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【摘要】 糖尿病心肌病是糖尿病引起的一种心血管并发症。越来越多的实验证据表明，氧化应激与自噬的复杂相互关系在糖尿病心血管并发症中起到关键作用。高糖血症及血糖水平波动引起线粒体产生活性氧簇增多，可诱发心肌细胞急性氧化应激，导致心肌病理性变化，最终引起心肌收缩和舒张功能障碍。线粒体氧化应激的增强是糖尿病心血管并发症的始动因素。此外，氧化应激状态会导致线粒体等细胞器损伤和脂质过氧化，促进细胞自噬、线粒体自噬而参与糖尿病心肌病的发生发展。因此，彻底认识及理解氧化应激与自噬相互关系在糖尿病心肌病发病中的作用，在糖尿病心肌病的早期预防及治疗方面有着重大意义。
【关键词】 糖尿病心肌病； 氧化应激； 自噬
【Abstract】 Diabetic cardiomyopathy is one of the cardiovascular complications of diabetes.There is growing experimental evidence that the complex interplay of oxidative stress and autophagy plays an important role in diabetic cardiovascular complications.Hyperglycemia and fluctuating glucose levels increase production of reactive oxygen species（ROS） from the mitochondria，which can induce acute oxidative stress in myocardial cell，and promote cardiac pathological remodeling，and then lead to myocardial systolic and diastolic dysfunction in the end.Elevated oxidative stress in mitochondria is the primary causes of diabetic cardiomyopathy.In addition，the increased activity of damaged organelles such as mitochondria and lipid peroxidation can induces autophagy and mitochondrial autophagy during oxidative stress，which participate in the development of diabetic cardiomyopathy.Therefore，more thorough understanding the complex interplay of oxidative stress with autophagy is critical significantly for the early prevention and treatment of diabetic cardiomyopathy.
【Key words】 Diabetic cardiomyopathy； Oxidative stress； Autophagy
First-author’s address：Affiliated Hospital of Guangdong Medical University，Zhanjiang 524001，China
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.32.038
糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病引起的一种心血管并发症，一种不能用高血压病、冠心病、心脏瓣膜病及其他心脏病来解释的心肌疾病。其发病率高、危害性大，是糖尿病患者死亡的一个重要危险因素。如今，DCM的发病病理过程尚未明确，其主要发病机制包括氧化应激、自噬、炎症、内皮功能障碍、代谢紊乱、内环境稳态异常、间质纤维化等等[1]。
目前越来越多的实验研究发现，氧化应激与自噬的复杂相互关系在DCM发生发展中起到关键作用[2]。在糖尿病心肌病患者血清中，氧化应激8-羟基脱氧鸟苷（DNA氧化损伤）水平较正常人显著升高，且随着心功能不全程度加重逐渐增高[3]。同样，动物模型心肌细胞中发现，大鼠心肌细胞内ROS水平增高明显，氧化应激反应增强，以抗氧化剂干预后能降低细胞内ROS水平，改善心肌细胞的功能[2，4]。氧化应激反应不仅直接造成心肌细胞内线粒体结构及功能变化，也通过线粒体、ATG4等信号通路影响细胞自噬、线粒体自噬，从而共同作用于细胞和线粒体的损伤或保护[5]。那么氧化应激与病理状态下的自噬在糖尿病心肌病中有着怎样的相关关系？本文就氧化应激与自噬相互作用在糖尿病心肌病发病中的研究现状作一综述。
1 氧化应激与DCM
1.1 氧化应激概述 氧化应激（oxidative stress，OS）是指机体细胞受到内外环境的刺激后，细胞内活性氧类（ROS）和活性氮（RNS）生成过多，超过机体内抗氧化的清除能力，破坏了机体氧化与抗氧化系统之间的平衡，引起体内氧自由基的蓄积，从而造成对机体组织及细胞的损伤[2，5]。目前普遍认为，ROS以羟自由基（OH）、超氧陰离子（O2-）和过氧化氢（H2O2）等形式存在，主要来源于细胞内线粒体呼吸链。许多实验室研究证明，ROS、RNS能可逆性修饰相关蛋白，如含硫氨基酸、半胱氨酸及蛋氨酸等，造成膜脂质过氧化反应，引起细胞结构破坏[6]。正常生理状态下，细胞线粒体内持续产生少量ROS。应激状态下，ROS显著增加，机体抗氧化的能力相对不足，造成大量ROS的蓄积，加重氧化应激对蛋白质、核酸和脂质的损伤，最终引起细胞及组织的结构、生理和代谢机制破坏和调节异常[4，7]。 1.2 氧化应激引起DCM的主要信号通路
1.2.1 晚期糖基化终末产物通路 研究证实，长期受到高血糖、葡萄糖自氧化等因素的影响，心肌细胞内晚期糖基化终末产物（advanced glycosylation end products，AGEs）形成增多及其受体表达增高，AGEs可共价交联细胞内、外相关蛋白，这是引起糖尿病慢性并发症的关键因素[5，8]。AGEs与受体结合后，激活NADPH氧化酶产生ROS，引起核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）活化，NF-κB活化引起一系列诱导促炎细胞因子表达，激活一氧化氮合酶（nitric oxide synthases，NOS），加重氧化应激，导致心血管病变[8-9]。
1.2.2 多元醇通路 高血糖状态下，细胞内葡萄糖可通过激活醛糖还原酶途径，使得NAD（P）H被氧化为NAD（P）+，NADPH消耗显著增加，导致还原型谷胱甘肽生成降低，而还原型谷胱甘肽在氧自由基清除过程中尤为重要，引起组织抗氧化能力的减弱，从而加重氧化应激引起的心肌细胞损伤及凋亡[2，4，10]。山梨糖醇作为醛糖还原酶途径的产物，可通过蛋白糖基化引起AGEs的形成，造成组织损伤[8]。
1.2.3 蛋白激酶C（PKC）通路 高葡萄糖血症时，心肌细胞合成二酰甘油（DAG）增加，从而激活经典PKC通路，引起微血管功能障碍及心肌细胞凋亡。PKC可通过激活多个通路引起氧化应激，如引起PKC-β2激活、线粒体NADPH氧化酶增加、eNOS减少、NF-κB活化等[2，8]。
1.2.4 己糖胺通路 长期高糖血症可促进己糖胺旁路途径活化，引起细胞内钙离子外流增加，影响心肌的舒张功能[8]。己糖胺旁路途径最终产物UDP-GlcNAc（尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖）可通过调节转化生长因子α及β1等因子的表达，加重心肌组织纤维化，导致心肌细胞凋亡增加[4]。
