氧化成激與自噬吳艷萍;王陽(yáng);李雅麗;曹雪芳;李衛(wèi)芬【摘要】Autophagyisalysosome-dependentprocessaimedatdegradingproteinsanddamagedorganelles,inordertopreservecellularhomeostasisandself-recyclingindiverseconditionsofstress.Oxidativestress,isastressstatuswhenthebalanceofoxidationandanti-oxidationsystembreaksdown,whichsubsequentlycausecellulardamage.Agrowingamountofevidencedemonstratethatreactiveoxygenspecies(ROS)generatedinoxidativestressisamaininducerofautophagy,andautophagy,inturn,servestoreduceoxidativedamageandenhancescellsurvival.Thisarticlemainlydescribedtheprocessofautophagy,themechanismofautophagyin-ductionbyoxidativestressandthepathwayofantioxidantfunctionmediatedbyautophagy.Weattempttopro-videatheoreticalbasisofattenuatingoxidativestressinlivestockproductionthroughregulatingautophagy.%自噬是細(xì)胞依賴(lài)溶酶體對(duì)蛋白質(zhì)和細(xì)胞器進(jìn)行降解的過(guò)程，能幫助細(xì)胞適應(yīng)各種不良刺激，在維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和實(shí)現(xiàn)自我更新中起著重要作用。氧化應(yīng)激是機(jī)體氧化和抗氧化系統(tǒng)之間的穩(wěn)態(tài)被破壞而造成的應(yīng)激狀態(tài)。大量研究表明，氧化應(yīng)激中產(chǎn)生的活性氧能誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生，而自噬能緩解氧化應(yīng)激造成的損傷，從而保護(hù)細(xì)胞存活。本文主要對(duì)自噬的形成過(guò)程、氧化應(yīng)激誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生機(jī)制以及自噬緩解氧化應(yīng)激的途徑等進(jìn)行綜述，以期為畜牧生產(chǎn)中通過(guò)調(diào)控自噬緩解氧化應(yīng)激提供理論依據(jù)?！酒诳Q(chēng)】《動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)》【年(卷)，期】2016(028)009【總頁(yè)數(shù)】8頁(yè)(P2673-2680)【關(guān)鍵詞】氧化應(yīng)激啟噬；Atg;活性氧;氧化損傷【作者】吳艷萍;王陽(yáng);李雅麗漕雪芳;李衛(wèi)芬【作者單位】浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院飼料科學(xué)研究所，教育部動(dòng)物分子營(yíng)養(yǎng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310058;浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院飼料科學(xué)研究所，教育部動(dòng)物分子營(yíng)養(yǎng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310058;浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院飼料科學(xué)研究所，教育部動(dòng)物分子營(yíng)養(yǎng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州I310058;浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院飼料科學(xué)研究所，教育部動(dòng)物分子營(yíng)養(yǎng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州I310058;浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院飼料科學(xué)研究所，教育部動(dòng)物分子營(yíng)養(yǎng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310058【正文語(yǔ)種】中文［中圖分類(lèi)】Q26活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)是生物體中的主要自由基，包括羥自由基(?OH)、超氧陰離子?)