作者:
赵德超(哈尔滨医科大学附属第一医院)
于建才(哈尔滨医科大学附属第一医院)
赫嘉惠(哈尔滨医科大学附属第一医院)
仲娇月(哈尔滨医科大学附属第一医院)
在病毒性心肌炎（Viral myocarditis VMC）的发病过程中，研究证实病毒感染可激发活性氧的产生，大量活性氧（Reactive oxygen species，ROS）蓄积会造成细胞氧化应激（Oxidative stress）损伤[1]，同时发现了存在细胞自噬现象[2、3、4]。细胞自噬广泛存在于真核细胞中，其作为细胞在不利环境下的一种保护机制，能够有效清除ROS损伤的蛋白质和细胞器，降低ROS对细胞的毒性，从而使心肌细胞受到保护 [5]。然而细胞自噬的过度激活则会引起心肌细胞凋亡[6]。因此，下文就VMC角度，论述自噬与病毒性心肌炎的关系。
1、自噬概况
自噬是细胞内长寿命蛋白和胞浆成分降解再循环利用的一种进化保守方式。正常情况下，心脏维持着低水平的自噬。营养缺乏、低氧和炎症等应激状态可以激活自噬。自噬根据底物进入溶酶体降解途径的不同可分为巨自噬（macroautophagy）、微自噬（microautophagy）和分子伴侣介导的自噬（chanperone-mediated autophagy）三种形式。完整的自噬过程包括自噬的诱导、自噬体的形成和延伸、自噬溶酶体的形成和自噬体内容物的降解四个过程[7]。
2、内质网应激诱导自噬机制
研究表明，VMC中存在内质网应激（ERS）现象。ERS是指细胞受到某些刺激（如缺氧、病毒感染等）后，内质网腔内氧化环境被破坏， Ca2+蓄积，影响内质网的正常功能，引起未折叠或折叠错误的蛋白质在内质网聚集的状态。内质网应激主要涉及三条通路，即未折叠蛋白反应（UPR）、Ca2+信号及内质网相关降解（ERAD）过程。其中内质网应激诱导自噬以URP通路为主。UPR主要通过双链RNA激活蛋白激酶（PKR）相关内质网激酶（PERK）、肌醇需求酶（IRE1）途径以调节内质网应激下的诱导的自噬[9]。已有研究证明，VMC中存在氧化应激现象[10,11]，而氧化应激能导致内质网平衡紊乱，发生ERS[12]。VMC氧化应激的ROS主要来源于NADPH氧化酶同源物Nox4（Non-phagocytic cell oxidase 4）[13]。对此，RU-Feng Wu等曾研究，Nox4能通过局部氧化信号介导内质网应激的发生并诱发细胞自噬[14]，此过程主要涉及IRE1通路。IRE1通路调节自噬涉及下游两个靶点即X盒结合蛋白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，将其下游的X盒结合蛋白1（XBP-1）剪切为成熟的XBP-1，促进内质网的正常生物功能，抑制自噬。C-Jun氨基末端激酶（C-Jun N-terminal kinase，JNK）是病毒感染引起内质网应激诱发自噬机制中IRE1通路下游的又一重要靶点[15]。病毒感染情况下，心肌细胞中Nox4活化，会产生ROS，并作为信号分子激活JNK，诱导自噬小体生成，并且在自噬小体形成中上调自噬相关基因Atg5和Atg7的表达，诱导LC3-II的增加，促进自噬发生[10]。应用JNK抑制剂后，LC3-II会相应减少，标志细胞自噬水平下调。因此推测内质网应激诱导的自噬可能参与VMC的发病过程。
3、细胞自噬在病毒性心肌炎中的作用
近年来，研究发现病毒性心肌炎发病过程中存在细胞自噬作用[2、3、4]，OkaT等曾在Nature上报道了一篇关于线粒体自噬在心力衰竭和心肌炎症中作用机制的文章[7]。但是，目前细胞自噬在病毒性心肌炎中是一种潜在的细胞存活机制还是导致细胞死亡的过程，亦或是在疾病发生的不同时期作用不同，尚无定论。
研究表明，在病毒性心肌炎中，柯萨奇病毒B3（Coxsackievirus B3，CVB3）感染能诱导宿主产生自噬。但这种诱导作用仅是自噬体的积累而不加强自噬体与溶酶体的融合以达到降解蛋白的目的。CVB3感染后会引起细胞膜的重组，导致双层膜囊泡数量的增加并包裹病毒，形成自噬体，仅仅为病毒复制提供了一个安全囊腔，病毒未被溶解清除。这样病毒在合适时机可以完成释放，引起细胞损伤[8]。因此，在病毒性心肌炎中，CVB3诱导的自噬可能服务于病毒复制而增加心肌损伤。CVB3诱导细胞自噬主要通过内质网应激途径。
CVB3通过诱导LC3脂质化和自噬小体的积累，上调细胞自噬。 Scott M Robinson等运用荧光标测-CVB3技术，特异的检测细胞中CVB3的分布。实验观察到，随着CVB3感染细胞，能够诱导LC3脂质化即形成LC3-II，并伴随自噬小体的大量形成。自噬小体双层细胞膜不断延伸并包裹病毒，形成细胞外微泡，躲避机体免疫机制的杀伤[12]。CVB3利用隐藏在细胞外微泡自噬形式，增加病毒复制，合适时机完成病毒释放，可能与病毒性心肌炎中CVB3致病机制有关【2】。另外，宿主eIF2α/ATF4通路活化有助于CVB3诱导的自噬。CVB3感染心肌细胞后，激活宿主eIF2α/ATF4通路，增加自噬体形成、延伸和发挥功能的基因的转录。宿主eIF2α高表达促进自噬小体大量积累，从而实现病毒在自噬体内的隐藏。这种自噬作用一方面可以杀灭病毒，另一方面却使病毒得以逃逸机体免疫，促进自身复制。细胞自噬作用的存在，有助于解释CVB3感染引起病毒性心肌炎发病及预后的异质性 [16]。
由于自噬在病毒性心肌炎中可能起双重作用，将自噬作为治疗目标时辨别自噬对机体起保护性作用还是加重细胞组织损伤非常重要。通过基因或药物的方法干预自噬保护心肌还需要对不同条件下细胞自噬激活的分子传导通路、激活程度、时限与细胞存亡的关系进行更深入的研究。随着对自噬研究的不断深入，选择性的调控自噬可能成为防治病毒性心肌炎的一个新的治疗靶点。
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