丙泊酚调控自噬机制的研究进展_张晓爽.pdf

医学新知 2023 年 2 月第 33 卷第 1 期 New Medicine,Feb.2023,Vol.33,No.168https:/ 010030）2.内蒙古医科大学附属医院麻醉科（呼和浩特 010030）【摘要】自噬是细胞内溶酶体参与的降解受损细胞器或大分子物质的过程，生理状态下真核细胞通过较低程度的自噬维持组织内稳态平衡。近年来多项研究显示自噬参与缺血、缺氧等所致疾病的病理生理过程。丙泊酚作为常用的静脉麻醉药，广泛应用于各类手术中，研究表明丙泊酚通过抑制缺血/再灌注、缺氧/复氧等诱导的自噬性细胞死亡发挥保护作用，同时也有研究表明丙泊酚可激活自噬进而发挥抗肿瘤作用。目前关于丙泊酚调控自噬的研究涉及 AMPK/mTOR、Bcl/Beclin、Ca2+、miRNA 等多种细胞信号通路，本文基于最新研究就丙泊酚调控自噬的相关机制作一综述。【关键词】丙泊酚；自噬；mTOR；Beclin-1；Ca2+；miRNA；P38Research progress on the mechanism of propofol in regulating autophagyXiao-Shuang ZHANG1,Li-Li YANG1,Ya-Ying XIE21.Graduate School of Inner Mongolia Medical University,Hohhot 010030,China2.Department of Anesthesiology,The Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University,Hohhot 010030,ChinaCorresponding author:Ya-Ying XIE,Email:【Abstract】Autophagy is a process in which intracellular lysosomes are involved in the degradation of damaged organelles or macromolecular substances.In the physiological state,eukaryotic cells maintain tissue homeostasis through a low degree of autophagy.In recent years,many studies have shown that autophagy is involved in the pathophysiological disease processes caused by ischemia and hypoxia.As a commonly used intravenous anesthetic,propofol is widely used in various types of surgery.Recent studies have shown that propofol plays a protective role by inhibiting autophagic cell death induced by ischemia/reperfusion and hypoxia/reoxygenation.Meanwhile,other studies have shown that propofol can activate autophagy and have an anti-tumor effect.Current studies on the regulation of autophagy by propofol,involve AMPK/mTOR,Bcl/Beclin,Ca2+,miRNA and other cell signaling pathways.Based on the latest research,this paper reviews the mechanisms of propofol regulation of autophagy.【Keywords】Propofol;Autophagy;mTOR;Beclin-1;Ca2+;miRNA;P38医学新知 2023 年 2 月第 33 卷第 1 期 New Medicine,Feb.2023,Vol.33,No.169https:/ protein kinase，AMPK）、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）诱导自噬的起始，Beclin-1 触发自噬体膜的形成及成核，ATG12-ATG5 和 LC3 两个泛素样结合系统促进自噬体膜的延伸与扩展，延伸的自噬体膜闭合后即形成成熟的自噬体3。自噬通常在基础状态和应对应激时具有适应性作用，为细胞维持生存提供原料，或消除无功能、受损的蛋白质和细胞器。然而，失调的自噬可触发细胞死亡，在心、脑、肝、肺等重要脏器的组织损伤中发挥重要作用。Nah 等的研究发现自噬在心肌缺血再灌注后期被激活，电镜下可见心肌细胞中自噬空泡的数量急剧增加，同时核周空间膨胀和电子致密线粒体的心肌细胞也显著增加，这是自噬活动增强的代表性特征4。Ha 等的研究也发现经双氧水处理后的心肌细胞自噬水平明显升高，伴随自噬相关蛋白LC3-II、ATG、AMPK 和 JNK 明显升高5。Shao等的研究发现脑缺血再灌注损伤后的神经元细胞出现自噬体、溶酶体及自噬相关蛋白 LC3-II、Beclin-1、III 类磷酸肌醇 3-激酶（phosphoinositol 3 kinase，PI3K）复合物数量增加6。同样的，Yang 等的研究发现在大鼠缺血再灌注的肺组织中，自噬相关蛋白 Beclin-1 表达和 LC3-II/I 比值升高7，并在缺血再灌注 6 小时后达到最高峰8。