、過(guò)氧化氫(H2O2)及由此衍生的有機(jī)過(guò)氧化物自由基烷氧基(RO?廂烷過(guò)氧基(ROO?)等物質(zhì)，其作為體內(nèi)正常氧化還原反應(yīng)的產(chǎn)物，參與殺菌、解毒及多種代謝途徑的調(diào)節(jié)［1］。正常生理狀態(tài)下，機(jī)體的抗氧化系統(tǒng)會(huì)及時(shí)清除ROS，從而維持體內(nèi)氧化與抗氧化平衡。但當(dāng)機(jī)體處于不同應(yīng)激原刺激或病原菌感染時(shí)，體內(nèi)產(chǎn)生的ROS水平高于細(xì)胞的抗氧化防御能力，氧化還原狀態(tài)失衡。過(guò)量的ROS存在于組織或細(xì)胞內(nèi)，誘發(fā)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致氧化損傷，如DNA羥基化、蛋白質(zhì)變性和組織損傷等。為阻止進(jìn)一步的氧化損傷，生物體能激活一系列的防御應(yīng)答，如提高體內(nèi)抗氧化酶活性和啟動(dòng)溶酶體降解途徑。此外，近年來(lái)大量研究證明，氧化應(yīng)激中產(chǎn)生的ROS能誘導(dǎo)自噬(autophagy)發(fā)生［2］。自噬是廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)的一種自食(self-eating)現(xiàn)象，通過(guò)降解細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)壽命蛋白質(zhì)和受損傷細(xì)胞器，使細(xì)胞在應(yīng)激條件下循環(huán)利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)繼續(xù)生存的細(xì)胞修復(fù)重要途徑之一［3］。研究發(fā)現(xiàn)，自噬能清除氧化應(yīng)激損傷的線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、過(guò)氧化物酶體及蛋白質(zhì)，減緩細(xì)胞死亡；而當(dāng)自噬過(guò)程被阻斷時(shí)，將使毒性蛋白質(zhì)聚集和線粒體功能損傷，從而進(jìn)一步加劇氧化應(yīng)激［4-6］。由此可見(jiàn)，氧化應(yīng)激與自噬之間存在著密切聯(lián)系。1.1自噬的分類(lèi)根據(jù)底物種類(lèi)、轉(zhuǎn)運(yùn)方式和調(diào)控機(jī)制的不同，可將自噬分為大自噬、小自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬［3］。大自噬指來(lái)源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的雙層膜將待降解物包裹形成自噬體后與溶酶體融合并降解其內(nèi)容物的過(guò)程，通常所說(shuō)的自噬即為大自噬。小自噬是指溶酶體的膜直接將包裹的物質(zhì)降解。分子伴侶介導(dǎo)的自噬則是指胞質(zhì)內(nèi)的可溶蛋白質(zhì)分子與分子伴侶結(jié)合后被轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體腔中被降解的過(guò)程。長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為自噬對(duì)降解底物無(wú)選擇性，但隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)在特定情況下自噬會(huì)選擇性降解某類(lèi)大分子和細(xì)胞器，這類(lèi)自噬叫選擇性自噬，包括Cvt途徑(cytoplasm-to-vacuoletransport，即細(xì)胞質(zhì)到液泡)、過(guò)氧化氫酶體自噬(pexophagy)、線粒體自噬(mitophagy)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬(reticulophagy)等［7］。1.2自噬的形成與信號(hào)傳導(dǎo)自噬過(guò)程分為誘導(dǎo)、囊泡核化和延伸、底物識(shí)別、自噬體形成、自噬體和溶酶體融合、底物降解6個(gè)階段［3］。