肝缺血再灌注损伤(hepatic ischemia-reperfusion injury, HIRI)可以分为缺血和再灌注两个阶段，是在肝脏切除、肝移植、创伤和随后的失血性休克复苏术中不可避免的重要临床问题，它会导致不同程度的肝细胞坏死、肝功能障碍，甚至远处器官损伤[1]。因此，HIRI不仅是一个累及肝脏的病理生理过程，也是一个影响多个组织器官的复杂全身过程，且其发病率和死亡率相对较高。目前，临床防治HIRI效果仍不理想，极大程度影响患者的生活质量，加重患者和医疗系统的负担，甚至危及患者生命。自噬又称Ⅱ型程序性细胞死亡，通过调节细胞内分解代谢进而参与机体的各种病理和生理过程，在HIRI中扮演重要角色[2]。本文在广泛查阅国内外文献的基础上，总结了通过介导基因、蛋白、信号通路、炎症反应、氧化应激反应、线粒体及内质网应激等途径靶向自噬减轻HIRI相关机制的研究进展，以期为今后在临床HIRI防治领域的研究提供理论依据及实践基础。

1.   自噬在HIRI中的机制

自噬是一种动态分解代谢过程，可以分为大自噬、微自噬和伴侣介导的自噬(chaperone-mediated autophagy, CMA)，是真核细胞将功能失调或受损的蛋白质、脂类、DNA和RNA等细胞质成分隔离到特定的细胞内囊泡中，然后被输送到溶酶体进行降解和再循环利用。Bcl-2是细胞凋亡和自噬之间的中介，通过其BH3结构域与Beclin-1结合形成Beclin-1/Bcl-2复合物，并降低LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的转化，可以有效阻止自噬体的形成[3]。在细胞凋亡的情况下，Bcl-2失活，复合物分裂，游离的Beclin-1促进自噬的诱导[4]。P62是一种自噬特异性底物，它通过与LC3-Ⅱ直接结合而选择性地整合到自噬体中，并在自噬中被有效降解[5]。因此，Bcl-2、LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ及Beclin-1在自噬中扮演着重要的角色。大量的体内外研究指出，自噬在HIRI中具有双重的作用，适度的自噬是对抗炎症的天然防御机制，是减轻HIRI的重要环节，但过度自噬可导致自噬细胞死亡，加剧HIRI的进展。

1.1   介导自噬改善HIRI

自噬是受许多高度保守的自噬相关基因或信号通路调控的，促使受损的细胞器和大分子被细胞质溶酶体降解，增加了三磷酸腺苷(adenosine-triphosphate, ATP)和氨基酸水平来稳定细胞形态，保持功能，或促进细胞凋亡的细胞过程，在HIRI中起着至关重要的作用。因此，适度的自噬有助于细胞在HIRI短期内满足能量需求。杨龙灿等[6]提出，雷帕霉素可能在HIRI过程中通过上调Unc51样自噬激活激酶1(unc-51 like autophagy activating kinase 1, ULK1)及LC3自噬相关蛋白的表达，诱导细胞自噬以保护肝脏功能。Xiao等[7]提出七氟醚预处理通过激活肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor, HGF)介导的自噬来改善HIRI。Xiong等[8]提出吗替麦考酚酯通过激活Toll样受体4(Toll-like receptor 4, TLR4)，并且增加LC3-Ⅱ、P62和Beclin-1的表达来诱导自噬，增加肝脏再灌注前后的自噬通量，改善HIRI。Zhou等[9]提出，缺血预处理可以增加LC3和Beclin-1的表达，诱导自噬事件的发生，有效减轻HIRI。Liu等[10]提出，轻度低温预处理可以通过调节HIRI期间自噬体和溶酶体的融合来减少自噬体的积累以恢复自噬通量，最终减轻HIRI。综上所述，雷帕霉素、七氟醚、吗替麦考酚酯、缺血预处理及轻度低温预处理等药物或治疗措施可以提高相关基因、蛋白或信号通路的表达水平，继而诱导自噬以响应细胞应激信号，减少自噬体的积累，最终达到拮抗HIRI的目的。

