自噬是由細胞質起源的自噬體與溶酶體融合降解胞內異常分子和長壽命蛋白的過程，是一種特殊分解代謝途徑。它在細胞代謝、存活與分化等方面都具有重要作用。當前社會正朝向老齡化社會演變，關注老齡化相關疾病的研究顯得格外重要。隨著細胞生物科學與老年醫學的相互交叉發展，自噬在老年性心血管疾病、神經退行性疾病、臟器衰老等方面的研究中取得進展。研究已發現通過對自噬調控能夠對血管組成細胞的增殖、分化和轉歸起到重要的調控作用。本文對自噬與血管衰老方面的研究進展進行綜述。
1 自噬概述
1. 1 自噬的概念和類型 自噬是一種高度保守的細胞機制，主要針對長壽蛋白和損傷細胞器的降解與循環利用〔1〕。它屬于分解代謝過程，通過循環利用細胞內成分如蛋白、核糖體、脂質甚至整個細胞器來應對各種應激反應。在整個營養供應中，合成代謝占據了優勢，自噬則維持較低水平，以保證正常的細胞代謝平衡與生存。在饑餓過程中，既可通過不足的營養供應，也可通過有缺陷的生長因子信號通路，快速誘導自噬激活。
自噬降解后的產物主要有兩種作用: 提供生物合成所必需的基質、底物與補充細胞內能量，而后者的主要貢獻來源于氨基酸、脂肪酸的降解。目前自噬有三種類型: 小自噬、分子伴侶調控自噬和大自噬。小自噬是溶酶體膜自動包裹長壽命蛋白等分子物質進行降解。在分子伴侶自噬中，錯誤折疊蛋白通過熱休克蛋白 Hsp70 轉位到溶酶體進行清除。大自噬是起源于內質網膜，經延展后包裹待降解蛋白形成自噬體，與溶酶體融合后進行降解。
1. 2 自噬相關蛋白與分子構成 自噬過程本身十分復雜，包括了膜體啟動、囊泡轉換和載體降解。而整個自噬過程受到了自噬相關基因\\( ATG\\) 的調控。這些 ATG 基因在自噬過程的不同階段均發揮著重要作用。自噬途徑的分子構造包括了以下四個亞組: ①Atg1 激酶復合體: 這個信號復合物控制了自噬體形成的早期階段，最近有研究發現 Atg1 在自噬晚期階段也發揮重要的作用〔2〕。ULK1/2 是酵母 Atg1 的哺乳動物同系物。
哺乳動物細胞在營養富足的條件下，mTOＲ 能磷酸化和滅活ULKs。通過饑餓或者雷帕霉素干預，可激活 ULK1 和 ULK2，磷酸化 Atg13 和 FIP200，它們在自噬流中起關鍵作用。②mAtg9信號通路: 通過在前自噬體結構\\( PAS\\) 中添加新的膜材料對自噬體雙層膜結構進行組裝。Atg11、Atg23 和 Atg27 能控制 Atg9到達 PAS 的順勢運動; 反之，Atg1-Atg13、Atg2-Atg18 和 Atg14 是參與 Atg9 的逆向運動返回外圍靶點〔3〕。③磷脂酰肌醇 3-羥激酶 \\( PI3K\\) /Vps34 復合體: 多樣化的 Atg 蛋白被募集到吞噬泡中，通過結合到由 Vps34 \\( 在哺乳動物細胞中的 PI3K\\) 生成的PIP，參與自噬體的構成。這其中包括 Atg18、Atg20、Atg21 和Atg24。Vps34 構成了兩種不同的 PI3K 復合物: 復合物 1\\( Vps34，Vps15/p150，Atg6/beclin 1 和 mAtg14\\) 和 復 合 物 2\\( Vps34，Vps15，Atg6 和 Vps38\\)〔4〕。④兩種泛素樣蛋白共軛系統: 兩種與泛素共軛級聯相似的級聯特征有助于吞噬泡的延長與自噬體的形成。Atg12 被一種泛素樣 E1 酶 Atg7 激活，隨后轉移到泛素樣 E2 酶 Atg10 上。在其他泛素樣級聯中，LC3 作為Atg8 的哺乳動物同系物在 Atg4 暴露于羧基末端的甘氨酸位點進行裂解〔5〕。