諸多因素誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬，如營(yíng)養(yǎng)缺失、微生物感染、細(xì)胞損傷、蛋白質(zhì)折疊錯(cuò)誤或聚集和氧化應(yīng)激等［8-9］。細(xì)胞在受到自噬信號(hào)誘導(dǎo)后，胞漿中形成〃脂質(zhì)樣”的膜結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為自噬泡(phagophore)，自噬泡延伸，將待降解物包裹，形成密閉雙層膜自噬體(autophogosome)，并與溶酶體融合形成自噬溶酶體(autophagolysosome)，從而將包裹的物質(zhì)降解，生成的脂肪酸、氨基酸等物質(zhì)可被運(yùn)輸?shù)桨麧{中被循環(huán)利用。在這個(gè)過(guò)程中，超過(guò)30個(gè)自噬相關(guān)基因(autophagy-relatedgene,Atg)發(fā)揮作用，并主要通過(guò)以下4個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合體介導(dǎo)自噬形成［10］。ULK1復(fù)合體(ULK1-Atg101-FIP200-Atg13)ULK1(Atg1的同源物)復(fù)合體參與自噬誘導(dǎo)階段，其主要受哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和AMP依賴(lài)的蛋白激酶(AMPK)信號(hào)調(diào)控。mTOR是細(xì)胞內(nèi)氨基酸、ATP和激素的感受器，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)充足時(shí)，mTOR磷酸化Atg13，高度磷酸化的Atg13與ULK1的親和力下降，使ULK1激酶活力下降；而當(dāng)細(xì)胞處于饑餓狀態(tài)或遭受應(yīng)激時(shí)，mTOR活性受到抑制，Atg13去磷酸化，ULK1復(fù)合體被激活，并從細(xì)胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上誘導(dǎo)自噬泡膜形成［11］。AMPK是一個(gè)重要的自噬正向調(diào)節(jié)因子，一方面可直接抑制mTOR活性誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生，另一方面磷酸化的AMPK可激活TSC1-TSC2復(fù)合體，間接抑制mTOR活性，從而誘導(dǎo)自噬［12］。此外，AMPK還可直接與ULK1復(fù)合物結(jié)合，磷酸化ULK1，從而促進(jìn)自噬膜的形成［13］。B型磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)復(fù)合體(Beclin1-VPS34-Atg14)B型PI3K復(fù)合體參與自噬泡成核階段。山型PI3K的催化亞單位VPS34與Beclin1(Atg6的同源物)、Atg14組成復(fù)合體，被ULK1復(fù)合體激活后，定位至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并生成PI3P,PI3P通過(guò)募集含有PI3P結(jié)合域的效應(yīng)分子如DFCP1(doubleFYVE-containingprotein1)和WIPI家族蛋白(WD-repeatdomainproteininteractingwithphosphoinositides)而介導(dǎo)形成自噬泡［14］。其中，Beclin1被認(rèn)為是自噬形成的關(guān)鍵因子，除了能調(diào)節(jié)VPS34(vacuolarprotein-sorting34)的脂肪激酶活性外，還是一種多功能蛋白，具有的BH3結(jié)構(gòu)域，能與抗凋亡相關(guān)蛋白如B細(xì)胞淋巴瘤/白血病(B-celllymphoma/leukemia,Bcl)-2、Bcl-xL結(jié)合，而發(fā)揮調(diào)節(jié)自噬和凋亡的雙重作用。Funderburk等［15］發(fā)現(xiàn)抗凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2與Beclinl結(jié)合，將抑制Beclinl和VPS34互作，導(dǎo)致自噬的抑制。Atg12-Atg5-Atg16泛素化復(fù)合體Atg12-Atg5-Atg16泛素化復(fù)合體參與自噬泡延伸階段。Atg12和Atg5在E1樣酶Atg7和E2樣酶Atg10的作用下能通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，兩者通過(guò)與Atg16非共價(jià)鍵結(jié)合而成為Atg12-Atg5-Atg16復(fù)合體，轉(zhuǎn)移到自噬泡上參與膜延伸。