1、自噬与小胶质细胞活化参与SAE

小胶质细胞是CNS的固有免疫细胞，是CNS抵御病原体入侵的第一道防线。在生理情况下，小胶质细胞处于静止状态，但当大脑受到炎症、感染、创伤等影响时，其迅速激活并发挥吞噬功能。然而，激活的小胶质细胞在SAE中有双重作用，在炎症早期，活化的小胶质细胞迁移到血管周围以保护血脑屏障；持续小胶质细胞激活可导致血脑屏障损伤。现有研究表明，小胶质细胞被激活后呈现2种表型，即M1型和M2型[4]。当小胶质细胞完全激活时，M1表型具有神经毒性，释放促炎因子肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)和IL-6,具有潜在的神经毒性，造成可逆的神经损伤，并通过对邻近神经元的旁观者损伤效应引起持续的药物不良反应[5];M2型参与神经保护，分泌抗炎因子IL-10和转化生长因子β(transforming growth factor β,TGF-β)等[6]。M1型和M2型比例失衡会导致神经炎症，引起血脑屏障受损，活性氧释放增加，最终导致认知功能障碍[4]。近年来，研究人员开始关注自噬对小胶质细胞活化的影响。

自噬是一种在真核细胞中高度保守的生理机制，通过分解和循环利用细胞内容物，以维持细胞代谢和内环境稳态。自噬在细胞内发挥着双重作用：一方面，自噬通过清除有害成分保护细胞，适度激活有助于疾病防治；另一方面，过度自噬会损害细胞结构，引起细胞死亡，加重病情。在SAE中，自噬体增多表明自噬被激活，是一种对抗脓毒症诱导脑损伤的代偿性保护机制[6-7]。自噬相关基因5(autophagy-related gene 5,ATG5)的缺失可能会加剧脓毒症后的炎症反应，而适度的自噬激活可以改善SAE小鼠模型的认知功能障碍和病理损伤[8]。自噬在调节小胶质细胞的活化及其表型转换中扮演着重要角色，自噬不足可能导致小胶质细胞的过度活化及神经炎症的增加；相对地，自噬增强促进小胶质细胞向M2型转变，从而减轻炎症反应并改善认知功能[9-10]。

2、自噬调节小胶质细胞活化的信号通路及机制

信号通路主要在细胞内外信息影响神经炎症和认知功能。近年来，随着对自噬相关信号通路的深入研究发现，哺乳动物西罗莫司靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)通路、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)酪氨酸受体激酶B(tyrosine receptor kinase B,TrkB)、磷酸酶及张力蛋白同源基因(phosphatase and tensionhomologous gene, PTEN)诱导激酶1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)/自噬相关蛋白Parkin通路以及p38丝裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)信号通路为主要研究关注点，除上述主要信号通路外，磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3 kinase-1,PI3K-1/protein kinase B,PKB/Akt)通路、p53通路和AMP依赖的蛋白激酶[adenosine 5′-monophosphate(AMP)-activated protein kinase, AMPK]信号通路也可以通过介导自噬来调控SAE的发生发展。

mTOR通路作为一种关键的丝氨酸/苏氨酸激酶，广泛参与细胞生长、增殖、迁移、存活及自噬等过程的调控。研究表明，氢处理能够通过mTOR自噬信号通路减轻神经炎症并调节小胶质细胞的极化，从而减弱SAE诱导的炎症反应[9]。BDNF-TrkB通路则通过促进神经元的生长和突触可塑性，发挥神经保护作用，其信号传导的抑制与炎症的发生密切相关[11-12]。PINK1/Parkin通路在线粒体自噬中的作用对小胶质细胞的活化和炎症反应具有重要影响，该通路的活化能够抑制炎症反应，减轻SAE小鼠的认知功能损伤[13-14]。此外，p38MAPK信号通路激活与细胞应激反应相关，其阻断能够增强SAE期间海马区的自噬活性，减少组织病理损伤，提示其在SAE治疗中的潜在应用价值[15-16]。这些通路相互作用构成了自噬调控网络，对维持神经系统稳态具有重要作用。

3、自噬相关干预在SAE的应用

小胶质细胞的激活作为SAE认知功能障碍发展的中心环节，可以作为有效的治疗靶点。研究表明，自噬是炎症反应的重要调节剂[17],调节自噬阻断小胶质细胞活化或减轻小胶质细胞活化后的一系列神经毒性反应，可以在一定程度上改善神经系统症状和长期认知功能障碍[18]。

