综述:酒精通过自噬依赖性细胞变化诱导器官损伤的视角
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时间:2025年10月08日
来源:Redox Biology 11.9
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本综述系统阐述了慢性酒精暴露如何通过破坏自噬(Autophagy)途径导致多器官损伤的核心机制。文章深入探讨了酒精代谢产物(如乙醛AcAld、ROS/RNS)通过氧化应激、线粒体功能障碍和溶酶体损伤等途径干扰自噬流,进而引发肝脏、心脏、胰腺、脑、脂肪组织、骨骼肌和肺等器官的病理改变,为靶向自噬治疗酒精相关疾病提供了重要理论依据。
酒精诱导的器官损伤是全球主要的健康问题,是青壮年致残和死亡的重要原因。除肝脏外,慢性酒精消费还会损害心血管系统、神经肌肉系统、胃肠道、脂肪组织、肾脏、胰腺和大脑。器官损伤始于坏死性细胞死亡,随后引发旨在修复组织的免疫反应。但持续酗酒会使这些修复反应转变为炎症反应,加剧组织损伤并加速疾病进展。
巨自噬(macroautophagy,简称自噬)是真核细胞中进化保守的消化过程,负责降解 obsolete 蛋白质和受损细胞器,防止其积累,同时调节先天和适应性免疫及炎症。自噬启动受营养可用性和应激信号精密调控,mTORC1 作为核心营养传感器,在营养充足时抑制自噬。自噬过程包括自噬体的形成、延伸与成熟,依赖两个泛素样结合系统(Atg12-Atg5 结合系统和 LC3 脂化系统),以及自噬体与溶酶体的融合和降解。此外,转录因子 EB(TFEB)调控溶酶体生物发生和自噬功能。自噬可分为非选择性和选择性(如线粒体自噬、内质网自噬、溶酶体自噬等),在维持细胞稳态中发挥关键作用。
急性酒精暴露可增加自噬和线粒体自噬流量,通过促进自噬体和自溶酶体形成起到保护作用。然而,慢性酒精暴露通过 CYP2E1 代谢产生超氧阴离子(O2•-)、过氧化氢(H2O2)和过氧亚硝酸盐(ONOO-)等活性氧/氮物种(ROS/RNS),造成氧化应激,进而损伤溶酶体膜和质子泵,升高溶酶体 pH,削弱蛋白酶活性,最终导致自噬流受阻。乙醛(AcAld)也可通过破坏微管聚合(如α-微管蛋白修饰)阻碍自噬体-溶酶体融合。这些变化引起受损线粒体和蛋白质聚集,释放线粒体损伤相关分子模式(mtDAMPs),激活免疫反应,推动酒精相关性肝病(ALD)的进展。
酒精主要通过其代谢产物乙醛诱导线粒体去极化(mtDepo),mtDepo 作为适应性反应促进酒精代谢,但持续去极化会通过电压依赖性阴离子通道(VDAC)关闭抑制脂肪酸β-氧化,促进脂肪变性。去极化线粒体通常被靶向进行线粒体自噬,但长期酒精暴露使线粒体自噬过度负荷,加之溶酶体降解能力受损,导致 mtDAMPs(如线粒体 DNA)释放,激活炎症和纤维化,加剧疾病。
酒精通过破坏 Kupffer 细胞和肝星状细胞(HSCs)中的自噬,促进炎症和纤维化。巨噬细胞自噬在抵御酒精诱导的肝损伤中起保护作用,自噬缺陷会增强炎症小体活化及 IL-1β 产生。酒精还诱导免疫细胞中溶酶体损伤和炎症介质泄漏,放大炎症反应。
酒精消费破坏肠道屏障功能,增加通透性,导致内毒素移位和全身炎症。酒精诱导的氧化应激(CYP2E1 衍生的 ROS)扰乱自噬,影响紧密连接蛋白(如 claudin-2)的降解,损害屏障完整性。胃黏膜中酒精通过抑制 AMPK/mTOR 信号轴破坏自噬流,增加氧化应激和细胞凋亡。
慢性酒精消费导致自噬受损,减少 VMP1、LAMP2 和 TFEB 表达,削弱溶酶体功能,促使胰蛋白酶原过早激活和细胞坏死,推动胰腺炎发展。自噬缺陷还导致异常细胞器累积和内质网应激,放大炎症和纤维化。
酒精引起心肌线粒体功能障碍和氧化应激,破坏自噬-溶酶体途径,导致错误折叠蛋白质和受损细胞器积累,促进炎症和心肌细胞死亡,最终引起酒精性心肌病。自噬在内皮细胞和免疫细胞中的失调进一步加剧血管功能障碍和炎症。
酒精增加脂肪组织中的自噬标记物(如 LC3B、ULK1),增强脂肪分解,减少脂肪生成,导致脂肪质量减少和脂质溢出,加重肝脏脂肪变性和损伤。但酒精也可能激活棕色脂肪组织(BAT)产热,通过自噬减轻肝损伤,显示其作用具有环境依赖性。
慢性酒精消费诱发神经炎症,通过 TLR4 信号通路抑制自噬,导致错误折叠蛋白质积累和神经退化。自噬功能紊乱还加速 tau 病理,增加阿尔茨海默病(AD)风险。酒精引起的肠道菌群失调和氧化应激进一步放大脑内自噬失调和认知缺陷。
酒精通过乙醛和氧化应激激活骨骼肌中的自噬,导致肌肉蛋白质降解和少肌症。高血氨和 mTORC1 抑制进一步加剧自噬失调和合成代谢减少,促进肌肉萎缩和功能丧失。
酒精损害纤毛功能、肺泡巨噬细胞吞噬和中性粒细胞趋化,增加肺部感染和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)风险。自噬失调可能导致黏液颗粒降解受阻和上皮屏障破坏,加重肺疾病。
慢性酒精消费通过多种机制破坏自噬,最初适应性反应最终转为病理性过程,推动多器官损伤。靶向自噬通路可能为治疗酒精相关疾病提供新策略,但需进一步在人类组织和临床队列中验证这些机制。
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