2 自噬与DCM
2.1 自噬概述 自噬是存在于真核生物细胞中的一种高度保守、维持细胞内环境自身稳定的重要细胞内降解机制，通过吞噬自身受损、变性或衰老的蛋白质和受损细胞器形成自噬囊泡，与溶酶体融合并降解其所包裹的内容物的过程。自噬可以分为巨自噬（macroautophagy）、微自噬（microautophagy）和分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy）。通常所讲的自噬即指巨自噬。自噬在调控的过程中涉及一系列信号分子和自噬相关基因的表达，主要的两条信号通路是：雷帕霉素靶蛋白（mamalian target of rapamycin，mTOR）信号通路、Ⅲ型磷酸磷脂酰肌醇激酶（ClassⅢ PI3K）-Beclin1信号通路[11]。在正常人体生理中，细胞自噬功能维持在较低水平范围，自噬过度或不足都可能引起各种疾病发生[12]。
2.2 自噬与1型糖尿病心肌病 在1型糖尿病患者中，由于胰岛素的缺乏，导致细胞处于一种饥饿状态，ATP缺乏及AMP的蓄积可通过AMPK通路诱导细胞自噬增强。相反，从OVE26模型小鼠及链脲菌素诱导的1型糖尿病模型小鼠实验研究中发现，心脏收缩及舒张功能受损明显，自噬活动却是减少的[13-14]。而且，胰岛素作为激活mTOR通路的信号因子[11]，胰岛素缺失相关的1型糖尿病心肌病及胰岛素抵抗相关的2型糖尿病心肌病中，p-mTOR表达却未见改变，AMPK明显受到抑制[15]。故目前研究观点，在1型糖尿病心肌病模型中，自噬的减少是一种适应性反应，目的是避免心功能的进一步损伤。
2.3 自噬与2型糖尿病心肌病 目前2型糖尿病心肌病模型小鼠研究中，自噬活动情况并不一致，主要有两种相对的观点：一种认为饮食过量及肥胖引起细胞内高营养高能量状态，可抑制自噬的活化；另一种观点认为胰岛素抵抗可引起胰岛素信号下调，从而增强细胞自噬水平[15]。在2型糖尿病db/db小鼠模型研究中发现，心脏组织中LC3Ⅱ表达升高，但自噬流出现延迟，溶酶体活动也相对降低，电子显微镜下可见心脏组织内不成熟的自噬小体[15]。而果糖诱导2型糖尿病心肌病模型中自噬增多，且通过P13K-Akt通路参与自噬的上调，使用雷帕霉素干预模型小鼠，能够抑制mTOR的表达，改善心脏功能[16]。
3 氧化应激和自噬交互作用与糖尿病心肌病
3.1 氧化应激与自噬的相互作用 越来越多的研究证据指出，ROS是自噬的重要激活物。在由氧化应激引起的心脏疾病中，比如高糖环境或缺血再灌注损伤（Ischemia/reperfusion，I/R）时，由于氧化应激、蛋白及脂类氧化物水平增加、能量平衡受损等因素，细胞自噬对于维持心肌细胞起到更重要的作用。据研究报道，在心脏缺血模型大鼠中，氧化应激可引起自噬水平的增强，这现象被认为是细胞的一个适应反应，通过上调自噬活动防止细胞的继续损伤，有利于清除氧化和损伤的细胞成分，且使用抗氧化剂处理的模型大鼠，氧化应激及LC3Ⅱ显著下降，心肌细胞损伤较少[5，17]。但是，尽管应激状态下细胞自噬上调可能有利于防止细胞的损伤，过度的自噬又能加重细胞的凋亡，因此，自噬活化的程度和范围是细胞生存的关键。
3.2 氧化应激和自噬交互作用引起DCM的信号通路
3.2.1 线粒体信号通路 在高糖诱导环境或I/R等氧化应激状态下，心肌细胞内线粒体的损伤尤其显著。大量受损线粒体的形成，ROS急剧生成，导致蛋白激酶1（PTEN induced putative kinase 1，PINK1）及泛素化连接酶E3样蛋白Parkin在线粒体内蓄积，引起线粒体的裂变，诱导线粒体自噬活化，从而及时清除受损线粒体，维持细胞内ROS的水平，防止心肌细胞因损伤加重而死亡[18]。在心脏急性缺血等氧化应激中，过量的ROS引起线粒体通透性转換孔（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）开放，引起线粒体膜去极化，mPTP开放、ROS作用于凋亡蛋白Bnip3，Bnip3升高抑制了自噬蛋白Beclin1和Bcl-2的结合，促进线粒体自噬水平[10，19]。