LC3-H-PE泛素化復(fù)合體LC3-H-PE泛素化復(fù)合體參與自噬泡延伸與自噬體形成。哺乳動(dòng)物的微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(LC3,Atg8的同源物)能被Atg4切割成可溶性的LC3-1,在Atg7和E2樣酶Atg3的作用下與磷脂酰乙醇胺(PE)結(jié)合后形成LC3-H-PE參與自噬泡膜延伸，并且對(duì)稱(chēng)分布于自噬泡的內(nèi)夕卜膜上。當(dāng)自噬體與溶酶體融合時(shí)，自噬體內(nèi)的LC3-H便被溶酶體中的水解酶降解，因此LC3-H含量或LC3-H與LC3-I比值的大小反映了自噬活性的強(qiáng)弱，是自噬的經(jīng)典標(biāo)記［16］。此外，在選擇性自噬中，LC3-H-PE能通過(guò)P62(又稱(chēng)SQSTM1，-種多功能泛素結(jié)合蛋白)將待降解物轉(zhuǎn)移至自噬體腔中。P62是連接LC3和泛素化待降解物的接頭蛋白，能通過(guò)LIR結(jié)構(gòu)域與LC3結(jié)合，并且其UBA結(jié)構(gòu)域能與待降解物相互作用，三者結(jié)合后能靶向進(jìn)入自噬體，最終被溶酶體降解［17］。P62降解是自噬流發(fā)生的重要標(biāo)志［16］。ROS是造成氧化應(yīng)激的直接引物，約90%的ROS來(lái)源于線粒體內(nèi)膜呼吸鏈。線粒體呼吸鏈電子泄漏可產(chǎn)生超氧自由基，進(jìn)而生成ROS。眾多研究表明，氧化應(yīng)激下，來(lái)源于線粒體的ROS是自噬的主要誘導(dǎo)者［2,4,18］。ROS能通過(guò)介導(dǎo)自噬形成過(guò)程中的各個(gè)信號(hào)通路誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生。在自噬誘導(dǎo)階段中，ROS能通過(guò)調(diào)控mTOR而誘導(dǎo)自噬發(fā)生。mTOR是一個(gè)關(guān)鍵的自噬負(fù)調(diào)節(jié)因子，其活性受多個(gè)信號(hào)通路如PI3K-絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)和AMPK等調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量的ROS可通過(guò)抑制PI3K-Akt-mTOR激活自噬［19］;在雄性荷蘭豬離體心臟中灌流七氟烷，產(chǎn)生的ROS能通過(guò)激活A(yù)MPK抑制mTOR信號(hào)通路誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生［20］。而在自噬體形成過(guò)程中，ROS主要通過(guò)抑制Atg4的活性調(diào)控自噬，ROS使Atg4失活引起LC3-H堆積，使得自噬體增多。研究發(fā)現(xiàn)，在饑餓條件下，細(xì)胞產(chǎn)生大量的ROS，尤其是H2O2，將Atg4氧化后能抑制LC3-H去脂化，從而保證自噬體延伸［21］。并且，ROS能促進(jìn)待降解物質(zhì)的泛素化，使待降解物與P62和LC3-H泛素化結(jié)合后定位于自噬體而被降解［22］。此外，ROS還能通過(guò)絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路調(diào)控自噬。MAPK由—組以級(jí)聯(lián)方式依次活化的Akt組成，對(duì)于細(xì)胞的增值、分化、應(yīng)激適應(yīng)及凋亡具有重要的作用，其主要包括c-Jun氨基末端激酶(JNK)、p38激酶和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)。研究發(fā)現(xiàn)，MAPK能通過(guò)調(diào)節(jié)激活蛋白1(activatorprotein-1,AP-1)、叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O(forkheadboxtranscriptionfactorO,FoxO)、核因子-KB(nuclearfactor-kappaB,NF-kB)等轉(zhuǎn)錄因子活性調(diào)控自噬相關(guān)基因表達(dá)而影響自噬，許多夕卜源物質(zhì)包括ROS能通過(guò)MAPK激活自噬產(chǎn)生［23］。