但是，过度的自噬不仅可以导致必需细胞器降解，而且还可以导致细胞出现不可逆性死亡，成为加剧HIRI的重要原因。由此，又有研究学者提出，下调自噬的表达水平可以有效减轻HIRI，延缓肝细胞的生命周期。2020年，Kou等[11]指出，甘草甜素对HIRI大鼠肝脏的保护作用与激活核因子E2相关因子2/血红素氧化酶-1(subcellular localization of nuclear factor E2-related factor 2/heme oxygenase-1, Nrf2/HO-1)信号通路，下调LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值和Beclin-1蛋白表达水平，进一步抑制肝细胞的自噬有关。2021年，Zhang等[12]指出，非诺贝特预处理可以通过激活AMP依赖的蛋白激酶/过氧化物酶增殖体激活受体α(AMP-activated protein kinase/peroxisome proliferator-activated receptor-α, AMPK/PPARα)途径，下调Beclin-1和LC3的转录，以剂量依赖性方式抑制自噬，改善HIRI小鼠的肝脏结构和肝功能。随后，Chen等[13]指出，外源性IL-37和内源性IL-37均可以通过影响自噬相关蛋白，特别是通过抑制LC3B-Ⅱ和Beclin-1表达并增加P62水平，抑制裂解的半胱天冬酶(Caspase)-3和凋亡调节因子(BCL2 associated X, apoptosis regulator, Bax)表达，增加Bcl-2表达，发挥其对HIRI肝细胞保护的作用。所以，当机体处于HIRI状态下时，甘草甜素、非诺贝特、外源性IL-37和内源性IL-37都可以通过影响Beclin-1、LC3、LC3B- Ⅱ、Caspase-3、Bax及Bcl-2等表达水平，抑制肝细胞的过度自噬，有效缓解HIRI对机体造成的损伤。

1.2   调控炎症与自噬的关系缓解HIRI

炎症反应是HIRI进展的重要因素之一。炎症细胞与体液因子之间存在复杂的相互作用网络，可以诱导肝细胞发生自噬性凋亡，导致肝细胞损伤和肝功能障碍。枯否细胞(Kupffer cells, KC)是肝脏常驻的一种非实质的细胞——特化的巨噬细胞，占肝脏固定组织巨噬细胞总数的80%~90%[14]。KC在再灌注早期被激活，随后释放TNFα和IL-1β等炎症介质，进而激活和募集中性粒细胞，诱导炎症级联反应的发生[14]。活化的TNFα不仅会相继磷酸化Caspase-8和Caspase-3，激活细胞自噬的复合物——Beclin-1/Bcl-2，而且还会提高P38和JNK的磷酸化水平，激活Bcl-2，导致Beclin-1从Bcl-2解离，从而诱发自噬性细胞死亡，加剧HIRI的进展[14]。由此，抑制HIRI中KC、TNFα和IL-1β等炎症介质及中性粒细胞的大量释放，防止炎症级联反应介导的肝细胞自噬可以有效减轻HIRI的严重程度，并改善接受肝脏手术患者的预后。Deng等[15]报道，贝前列素钠预处理可以通过抑制P38和JNK级联的磷酸化，降低TNFα和IL-1β的水平，抑制炎症反应，下调LC3 -Ⅱ和Beclin-1的表达并上调P62的表达，抑制细胞的自噬和凋亡水平，改善HIRI。Xu等[16]报道了丙二醇海藻酸钠预处理通过阻止TNFα、IL-6和IFNγ mRNA等因子的释放以下调肝脏局部的炎症反应，降低JNK、细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)和P38的水平，降低细胞凋亡和自噬来缓解HIRI。Ji等[17]报道，咖啡醇预处理可以通过抑制ERK/过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)通路来抑制炎症介质的释放，减弱HIRI的炎症反应，降低Beclin-1和LC3自噬相关蛋白的表达，抑制细胞的自噬，最终发挥其拮抗HIRI的作用。Ni等[18]报道，糖原合酶激酶3a通过激活HIV-1TAT相互作用蛋白60(tat interactive protein 60 kDa, TIP60)介导的自噬途径保护肝细胞免于TNFα等炎症因子触发的死亡，抑制由炎症诱发的肝细胞自噬，有效减轻HIRI，保护肝功能。综上可知，在HIRI进程中，过度的炎症反应可以诱导机体的自噬，加剧HIRI的进展，但贝前列素钠、丙二醇海藻酸钠、咖啡醇及糖原合酶激酶3a等药物可以通过介导各种信号通路，下调机体的炎症反应，进一步抑制由炎症引起的过度自噬，缓解HIRI，最终减轻肝脏病理损伤和保护肝细胞。