有研究显示，线粒体电子转移链复合物Ⅲ、血管紧张素Ⅱ在线粒体损伤时能调节线粒体自噬，但其机制尚未清楚[5]。氧化应激不仅直接造成线粒体结构及功能的紊乱，也通过线粒体的改变影响线粒体自噬，从而共同作用于细胞和线粒体的损伤或保护。 3.2.2 自噬相关蛋白4（autophagy-related proteins，ATG4）信号通路 ATG4是一种具有半胱氨酸蛋白酶活性的蛋白酶，可以通过剪切和去脂作用调节LC3的脂化修饰，ATG4和LC3通过之间的相互作用参与了细胞的自噬过程。最近有研究报道表明，在细胞饥饿状态下，过氧化氢（H2O2）的增加可抑制ATG4的去脂化作用，但不影响ATG4的剪切作用，使得LC3Ⅰ与自噬体膜表面的磷脂酰乙醇胺（PE）结合形成LC3Ⅱ，引起LC3Ⅱ堆积，促进自噬体及p62等自噬相关蛋白生成增多[20]。不仅是在在饥饿状态下，心肌细胞在高糖环境、缺血再灌注损伤等氧化应激状态下，ATG4亦是氧化应激调控自噬的关键因素，且又反作用于抗氧化反应。
3.2.3 Keap1/Nrf2信号通路 核因子E2相关因子（nuclear factor erythroid-derived factor 2-related factor，Nrf2）作为抗氧化转录因子，与抗氧化反应元件（antioxidant responsive element， ARE）结合，构成Nrf2/ARE通路，是机体抵御各种氧化应激的重要保护通路[5，21]。在生理状态下，Kelch样ECH相关蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1）作为Nrf2的负调控因子，通过介导Nrf2泛素化以维持胞内Nrf2的水平[5，21]。当心肌细胞处于高糖环境等应激状态时，细胞自噬水平上调，p62蛋白通过诱导自噬体将Keap1吞噬，使其与Nrf2发生解离，引起Nrf2泛素化水平下调，并通过激活Nrf2/ARE通路参与抗氧化作用。但Keap1与p62，LC3等自噬相关蛋白之间的交互关系仍有争议，有研究表明，Keap1-p62-LC3复合物的形成有利于泛素聚合物的清除，参与氧化应激状态下的抗氧化反应[21]。
3.2.4 NF-κB信号通路 生理状态下，NF-κB与IκB（inhibitor of kappa B）紧密结合而失去活性，氧化应激时，ROS可通过使IκB激酶（IKK）磷酸化激活核转录因子NF-κB，NF-κB在调节细胞自噬中扮演着双重角色[5]。NF-κB可诱导肌小管内Beclin1、LC3、Bnip3和ATG5表达升高，Bnip3升高抑制了Beclin1和Bcl-2的结合，促进自噬[22]；另外还作为负反馈机制，促进Bcl-2、Bcl-xL和mTOR蛋白表达抑制自噬活动[23]。尽管NF-κB与自噬对氧化应激状态下的心肌细胞有保护作用，但其相关关系及具体机制尚不清楚。
3.2.5 Sirtuins/FoxO1信号通路 Sirtuins作为蛋白的去乙酰化酶，具有调控心肌细胞重塑中氧化应激、自噬水平的作用。在氧化应激时，Sirtuins蛋白及FoxO1转录因子被激活，促进细胞自噬的发生，从而抑制心肌细胞的氧化损伤[5]。且有研究证实，氧化应激时，白藜芦醇作为Sirtuins蛋白的激动剂，可减轻过氧化氢（H2O2）对心肌细胞的损伤，并通过诱导自噬的活化提高心肌细胞的存活率[24]。更有动物研究显示，在心脏I/R模型小鼠中，FoxO1的缺乏可显著引起心肌细胞的死亡，并与SOD2及LC-Ⅱ的表達降低密切相关[25]。
除此之外，碱基切除修复酶8（OGG1）、基质金属蛋白酶（MMPs）及脂多糖（LPS）在氧化应激与自噬相互调节关系中起到不可忽略的作用，但相关机制目前仍需进一步研究。
氧化应激与自噬主要交汇于细胞内质网及线粒体，是大多数心脏疾病发生发展的关键因素，两者的相互关系错综复杂，且相互紧密调节。通过减少ROS产生，抑制促氧化酶的激活，减少有害的蛋白质合成，增强抗氧化系统清除能力，抑制自噬的过度活化，将氧化反应及自噬流维持在适当水平，有利于阻止或延缓糖尿病患者心血管并发症的发展，有望为糖尿病心肌病早期预防及治疗提供的新策略。在临床工作中，能够完全理解及掌握两者的相关关系，是治疗心脏疾病成功的关键。