試驗(yàn)證明，ROS通過(guò)JNK信號(hào)通路誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的小鼠間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)自噬產(chǎn)生［24］;p38信號(hào)通路參與ROS激活的自噬體與溶酶體融合階段Atg7以及蛋白質(zhì)泛素化過(guò)程中E3酶的基因表達(dá)，并且這個(gè)過(guò)程依賴(lài)FoxO轉(zhuǎn)錄的激活［25］。而亞碑酸鹽則能通過(guò)ROS激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellularregulatedproteinkinases,ERK)1/2途徑誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生［26］。3.1清除受損蛋白質(zhì)和細(xì)胞器，調(diào)控線粒體功能氧化應(yīng)激下，線粒體ROS穩(wěn)態(tài)被打破，其過(guò)量堆積會(huì)造成膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，引起細(xì)胞膜、線粒體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜等結(jié)構(gòu)破壞，從而導(dǎo)致氧化損傷。研究表明，氧化應(yīng)激導(dǎo)致的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器損傷，能誘導(dǎo)Beclin1從抗凋亡蛋白Bcl-2上分離形成Beclin1-VPS34-Atg14復(fù)合體，使得膜分離及自噬體成核，從而啟動(dòng)自噬清除受損部位［27］。持久嚴(yán)重的氧化應(yīng)激將造成線粒體損傷，線粒體自噬是清除受損線粒體的主要途徑，損傷的線粒體去極化并分解成碎片，通過(guò)線粒體自噬而清除。這個(gè)過(guò)程主要受PTEN蛋白激酶1(PINK1)和帕金森基因(Parkin)的調(diào)控。PINK1是一種定位于線粒體外膜的Akt，當(dāng)線粒體跨膜電位低時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)；而當(dāng)線粒體去極化后，PINK1迅速感知并募集泛素化E3酶Parkin將受損線粒體膜泛素化［28］，泛素化的線粒體膜被P62識(shí)別后通過(guò)LC3定位至自噬體而降解。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，線粒體自噬還能調(diào)控線粒體功能和ROS水平。用脂多糖(LPS)刺激心肌細(xì)胞造成的過(guò)度氧化應(yīng)激，會(huì)產(chǎn)生大量受損線粒體，使得ROS急劇生成，通過(guò)線粒體自噬途徑能及時(shí)清除受損線粒體，維持ROS在一個(gè)較低水平［29］。自噬功能失調(diào)將導(dǎo)致線粒體功能不正常，在饑餓情況下敲除酵母細(xì)胞自噬相關(guān)基因會(huì)加重ROS的累積［30］。3.2參與DNA損傷修復(fù)DNA是ROS攻擊的重要靶分子之一，大量ROS產(chǎn)生將引起DNA分子的堿基修飾和單/雙鏈的斷裂和位點(diǎn)突變等，從而導(dǎo)致DNA損傷［31］。DNA損傷后將激活一系列的細(xì)胞反應(yīng)，如DNA損傷修復(fù)。多種不同類(lèi)型的蛋白介導(dǎo)DNA損傷修復(fù)，感知蛋白能迅速識(shí)別受損蛋白，而傳遞蛋白和效應(yīng)蛋白則把信號(hào)從細(xì)胞核傳至胞質(zhì)中，從而啟動(dòng)應(yīng)答，例如激活細(xì)胞周期系統(tǒng)，但當(dāng)DNA嚴(yán)重?fù)p傷或無(wú)法修復(fù)時(shí)，細(xì)胞將面臨死亡［32］。自噬是一種細(xì)胞存活機(jī)制，同時(shí)也是一種細(xì)胞死亡類(lèi)型，因此當(dāng)DNA損傷時(shí)，其對(duì)細(xì)胞的存活與死亡至關(guān)重要。試驗(yàn)證明，自噬能參與DNA損傷修復(fù)。當(dāng)敲除自噬相關(guān)基因如Beclin1、抗紫外線相關(guān)基因(ultravioletirradiationresistance-associatedgene，UVRAG)、Atg5和Atg7將導(dǎo)致DNA損傷累積［33-35］。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，輻射引起的氧化應(yīng)激下，抑制ULK1復(fù)合體FIP200(FAK-familyinteractingproteinof200ku)將削弱DNA損傷修復(fù)，加速細(xì)胞死亡［36］。自噬可通過(guò)直接或間接的途徑參與ROS介導(dǎo)的DNA損傷修復(fù)，但其啟動(dòng)機(jī)制目前尚待研究。