3.1 自噬诱导药

杜丽霞等[19]研究发现，经自噬诱导药西罗莫司预处理SAE小鼠后，小鼠海马区域的海马微管相关蛋白轻链3Ⅱ(microtubule-associated proteins light chain 3Ⅱ,LC3Ⅱ)/LC3Ⅰ比例显著上升，而p62水平显著降低，表明该药能够显著增强SAE小鼠海马的自噬活动；小鼠在条件恐惧记忆实验中的僵直时间显著延长，表明该药显著减轻了SAE小鼠的认知功能障碍。这表明西罗莫司通过促进自噬在海马神经元中的发生，能够减轻SAE小鼠的认知功能障碍，为SAE的治疗提供了新的策略。

3.2 中草药提取物

LI等[20]选取C57BL/6小鼠通过盲肠穿孔结扎(cecal ligation and puncture, CLP)建立SAE模型，将实验小鼠随机分为假手术组、CLP组和低、高剂量实验组(术前1 h腹腔注射40和200 mg·kg-1人参皂苷Rg1),结果显示，人参皂苷Rg1提高了CLP小鼠术后7 d存活率[假手术组、CLP组和低、高剂量实验组分别为100%、60%、70%和80%],假手术组与其他3组相比，在统计学上差异均有统计学意义(均P<0.05)。人参皂苷Rg1改善了CLP小鼠在Morris水迷宫(Morris water maze, MWM)测试中的表现，缩短了寻找隐藏平台的潜伏期，表明人参皂苷Rg1对SAE小鼠的学习记忆能力有保护作用。人参皂苷Rg1减轻了CLP小鼠海马区的组织病理学变化，包括抑制小胶质细胞激活，减少TNF-α、IL-1β和IL-6的表达，并降低神经元凋亡[裂解的胱天蛋白酶3(caspase-3)活性降低]。尽管人参皂苷Rg1抑制了海马区LC3-Ⅱ和p62的表达，但是并未影响Beclin 1(即ATG6)的表达，表明人参皂苷Rg1可能通过非典型Beclin 1非依赖性的自噬途径发挥作用。这说明人参皂苷Rg1可以通过调节脑部炎症和凋亡，改善SAE小鼠的生存率和认知功能，并且其作用机制可能涉及非典型Beclin 1非依赖性的自噬途径。

朱浩等[8]评价川芎嗪对SAE大鼠海马神经元自噬的影响，将SD大鼠分为假手术组、脓毒症组和川芎嗪组，结果表明，川芎嗪组在造模后12和36 h的逃避潜伏期分别为(52.2±3.6)和(48.6±4.1)s, 均较脓毒症组[(61.7±2.8)和(64.4±4.0)s]明显缩短；靶象限活动时间比率分别为(38±6)%和(40±10)%,均较脓毒症组[(32±8)%和(34±11)%]明显升高；LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值分别为1.42±0.28和1.32±0.30,均较脓毒症组(1.61±0.20和1.45±0.18)明显降低；Beclin-1蛋白表达水平分别为1.05±0.28和1.10±0.17,均显著低于脓毒症组的1.50±0.20和1.56±0.21;p62蛋白表达水平分别为0.84±0.14和0.81±0.14,均显著高于脓毒症组的0.67±0.13和0.66±0.10,以上研究结果在统计学上差异均有统计学意义(均P<0.05)。这表明川芎嗪通过抑制海马神经元自噬来改善SAE大鼠的认知功能障碍。

GAO等[21]研究大黄素在SAE中的作用，结果表明，大黄素组与CLP组相比，大黄素干预可以显著改善SAE小鼠的认知功能障碍和病理损伤。此外，大黄素通过激活BDNF/TrkB信号通路，促进自噬，从而抑制SAE模型小鼠的神经元凋亡。DING等[22]研究发现，在SAE大鼠模型中，用非瑟酮治疗可以显著改善认知功能障碍。通过MWM测试评估发现，CLP组与假手术组相比，大鼠的逃避潜伏期延长，而经非瑟酮治疗后，大鼠的逃避潜伏期缩短。此外，CLP组大鼠的血脑屏障完整性未受损，但CNS中的小胶质细胞表现出严重的炎症反应，包括TNF-α和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)等表达增加。这说明非瑟酮治疗能够抑制神经炎症，减少TNF-α和iNOS在小胶质细胞中的表达，并通过诱导线粒体自噬，清除受损线粒体，减少活性氧的产生，从而改善SAE大鼠模型中的认知功能损害。