参考文献
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（收稿日期：2016-07-18） （本文編辑：程旭然）
【关键词】 糖尿病心肌病； 氧化应激； 自噬
【Abstract】 Diabetic cardiomyopathy is one of the cardiovascular complications of diabetes.There is growing experimental evidence that the complex interplay of oxidative stress and autophagy plays an important role in diabetic cardiovascular complications.Hyperglycemia and fluctuating glucose levels increase production of reactive oxygen species（ROS） from the mitochondria，which can induce acute oxidative stress in myocardial cell，and promote cardiac pathological remodeling，and then lead to myocardial systolic and diastolic dysfunction in the end.Elevated oxidative stress in mitochondria is the primary causes of diabetic cardiomyopathy.In addition，the increased activity of damaged organelles such as mitochondria and lipid peroxidation can induces autophagy and mitochondrial autophagy during oxidative stress，which participate in the development of diabetic cardiomyopathy.Therefore，more thorough understanding the complex interplay of oxidative stress with autophagy is critical significantly for the early prevention and treatment of diabetic cardiomyopathy.
【Key words】 Diabetic cardiomyopathy； Oxidative stress； Autophagy
First-author’s address：Affiliated Hospital of Guangdong Medical University，Zhanjiang 524001，China
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.32.038
糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病引起的一种心血管并发症，一种不能用高血压病、冠心病、心脏瓣膜病及其他心脏病来解释的心肌疾病。其发病率高、危害性大，是糖尿病患者死亡的一个重要危险因素。如今，DCM的发病病理过程尚未明确，其主要发病机制包括氧化应激、自噬、炎症、内皮功能障碍、代谢紊乱、内环境稳态异常、间质纤维化等等[1]。