在酵母細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn)，選擇性自噬Cvt途徑在參與DNA損傷修復(fù)中發(fā)揮直接作用，包括激活細(xì)胞周期G2/M階段、促進(jìn)脫氧核糖核苷三磷酸(dNTP)和DNA合成等［37-38］。而在更高等的真核生物中，沒(méi)有直接證據(jù)證明存在Cvt途徑，自噬參與損傷修復(fù)主要是通過(guò)清除線粒體及毒害聚合物，從而從源頭降低ROS水平和DNA損傷累積［39］。其中，介導(dǎo)自噬參與DNA損傷修復(fù)的分子有聚腺苷酸二磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶-1(PARP1)和共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥突變基因(ataxiatelangiectasiamutatedgene，ATM)，兩者通過(guò)激活A(yù)MPK和抑制mTOR通路誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生［40-41］。此外，作為DNA損傷修復(fù)的主要調(diào)控蛋白P53，在DNA損傷時(shí)能被迅速激活，而研究表明P53能調(diào)控誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生的［PTEN(-個(gè)具有雙特異性磷酸酶活性的抑癌基因)、TSC2、AMPK亞單位］以及自噬體形成的基因(ULK1、UVRAG、Atg2、Atg4、Atg7、Atgl0等)的表達(dá)［42］,從而介導(dǎo)自噬產(chǎn)生。3.3通過(guò)P62-Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Keap1)-核轉(zhuǎn)錄因子紅細(xì)胞系2-p45相關(guān)因子2(Nrf2)途徑發(fā)揮抗氧化作用Keap1-Nrf2信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的抗氧化信號(hào)通路之一。在正常生理?xiàng)l件下，Keap1與Nrf2結(jié)合，促進(jìn)Nrf2持續(xù)的泛素化后被蛋白酶體降解。當(dāng)細(xì)胞受到刺激時(shí)，ROS增加，氧化Keap1上的半胱氨酸(Cys)殘基，促進(jìn)Nrf2從Keap1上解離，使Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核。Nrf2入核后會(huì)與抗氧化反應(yīng)元件(ARE)結(jié)合，促進(jìn)抗氧化蛋白類(lèi)和H相解毒酶等基因的轉(zhuǎn)錄，從而提高細(xì)胞抵抗氧化應(yīng)激的能力［43］。研究表明，泛素化的P62能直接與Keap1相互作用，介導(dǎo)Keap1通過(guò)自噬途徑降解，使Nrf2從Keap1上分離并穩(wěn)定地在細(xì)胞核內(nèi)積累［44］;并且，由于P62的增強(qiáng)子上含ARE，使得P62的蛋白質(zhì)表達(dá)也能受Nrf2調(diào)控［45］。因此，這2條途徑形成一個(gè)抗氧化反應(yīng)的正反饋循環(huán)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，向仔豬體內(nèi)灌喂或腹腔注射10%H2O2,7d后采樣，仔豬空腸自噬水平顯著升高，并且其極可能與Nrf2-Keapl信號(hào)通路的激活相關(guān)［46］。此外，由于抗氧化反應(yīng)和自噬均是由氧化應(yīng)激激活的降低ROS水平及清除氧化損傷的2種保護(hù)機(jī)制，而自噬與DNA損傷修復(fù)密切相關(guān)，這種現(xiàn)象尤其表現(xiàn)在ROS造成的DNA損傷上［2］，一旦弄清其中的分子調(diào)控機(jī)制則能更加明確自噬介導(dǎo)的抗氧化反應(yīng)。氧化應(yīng)激在高度集約化現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)中的危害已大量顯現(xiàn)，氧化應(yīng)激是動(dòng)物眾多疾病的重要誘因。研究發(fā)現(xiàn)，懷孕母豬在妊娠期和哺乳期易遭受氧化應(yīng)激，導(dǎo)致產(chǎn)奶性能和繁殖性能下降［47］。而氧化應(yīng)激也是引起〃仔豬斷奶應(yīng)激綜合征”的重要原因之一，氧化損傷導(dǎo)致仔豬生產(chǎn)性能降低，影響飼養(yǎng)效益［48］。此外，Hodgkinson等［49］報(bào)道分泌初乳時(shí)期的奶牛處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時(shí)牛乳腺組織中血管細(xì)胞間黏附分子-1(VCAM-1)的表達(dá)顯著升高，氧化應(yīng)激引起的急變期細(xì)胞因子的表達(dá)將增加炎癥性組織損傷。