2 血管衰老
2. 1 衰老與自噬 衰老是一種復雜的病理生理過程，生物體內損傷的分子、細胞、組織不斷進行積累造成生物體功能的持續衰退、疾病易感性增加、最終導致死亡。目前有很多報道證實了自噬在延緩衰老中發揮作用的依據。整個衰老過程中，自噬相關蛋白的豐度與自噬活性都有不同程度的下降。生物體的衰老會減少不同組織自噬體的構成和功能，這包括了自噬在內的蛋白水解能力以及介導自噬活性的能力。能量限制可以調節六月齡小鼠肝臟中的蛋白水解率達到峰值，而隨著鼠齡的增長逐漸降低。氧化應激通過胰島素受體信號通路，使衰老器官的自噬活性逐漸下降〔6〕。也就是說氧化應激誘導激活胰島素受體信號通路，而后者抑制了自噬活性。在很多生物體內，運用基因或者藥物性手段延長壽命需要自噬的參與，而缺乏長壽調控基因的誘導會使大多數基因表型存在明顯缺陷，而降低或抑制自噬活性〔7〕。目前認為，衰老期間大自噬與分子伴侶自噬活性均下降。在轉基因小鼠中阻止衰老相關 LAMP-2A 蛋白下降，能維持具有功能的分子伴侶自噬，延緩衰老。LAMP-2A 在衰老期溶酶體內下降的機制被認為是發生在轉錄以后，因為衰老并沒有影響 LAMP-2A 的轉錄效率，但是研究發現了衰老大鼠肝臟中 HSP90 表達水平下降〔8〕，因此認為熱休克蛋白 HSP90 在 LAMP-2A 復合體的裝配環節可能充當一個重要的組件?；谶@些，HSP90 蛋白也可能是蛋白酶體系統降解的重要調節器，分子伴侶自噬通過它們維持蛋白水解通路功能的能力影響了衰老和長壽〔9〕。除了分子伴侶自噬外，大自噬的功能在哺乳動物的衰老組織也會被抑制，特別是依賴于大自噬對存在缺陷的線粒體降解的能力。
2. 2 血管衰老與自噬干預 人類的衰老現象被認為是一種嚴重的心血管危險因素。血管結構與細胞表型功能的衰老變化導致老年人群患粥樣硬化心血管疾病的高危性。對人體動脈粥樣硬化損傷的組織學研究表明，血管內皮細胞確實存在衰老的形態學特征〔10〕。內皮細胞的衰老包含了內皮功能失調、粥樣硬化、內皮細胞抗血栓下降等特征。根據自由基理論，活性氧簇\\( ＲOS\\) 對血管失調和動脈粥樣硬化有著潛在的連帶責任。
而血管內皮一氧化氮\\( NO\\) 能抵制氧化應激狀態，內皮型一氧化氮合酶\\( eNOS\\) 激活以及后面的 NO 產物延緩了內皮細胞的衰老〔11〕。
有研究已證實蛋白降解的溶酶體途徑與很多心血管疾病關系密切。關注自噬機制的分子解剖學，就有可能弄清楚自噬在很多心血管疾病發病過程中的作用〔12〕。血管功能和存活主要依賴于基礎水平的自噬存在。不同方式的能量限制能延長生物體壽命和改善血管壁的舒張功能，這可能和參與自噬誘導胰島素/PI3K 信號下降的機制有關〔13〕。目前明確的應激狀態如營養缺乏和缺氧，均會誘導自噬流的大幅度增加〔14〕，這樣能起到清除缺陷細胞器、錯誤折疊蛋白和補充營養的作用。在血管細胞生長過程中，合成代謝與分解代謝過程都被激活，在初期前者占據主導使得細胞生長，然而當一種新的穩態出現，自噬流增高，使得依賴于生長刺激物質的信號通路上下聯系，自噬會被抑制或者部分抑制。
