Beclin 1调控心肌自噬与心血管疾病关系的研究进展

李 悦，王 茎，刘聪颖，辛庆龄，徐伟男，李庆羚

（安徽中医药大学，合肥 230038）

细胞自噬是真核生物中一种高进化的细胞内部分解代谢机制，该过程主要是将细胞质材料经过自噬路径转运至溶酶体内降解并加以循环利用，以达到维持细胞自身动态平衡的作用[1]。自噬过程中，有许多调节因子参与。人类组织中广泛存在的蛋白质——酵母自噬基因Atg6的同源物 Beclin 1[2-3]，不仅能调节自噬体的形成，而且能促进其成长成熟，是调控细胞自噬的必要因子[4]。它包括Bcl-2结合位、中央卷曲和进化保守结构域这三个重要的组成部分[5]。Beclin 1在这些结构域上与自噬调控蛋白合成蛋白复合物，促使自噬相关基因着陆在自噬体膜上，从而调控自噬水平[6-8]。Beclin 1在自噬体膜的合成和物质运转时，可以与 Vps34（哺乳动物Ⅲ型磷脂酰肌醇-3激酶的一种类型）形成Vps34-Beclin 1复合物， 调节自噬水平[9]；在介导促自噬并抑凋亡过程中，与 Bcl-2（调节抗凋亡蛋白因子）直接交互平衡作用影响自噬水平[10]，当Beclin 1与 Bcl-2的相似结构域 BH-3结合后能减少自噬激活程度[11]。随着社会发展，心血管疾病对居民健康造成的危害受到更多的关注，相关研究在不断深入。心肌细胞作为高分化终末细胞的一种，通过细胞内自噬的消化降解，为心肌细胞自身稳定提供能量，保障心脏功能维持正常状态[12]。作为细胞的一种防御机制，心肌自噬与心肌缺血/再灌注损伤、心肌缺氧、心肌肥厚、心肌病、心力衰竭等心血管疾病紧密相关。 研究表明 Beclin 1表达水平在自噬过程中往往会增高，与相关蛋白形成复合体调控心肌自噬，从而影响心血管疾病的发生。

1 Beclin 1与心肌缺血/再灌注损伤

治疗心肌缺血时，主要采用溶栓治疗、冠脉搭桥或经皮冠脉介入治疗等方法恢复血流供应，也就是心肌再灌注。再灌注部分，心肌组织和一些血管网发生变化加重造成的心肌受损就是心肌缺血再灌注损伤[13]。由此引发的心肌细胞受损和坏死往往会引发心力衰竭。心肌缺血再灌注损伤进程中，心肌自噬具有双重效力的影响，彭霞等[14]实验发现，自噬小体形成时期，加强 Beclin 1及 Atg5的表达程度可以促进心肌自噬的发生， 但是当自噬过度的时候则导致细胞的凋亡。心肌缺血环境下，Bnip3（唯BH-3的Bcl-2成员之一）被激活，争夺性克制 Beclin 1与 Bcl-2在 BH-3的联合，从 Bcl-2复合体中解离 Beclin 1， 最终可激活心肌自噬[15]。在心肌缺血阶段，诱发的自噬激活，降解时释放出游离脂肪酸和氨基酸，接着产生ATP，缓解由于心肌缺血引发的ATP减少危害[16]。在过量自噬的条件下，心肌细胞的正常功能会受到限制，引起细胞自噬衰亡。再灌注时的自噬主要依赖 Beclin 1，有实验研究说明，心肌再灌注条件下，Beclin 1蛋白含量显著提高[17]。也有实验在去掉Beclin 1基因或用自噬抑制剂3-MA时，发现可以减少心肌细胞在缺血再灌注损伤时的衰亡[18]。实验说明可以通过上调 Beclin 1介导心肌缺血再灌注损伤时的自噬，也可以下调 Beclin 1减少心肌细胞受损程度。实验尝试调节Beclin 1含量，可能做到干预缺血再灌注损伤的自噬水平以达到减少损伤的目的。

2 Beclin 1与心肌低氧、缺氧

缺氧性心脏疾病通常会引起心肌梗死、心功能不全及、和心力衰竭等一系列不良的临床症状。以往研究发现，心肌细胞缺血缺氧会出现坏死、凋亡的结果，并且在一定程度上伴有氧化应激损伤和炎性反应[19]。WANG[20]等关于细胞自噬研究中得到缺氧（1% O2）条件下激发的自噬，细胞凋亡会显著下降的结论。说明细胞凋亡水平在缺氧环境下可以通过自噬降低。 在低氧早期诱导的自噬有保护性，而持续表露于缺氧或过低氧含量（0.1%O2或无氧）状态下， 发现有大量细胞死亡[21]。HIF（缺氧诱导因子）是机体适应缺氧应激的主要因素。HIF1可以直接调控凋亡相关蛋白BNIP /BNIP3L活性，在机体缺氧情况下，HIF1活跃性增强。HIF的目标基因 BNIP3和 BNIP3 L的非典型BH-3结构域与 Beclin1竞争 Bcl-2或 Bcl-XL， 使复合体中的 Beclin 1释放出来，调控自噬前体中相关蛋白的位置，激发自噬[22]。晏浩等[23]发现缺氧又复氧后，心肌细胞中microRNA-30 α（ miR-30 α）表达程度下调。实验也发现心肌细胞过表达 miR-30 α心肌的 Beclin 1表达在缺氧复氧时显著降低。Beclin 1下调不仅使自噬上游蛋白表达减少，阻断过度的自噬流，又能使诱发凋亡的 Beclin 1C形成减少。另外过度自噬流经过3-MA的阻断，Beclin 1基因的活跃程度降低。实验研究说明在心肌细胞缺氧情况下，细胞的衰亡与 Beclin 1有关，并且通过相关基因蛋白改变Beclin 1的表达来调控心肌自噬，可以影响心血管疾病发生。

