體，使之成為自噬體的標(biāo)志分子，因此LC3－Ⅱ含量的多少與自噬泡數(shù)量的多少呈正比，通過(guò)檢測(cè)LC3－Ⅱ的含量變化，可以判斷細(xì)胞自噬活動(dòng)的強(qiáng)弱^[16]。

調(diào)控自噬的信號(hào)通路分為哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)依賴型和非mTOR依賴型途徑。mTOR是細(xì)胞內(nèi)氨基酸和ATP等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的感受器，細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)豐富時(shí)mTOR被激活而導(dǎo)致自噬的抑制，而當(dāng)細(xì)胞處于饑餓狀態(tài)時(shí)mTOR被抑制而誘發(fā)自噬^[17]。mTOR依賴型主要是由Ⅰ型磷酸肌醇三磷酸激酶(PI3K)來(lái)完成，Ⅰ型PI3K通過(guò)激活雷帕霉素靶蛋白而抑制自噬的發(fā)生。非mTOR依賴型主要與Beclin 1/3型PI3K活性氧化物密切相關(guān)，故又稱為Beclin 1依賴型自噬途徑，3－甲基腺嘌呤(3－MA)可抑制此途徑，因此常用作自噬抑制劑^[18]。其他的誘導(dǎo)及調(diào)控機(jī)制還包括鈣超載、MAPK、死亡受體信號(hào)通路等，但其具體的機(jī)制還不明確^[19,20,21]。

凋亡和自噬是細(xì)胞在應(yīng)激狀態(tài)下出現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)的反應(yīng)，但具體的分子機(jī)制還不是很清楚。在肝臟IRI的動(dòng)物模型中，發(fā)現(xiàn)自噬反應(yīng)早于細(xì)胞凋亡^[22]。因此，自噬的激活可能是超過(guò)某個(gè)閾值后，導(dǎo)致了細(xì)胞功能的崩潰，最終使細(xì)胞直接自噬死亡或者間接的凋亡死亡。目前的研究表明兩者在各自的信號(hào)通路及調(diào)控方面有許多交集，如在Bcl－2家族、caspase蛋白家族、P53、HMGB 1等方面。

(1)Bcl－2蛋白家族與自噬相關(guān)蛋白Beclin 1：Bcl－2家族蛋白是在細(xì)胞凋亡過(guò)程中起重要作用的一類蛋白質(zhì)。它通過(guò)與其他凋亡相關(guān)因子的協(xié)同作用調(diào)控著線粒體結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定性，而線粒體不僅是細(xì)胞呼吸鏈和氧化磷酸化的中心，參與調(diào)控細(xì)胞生命活動(dòng)，同時(shí)還是細(xì)胞凋亡調(diào)控中心，因此Bcl－2基因家族通過(guò)線粒體途徑來(lái)調(diào)控細(xì)胞凋亡。Bcl－2、Bax是該家族中最具代表性的抑制和促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因，同時(shí)也是目前研究較明確的一對(duì)在功能上相互對(duì)立的凋亡調(diào)控基因^[23,24]。Beclin 1最早是Liang等^[15]在研究Bcl－2如何保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)抵御sindbis病毒感染時(shí)發(fā)現(xiàn)的基因。通過(guò)對(duì)Beclin 1序列和結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，它除了含有中央卷曲螺旋區(qū)、進(jìn)化保守區(qū)外，還有與Bcl－2家族蛋白類似的BH3區(qū)域?？沟蛲龅鞍譈cl－2的結(jié)合凹槽可與Beclin 1的BH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而抑制Beclin 1依賴型自噬途徑^[25]。

(2)Caspase家族：Caspase 8處于凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)的上游，屬于凋亡啟動(dòng)因子。Hou等研究結(jié)腸癌Bax(－/－) Hct116細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，通過(guò)腫瘤壞死因子(TNF)相關(guān)誘導(dǎo)配體(TRAIL)引發(fā)的自噬反應(yīng)可以經(jīng)自噬體及溶酶體不斷的吸收、清除大量增多的caspase 8的亞單位，從而減少TRAIL介導(dǎo)的凋亡反應(yīng)^[26]。因此自噬可以經(jīng)下調(diào)caspase 8，進(jìn)而抑制凋亡的啟動(dòng)；Caspase 3是細(xì)胞凋亡最常涉及的效應(yīng)分子，且位于凋亡各途徑的下游，是細(xì)胞凋亡這執(zhí)行者。Caspase 3活化可裂解相應(yīng)的底物多聚ADP－核糖聚合酶(PARP),使PARP失去對(duì)損傷DNA的修復(fù)功能，導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)向凋亡。Wu等^[27]用KAI1基因誘導(dǎo)胰腺癌MiaPaCa－2細(xì)胞自噬時(shí)發(fā)現(xiàn)，KAI1基因誘導(dǎo)的自噬能通過(guò)抑制細(xì)胞中caspase－3活化和PARP裂解來(lái)拮抗KAI1誘導(dǎo)的凋亡；另外，細(xì)胞凋亡啟動(dòng)過(guò)程中激活的caspase蛋白可以剪切自噬相關(guān)蛋白Beclin 1，剪切后形成的C端Beclin 1可以結(jié)合線粒體，并促進(jìn)線粒體釋放促凋亡因子，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡^[28]。