3 血管組成細胞衰老與自噬
3. 1 血管內皮細胞 既往研究證實人類的心血管疾病比如動脈粥樣硬化損傷由氧化應激的參與，過多活性氧蔟 ＲOS 的產生會導致內皮細胞表現出衰老的特征。在動脈粥樣硬化導致的缺血性內皮細胞損傷中，自噬的適度上調會延遲凋亡和壞死，而未控制的自噬由于過度降解細胞組成部分而導致細胞死亡。最近在體外實驗中已經證實了內皮細胞的自噬促進了血管生成〔15〕。在人類冠狀動脈內皮細胞中，運用促自噬活性藥物激活沉默信息調節因子 1\\( SIＲT1\\) 進行高表達的措施可以改善線粒體的功能，減少 ＲOS 產物和細胞內的過氧化氫水平，抑制氧化應激誘導的內皮衰老〔16〕。在一些病理狀態下，內皮細胞激活能導致收縮性因子的產生和釋放，包括環氧化酶來源的縮血管因子\\( EDCFs\\) ，它們會對抗 NO 的舒張活動，而 ＲOS 通過減少 NO 來損傷內皮細胞功能。雌激素不足帶來的內皮功能失調是由于 NO 活性降低的緣故。氧化應激誘導的環氧化酶依賴性產物可能提示內源性雌激素作為抗氧化劑的作用。
激素通過抑制 ＲOS 產物保存內皮依賴的血管舒張〔17〕。內源性雌激素的保護作用能穩定 NO 活性，通過誘導自噬激活 L-賴氨酸-NO 通路阻斷氧化應激。
很多心血管疾病會誘導應激反應，激活腺苷酸活化蛋白激酶\\( AMPK\\) 信號通路，激酶活化對血管內皮產生直接與間接的調控作用。內皮失調和炎癥細胞黏附是動脈粥樣硬化的一種早期事件，AMPK 參與到了這些事件中〔18〕。在人臍靜脈內皮細胞\\( HUVECs\\) 中，AMPK 的激活減少了炎癥細胞黏附和轉移。
有研究表明盡管在血管內皮細胞中 AMPKα1 亞基表達較AMPKα2 更為廣泛，然而 AMPKα2 也有很重要的生理效應，比如促血管生成和在缺氧條件下調控內皮細胞分化〔19〕。激活內皮細胞的 AMPK 在 Thr172 位點磷酸化 eNOS，導致 NO 產生。
這個可能是通過了磷酸化 eNOS 和 HSP90 的相互聯系。除了直接激活 AMPK 的基因外，通過磷酸二酯酶抑制劑西諾他唑改變 AMP: ATP 比率都能增加 NO 的產生，修復內皮細胞功能。
除了通過誘導自噬修復氧化應激誘導損傷的內皮細胞之外，ＲOS 產物和 AMPK 激活也參與自噬介導血管生成。在體內實驗中，趨化素能促進內皮細胞增殖、遷移和管腔形成〔20〕。
AMPKα 參與了趨化素誘導的內皮細胞自噬中，并呈時間依賴方式調控下游通路 ACC 的磷酸化，這些都提示了 ＲOS 在誘導自噬發生對血管內皮細胞產生著復雜而又密切的生物效應，這包括了血管內皮細胞增殖、遷移、管腔形成到修復細胞衰老等。
3. 2 血管平滑肌細胞 動脈粥樣硬化作為動脈管壁內膜的一種慢性炎癥疾病，其發展是以動脈粥樣硬化斑塊形成為特征。
大量證據表明，細胞死亡是動脈粥樣硬化的主要調節因素。細胞死亡的結果主要取決于斑塊形成階段和所累積細胞類型。
由于動脈粥樣硬化斑塊中纖維帽的抗張強度主要依賴平滑肌細胞數量與其合成膠原蛋白的結構特征，平滑肌細胞的死亡或者喪失可能是導致斑塊去穩定或破裂的主要因素〔21〕。在實驗動物的血管粥樣斑塊纖維帽內，變性的平滑肌細胞具有自噬的特征結構，在運用氧化應激方法處理的平滑肌細胞中常觀察到這些的特征〔22〕。平滑肌細胞可通過自噬清除變性蛋白質和其他細胞內大分子物質或者細胞器，對于維持自身內環境穩定發揮重要作用。
