脓毒症(sepsis) 是极其复杂、最具威胁又难以治疗的临床病症，对其认识由最初的全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS) 逐步完善发展至今的因机体应答失调所致多器官功能障碍。相应的，脓毒症的诊断主要以脏器衰竭评估为基础，其量化指标为平均序贯脏器衰竭评估(sequential organ failure assessment, SOFA) 分数升高2分以上。业已明确，成功救治脓毒症的关键是重要脏器功能的保护以及功能失常的纠正。多种因素参与了脓毒症的发病过程，包括免疫应答失调、过度炎症反应、缺血-再灌注损伤以及机体天然物理、化学屏障破坏等。免疫调理、抗炎策略、液体复苏、抗氧化剂、肠道菌群调节、创面处理以及抗感染治疗等方案均已应用于脓毒症临床救治。近年来，随着研究的持续深入，从细胞甚至亚细胞水平探讨组织、脏器功能的维护成为探索脓毒症防治的重要方向。细胞的宿命往往决定了组织、脏器功能的稳定，过快或过慢的死亡均不利于稳态的维持。凋亡作为最早发现的细胞程序化死亡方式(programmed cell death Ⅰ，PCD-Ⅰ) 一直是研究的重点；而近年来，自噬(autophagy) 逐渐成为关注的焦点。许多研究提示，脓毒症状态下自噬作为一种适应性调节机制对多个重要脏器具有保护效应，抑制自噬加重脏器功能不全，甚至导致脓毒症不良预后。

1 自噬及其过程

自噬最初以“PCD-Ⅱ”而引起人们关注，细胞的死亡往往伴随自噬而发生；进一步研究结果则更倾向于认同自噬的保护效应。典型的自噬进程包括：(1) 初始期，即具有独立膜结构的吞噬泡(autophagic vacuole) 形成；(2) 吞噬泡的延长及封闭；(3) 自噬体成熟；(4) 成熟的自噬体和溶酶体结合形成自噬溶酶体；(5) 自噬溶酶体利用蛋白酶和水解酶进行消化。根据降解内容物的不同，自噬包括线粒体自噬(mitophagy)、过氧化物酶体自噬(pexophagy)、溶酶体自噬(lysophagy)、脂滴自噬(lipophagy)、颗粒分泌物自噬(zymophagy)、内质网自噬(reticulophagy)、细胞核自噬(nucleophagy)、RNA自噬(RNAautophagy)、致病原自噬(xenophagy)、核糖体自噬(ribophagy) 等。自噬体的形成受自噬关键调节基因(ATG) 产物及其他因子调控。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1(mTORC1) 通过抑制Unc-51样激酶1(Unc-51--like kinase 1，ULK1) 复合物来抑制自噬；饥饿状态及能量缺乏时单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK) 通过抑制mTORC1而激活自噬。Beclin 1复合物受磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/Akt通路负向调节，同时也可以与抗凋亡Bcl-2家族蛋白结合而被抑制。通过自噬，细胞适应能量缺乏、低氧等周围环境的刺激。自噬参与机体免疫反应的多个环节，在固有免疫及适应性免疫中扮演重要角色。

2 自噬对肺的保护作用

急性肺损伤是脓毒症常见并发症，造成机体缺氧，进一步诱导其他脏器功能衰竭。自噬参与凋亡及炎症反应的调控，在脓毒症诱发急性肺损伤过程中发挥保护作用。盲肠结扎穿孔术(cecal ligation and puncture，CLP) 是最常见的脓毒症动物模型，术后可见肺组织炎细胞浸润、肺泡上皮细胞凋亡等肺损伤表现。脓毒症抑制肺泡上皮细胞自噬，抑制Atg5等自噬关键蛋白的表达；雷帕霉素诱导自噬，降低肺泡上皮细胞凋亡水平，改善术后生存^[1]。CLP后8 h自噬体与溶酶体融合减少，24 h之内出现自噬体聚积现象，提示自噬流受到抑制；增加肺组织自噬体清除，恢复自噬流则有利于改善生存率^[2]；Atg4b缺陷促进中性粒细胞浸润及促炎细胞因子表达，加重肺损伤程度。线粒体损伤是细胞凋亡的重要诱因，线粒体自噬清除受损线粒体，控制线粒体质量。脓毒症肺损伤过程中，可见Ⅱ型肺泡上皮及肺泡巨噬细胞内线粒体自噬水平上调^[3]，有助于改善细胞能量代谢，降低活性氧负荷，减少细胞凋亡。