目前越来越多的实验研究发现，氧化应激与自噬的复杂相互关系在DCM发生发展中起到关键作用[2]。在糖尿病心肌病患者血清中，氧化应激8-羟基脱氧鸟苷（DNA氧化损伤）水平较正常人显著升高，且随着心功能不全程度加重逐渐增高[3]。同样，动物模型心肌细胞中发现，大鼠心肌细胞内ROS水平增高明显，氧化应激反应增强，以抗氧化剂干预后能降低细胞内ROS水平，改善心肌细胞的功能[2，4]。氧化应激反应不仅直接造成心肌细胞内线粒体结构及功能变化，也通过线粒体、ATG4等信号通路影响细胞自噬、线粒体自噬，从而共同作用于细胞和线粒体的损伤或保护[5]。那么氧化应激与病理状态下的自噬在糖尿病心肌病中有着怎样的相关关系？本文就氧化应激与自噬相互作用在糖尿病心肌病发病中的研究现状作一综述。
1 氧化应激与DCM
1.1 氧化应激概述 氧化应激（oxidative stress，OS）是指机体细胞受到内外环境的刺激后，细胞内活性氧类（ROS）和活性氮（RNS）生成过多，超过机体内抗氧化的清除能力，破坏了机体氧化与抗氧化系统之间的平衡，引起体内氧自由基的蓄积，从而造成对机体组织及细胞的损伤[2，5]。目前普遍认为，ROS以羟自由基（OH）、超氧陰离子（O2-）和过氧化氢（H2O2）等形式存在，主要来源于细胞内线粒体呼吸链。许多实验室研究证明，ROS、RNS能可逆性修饰相关蛋白，如含硫氨基酸、半胱氨酸及蛋氨酸等，造成膜脂质过氧化反应，引起细胞结构破坏[6]。正常生理状态下，细胞线粒体内持续产生少量ROS。应激状态下，ROS显著增加，机体抗氧化的能力相对不足，造成大量ROS的蓄积，加重氧化应激对蛋白质、核酸和脂质的损伤，最终引起细胞及组织的结构、生理和代谢机制破坏和调节异常[4，7]。 1.2 氧化应激引起DCM的主要信号通路
1.2.1 晚期糖基化终末产物通路 研究证实，长期受到高血糖、葡萄糖自氧化等因素的影响，心肌细胞内晚期糖基化终末产物（advanced glycosylation end products，AGEs）形成增多及其受体表达增高，AGEs可共价交联细胞内、外相关蛋白，这是引起糖尿病慢性并发症的关键因素[5，8]。AGEs与受体结合后，激活NADPH氧化酶产生ROS，引起核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）活化，NF-κB活化引起一系列诱导促炎细胞因子表达，激活一氧化氮合酶（nitric oxide synthases，NOS），加重氧化应激，导致心血管病变[8-9]。
1.2.2 多元醇通路 高血糖状态下，细胞内葡萄糖可通过激活醛糖还原酶途径，使得NAD（P）H被氧化为NAD（P）+，NADPH消耗显著增加，导致还原型谷胱甘肽生成降低，而还原型谷胱甘肽在氧自由基清除过程中尤为重要，引起组织抗氧化能力的减弱，从而加重氧化应激引起的心肌细胞损伤及凋亡[2，4，10]。山梨糖醇作为醛糖还原酶途径的产物，可通过蛋白糖基化引起AGEs的形成，造成组织损伤[8]。
1.2.3 蛋白激酶C（PKC）通路 高葡萄糖血症时，心肌细胞合成二酰甘油（DAG）增加，从而激活经典PKC通路，引起微血管功能障碍及心肌细胞凋亡。PKC可通过激活多个通路引起氧化应激，如引起PKC-β2激活、线粒体NADPH氧化酶增加、eNOS减少、NF-κB活化等[2，8]。
1.2.4 己糖胺通路 长期高糖血症可促进己糖胺旁路途径活化，引起细胞内钙离子外流增加，影响心肌的舒张功能[8]。己糖胺旁路途径最终产物UDP-GlcNAc（尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖）可通过调节转化生长因子α及β1等因子的表达，加重心肌组织纤维化，导致心肌细胞凋亡增加[4]。
2 自噬与DCM
