细胞自噬与病毒感染浅析.doc

细胞自噬与病毒感染浅析摘要：自噬是一种高度保守的生理代谢途径，双层膜囊泡将其内容物运送到溶酶体 进行降解因此，自噬是哺乳动物细胞清除胞内病毒等病原体的一种手段然而, 在病毒感染过程中自噬的角色比较复杂，一些病毒已进化出逃逸自噬依赖性降解 的方法，甚至利用自噬为自己的复制而服务本文主要综述了自噬的基本机制和 功能、自噬在病毒感染中的角色以及自噬在人类免疫缺陷病毒和T细胞口血病病 毒1型等反转录病毒感染过程中的作用关键词：自噬;病毒感染;反转录病毒细胞自噬是存在于真核细胞的一种生命现象，是细胞体内的自我平衡过程和 自我保护机制，并且是与细胞凋亡、坏死并存的一种程序性死亡机制研究发现, 自噬有3种途径:大自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬［1-2］本文主要探讨 大自噬在病毒感染(尤其是反转录病毒感染)过程中的作用及其可能机制1细胞自噬在机体内的机制及作用自噬以具有双层膜囊泡结构的自噬小体形成以及随后的损坏或过多的细胞组 分的溶酶体依赖途径降解为特征，在维持内稳态方而起重要作用［3-4］ o自噬 起始于一段独立的膜(一般来自于内质网)，自噬小体的形成依赖于自噬相关蛋白 (autophagy-relatedgene, ATG)家族［5］。

至今已在酵母中发现约40种ATG, 并H在哺乳动物中发现多种同源物［6］但是，仅有约50%的家族成员在经典 的自噬小体形成中是必要的，包括ATG1、ATG2、ATG3、ATG4、ATG5、ATG6、ATG7、 ATG8、 ATG9、 ATG10、 ATG12、 ATG13、 ATG14、 ATG16、 ATG17、 ATG18、 ATG29 和 ATG31 ［7］ o在经典的自噬信号通路中，有2种类似泛素的结合系统:ATG12结 合系统和ATG8脂化系统ATG12和ATG8均由同一个E1泛素酶类似物ATG7所激 活［8］ o在ATG12结合系统中，ATG7帮助ATG12结合到ATG5,形成ATG12-ATG5 复合物［9］而在ATG8脂化系统中，激活的T型ATG8转移到ATG3,并最终结 合到磷脂酰乙醇胺(phosphatidy 1 ethano-lamine, PE) ［10］ ATG8-PE 复合物 一般称为II型ATG8,是目前自噬方面最被认可的标志物另外1个比较被认可 的自噬标志物是自噬受体P62,其降解可反映自噬溶酶体的活性［11］ o自噬在 机体内有重要的生理功能首先，自噬可抵抗代谢压力，在营养物质被剥夺、生 长因子缺乏、缺氧等情况下，自噬可被激活而作为一种适应性催化途径存在。

自 噬体大量降解释放出自由的、可供机体重新使用的氨基酸和脂肪酸分子［12］ 其次，自噬可以清除缺陷的蛋白和细胞器，阻止异常蛋白集聚，清除胞内病原体 这些功能使得自噬可以介导机体对衰老、肿瘤、神经退行性疾病及感染的抵抗 虽然这些功能在某些方面与泛素化-蛋白酶体系统重叠，但自噬有其独到之处， 其可以降解整个细胞器，比如线粒体、过氧化物酶体以及内质网等［13］ o再次, 自噬可以限制DNA损伤和染色体不稳定性，但其具体机制尚不完全清楚［14］ 另外，自噬也可认为是一种非凋亡的细胞程序性死亡过程［15］2细胞自噬与病毒感染自噬可以清除入侵的病原体，该过程称为异体吞噬，事实上，对于多种病毒 感染，自噬可将其在体内的滴度维持在较低的水平［16］ o有研究显示，辛德比 斯病毒引发的脑炎可被自噬减弱［17］辛德比斯病毒的衣壳蛋口通过p62招募 到自噬小体上，针对辛徳比斯病毒的衣壳限制性进行全基因组筛选，鉴别出线粒 体的Parkin依赖性降解途径的多个成员，提示病毒和线粒体通过自噬降解存在 明显的相似性［18］该项研究鉴别出泛素连接酶Smurf 1是辛德比斯病毒和线 粒体自噬性清除中的一个重要组分Smurfl泛素化辛德比斯病莓的衣壳蛋白并 通过自噬降解。