3.3 小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)

siRNA是一种天然过程，通过该过程高特异性和选择性沉默靶向基因。已经有研究报道了siRNA通过敲低特定基因在自噬中的作用以及在SAE治疗中的作用。SHEN等[6]研究表明，趋化因子受体类型和活化T细胞核因子-1的siRNA沉默可以恢复自噬并减轻海马组织中的促炎微环境，进而改善认知功能障碍。此外，通过siRNA沉默电压依赖性阴离子通道减少线粒体自噬和增加PINK1/Parkin依赖性方式的细胞吞噬来减轻CLP诱导的SAE模型小鼠的认知功能障碍。这表明siRNA可以通过激活保护性自噬反应并减轻神经炎症，从而改善SAE小鼠的认知功能障碍。因此，通过特异性基因的siRNA调节自噬可以增强神经保护作用，但是用siRNA方法调控自噬是否真正影响SAE治疗的功效仍有待进一步深入研究。

3.4 其他

随着研究的深入，用地塞米松、中医方法、吸入氢以及缺氧诱导因子-1α(hypoxic-inducible-factor-1α,HIF-1α)抑制药也被探究。ZHOU等[23]建立SAE幼年大鼠模型和原代培养神经元，探讨小剂量地塞米松(small-dose dexamethasone, SdDex)和大剂量地塞米松(high-dose dexamethasone, HdDex)对脑皮质神经元自噬的影响，结果显示，SdDex组与SAE组相比，脑组织病理学变化减轻，脑水肿程度降低，自噬水平提高，表现为LC3-Ⅱ增加和p62/螯合体1(sequestosome 1,SQSTM1)减少，mTOR信号通路被抑制；HdDex组与SAE组相比，mTOR信号通路被抑制，脑组织病理学变化加重，脑水肿程度无改善，神经元结构受损，且caspase-3信号通路激活。这表明地塞米松的剂量对于其在SAE治疗中的效果至关重要，小剂量可能通过促进自噬发挥神经保护作用，而大剂量可能因激活凋亡途径而加重脑损伤。

沈玥辰等[24]研究发现，在MWM实验中，SAE组的逃避潜伏期延长，目标象限活动时间缩短，穿越原平台位置次数减少，表明发生认知功能障碍；电针组(SAE+电针组)和西罗莫司组(SAE+电针+西罗莫司组)在各项指标上均有所改善，而抑制药组(SAE+电针+自噬抑制药3-甲基腺苷组)则逆转了电针的改善效果。另外，该研究的炎症因子和自噬相关蛋白结果提示：SAE组海马组织中TNF-α、IL-1β及IL-18含量均升高，分别为(17.2±2.0)、(160.2±8.4)和(206.1±8.9)pg·μg-1,自噬相关16样蛋白1表达下调、p62及NOD样受体蛋白3(Nod-like receptor protein3,NLRP3)炎症小体表达均上调，分别为0.18±0.01、2.48±0.37和4.65±0.36,表明炎症反应和NLRP3炎症体激活；电针组和西罗莫司组中这些指标得到改善，而抑制药组则加重，这表明电针可通过促进海马神经元自噬，抑制NLRP3炎症小体激活，减轻神经炎症反应，改善小鼠SAE。

ZHUANG等[9]探讨氢气是否通过调节小胶质细胞极化来抑制SAE,以及其是否由mTOR自噬通路介导。该研究结果表明，氢气吸入改善了CLP诱导的认知功能障碍，表现为联合组(CLP+氢气组)小鼠在MWM测试中的逃避潜伏期缩短，目标平台区域停留时间延长，以及穿过平台的次数增多。氢气会降低TNF-α、IL-6等促炎因子的水平，并升高IL-10和TGF-β等抗炎因子的水平，表明氢气通过调节炎症微环境来发挥作用。此外，氢气减少了M1型小胶质细胞的极化，同时增加了M2型小胶质细胞的极化，这表明氢气通过调节小胶质细胞的极化状态来减轻神经炎症。在脂多糖处理的小胶质细胞中，氢气干预可以降低磷酸化mTOR/mTOR比例和p62表达，增加磷酸化AMPK/AMPK比例、LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比例以及TREM-2和Beclin-1的表达，这表明氢气通过抑制mTOR和促进自噬来发挥治疗作用。

何浩等[25]研究发现，对照组(脓毒症非SAE组)、SAE组、联合组(脓毒症非SAE+HIF-1α抑制药YC-1组)、实验组(SAE+YC-1)大鼠的记忆和探索能力均较空白组显著下降，海马区脑组织Beclin-1蛋白表达水平均较空白组显著升高，LC3-Ⅰ蛋白表达水平均较空白组显著降低，且脓毒症非SAE组和SAE组海马区脑组织病理损伤明显。与SAE组相比，YC-1处理的SAE大鼠接触新鲜事物的总时间、接触次数、偏好指数均明显增加，海马区脑组织病理变化得到改善，自噬相关蛋白变化虽有趋势但在统计学上差异无统计学意义(P>0.05)。这表明YC-1可以有效缓解SAE大鼠的认知功能障碍和情绪异常，减轻海马区脑组织病理变化，缓解细胞自噬，其可能是通过影响Beclin-1非依赖性自噬途径对SAE发挥保护作用。