3 自噬对肝的保护作用

脓毒症时肝脏通过多种机制抵御损伤，包括细胞自噬。CLP后6 h肝细胞内自噬体数量增加并达到峰值，术后24 h自噬体数量下降，而自噬溶酶体增多；氯喹抑制自噬溶酶体功能并导致肝功能下降^[4]，敲除Atg7基因加重肝细胞能量代谢障碍、减少白蛋白合成，甚至诱导肝细胞凋亡^[5]，这提示自噬对肝细胞的保护效应。脓毒症可抑制肝细胞自噬流，表现为自噬体蓄积及自噬溶酶体减少；促进自噬流(卡马西平等药物) 则明显缓解肝细胞损伤，改善生存^[6]。自噬保护作用的发挥依赖充分、稳定的自噬流；自噬流异常造成肝细胞损伤。脓毒症引发肝细胞线粒体数量减少及膜电位缺失，而肝细胞依赖线粒体自噬来维持线粒体稳态，以发挥正常的肝细胞功能^[7]。

4 自噬对肾的保护作用

急性肾损伤是脓毒症患者常见并发症，多预后不良。脓毒症导致急性肾损伤的具体机制尚不十分明确。自噬参与了脓毒症肾脏损伤及修复过程，在缺血再灌注损伤或肾毒性药物作用状态下，对肾小管上皮细胞具有保护作用。CLP后3 h近曲小管上皮细胞LC3-Ⅱ表达增加，术后9~18 h表达量下降，伴随肾功能受损，主要表现为血肌酐、尿素氮水平升高，肾小管钠重吸收功能下降；Atg7基因敲除或自噬抑制剂能加重肾损伤^[8]，伴随促炎细胞因子IL-6等释放增加^[9]；而自噬诱导剂雷帕霉素可抑制TNF-α合成及活性氧自由基释放，保护肾功能^[10]。除外，自噬抑制剂加重缺血再灌注损伤诱导的近曲小管上皮细胞凋亡，而通过抑制mTOR来诱导自噬则可以抑制近曲小管上皮细胞凋亡^[11]。脓毒症状态下，自噬诱导剂白藜芦醇也可以发挥肾脏保护作用^[12]。

5 自噬对心肌的保护作用

心肌损伤是脓毒症重要并发症之一，影响患者预后。自噬参与心肌细胞的损伤及修复过程；内毒素刺激后，心肌细胞LC3表达、LC3-Ⅱ/LC3-I比值及线粒体自噬关键蛋白Pink1、Parkin均明显上调^[13]。脓毒症时心肌细胞自噬流可能受到抑制，出现自噬溶酶体形成减少及自噬体聚集；雷帕霉素促进自噬流恢复，改善心肌收缩功能^[14]。内毒素处理后心肌细胞线粒体功能受损并伴随心肌收缩功能异常，线粒体自噬清除损伤线粒体、降低氧化应激负荷并改善心肌收缩功能；而线粒体自噬关键蛋白Park2缺陷则造成心肌收缩功能恶化^[15]。内质网应激是真核生物细胞内另一关键进程，参与细胞内蛋白质质量调控。研究显示，脓毒症时内质网应激通过激活自噬来减少心肌细胞凋亡，实现心肌保护效应^[16]。

6 自噬对其他系统的保护作用

脓毒症脑病是常见的中枢神经系统并发症。CLP后实验大鼠出现神经行为、脑电图及体感诱发电位改变，海马区神经细胞出现自噬现象^[17]，提示自噬可能参与脓毒症脑病的发病过程。脓毒症干扰海马区神经细胞内自噬流，造成自噬体蓄积；通过干预NF-κB信号通路来促进自噬流，利于海马区神经细胞功能的恢复^[18]。