这种p62介导的自噬性降解同样发生在切昆贡亚热病毒［19］ 但是，自噬对切昆贡亚热病毒的限制只发生在小鼠细胞上在人类细胞中，切昆 贡亚热病毒通过XDP52与ATG8结合，将其复制系统定位在反面高尔基网状结构 上，因此，对自噬的抑制反而减弱切昆贡亚热病毒的复制】20］ o与切昆贡亚热 病莓相似,其他病毒也进化出对抗自噬的策略疱疹病毒经常携带Be 1-2同源物, 可以阻止Beclin-1进行自噬的诱导［21-22］ o而A型流感病毒则可以阻止溶酶 体和自噬小体的融合［23］因此，自噬可以抑制一些病毒在细胞内的复制，但 是，一些病毒已经进化出针对自噬的逃逸机制3自噬与人类免疫缺陷病毒1型感染IITV-1是获得性免疫缺陷综合征的病原体，全球HTV病毒感染超过3000万人, 每年约300万HIV病毒感染者死亡［24-25］HIV-1病毒可以感染CD4+T细胞 和巨噬细胞，并可在细胞中复制】26-27］ o HIV-1病毒进入细胞后，其复制受 到自噬降解和宿主细胞限制因子的挑战，如AP0BEC3GT-2/tether-in> T R IM5 a . SAMHD1 microRNA ［28］然而,HIV-1已进化出多种手段来逃避这些防御机 制，从而克服细胞限制。

例如，HTV-1病毒通过辅助蛋白Vif來促进降解或排除 AP0BEC3G掺入病毒粒子;Upu蛋白可以对抗BST-2/tetherin的影响；Tat蛋白可 以调节细胞内mi RNA的活性关于自噬，HIV-1显然逃避了这一细胞防御过程, 并使其利于病毒复制在巨噬细胞中，病毒辅助蛋白Nef通过与Beclin-1结合 来抑制自噬的成熟，从而阻止对病毒的破坏［29］巴弗洛霉素A1是自噬小体 与溶酶体融合的抑制剂，用巴弗洛霉素八1处理细胞可增加HTV-1的产生此外, 免疫相关的鸟昔三磷酸酶家族M可以与ATG5和ATG10相互作用，Nef也可通过 它促进自噬体的积累和HIV-1的产生［30］研究发现，Nef缺失的HIV-1无法 克服自噬性降解，因而复制效率较低［31］总体而言，目前的研究显示，细胞 自噬的早期步骤有助于HIV-1的复制与此相一致的是，HIV-lGag蛋白与ATG8 丰富的自噬小体共定位;用自噬抑制剂3-甲基腺卩票吟处理Ileg细胞，或用siR -NA沉默Beclin-1或ATG7可显著降低HIV-1的产生，而自噬诱导剂西罗莫司可 增加病毒的产生［31］ o研究还发现，维生素D可以通过启动和促进自噬的成熟 而抑制HIV-1复制,通过巴弗洛霉素A1处理或沉默Beclin-1和ATG5可以降低 维牛素D的抑制作用［32］,这些结果表明，增加自噬小体与溶酶体融合可能是 有效的抗HTV-1治疗策略oHTV-1感染的人急性T淋巴母细胞白血病细胞M0LT-4 及CD4+T细胞对自噬有抑制作用，ATG8或Beclin-l蛋白表达水平降低［33］; 这表明在T细胞中，自噬过程对HIV-1复制可能是负性调控［34］。