因此，上述措施可以作为治疗SAE的一种新的干预策略，但上述治疗的相关研究仍处于初级阶段，需待进一步探索，为提高SAE的治愈率提供新思路。

4、讨论

自噬作为一种细胞内部的清理机制，其在SAE中的双向作用不容忽视。在生理状态下，基础水平的自噬有助于维持细胞内部环境的稳定，通过降解和循环利用细胞内的受损成分，保护神经细胞免受损伤。然而，在SAE等病理状态下，自噬的过度激活可能导致细胞内部结构的破坏，加剧细胞功能障碍，甚至促进细胞死亡。因此，精确调控自噬水平对于SAE的治疗至关重要。自噬在调节小胶质细胞极化过程中的作用机制，包括对信号通路的调控，如mTOR、BDNF-TrkB、PINK1/Parkin以及p38MAPK等，为SAE的治疗提供了新的视角。

本综述从自噬与小胶质细胞活化参与SAE的发生发展、自噬调节小胶质细胞活化的信号通路和机制，以及自噬相关干预在SAE应用(自噬诱导药、中草药提取物、siRNA、SdDex、电针刺激、氢气处理、HIF-1α抑制药)中的关键问题出发，从不同角度调控自噬可以减轻小胶质细胞介导的神经炎症，从而改善认知功能障碍，对SAE的治疗有重要意义，由此看出自噬相关干预在SAE的应用前景广阔。因此，精准调控自噬水平对于SAE的治疗至关重要。但目前SAE的治疗研究仍面临诸多挑战，未来仍有可聚焦的研究问题：①目前治疗大多研究对象为细胞或动物模型，但细胞或动物模型和人体内环境存在一定差异，不能一概而论，限制了研究结果的临床转化。因此，未来的研究应尽可能多地关注人体研究，以提高研究的临床相关性。②SAE是一个动态发展的过程，自噬及相关信号分子在不同阶段的作用机制可能有所不同，因此，如何实现精准调控是一个亟待解决的问题。③细胞之间的相互作用，尤其是自噬在小胶质细胞、星形胶质细胞及神经元之间的相互关系，仍然知之甚少，尚需深入研究。因此，对上述相关问题的深入探究，可以为该疾病的防治提供参考。

本研究提示，自噬与小胶质细胞活化在SAE中的作用机制复杂而精细，深入理解其调控网络对于开发新的治疗手段具有重要意义。未来的研究需要在细胞和分子水平上进一步探索自噬的调控机制，同时在临床层面上验证干预策略的有效性和安全性，为SAE的临床治疗提供更为精准和有效的干预策略，以期为SAE患者带来更好的治疗效果。

参考文献:

[8]朱浩,陈益君,卢子会,等.川芎嗪对脓毒症相关性脑病大鼠海马神经元自噬的影响[J].中华麻醉学杂志,2017,37(10):1278—1280.

[14]冯悦,戴宇麒,郭姚邑,等.PINK1/Parkin信号通过激活海马线粒体自噬介导脓毒症相关性脑病认知功能障碍 [J].中华危重病急救医学,2023,35(4):381—386.

[16]周睿曦,李熙鸿,屈艺,等.p38 MAPK信号通路在脓毒症大鼠海马区神经元自噬中的作用[J].四川大学学报(医学版),2019,50(4):512—519.

[19]杜丽霞,范仲敏,李仪,等.雷帕霉素促进自噬减轻脓毒症相关性脑病(SAE)小鼠认知功能障碍[J].细胞与分子免疫学杂志,2022,38(12):1078—1083.

[24]沈玥辰,章放香,王斌.自噬在电针改善小鼠脓毒症相关性脑病中的作用[J].中华麻醉学杂志,2023,43(5):602—606.

[25]何浩,杨静,谭波,等.HIF-1α抑制剂对脓毒症相关性脑病大鼠认知功能及神经细胞自噬的影响[J].生物技术,2023,33(2):232—238.

基金资助:甘肃省中医药科研重点课题基金资助项目(GZKZ-2022-6);

文章来源:赵银枝,王文娟,杨晓彤,等.自噬与小胶质细胞活化在脓毒症相关脑病中的研究现状[J].中国临床药理学杂志,2024,40(21):3181-3185.