3 Beclin 1与心肌肥厚

自噬在心肌肥厚以及在转向心衰时产生了必不可少的影响。有研究通过 Beclin 1在造模腹主动脉缩窄的大鼠心肌细胞中的含量显著增加，并能促进心肌肥厚加重的发生的结果证实在正常的心肌向肥厚状态演变中 Beclin 1基因起到关键的作用。张明娟等[24]发现在用去甲肾上腺素（ISO）造模心肌肥厚小鼠的心肌组织的 Beclin 1含量明显减弱，并且心肌的纤维化越重，心肌细胞组织里的 Beclin 1活跃程度就越弱。Beclin 1 在纤维化改变后的心肌中，对心肌重塑产生重要影响。在 Beclin 1过表达的转基因小鼠模型中发现，自噬活性明显上调，甚至有心肌肥厚和纤维化、心室扩张等病理反应出现。说明在心肌肥厚细胞中的，Beclin 1激活的自噬或许是不利因素[25]。实研究说明通过 Beclin 1调控的心肌自噬，在心肌肥厚过程中是一种有利或损害因素，具体作用和机制尚需探讨，但可以确定的是，Beclin 1在心肌肥厚发展中的起到一定作用，从而影响相关的心血管疾病。

4 Beclin 1与心肌病

实验表明，氧化应激与自噬的交互影响在糖尿病性心肌病（DCM） 过程中有重要作用[26]。 过量的活性氧（ROS）可以通过调节Beclin 1等来诱导自噬发生[27]。被诱导的心肌自噬可降低ROS对细胞的损伤，进而能保障心肌细胞功能的稳定。 AGEs是末期糖基化的物质，有激活和增强心肌自噬的功能，在活化ERK/ MAPK和抑制 PI3 K/ AKT/ mTOR后促使心肌细胞中 Beclin 1的表达增多，使糖尿病向心肌病演变的步伐减缓[28-29]。相关研究中[30]，造模的1 型糖尿病（T1D）小鼠有心肌自噬功能减弱的表现，并且缺少BECN 1和ATG16的小鼠心肌损伤明显减轻。 相反，在同一T1 D模型中，Beclin 1的过度表达则导致心脏损伤加重，提示T1 D自噬的减少是为应对刺激做出的反应，帮助限制心功能不全。 孙苓等[31]研究显示尿毒症心肌细胞中有自噬现象存在，并且LC3、Beclin 1含量显著升高。黄洁等[32]实验在阿霉素导致心肌病中，心肌细胞的Beclin 1 表达加强。这些说明在心肌病中的自噬与Beclin 1 含量增长有紧密联系。实验研究说明，在不同的几类心肌病中，Beclin 1对细胞的调控都会对心肌细胞产生影响，主要是 Beclin 1表达增多可以保护心肌组织，减少则会产生心肌细胞损伤。

5 Beclin 1与心力衰竭

心力衰竭是多种心脏病的终末期发展阶段，初始反应负荷增加后，心肌肥厚性生长增加。 负荷压力如果持续存在，就会引起心脏扩张和收缩功能降低，从而导致心衰的结果。在心力衰竭中，心肌自噬的作用具有双面性，适量的自噬能够保障心肌细胞功能，而自噬太过可能会加重心竭[33]。李燕辉等[34]通过主动脉缩窄构建心肌肥厚模型，推测 Beclin 1诱导的自噬或许在心肌肥厚发生发展没有参与，但实验检测到 Beclin 1在术后第4周逐渐增加，由此认为 Beclin 1介导的自噬可能与心力衰竭相关联。KASSIOTIS C等[35]在观察心力衰竭病人的心脏活检组织时，检测到自噬基因Beclin 1表达增长。MA等[36]的研究发现，提高Beclin 1表达时，检测到LC3含量增长，自噬体增多，从而时心脏受损更加严重。实验研究说明心力衰竭状况下，Beclin 1表达的增加激活更多的自噬会加重损害心肌细胞，使心力衰竭加重。

6 小结

细胞自噬是一把双刃剑，普遍发生于细胞的生理和病理过程中，通过消除细胞内过多和损害的细胞器和蛋白质来维系细胞内的平衡状态， 是细胞的一种自我保护机制。 随着研究的深入人们对于自噬的关注点主要放在了心血管疾病的领域中，与心血管疾病相关的心肌自噬可能具双重调节的作用。自噬基因Beclin 1作为自噬调节分子中主要的部分，在诱导心肌细胞自噬时发挥关键作用。Beclin1上调或下降影响心肌细胞自噬走向保护或是损伤方向，虽然目前对于哪些原因机制决定了心肌细胞自噬具体走向还不是很清楚，但是可以比较明确是心肌细胞自噬在调控心血管疾病中有着重大影响。 虽然对于Beclin 1 的研究取得了重要的进展，以后在关于Beclin 1如何在调控心肌细胞自噬过程中结合蛋白和分子机制还需要深入的研究。 通过对 Beclin1的调控心肌细胞自噬不断全面的了解，可以帮助我们寻找到预防和治疗心血管疾病的新的关注点， 从而为心血管疾病病人提供更加有利的治疗。