(3)P53：P53分為野生型和突變型，其中野生型P53是典型的抑癌基因，同時(shí)也具有明顯的促肝細(xì)胞凋亡的作用，P53基因在調(diào)控肝細(xì)胞凋亡的過(guò)程中，主要是在細(xì)胞分裂的G1/S期調(diào)控點(diǎn)起作用，以決定細(xì)胞是否啟動(dòng)DNA合成還是進(jìn)入凋亡，也可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄、激活及抑制特定的蛋白和抗凋亡基因來(lái)實(shí)現(xiàn)^[29]。Schafer等^[30]分別用PEF(一種P53抑制劑)和DMSD(P53載體)給SD大鼠進(jìn)行腹腔注射，30 min后用脂多糖(LPS)攻毒誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用P53載體預(yù)處理的大鼠，出現(xiàn)了明顯的細(xì)胞凋亡及壞死，而PEF預(yù)處理的大鼠沒(méi)有出現(xiàn)類似的結(jié)果；P53同樣也參與了自噬的調(diào)控，且在自噬中的調(diào)控比較復(fù)雜，從多個(gè)層面調(diào)控自噬，主要取決于細(xì)胞所處的環(huán)境和所受的壓力不同。P53可通過(guò)抑制mTOR，促使自噬小體形成，引起自噬的發(fā)生，該過(guò)程可能與AMPK、mTOR負(fù)性因子被上調(diào)有關(guān)^[31]。另外，脫乙?；驪53可以通過(guò)減弱抗凋亡因子Bcl－2與Beclin－1的結(jié)合，從而加強(qiáng)自噬活動(dòng)^[32]。

(4)High－Mobility Group Box 1(HMGB 1)：HMGB1是一種重要炎癥介質(zhì)和促炎細(xì)胞因子，細(xì)胞受損或壞死時(shí)，核內(nèi)的HMGB 1釋放至胞外，通過(guò)RAGE及TLR受體激活下游的轉(zhuǎn)錄因子(NF)－κB,刺激炎癥細(xì)胞分泌促炎因子，如TNF－α、IL－6等，后者又可促進(jìn)HMGB 1的分泌，此種正反饋調(diào)節(jié)對(duì)維持炎癥反應(yīng)具有十分重要的作用^[33]。肝臟IRI是由多種炎性因子參與的復(fù)雜病理生理過(guò)程，研究表明HMGB 1參與了肝臟IRI的過(guò)程，其中TLR4受體信號(hào)通路扮演了十分重要的角色，其在同系大鼠肝移植后的Kupffer細(xì)胞表達(dá)迅速上調(diào)，且TLR4基因敲除小鼠不易發(fā)生肝臟IRI，推測(cè)在肝臟IRI中HMGB 1/TLR4信號(hào)通路可能介導(dǎo)了肝細(xì)胞的損傷^[34]。TNF－α、IL－6等炎性因子參與誘導(dǎo)凋亡的發(fā)生，這就意味著HMGB 1、NF－κB的活化，可以加重凋亡。另外，研究表明HMGB 1可與Bcl－2競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合Beclin 1，并最終下調(diào)了自噬體的形成^[35]。

(5)其他方面：線粒體能夠選擇性發(fā)生自噬，進(jìn)而與溶酶體融合降解，該自噬的過(guò)程有助于細(xì)胞中線粒體的平衡。而線粒體是引起凋亡內(nèi)源性途徑的重要載體，該途徑的激活需要線粒體中細(xì)胞色素C的釋放^[36]。

在臨床中，肝臟IRI能夠增加肝臟手術(shù)及失血性休克后肝功能不全的發(fā)病率和患者的死亡率。因此，如何減輕肝臟IRI顯得尤為重要。在肝臟IRI模型的研究中，目前已發(fā)現(xiàn)多種預(yù)處理方法能同時(shí)通過(guò)影響凋亡和自噬的內(nèi)在通路，從而減輕肝臟IRI。有研究發(fā)現(xiàn)丙酮酸乙酯可以通過(guò)抑制凋亡和自噬的內(nèi)在通路從而減輕肝臟IRI。其可能存在的機(jī)制是通過(guò)下調(diào)HMGB1/TLR4/NF－κB軸，從而減輕IRI后的炎性反應(yīng)(TNF－α、IL－6)和細(xì)胞凋亡，同時(shí)還可以減少HMGB1與Beclin－1競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，從而也抑制了自噬；Li等^[37]研究發(fā)現(xiàn)，在肝臟IRI的模型中，用蝦青素預(yù)處理可以抑制凋亡和自噬的通路，從而發(fā)揮保護(hù)作用，并推測(cè)這可能與降低炎性因子、氧自由基ROS及下調(diào)MAPK家族中P38、JNK、ERK的磷酸化有關(guān)。

細(xì)胞凋亡和自噬在信號(hào)通路及通路調(diào)節(jié)中有著千絲萬(wàn)縷的交集，表現(xiàn)為既有協(xié)同有又拮抗，但目前兩者之間具體的相互作用機(jī)制還不是很清楚。研究表明在肝臟IRI中，自噬的發(fā)生可能早于凋亡，那么鑒于凋亡和自噬之間的復(fù)雜關(guān)系，自噬是不是除死亡受體、TNF－α等因素外又一條重要的誘導(dǎo)凋亡的機(jī)制。另外，已有的研究表明通過(guò)調(diào)節(jié)自噬的信號(hào)通路可以減輕肝臟缺血再灌注模型中的損傷程度，雖然其具體的調(diào)節(jié)過(guò)程還不是很清楚，但卻為減輕肝臟IRI提供了一個(gè)潛在方法?？偠灾?，凋亡和自噬水平的升高在肝臟IRI中發(fā)揮重要作用，兩者之間相互作用的結(jié)果可能決定了細(xì)胞的命運(yùn)。