然而，又有研究指出，上调KC或其他炎症因子诱导的自噬，一方面可以直接缓解HIRI，另一方面还可以负反馈的作用于相关炎症因子的磷酸化，抑制过度的炎症反应，最终减轻HIRI。2019年，Li等[19]发现，胸腺基质淋巴细胞生成素激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositide 3-kinases/protein kinase B, PI3K/Akt)通路，触发以高TNFα和少量IL-10产生为特征的炎症性辅助型T淋巴细胞2(Th2)反应，诱导自噬来缓解HIRI。2021年，Wang等[20]发现，HIRI后肝脏巨噬细胞中ATPase H+转运V0亚单位d2(ATPase H+ transporting V0 subunit d2, ATP6V0D2)的表达上调，并通过逐渐促进自噬溶酶体的形成增加自噬通量来限制肝脏炎症的激活。随后，Wang等[21]也发现，增强KC的自噬可以抑制HIRI引起的NLRP3炎症小体的激活，下调了HIRI中过度的炎症反应，抑制自噬可诱导依赖于NLRP3炎症小体激活的IL-1β的分泌，最后改善HIRI。因此，炎症作为HIRI生理病理的积极参与者，适度的炎症细胞或炎症因子的释放，可以上调肝细胞的自噬水平，将细胞内成分靶向溶酶体进行降解和回收，降低机体的炎症反应，维持肝细胞内环境的稳态，改善HIRI。

1.3   靶向自噬与氧化应激的关系改善HIRI

在HIRI早期，机体会产生单线态氧、超氧阴离子自由基、羟基自由基、过氧化氢和羟基过氧化物自由基等多种活性氧(ROS)，通过介导氧化还原、JNK和ERK等信号通路触发自噬反应以消除受损和功能失调的细胞器(包含产生氧化应激反应的重要来源——线粒体)，以维持生命或酶催化反应相关的代谢。但同时，ROS会诱发氧化应激反应，进一步导致细胞蛋白质、脂质和DNA的形态学损伤和功能弱化，成为加剧HIRI的主要原因[22]。此外，氧化应激又可以磷酸化AKT以促进P65核易位，引发炎症反应，加剧HIRI中肝细胞的损伤[23]。而自噬作为对氧化应激的二次防御，是氧化应激期间通过去除多余和受损的细胞内物质，使得细胞能够重新利用降解的核苷酸、氨基酸和脂肪酸，以维持细胞的正常结构和功能的生存机制。因此，上调自噬的水平有利于改善HIRI。2016年，Ruan等[24]通过研究指出，肢体远程缺血预处理改善了HIRI的肝功能并减少了组织学损伤，是通过PPARγ激活和自噬体形成的增加以及自噬体清除率的降低，伴随着MDA及MPO等ROS化学物质的减少及氧化应激水平的降低实现的。2017年，Pu等[25]通过研究指出，自噬在氧化应激条件下抑制细胞凋亡，发挥保护HIRI的作用。2018年，Bhogal等[26]通过研究指出，ROS依赖性自噬促进肝脏内皮细胞的存活，并且该信号通路的治疗靶向会降低移植后的HIRI。2020年，Liu等[27]通过研究指出，Alda-1可以保护肝脏免受HIRI诱导的ROS、氧化应激、肝酶损伤、乙醛积累、肝细胞凋亡和炎症的损伤，与其诱导的LC3Ⅱ/Ⅰ比值显著降低，P62的蛋白表达水平显著上调的自噬相关蛋白有关。由此可知，适度的活化自噬，可以清除HIRI诱发的MDA及MPO等ROS物质，抑制氧化应激对机体的损害，减少细胞凋亡并改善HIRI病理，起到保护HIRI肝功能的作用。

但当生物体暴露于HIRI后期，失控的ROS及氧化应激会刺激自噬相关基因表达严重上调，导致大量的肝细胞出现爆发性、不可逆性死亡，对肝功能、机体造成严重的损伤。由此，维持ROS和氧化应激的稳态，减弱自噬相关的肝细胞死亡，对缓解HIRI具有重要的作用。2018年，Bai等[28]提出，富氢生理盐水干预可以通过降低HIRI微型猪的氧化应激和肝细胞自噬水平来发挥其保护肝功能的作用。2019年，Liu等[29]提出小檗碱通过下调肝脏的ROS及氧化应激，削弱自噬，可以减轻HIRI引起的肝损伤。2021年，Zhang等[12]提出非诺贝特通过激活AMPK/PPARα通路，抑制ROS的产生及氧化应激的过度反应，进而下调Beclin-1和LC3表达，上调P62表达，减弱细胞凋亡和自噬，从而显示出对HIRI的保肝作用。综上，抑制过度的ROS及氧化应激，维持适度的自噬，可以有效保护HIRI后期的肝功能和肝细胞，而富氢生理盐水、小檗碱及非诺贝特等药物可以通过调控ROS及氧化应激的磷酸化，靶向自噬，抑制HIRI。