在養(yǎng)殖過(guò)程中，由氧化應(yīng)激導(dǎo)致的疾病主要有腸炎、膿血癥、肺炎、心臟病、腹水癥、圍產(chǎn)期疾病、胎衣不下、乳房炎等［50-51］，這些疾病已嚴(yán)重影響了畜牧業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。如何通過(guò)營(yíng)養(yǎng)學(xué)調(diào)控緩解氧化應(yīng)激已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。大量研究表明，夕卜源添加如微量元素、維生素和植物提取物等抗氧化物質(zhì)能有效地緩解氧化應(yīng)激。而近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，自噬在外源抗氧化物質(zhì)緩解氧化應(yīng)激中起重要作用。試驗(yàn)表明，血紅素氧合酶-1(HO-1)的激動(dòng)劑原卟啉鉆能增強(qiáng)自噬，降低由LPS誘導(dǎo)的大鼠肝臟氧化損傷［52］；在以拘束應(yīng)激建立的氧化應(yīng)激小鼠模型中，天然抗氧化劑白藜蘆醇能上調(diào)線粒體自噬，從而緩解小鼠腹腔巨噬細(xì)胞氧化損傷［53］;而在小鼠的肝臟缺血再灌注引起的氧化應(yīng)激模型中，添加維生素D，則能通過(guò)調(diào)控自噬提高抗氧化能力，減緩氧化應(yīng)激［54］。這些抗氧化物質(zhì)大多通過(guò)調(diào)節(jié)自噬信號(hào)通路(P62-Keap1-Nrf2、PI3K-Akt-mTOR、AMPK等)和自噬基因的表達(dá)而誘導(dǎo)自噬產(chǎn)生，從而緩解氧化應(yīng)激、降低細(xì)胞凋亡。例如，二十二碳六烯酸(DHA)除了能激活抗氧化酶外，還能提高Nrf2、P62和Atg5的蛋白質(zhì)表達(dá)激活自噬［55］;用5~20pmol/L的姜黃素預(yù)處理hy926細(xì)胞4h后，再添加200pmol/L的H2O2共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，姜黃素能通過(guò)抑制PI3K-Akt-mTOR信號(hào)通路而激活自噬，保護(hù)細(xì)胞免受H2O2誘導(dǎo)的氧化損傷和減緩細(xì)胞凋亡［56］。此外，芹黃素和葒草素可通過(guò)調(diào)控AMPK和Akt-mTOR信號(hào)通路及Bcl-2的表達(dá)激活自噬而保護(hù)細(xì)胞［57-58］。上述研究顯示，夕卜源添加抗氧化物質(zhì)能調(diào)控細(xì)胞自噬，增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化功能，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷和延緩細(xì)胞死亡，并且不同的抗氧化物質(zhì)通過(guò)激活不同的自噬信號(hào)通路和自噬相關(guān)基因而緩解氧化應(yīng)激。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)自噬在維持畜禽健康中發(fā)揮著作用。早期斷奶仔豬模型中，仔豬肝臟、脾臟和骨骼肌自噬水平顯著升高，這對(duì)仔豬的營(yíng)養(yǎng)平衡和細(xì)胞功能起著一定作用［59］；向荷斯坦斷奶奶牛體內(nèi)靜脈注射不同濃度的谷氨酰胺，自噬水平隨著谷氨酰胺濃度的升高而升高［60］;禽白血病J亞群病毒(ALV-J)感染雞成纖維細(xì)胞系DF-1后，自噬功能受損，病毒大量復(fù)制，而用自噬激活劑雷帕霉素處理后，病毒復(fù)制降低，揭示了自噬功能在一定程度上有利于病毒清除［61］。因此，針對(duì)不同的夕卜源抗氧化物質(zhì)物質(zhì)，系統(tǒng)地研究其對(duì)自噬及相關(guān)信號(hào)通路的影響，將為抗氧化物質(zhì)緩解動(dòng)物氧化應(yīng)激的分子機(jī)理提供新的研究方向。氧化應(yīng)激是造成動(dòng)物生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)損失的重要原因之一，近年來(lái)，人們不斷探索如何從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度緩解氧化應(yīng)激的途徑及調(diào)節(jié)機(jī)制。自噬理論的發(fā)展為氧化應(yīng)激的研究提供了新的方向，氧化應(yīng)激可激活自噬產(chǎn)生，而自噬可以清除氧化應(yīng)激造成的損傷，延緩細(xì)胞死亡，維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。