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急性肾损伤（AKI）是一种以肾功能急剧下降为特征的临床综合征。在AKI的发展过程中，巨噬细胞扮演着至关重要的角色。自噬是细胞维持稳态的一个关键生物学过程，肾小管上皮细胞的自噬激活对于由脓毒症或缺血再灌注（IR）引起的AKI具有保护作用。然而，巨噬细胞在AKI中引发炎症反应的潜在机制，以及巨噬细胞自噬是否调节AKI的进展，这些问题目前尚不明确。在近期举行的中国病理生理学会肾脏病专业委员会2024年学术年会上，广东医科大学肾脏病研究所刘华锋教授分享了巨噬细胞自噬与AKI研究进展。
细胞自噬作为一种溶酶体依赖的细胞降解途径，在肾脏疾病的发病机理中扮演着核心角色。
刘华锋教授团队既往研究揭示，肾脏固有细胞的基础自噬活动是维持正常肾脏结构和功能不可或缺的环节。进一步地，诱导肾脏固有细胞自噬在慢性肾脏病（CKD）和AKI中均展现出重要的保护作用。此外，免疫细胞的自噬也参与了肾脏病的免疫炎症反应，其中嗜碱性粒细胞（Basophil）在系统性红斑狼疮（SLE）及其肾脏表现——狼疮肾炎（LN）的发生发展中起到了关键作用。具体而言，LN患者体内活化的嗜碱性粒细胞自噬活性显著增强，而嗜碱性粒细胞自噬缺陷则能减轻LN的肾小管-间质损伤。值得注意的是，过继自噬缺陷的嗜碱性粒细胞还能抑制LN小鼠体内T/B细胞的异常分化，进一步证实了免疫细胞自噬在肾脏病发病机制中的复杂作用。近期，刘华锋教授团队在Autophagy期刊上发表了一篇题为“Macrophage autophagy protects against acute kidney injury by inhibiting renal inflammation through the degradation of TARM1”（巨噬细胞自噬通过降解TARM1抑制肾脏炎症在AKI中起保护作用）的研究文章[1]。该研究首次发现，巨噬细胞能够通过MARCHF1和MARCHF8介导的自噬过程降解TARM1，进而减少肾脏炎症，保护肾脏免受急性损伤。研究有以下发现：1）AKI患者肾脏巨噬细胞大量浸润肾组织至其自噬被诱导激活。2）应用巨噬细胞特异性自噬基因报告小鼠，证实AKI小鼠肾脏巨噬细胞自噬诱导激活。3）观察到巨噬细胞特异性自噬缺陷的脓毒血症小鼠死亡率上升及肾小管损伤显著加重、肾缺血一再灌小鼠肾小管损伤显著加重，巨噬细胞自噬缺陷显著加剧AKI肾脏炎症反应。4）过继转移自噬缺陷巨噬细胞较过继自噬正常巨噬细胞AKI小鼠肾小管损伤与肾脏炎症均更严重。图2. 刘华锋教授团队最新发表的“巨噬细胞自噬通过降解TARM1抑制肾脏炎症在AKI中起保护作用”一文巨噬细胞自噬缺陷导致TARM1堆积。TARM1（T cell-interacting, activating receptor on myeloid cells-1，激活骨髓细胞受体-1）是最近发现的白细胞免疫球蛋白样受体家族成员（The leukocyte immunoglobulin-like receptors， LILR），是一种膜受体，主要表达于巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞。其功能为参与巨噬细胞活化，介导其分泌IL-12、IL-18、IL-1β等炎症因子。
蛋白组学分析发现，巨噬细胞自噬缺陷，促炎相关的蛋白TARM1的表达显著升高。体外实验验证发现，与WT组相比，在LPS及IFNG刺激下，巨噬细胞自噬缺陷组TARM1蛋白显著增多。在IR-AKI模型中同样发现，与WT组相比，巨噬细胞自噬缺陷组小鼠肾脏TARM1蛋白明显上调。这些结果证实了我们蛋白组学的结果，即自噬缺陷导致促炎型巨噬细胞TARM1堆积。巨噬细胞自噬失衡通过TRAM1调控活化参与AKI肾损伤。利用siRNA敲降TARM1，可抑制因自噬缺陷导致的促炎型巨噬细胞过度活化。此外，利用TARM1-FC融合蛋白中和TARM1的作用，流式检测得到相类似的结果。上述发现提示自噬靶向TARM1抑制促炎型巨噬细胞的活化。图4. 巨噬细胞自噬失衡通过TRAM1调控活化参与AKI肾损伤既往研究发现TARM1可与Fc receptor common γ chain（FcRγ）结合，其中FcRγ含有免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）[2]，ITAM可通过招募脾酪氨酸激酶（SYK），并激活磷酸化SYK，继而激活NF-κB信号通路[3]，诱导促炎型巨噬细胞活化。因此，刘华锋教授团队推测TARM1可能通过SYK-NF-κB通路促进巨噬细胞活化。
本研究发现，自噬缺陷促进SYK及NF-κB磷酸化，抑制SYK及NF-κB的活化可抑制巨噬细胞炎症反应。过表达TARM1促进巨噬细胞SYK及NF-κB磷酸化并进而促进巨噬细胞炎症反应，抑制SYK及NF-κB可阻断TARM1过表达对巨噬细胞的激活。图5. 巨噬细胞自噬通过靶向TARM1抑制炎症细胞因子的产生
研究发现TARM1的降解主要通过自噬－溶酶体途径，而非蛋白酶体系统。抑制自噬或溶酶体功能会导致TARM1在巨噬细胞中的积累，说明自噬体和溶酶体在同一路径中共同作用以降解TARM1。
