细胞自噬在激素性股骨头缺血坏死中的研究进展

来源:用户上传      作者: 吴涛　刘万林

　　[摘要] 股骨头坏死作为骨外科的多发性疾病，在研究与治疗过程中发现以激素性股骨头缺血坏死（SANFH）为主要病因，其发病机制尚不明确。临床研究中多认为其在长期大量使用激素过程中，股骨头出现血管内凝血、代谢紊乱、骨质疏松及细胞凋亡等问题，造成股骨头直接性缺血坏死。为了有效指导相关治疗，该研究主要针对细胞自噬的分类情况，根据其在SANFH相关临床实际治疗过程中的效果及作用机制进行综述。
　　[关键词] 细胞自噬；激素；股骨头坏死
　　[中图分类号] R681.8 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2014）10（b）-0197-02
　　[Abstract] The femoral head necrosis is a multiple disease of orthopedic surgery. It was found during the study and treatment that steraid-induced avasadar necrosis of the femoral head （SANFH） is the main cause of the disease， but the pathogenesis is still unclear. It is thought in clinical research that if the patients extensively use hormone for a long time， the femoral head will present intravascular coagulation， metabolic disorders， osteoporosis， and cell apoptosis and other problems， these will cause directly ischemic necrosis of femoral head. This study aims at the classification of cell autophagy and summarizes the effect and mechanism of action of cell autophagy in the practical clinical treatment of SANFH so as to guide the relevant treatment effectively.
　　[Key words] Cell autophagy； Hormone； Femoral head necrosis
　　近年来，临床治疗过程中大量使用激素治疗，造成激素性股骨头缺血坏死患者的发病率不断增加，因此针对其发病机制的研究变得尤为重要[1-2]。国内外多数学者认为细胞凋亡可作为研究的主要突破方向，而随着生物学领域的研究发展兴起，细胞自噬也成为非凋亡形式的主要内容，并成为研究中热点议题。该研究针对自噬细胞的临床特点进行综合性分析，并根据其在临床激素性股骨头缺血坏死治疗中的应用情况进行综述。
　　1 SANFH与自噬
　　研究者曾经在关于肝细胞的研究观察中，通过对鼠的肝灌流液中加入高血糖素后发现细胞内的溶酶体不断增多并出现各种自噬现象，因此被直接用“自噬”命名[3-4]。临床多年来将这种现象认为是正常的生理过程，即人体细胞可能会出现降解胞内物质的正常程序，但是随着研究过程中酵母自噬分子的出现，逐渐将细胞自噬区别于细胞凋亡，并予以深入研究认识并将其应用于医学层面。
　　1.1 自噬细胞的分类
　　根据吞噬物进入细胞溶酶体内的不同途径将自噬细胞进行分类，其主要包括的3种类型为：微自噬、巨自噬及分子伴侣介导自噬[5]。其中微自噬发生原因为溶酶体发生自身凹陷的情况时，会将吞噬物包裹在其中，并在此过程中逐渐降解吞噬物。巨自噬的发生则是由于高尔基体及非核糖体等内质网的脱落，双层膜在其过程中将吞噬物包裹其中，溶酶体与自噬体发生各种反应并融合成自噬溶酶体以降解吞噬物。分子伴侣介导自噬则是通过溶酶体及分子伴侣的运载，不断将细胞内的蛋白质成分送入溶酶体，转运过成功中产生各种降解行为。
　　1.2 自噬相关机制