丙泊酚是现代医学中常用的静脉麻醉药物之一，具有见效快、作用时间短、副作用少等优点，广泛应用于诱导和维持手术麻醉以及重症监护病房的长期镇静。此外，丙泊酚还在围术期相关疾病及器官保护方面发挥重要作用。刘秀兰等的研究发现在颈动脉内膜剥脱术中，应用丙泊酚可有效抑制颈动脉阻断后脑内的氧化应激反应，进而降低术后认知功能损伤的程度9。近期有研究表明丙泊酚可通过调控自噬发挥器官损伤保护和抗癌作用10，然其调控自噬的机制研究较为复杂，本文将结合最新研究对丙泊酚调控自噬的相关机制作一综述。1 AMPK/mTOR信号通路mTOR 是 PI3K 相关激酶家族的一员，与大量 伴 生 蛋 白 结 合 形 成 mTORC1 和 mTORC2 两种 不同 类 型 的复 合物11。mTORC1 长期以来被认为是重要的自噬负调控因子，其一方面可磷酸化 Unc-51 样自噬激活激酶 1(Unc-51-like autophagy-activated kinase 1，ULK1)使其保持在一个不活跃的状态，抑制自噬的启动，另一方面，mTORC1 可抑制自噬相关基因 BECLIN-1 的活化因子（activating molecule in beclin1-regulated autophagy，AMBRA1）的磷酸化，阻碍自噬起始复合物 PI3K 复合物的形成，抑制自噬12。AMPK 是 mTOR 的负调控因子，能通过磷酸化mTOR、ULK1 和磷酸肌醇 3-激酶催化亚基 3（Phosphatidylinositol 3-kinase catalytic subunit 3，PI3KC3）复合体中的自噬相关蛋白直接促进自噬13。He 等研究发现经缺氧处理的 PC-12 细胞中过表达的 B 细胞转位基因 3（B cell translocation gene 3，BTG3）抑制 mTOR 和激活 AMPK 进而激活自噬，而丙泊酚可通过降低缺氧诱导的 BTG3丰度减轻细胞损伤发挥神经保护作用14。同时Sun 等的研究也表明丙泊酚显著降低 AMPK 磷酸化水平的升高，减弱了 mTOR 磷酸化下降水平；而当激活 Ca2+/CAMKK/AMPK/mTOR 通路时可消除该作用，表明丙泊酚可通过抑制 Ca2+/CaMKK/AMPK/mTOR 信号通路减轻缺氧/复氧诱导的自噬所致的神经损伤15。然而关于丙泊酚对 AMPK/mTOR 通路的调控作用尚存争议，Chen 与 Wang 等的研究均表明丙泊酚可通过激活AMPK 和抑制 mTOR 的激活诱导自噬进而发挥抗肿瘤作用16-17。2 Beclin-1/Bcl-2通路Beclin-1 是酵母中自噬相关蛋白 Atg6 的哺乳动物同源体，在自噬小体的初始形成中起核心作用，其可与 VPS34、VPS15 等蛋白组成 PI3K 复合物，通过招募其他 Atg 蛋白来催化囊泡延伸和吞噬体成核，诱导自噬的启动18。Bcl-2 是一种抗凋亡蛋白，在正常条件下，Bcl-2 蛋白通过其疏医学新知 2023 年 2 月第 33 卷第 1 期 New Medicine,Feb.2023,Vol.33,No.170https:/ Beclin-1 中的 BH3 样结构域发生相互作用，形成 Bcl-2/Beclin-1 复合体，阻碍 PI3K 复合体的形成，抑制自噬的诱导，而在应激、饥饿等自噬诱导条件下，Beclin-1 被允许从 Bcl-2-Beclin-1蛋白复合物中分离，激活 PI3K 复合物诱导自噬19。富含亮氨酸的三角状五肽重复结构蛋白（Leucine-rich pentatricopeptide repeat-containing protein，LRPPRC）是一种线粒体相关蛋白，可与 Beclin-1 和 Bcl-2 相互作用增强 Bcl-2 的稳定性，阻止 Beclin-1 参与形成 PI3K 复合物，抑制自噬20。Zhang 等的研究发现丙泊酚可抑制 Bcl-2与Beclin-1的分离而抑制自噬发挥心肌保护作用，其可能是通过激活线粒体相关蛋白 LRPPRC 发挥作用21。然而近来也有研究表明丙泊酚可以通过激活c-Jun氨基末端激酶1（c-Jun N-terminal kinase 1，JNK1）通路，抑制 Bcl-2 与 Beclin-1 的相互作用，增加游离 Beclin-1 含量，增强自噬。JNK 是丝裂原活化蛋白激酶（MAPK)家族成员，能以Beclin-1 或 Bcl-2 为靶点诱导自噬22。激活的JNK 既可以磷酸化 Bcl-2，在 Bcl-2/Beclin-1 复合体中解放 Beclin-1 增强自噬，又可通过磷酸化c-Jun 转录因子促进自噬相关蛋白如 Beclin-1 的表达诱导自噬23。Chang 等的研究也表明丙泊酚能够增加人脐静脉内皮细胞中 JNK 磷酸化水平，并伴随自噬相关蛋白 Beclin-1 含量的升高24。同时 Li 等的研究发现，在缺氧/复氧损伤的 H9C2细胞中给予丙泊酚处理后，SPAK、磷酸化的 JNK及自噬相关因子 LC3-II 蛋白含量明显增加，且心肌细胞凋亡水平明显降低，而特异性抑制剂SP600125 抑制 JNK 信号通路能够显著逆转丙泊酚的这种保护作用，说明丙泊酚还可通过激活JNK 通路诱导自噬发挥心肌保护作用25。3 Ca2+通道Ca2+是机体信号转导过程中的关键离子，在正常或应激状态下，Ca2+可以通过激活肌醇1,4,5-三磷酸受体（1,4,5-inositol triphosphate receptor，IP3R）、增加 Beclin-1 蛋白浓度，以及调节 CaMKK/AMPK/mTOR 信号通路等途径激活自噬26。CaMKK是一种钙调素依赖性蛋白激酶，其活性受细胞内 Ca2+的调控。Ca2+与 CaMKK结合后会导致其自催化位点暴露，引发自磷酸化，激活 AMPK/mTOR 信号通路27。Sun 等的研究发现丙泊酚预处理能显著拮抗缺氧/复氧引起的神经元胞内 Ca2+升高，通过抑制 CaMKK/AMPK/mTOR 通路降低自噬水平发