肠道黏膜上皮对于维持内环境稳定，防止菌群移位至关重要。脓毒症病理过程中，过度炎症反应、缺血再灌注损伤等因素均可造成肠黏膜上皮损伤。自噬参与肠黏膜损伤及修复过程。CLP后8 h肠道黏膜上皮细胞LC3、Atg7和Beclin 1表达增加；诱导自噬显著减轻肠道黏膜上皮细胞损伤^[19]。

凝血系统功能紊乱是脓毒症中重要的致死因素。中性粒细胞坏死后释放细胞内染色质而形成中性粒细胞外陷阱(neutrophil extracellular traps，NETs)，该结构俘获血小板并加速血栓形成，这一过程需要血小板来源组织因子(thrombogenic tissue factor，TF) 的参与，自噬促进TF向NETs的释放，并促进凝血^[20]。

7 相关临床研究

相对于动物实验研究，脓毒症状态下自噬相关临床研究有限。脓毒症患者肝细胞中存在自噬泡，但尚不能确定其病理生理学意义：是适应性反应，还是细胞死亡的前期表现^[21]。人免疫相关GTP酶(human immunity-related GTPase，IRGM) 调控自噬对结核分枝杆菌的清除；IRGM (+313) 位点的基因多态性，可能影响重症脓毒症患者临床转归^[22]。在并发呼吸机相关性肺炎的脓毒症患者中，ATG16L1基因多态性与呼吸机相关性肺炎的严重程度及脓毒性休克的发展相关^[23]。虽然自噬激动剂雷帕霉素、白藜芦醇等已应用于临床，但在脓毒症患者群体中，尚缺乏自噬激动剂发挥重要脏器保护作用的确切证据。

8 小结与展望

自噬是真核生物细胞应对环境变化、能量缺乏以及病原入侵等因素刺激的重要机制。对自噬的认识经历了由“致死性”到“求生性”的转变。自噬参与机体免疫防御多个环节，对于免疫反应的始动和自限以及免疫稳态的维持具有重要甚至关键作用。基础研究证实，脓毒症早期动物心、肺、肝、肾等重要脏器出现自噬(或线粒体自噬) 可能是适应性防御机制的启动；随着疾病进展、病情加重，自噬或自噬流可能受到抑制，并影响重要脏器功能；诱导自噬、促进自噬流的恢复则有助于缓解脏器损伤、恢复脏器功能。针对这一重要研究进展，尚需进一步明确如下关键科学问题：

第一、脓毒症中自噬诱导治疗的时机是不容忽视的问题。脓毒症早期的病理生理特征是过度炎症反应，而过早的自噬诱导治疗能否进一步加重炎症反应值得深入探讨；发现并确定合适的检测指标来指导自噬调节的时机具有重要价值。

第二、脓毒症在多个环节影响细胞自噬，包括在自噬体形成阶段、自噬体溶酶体融合阶段以及自噬溶酶体的降解阶段。对自噬流各个环节系统全面地观察及监测尤为重要。虽然自噬体是自噬检测的“金标准”，但自噬流更能体现自噬的生理及病理生理意义。有鉴于此，为发挥自噬的保护效应，可考虑在多个环节诱导自噬，包括自噬体形成、自噬体溶酶体融合及溶酶体降解阶段。

第三、自噬调节药物如雷帕霉素、白藜芦醇、氯喹等已应用于临床试验，这有助于自噬研究成果向临床应用的转化。但是，必须注意药物作用的多靶点及多效性。例如，雷帕霉素作为免疫抑制剂已广泛应用于器官移植术后抗排异治疗。在脓毒症免疫失调背景下，雷帕霉素在诱导自噬的同时能否加重免疫功能紊乱、其最终临床疗效如何均需进一步研究明确。

通过对自噬反应的深入探索，为脓毒症相关基础及临床研究提供了崭新的思路及方向。在基础研究取得重要进展的今天，尚需进一步思考未来的临床试验及转化应用，期待自噬调控治疗成为脓毒症临床防治的新思路、新方法及新理念。