在血管平滑肌細胞\\( VSMCs\\) 中 AMPK 激活發揮血管舒張的作用。在大鼠胸主動脈平滑肌細胞，自噬通過 5-氨基-4-甲酰胺咪唑核苷酸\\( AICAＲ\\) 誘導的 AMPK 活化來介導了不依賴內皮細胞和 NO 形式的舒張狀態，增加促血管舒張的前列環素合成。AMPK 激活和增加環氧合酶-2\\( COX-2\\) 蛋白表達有關系，似乎 TAK1 磷酸化和 p38 絲裂原活化蛋白激酶\\( P38MAPK\\) 激酶通路的下游激活了這種效應。增加 COX-2 表達代表一種促炎癥反應，這樣可能會抵消 AMPK 激活所產生的一些血管保護作用〔23〕。在 VSMCs 中 AMPK 可能通過 IP3Ｒ 調控鈣離子釋放來調控細胞內鈣，這可能是 AMPK 直接血管舒張效應的基礎。
通過跨膜磷蛋白機制，AMPK 可以減少血管收縮性功能障礙。這些都證實了 AMPK 調控平滑肌細胞肌漿網鈣離子泵\\( SEＲ-CA\\) 應激和內皮失調中的作用〔24〕。
除了在 AMPK 信號通路的認識加強，細胞表型轉換是很多疾病的誘導劑。理解如何調控 VSMC 表型和功能的機制對于研發治療血管衰老的方法很重要，而自噬的重要性也僅在最近才被認識〔25〕。在動脈粥樣硬化和血管狹窄階段，VSMCs 從收縮型向分泌型轉變，則對于血管的功能與穩定具有重要作用，分泌型細胞能起到阻斷細胞因氧化應激誘導的衰老作用。
4 對老年醫學的影響
通過干預衰老進程可延緩很多衰老相關疾病，這個被稱之為“長壽紅利”。血管衰老是一種錯綜復雜的臨床綜合征，它與細胞內生物能效學的進展性失調有密切關系。SIＲT1 的活性改變在很多衰老相關疾病中都發揮作用，因此它可能被利用于延緩衰老、功能減退的老年相關疾病中。通過誘導自噬對 SIＲT1的激活看起來有機會實現人類的長壽紅利。研究發現白藜蘆醇雖不能增加受試動物模型的壽命，但在血管衰老改變中的有利效應值得關注。白藜蘆醇和 SＲT1720\\( 一種選擇性的 SIＲT1激活劑\\) 可以逆轉高熱量飲食的老年鼠肝臟脂肪變性〔26〕。在人類的臨床實驗中不可能將長壽作為最初的主要觀察結果，擁有一些替代指標和衰老生物標志物是非常必要的，而血管衰老是合理的研究選擇。目前干預血管衰老的自噬誘導性藥物在該領域具有潛在而可觀的前景。
5 結束語
研究證明自噬的適度激活能為人們的健康帶來有益的效應。目前我們僅僅開始研究 Sirtuins 的生物效應，白藜蘆醇相關多酚類藥物和他汀類降脂藥物等的自噬誘導特性，但也取得了一定的研究成果。比如: SIＲT3 干預調控血管平滑肌異常代謝與衰老的關系〔27〕; 自噬誘導 SIＲT1 與 eNOS-NO 軸對血管內皮舒張抗老化的密切相關性〔28〕。由于西方崇尚高熱量消耗和缺乏體育鍛煉的生活方式使得老年群體忽略了權威健康機構的溫馨警示。目前還沒有任何干預措施能完全延緩人類的衰老。發達國家設立老年人群的健康機構開始關注這方面的進展，相信研究者們會繼續闡明血管衰老機制和分子機制，使針對血管衰老的干預靶點不斷增加，為進一步研發延緩衰老的治療方法帶來希望。