1.4   线粒体介导的自噬途径减轻HIRI

线粒体自噬是通过特异性吞噬受损的线粒体以维持线粒体稳态的一种特殊的自噬[30]。肝缺血再灌注时，受损的线粒体不仅可以通过产生过量的ROS导致更严重的氧化应激和线粒体损坏而加剧HIRI，还可以诱导细胞凋亡因子(apoptosis inducing factor，AIF)等分子释放进入细胞质基质，促使肝细胞程序性死亡[31]。此外，Bcl-2和Bax作为线粒体自噬程序的重要成员，参与调控、释放细胞色素C(cytochrome c, CytC)、招募Caspase -9以进一步磷酸化Caspase- 3，最终诱发线粒体自噬[32]。因而，通过特定的自噬途径去除自噬受损或无功能的线粒体，不仅是HIRI中线粒体再循环和自我保护的机制，而且有利于增加肝细胞的存活率。Wang等[33]研究发现，丹参酮ⅡA预处理可以显著增强肝缺血再灌注后肝细胞中磷酸激酶(MAP kinse-ERK kinase, MEK)/ERK/mTOR通路的自噬，增强的自噬通过清除受损线粒体减少ROS的产生，对HIRI具有保护作用。Ning等[34]研究发现，Parkin可以促进线粒体自噬和DNA损伤修复，抑制细胞凋亡，并调节细胞周期，导致肝细胞存活率增加，可以作为HIRI后的保护性调节因子。随后，Xu等[35]在2021年也发现了，肝细胞中Dj-1缺乏可以促使线粒体中的Parkin大量释放和提高蛋白质的稳定性，进而诱导线粒体自噬的发生，导致HIRI期间受损线粒体的清除率升高，显著改善HIRI诱导的肝损伤和炎症反应。概而言之，线粒体功能的调节维持了能量代谢和正常肝功能的平衡，是维持细胞稳态和代谢平衡的动态细胞器。在HIRI的各种病理条件下，适度的提高细胞线粒体的自噬水平，不仅可以清除功能障碍的线粒体，减少ROS的产生，还可以减少肝细胞的程序性死亡，抑制过度的炎症反应，是构成HIRI期间线粒体质量控制和保肝的有效方法。

1.5   内质网应激自噬途径治疗HIRI

内质网是一种多功能细胞器，是细胞内蛋白质和脂质合成以及新合成蛋白质的质量控制的主要场所。在机体处于缺血、缺氧或饥饿等某些条件下，Ca2+代谢失衡、毒素刺激和持续的氧化应激刺激，细胞稳态会被打破，继而诱发内质网应激(endoplasmic reticulum stress, ERS)在内的一系列事件[36]。ERS的特征是处理新合成蛋白质的能力降低，导致未折叠蛋白质在内质网腔中积累和聚集，是加剧HIRI的重要原因之一[37]。因此，当机体长期处于HIRI时，受损的内质网可以部分被自噬囊泡吞噬降解，随后重新组装成新的内质网，使其恢复正常状态，以维持蛋白质和细胞内环境的稳态。2016年，Zhou等[38]报道化学伴侣4-苯基丁酸可以减轻HIRI中的ERS，恢复肝脏自噬通量并在长期缺血后减轻HIRI，保护肝脏。2019年，Ruan等[39]报道外源性硫化氢通过降低肝脏ERS可以诱导巨噬细胞的自噬，发挥其拮抗HIRI的功效。随后，Zhang等[40]报道小檗碱通过抑制ERS介导的网状吞噬作用，对接受移植的脂肪肝发挥保护作用。由此可见，内质网作为参与蛋白质稳态的关键细胞器，促进细胞自噬和凋亡。化学伴侣4-苯基丁酸、外源性硫化氢及小檗碱等药物可以通过减轻ERS，靶向诱发自噬，恢复内质网功能，改善HIRI，保护肝功能。

2.   总结和展望

HIRI，尤其是肝切除和肝移植的HIRI，会严重影响患者生活质量甚至生命，因而探究通过靶向自噬减轻HIRI的相关机制意义重大。本文从基因、蛋白、信号通路、炎症反应、氧化应激反应、线粒体及内质网应激等多靶点、多环节、多途径靶向自噬改善HIRI具体机制(图 1、2)的研究现状进行综述，为今后提高HIRI患者的生活质量提供理论指导。但目前自噬在HIRI中的一些作用机制仍尚未完全明确：首先，前文所述自噬在HIRI中具有双重的作用，适度的自噬可以缓解HIRI，保护肝功能，而过低或过高水平的自噬则会加快HIRI的进程，因此在HIRI中自噬的水平应该具体把控在多少，应该用什么去评估和测量；其次，目前靶向自噬缓解HIRI的研究主要集中在脱离人体的肝细胞和动物研究，对人体临床试验相关评估较少；最后，过度的自噬是否可能诱发一系列并发症等。这些问题的解决对临床通过调控自噬减轻HIRI具有重要意义。

图  1  提高HIRI中自噬水平的机制

图  2  降低HIRI中自噬水平的机制