然而，有研 究显示，HIV-1感染CD4+T细胞可以诱导自噬，表现为Beclin-1和ATG8蛋白表 达水平升高［35］ o此外，ATG1、ATG4D、ATG5-ATG12复合物水平在HIV-1或HIV-2 感染后升高，而自噬抑制剂3-甲基腺卩票吟和Beclin-1的si R-NA可以抑制 JurkatT细胞中的HIV-1复制］35］另外,自噬相关基因ATG5和ATG16的稳 定沉默也可以抑制人T淋巴细胞系SupTl细胞中IITV-1的产生［36］这些结果 表明，自噬的活化在T细胞中对HIV-1是正性调控事实上，在T细胞中HIV-1 与自噬的关系仍未完全清楚，尚需进一步研究4自噬与人类T细胞白血病病毒1型感染HTLV-1是被发现的第1个与人类疾病相关的反转录病毒，其感染所引发的成 人T细胞白血病(a-dultT-cellleukemia, ATL)和强直性下肢轻瘫目前还无有效 的治疗手段［36］据2005年不完全统计，全世界I1TLV-1病毒携带者有1000 万至2000万人［37］冃前有研究表明，HTLV-1感染可增加自噬小体的积累， 并且这种积累可以促进HTLV-1的复制［38］ o HTLV-1的Tax蛋白可以阻止自噬 小体与溶酶体融合，减少自噬小体被溶酶体降解，从而增加自噬小体的积累;而 胞内自噬小体与溶酶体融合抑制剂巴弗洛霉素A1可增加Tax蛋白的稳定性，提 示胞内部分Tax蛋白降解通过自噬完成［38］。

T细胞受体信号会导致核因子- k B 激酶抑制剂(inhibitorofnuclearfactorkappa-Bkinase, IKK)和磷脂酰肌醇 3 激酶 Cl (phosphatidylinositol3-kinaseC 1, PI3KC1)的激活并诱导自噬的发生, 这对T细胞增殖非常重要，与之相似，Tax蛋白也可激活IKK和PI3KC1 ［39-40］ HTLV-1转化的T细胞表达Tax蛋白，同时伴有高水平的自噬发牛，而无Tax表 达的ATL细胞中显示极低水平的自噬发生Tax蛋白可与自噬信号中的重要分子 BeclinT、PI3KC3 及 Bax 蛋白相互作用因子 1 (Bax-interactingfactorl, Bifl) 相互作用，并将自噬分子隔离到脂筏上，该过程依赖于IKK复合体在HTLV-1 转化的T细胞中，敲掉Bec-lin-1会导致自噬降低及细胞存活率降低这些结果 表明，Tax蛋白将IKK复合物和自噬信号通路偶联起来，促进HTLV-1转化的T 细胞的生存和增殖［41］5小结越来越多的研究发现，许多病毒已经进化出克服细胞自噬的防御对策目前, 许多病毒有很多手段来逃避或利用自噬过程。

阻断自噬体与溶酶体的融合似乎是 多种病毒诱导自噬体膜产牛的一个共同机制;这些病毒进化出阻止自噬小体膜与 溶酶体融合的方法，从而阻止自噬小体的损坏许多病毒可以利用自噬体膜高效 复制其病毒慕因组随着对病毒与细胞相互作用研究的深入，很可能会出现增强 自噬小体与溶酶体融合的药物，并应用于临床目前，还有很多领域存在争议， 如关于参与自噬过程的细胞因子、信号转导过程以及病理生理学意义的研究还有 待进一步深入；自噬在体内对病毒免疫应答过程中确切的作用仍需要研究通过 对自噬这把双刃剑的研究，必将为人类对抗和最终解决这些反转录病毒疾病带來 新的希望。