2.1 自噬概述 自噬是存在于真核生物细胞中的一种高度保守、维持细胞内环境自身稳定的重要细胞内降解机制，通过吞噬自身受损、变性或衰老的蛋白质和受损细胞器形成自噬囊泡，与溶酶体融合并降解其所包裹的内容物的过程。自噬可以分为巨自噬（macroautophagy）、微自噬（microautophagy）和分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy）。通常所讲的自噬即指巨自噬。自噬在调控的过程中涉及一系列信号分子和自噬相关基因的表达，主要的两条信号通路是：雷帕霉素靶蛋白（mamalian target of rapamycin，mTOR）信号通路、Ⅲ型磷酸磷脂酰肌醇激酶（ClassⅢ PI3K）-Beclin1信号通路[11]。在正常人体生理中，细胞自噬功能维持在较低水平范围，自噬过度或不足都可能引起各种疾病发生[12]。
2.2 自噬与1型糖尿病心肌病 在1型糖尿病患者中，由于胰岛素的缺乏，导致细胞处于一种饥饿状态，ATP缺乏及AMP的蓄积可通过AMPK通路诱导细胞自噬增强。相反，从OVE26模型小鼠及链脲菌素诱导的1型糖尿病模型小鼠实验研究中发现，心脏收缩及舒张功能受损明显，自噬活动却是减少的[13-14]。而且，胰岛素作为激活mTOR通路的信号因子[11]，胰岛素缺失相关的1型糖尿病心肌病及胰岛素抵抗相关的2型糖尿病心肌病中，p-mTOR表达却未见改变，AMPK明显受到抑制[15]。故目前研究观点，在1型糖尿病心肌病模型中，自噬的减少是一种适应性反应，目的是避免心功能的进一步损伤。
2.3 自噬与2型糖尿病心肌病 目前2型糖尿病心肌病模型小鼠研究中，自噬活动情况并不一致，主要有两种相对的观点：一种认为饮食过量及肥胖引起细胞内高营养高能量状态，可抑制自噬的活化；另一种观点认为胰岛素抵抗可引起胰岛素信号下调，从而增强细胞自噬水平[15]。在2型糖尿病db/db小鼠模型研究中发现，心脏组织中LC3Ⅱ表达升高，但自噬流出现延迟，溶酶体活动也相对降低，电子显微镜下可见心脏组织内不成熟的自噬小体[15]。而果糖诱导2型糖尿病心肌病模型中自噬增多，且通过P13K-Akt通路参与自噬的上调，使用雷帕霉素干预模型小鼠，能够抑制mTOR的表达，改善心脏功能[16]。
3 氧化应激和自噬交互作用与糖尿病心肌病
3.1 氧化应激与自噬的相互作用 越来越多的研究证据指出，ROS是自噬的重要激活物。在由氧化应激引起的心脏疾病中，比如高糖环境或缺血再灌注损伤（Ischemia/reperfusion，I/R）时，由于氧化应激、蛋白及脂类氧化物水平增加、能量平衡受损等因素，细胞自噬对于维持心肌细胞起到更重要的作用。据研究报道，在心脏缺血模型大鼠中，氧化应激可引起自噬水平的增强，这现象被认为是细胞的一个适应反应，通过上调自噬活动防止细胞的继续损伤，有利于清除氧化和损伤的细胞成分，且使用抗氧化剂处理的模型大鼠，氧化应激及LC3Ⅱ显著下降，心肌细胞损伤较少[5，17]。但是，尽管应激状态下细胞自噬上调可能有利于防止细胞的损伤，过度的自噬又能加重细胞的凋亡，因此，自噬活化的程度和范围是细胞生存的关键。
3.2 氧化应激和自噬交互作用引起DCM的信号通路
3.2.1 线粒体信号通路 在高糖诱导环境或I/R等氧化应激状态下，心肌细胞内线粒体的损伤尤其显著。大量受损线粒体的形成，ROS急剧生成，导致蛋白激酶1（PTEN induced putative kinase 1，PINK1）及泛素化连接酶E3样蛋白Parkin在线粒体内蓄积，引起线粒体的裂变，诱导线粒体自噬活化，从而及时清除受损线粒体，维持细胞内ROS的水平，防止心肌细胞因损伤加重而死亡[18]。在心脏急性缺血等氧化应激中，过量的ROS引起线粒体通透性转換孔（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）开放，引起线粒体膜去极化，mPTP开放、ROS作用于凋亡蛋白Bnip3，Bnip3升高抑制了自噬蛋白Beclin1和Bcl-2的结合，促进线粒体自噬水平[10，19]。有研究显示，线粒体电子转移链复合物Ⅲ、血管紧张素Ⅱ在线粒体损伤时能调节线粒体自噬，但其机制尚未清楚[5]。氧化应激不仅直接造成线粒体结构及功能的紊乱，也通过线粒体的改变影响线粒体自噬，从而共同作用于细胞和线粒体的损伤或保护。 