　　研究过程中发现自噬体的形成为4个主要阶段，即启动、核化、延伸并闭合，整个过程中相关蛋白（Atg）承担着重要的作用[6-7]。启动过程中主要是依赖复合体Ulk 1，其主要包括Atg 13、Ulk 1及FIP200，即Ulk 1通过与Ulk 1及FIP200发生磷酸化等作用引起自噬。自噬泡完成核化主要是依赖Beclin 1、hVps34及磷脂酰肌醇-激酶（PI3K）等复合物，其主要包括Atg1、Beclin 1、hVps15及hVps34。而细胞自噬的延伸与闭合主要与Atg12及LC3这两个依赖泛素样共轭系统相关，其中由Atg12- Atg5形成的Atg12-Atg5-Atg16类复合物，可对LC3的活化及定位产生各种积极作用。细胞质型LC3 -Ⅰ通过磷脂酰乙醇胺与两个泛素样反应结合后，在自噬体外膜和内膜方位形成LC3 -Ⅱ，同时泛素样会不断与E2样酶Atg3及E1样酶Atg7发生反应并被催化。因此，在临床动物及细胞实验中，逐渐将LC3-Ⅱ作为认证存在自噬体膜的标志。通过一些列的作用后，自噬体出现后与溶酶体产生各种融合作用，并逐渐形成自噬溶酶体，在细胞内开始产生各种自噬作用。
　　1.3 自噬细胞的作用产生
　　溶酶体所依赖的细胞质成分及细胞器通过细胞自噬完成降解，此过程中细胞可因自身成分的降解来维持内部环境的基本稳定[8]。研究过程中发现细胞产生激素、营养物质缺乏、活性氧、缺氧、蛋白质聚集体、DNA损伤、细胞内病原体及产生损伤后的细胞器等形式，而这些形式的细胞在发生各种应激反应后激活自噬。自噬过程中会通过各种作用，维持细胞的存活，但是一旦发生自噬过程后，体内各种胞质内及胞浆中的细胞器就会自动进入自噬泡中，在溶酶体内完成降解过程。人体骨组织出现各种代谢行为后会发生应激反应，自噬通过提供大分子或ATP等能量资源，增强细胞的自身存活能力，完成自愈或改善功能。但是研究中发现，若此类应激轻度过大，或出现的时间持续过程较长时，细胞可能就会出现各种自噬性及程序性死亡情况。因此自噬被临床认为是维持代谢平衡的较为强大的推动者，可有效预防身体机能出现各种退化性疾病情况的发生。但是在此过程中也可能出现各种消极作用，首先，如肿瘤细胞可能会通过这种自噬行为，维持营养支持得以存活[9]。其次，自噬蛋白及通路会对患者的炎症及免疫情况产生决定性的影响作用，即有效的平衡炎症及免疫对机体的作用，可有效的预防或对抗各类感染性及自身免疫性疾病。 　　2 SANFH与骨细胞自噬作用
　　临床研究中针对细胞命运与疾病状态的相关性进行研究，结果显示GC会对患者骨细胞情况产生决定性的影响，即GC不仅可以对骨细胞的凋亡产生各种诱导作用，而且会对骨细胞的自噬作用产生诱导[10]。其中GC的使用剂量的决定性作用明显，即低剂量会激活自噬，而高剂量会刺激凋亡。临床中利用泼尼松龙缓释剂的不同用量对小鼠进行试验，其中主要用量情况分别为1.4、2.8、5.6 mg/（kg・d），研究组于用药28 d后发现使用GC低剂量的小鼠的股骨远端出现皮质骨自噬通路活化及细胞自噬情况明显增加，且高于GC安慰剂使用组的大鼠骨组织情况[11-12]。而GC高剂量组使用药物后的骨细胞抗凋亡作用减弱，且凋亡作用明显增强。其中LC3作为自噬体膜内的重要标志性蛋白质，可以在使用显微镜观察其变化状况，了解自噬体的形成与发展变化情况，并通过数量的情况判定自噬体的活性高低情况。
　　通过体外实验，在LC3转染骨样细胞MLO-Y4后48 h，利用地塞米松（10-8 mol/L～10-6 mol/L）予以24 h处理，研究结果中显示无处理后的LC3广泛分布于细胞质内，而在使用过GC药物后的LC3数量明显增多，即处理后的大鼠在研究过程中出现增强其骨细胞自噬活性的情况。同时减少用药剂量后，自噬作用会使已经受损的骨细胞成功存活；增加剂量后，会直接破坏骨细胞内的各种抗氧化的防御措施，其生存能力逐渐下降，并进而直接导致其出现凋亡状况。因此，在短期内使用小剂量激素是不会出现各种SANFH，但是若长期且使用大剂量的激素较易引发患者出现SANFH情况。
　　3 结语
　　根据临床相关研究实验证实激素使用对SANFH的产生具有一定的影响作用，因此在使用过程中不仅要严格控制细胞出现凋亡状况，而且观察其出现细胞自噬情况，针对细胞自噬作用于SANFH患者中的病发机制尚未明确，因此需经过深入研究，为SANFH的防治提供科学依据。
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　　（收稿日期：2014-07-11）
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