膜蛋白可以通过自噬依赖途径降解。TARM1泛素化在这个过程中起到非常重要的作用。刘华锋教授团队推测自噬降解膜蛋白TARM1可能经过以下步骤：①TARM1首先泛素化修饰，后进入内吞体，离开细胞膜。②泛素化TARM1被选择性自噬受体识别，后被自噬小体包裹。刘华锋教授团队鉴定发现E3泛素连接酶MARCHF1/8可能参与TARM1的降解。通过网站预测发现，人鼠保守的TARM1 E3泛素连接酶有3个，通过在293T细胞质粒转染发现，MARCHF1和MARCHF8以剂量依赖降解TARM1，而SYTL4不影响TARM1的降解。此外，研究发现E3泛素连接酶MARCHF1/8能与TARM1结合并促进TARM1泛素化。文献调研发现，MARCHF1和MARCHF8都是膜蛋白，且都具有RING-CH结构域，这个结构域在介导膜受体降解中起重要作用。刘华锋教授团队将这个结构域突变后，发现MARCHF1和MARCHF8不能促进TARM1的降解及泛素化，这进一步证实E3泛素连接酶MARCHF1和MARCHF8是通过自身介导TARM1的泛素化及降解。图7. 突变MARCHF1/8不能泛素化－降解TARM1证实了TARM1被MARCHF1/8泛素化敲低MARCHF1/8均导致TARM1堆积并促进巨噬细胞活化，过表达MARCHF1/8促进TARM1的降解并抑制巨噬细胞活化。![]()
图8. 敲低MARCHF1/8均导致TARM1堆积并促进巨噬细胞活化
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图9. 过表达MARCHF1/8促进TARM1的降解并抑制巨噬细胞活化TARM1是I型膜蛋白，具有1个胞外信号肽、1个跨膜结构域以及1个胞质尾区，在胞质尾区具有2个潜在的泛素化位点赖氨酸残基。刘华锋教授团队利用PCR点突变技术，将赖氨酸突变成精氨酸。突变后的测序结果证实确实将赖氨酸突变成精氨酸。此外，结果发现，MARCHF1和MARCHF8不能介导突变的TARM1发生泛素化，证明这2个赖氨酸残基是TARM1的泛素化位点。图10. TARM1胞内段有2个潜在的泛素化位点
此外，免疫荧光结果显示，正常情况下，TARM1主要表达在巨噬细胞细胞膜上，在LPS及IFNG刺激下，TARM1下膜进入胞质中，且与内吞体marker EEA1共定位，然而，TARM1突变后，即使在LPS及IFNG刺激下，突变的TARM1依然保留在细胞膜上，且不与EEA1共定位。上述发现提示泛素化是TARM1通过内吞作用进入细胞质的必要条件。该表型可能是由于突变的TARM1不能通过内吞作用进入细胞质被自噬降解，进而持续活化，加剧巨噬细胞炎症。图11. 巨噬细胞TARM1突变后不能被自噬降解导致巨噬细胞炎症反应显著增强
TARM1泛素化进入胞浆后被自噬受体识别并介导其自噬降解
研究发现，TARM1与自噬受体TAX1BP1、SQSTM1及NBR1结合，从而不与OPTN及NDP 52结合。与NC组相比，敲低TAX1BP1、SQSTM1减少TARM1与LC3的共定位，而敲低NBR1不影响该作用。因此，自噬受体TAX1BP1和SQSTM1识别TARM1并介导其进入自噬体。
研究发现，AKI发生后，肾脏巨噬细胞自噬被诱导激活。然而，在AKI病情严重的情况下，肾脏巨噬细胞的自噬流会发生阻滞，这导致自噬的降解功能无法充分发挥其作用。因此，靶向疏通肾脏巨噬细胞自噬流，有望成为治疗AKI的靶点之一。
这项研究发现，AKI发生后，巨噬细胞活化参与肾损伤，同时其自噬也诱导激活，以清除过度产生的膜受体TARM1，从而限制TRAM1对促炎通路SYK/NF-κB的激活，限制巨噬细胞活化，最终实现肾脏炎症反应被控制，肾损伤恢复。当AKI病情严重时，巨噬细胞自噬虽然能被诱导激活，但其下游通路阻滞，导致保护性自噬不能发挥，TARM1不能被自噬降解，肾组织炎症持续，则肾损伤不能恢复。因此，疏通巨噬细胞自噬，将为AKI治疗带来新可能。
1. Huang, X. R., Liu, H. F. (2024). Macrophage autophagy protects against acute kidney injury by inhibiting renal inflammation through the degradation of TARM1. Autophagy, 1–21. https://doi.org/10.1080/15548627.2024.2393926
2. Radjabova V et al. J Immunol. 2015 Oct 1;195(7):3149-59.
3. Mócsai A et al. Nat Rev Immunol. 2010; 10:387-402.
医学博士，二级教授，主任医师，博士生导师，国务院特殊津贴专家
广东医科大学肾病研究所所长
国家临床重点专科（肾病科）建设单位学科带头人
细胞自噬与慢性非传染性疾病研究广东省重点实验室主任
中国病理生理学会肾脏病分会常委
中国中西医结合学会肾脏病专业委员会委员
广东省医学会肾脏病分会副主委
广东医科大学附属医院副院长（主持工作），副书记。
湛江市人民代表大会常务委员会委员
主要从事肾脏疾病发病机制防治研究，在疑难肾脏疾病诊疗有特长。
来源：《肾脏在线 Nephrology Online》
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