3.2.2 自噬相关蛋白4（autophagy-related proteins，ATG4）信号通路 ATG4是一种具有半胱氨酸蛋白酶活性的蛋白酶，可以通过剪切和去脂作用调节LC3的脂化修饰，ATG4和LC3通过之间的相互作用参与了细胞的自噬过程。最近有研究报道表明，在细胞饥饿状态下，过氧化氢（H2O2）的增加可抑制ATG4的去脂化作用，但不影响ATG4的剪切作用，使得LC3Ⅰ与自噬体膜表面的磷脂酰乙醇胺（PE）结合形成LC3Ⅱ，引起LC3Ⅱ堆积，促进自噬体及p62等自噬相关蛋白生成增多[20]。不仅是在在饥饿状态下，心肌细胞在高糖环境、缺血再灌注损伤等氧化应激状态下，ATG4亦是氧化应激调控自噬的关键因素，且又反作用于抗氧化反应。
3.2.3 Keap1/Nrf2信号通路 核因子E2相关因子（nuclear factor erythroid-derived factor 2-related factor，Nrf2）作为抗氧化转录因子，与抗氧化反应元件（antioxidant responsive element， ARE）结合，构成Nrf2/ARE通路，是机体抵御各种氧化应激的重要保护通路[5，21]。在生理状态下，Kelch样ECH相关蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1）作为Nrf2的负调控因子，通过介导Nrf2泛素化以维持胞内Nrf2的水平[5，21]。当心肌细胞处于高糖环境等应激状态时，细胞自噬水平上调，p62蛋白通过诱导自噬体将Keap1吞噬，使其与Nrf2发生解离，引起Nrf2泛素化水平下调，并通过激活Nrf2/ARE通路参与抗氧化作用。但Keap1与p62，LC3等自噬相关蛋白之间的交互关系仍有争议，有研究表明，Keap1-p62-LC3复合物的形成有利于泛素聚合物的清除，参与氧化应激状态下的抗氧化反应[21]。
3.2.4 NF-κB信号通路 生理状态下，NF-κB与IκB（inhibitor of kappa B）紧密结合而失去活性，氧化应激时，ROS可通过使IκB激酶（IKK）磷酸化激活核转录因子NF-κB，NF-κB在调节细胞自噬中扮演着双重角色[5]。NF-κB可诱导肌小管内Beclin1、LC3、Bnip3和ATG5表达升高，Bnip3升高抑制了Beclin1和Bcl-2的结合，促进自噬[22]；另外还作为负反馈机制，促进Bcl-2、Bcl-xL和mTOR蛋白表达抑制自噬活动[23]。尽管NF-κB与自噬对氧化应激状态下的心肌细胞有保护作用，但其相关关系及具体机制尚不清楚。
3.2.5 Sirtuins/FoxO1信号通路 Sirtuins作为蛋白的去乙酰化酶，具有调控心肌细胞重塑中氧化应激、自噬水平的作用。在氧化应激时，Sirtuins蛋白及FoxO1转录因子被激活，促进细胞自噬的发生，从而抑制心肌细胞的氧化损伤[5]。且有研究证实，氧化应激时，白藜芦醇作为Sirtuins蛋白的激动剂，可减轻过氧化氢（H2O2）对心肌细胞的损伤，并通过诱导自噬的活化提高心肌细胞的存活率[24]。更有动物研究显示，在心脏I/R模型小鼠中，FoxO1的缺乏可显著引起心肌细胞的死亡，并与SOD2及LC-Ⅱ的表達降低密切相关[25]。
除此之外，碱基切除修复酶8（OGG1）、基质金属蛋白酶（MMPs）及脂多糖（LPS）在氧化应激与自噬相互调节关系中起到不可忽略的作用，但相关机制目前仍需进一步研究。
氧化应激与自噬主要交汇于细胞内质网及线粒体，是大多数心脏疾病发生发展的关键因素，两者的相互关系错综复杂，且相互紧密调节。通过减少ROS产生，抑制促氧化酶的激活，减少有害的蛋白质合成，增强抗氧化系统清除能力，抑制自噬的过度活化，将氧化反应及自噬流维持在适当水平，有利于阻止或延缓糖尿病患者心血管并发症的发展，有望为糖尿病心肌病早期预防及治疗提供的新策略。在临床工作中，能够完全理解及掌握两者的相关关系，是治疗心脏疾病成功的关键。
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（收稿日期：2016-07-18） （本文編辑：程旭然）