如何通過(guò)調(diào)控自噬來(lái)緩解氧化應(yīng)激將為抗氧化物質(zhì)發(fā)揮其功能的機(jī)理研究提供新的思路。【相關(guān)文獻(xiàn)】STEINBRENNERH,SIESH.Protectionagainstreactiveoxygenspeciesbyselenoproteins[J].BiochimicaetBiophysicaActa,2009,1790(11):1478-1485.FILOMENIG,DEZIOD,CECCONIF.Oxidativestressandautophagy:theclashbetweendamageandmetabolicneeds[J].CellDeathandDifferentiation,2015,22(3):377-388.CODOGNOP,MEIJERAJ.Autophagyandsignaling:theirroleincellsurvivalandcelldeath[J].CellDeathandDifferentiation,2005,12(Suppl.2):1509-1518.SCHERZ-SHOUVALR,SHVETSE,ELAZAR乙Oxidationasapost-translationalmodificationthatregulatesautophagy[J].Autophagy,2007,3(4):371-373.WUDF,CEDERBAUMAI.InhibitionofautophagypromotesCYP2E1-dependenttoxicityinHepG2cellsviaelevatedoxidativestress,mitochondriadysfunctionandactivationofp38andJNKMAPK[J].RedoxBiology,2013,1(1):552-565.WANGT,WANGQW,SONGRL,etal.Autophagyplaysacytoprotectiveroleduringcadmium-inducedoxidativedamageinprimaryneuronalcultures[J].BiologicalTraceElementResearch,2015,168(2):481-489.SVENNINGS,JOHANSENT.Selectiveautophagy[J].BiochemicalSociety,2013,55:79-92.WILEMANT.Autophagyasadefenceagainstintracellularpathogens[J].EssaysinBiochemistry,2013,55:153-163.GREENDR,LEVINEB.Tobeornottobe?Howselectiveautophagyandcelldeathgoverncellfate[J].Cell,2014,157(1):65-75.YANGZF,KLIONSKYDJ.Eatenalive:ahistoryofmacroautophagy[J].NatureCellBiology,2010,12(9):814-822.PATTINGRES,ESPERTL,BIARD-PIECHACZYKM,etal.RegulationofmacroautophagybymTORandBeclin1complexes[J].Biochimie,2008,90(2):313-323.ALERSS,LOFFLERAS,WESSELBORGS,etal.RoleofAMPK-mTOR-Ulk1/2intheregulationofautophagy:crosstalk,shortcuts,andfeedbacks[J].MolecularandCellularBiology,2012,32(1):2-11.KIMJ,KUNDUM,VIOLLETB,etal.AMPKandmTORregulateautophagythroughdirectphosphorylationofUlk1[J].NatureCellBiology,2011,13(2):132-141.LEVINEB,MIZUSHIMAN,VIRGINHW.Autophagyinimmunityandinflammation[J].Nature,2011,469(7330):323-335.FUNDERBURKSF,WANGQJ,YUEZY.TheBeclin1-VPS34complex-atthecrossroadsofautophagyandbeyond[J].TrendsinCellBiology,2010,20(6):355-362.MIZUSHIMAN,YOSHIMORIT,LEVINEB.Methodsinmammalianautophagyresearch[J].Cell,2010,140(3):313-326.MATSUMOTOG,WADAK,OKUNOM,e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