2.2. cGAS-STING 通路介导的自噬与凋亡

自噬是将自身大分子物质或细胞器成分通过自噬泡传递到溶酶体降解再利用的过程。生理水平的自噬具有促进细胞修复、更新并维持细胞稳定的积极作用。自噬过度激活导致正常蛋白质及重要细胞器的损伤，引起细胞结构及功能障碍，甚至导致细胞死亡；自噬过度抑制促进错误折叠蛋白质及氧化损伤的mtDNA的积累，引起内质网、线粒体应激，导致细胞的衰老甚至死亡 ^{[ 40 ]} 。cGAS-STING通路通过对细胞自噬水平的调控表现出“双刃剑”效应，在机体应对病理刺激和危险因素时扮演着不同的角色。

在人类进化过程中，STING蛋白诱导自噬是先于调控IFN-1转录表达的一种原始且高度保守的功能 ^{[ 12 ]} 。cGAMP结合并活化STING后，STING-cGAMP复合物从内质网转移到内质网-高尔基中间体(endoplasmic reticulum-golgi intermediate compartment，ERGIC)。与STING结合的ERGIC通过磷脂酰肌醇相互作用蛋白2(WD-repent protein interacting with phosphoinositides，WIPI2)依赖性机制作为微管相关蛋白轻链3(microtubule-associated proteins light chain 3，LC3)募集和脂化的来源，这是cGAS-STING通路诱导新月形或半环形自噬前体形成的关键步骤 ^{[ 12 , 41 ]} 。LC3形成的脂膜靶向包裹错误折叠的蛋白质、异常的DNA及受损的细胞器后与溶酶体融合，形成自噬溶酶体，其内膜及包裹的部分被溶酶体酶分解 ^{[ 12 , 41 ]} 。另外，被激活后的STING通过反式高尔基体网状结构(trans-Golgi network，TGN)形成囊泡，再通过多泡体(multivesicularbody，MVB)途径在溶酶体中降解 ^{[ 12 ]} 。STING介导的自噬由dsDNA开启，因此这一过程对细胞质内异常DNA的清除至关重要。同时，对于避免STING过度诱导细胞自噬引起细胞凋亡也发挥着不可替代的作用。

除了STING可以促进自噬外，TBK1也可通过促进自噬降解STING通路中的关键蛋白而进行负反馈调节，防止该通路介导的免疫反应过度激活、维持细胞内的稳态。活化的TBK1可选择性磷酸化自噬底物P62的403位点丝氨酸，引起P62的泛素结合结构域(ubiquitin binding domain，UBD)与STING中K63连接的泛素链亲和性增加，随后与STING结合的P62通过其LC3结合区域(LC3-interacting region，LIR)使STING与自噬体结合，促进STING的降解 ^{[ 42 ]} 。因此，TBK1磷酸化P62促进STING的自噬可引起STING的靶向降解，从而防止该通路的过度激活。而IFN-1可通过Janus激酶/信号转导和转录激活因子(Januski-nase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)和脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin，PI3K/Akt/mTOR)信号途径调节细胞自噬，从而实现IFN-1调控炎症反应、抑制增殖、清除病毒的功能 ^{[ 43 ]} 。

因此，可推论在机体细胞受到短期轻微的病理刺激时，cGAS-STING通路的各信号分子通过各种相关机制促进自噬，清除异常DNA、损伤的细胞器、错误折叠的蛋白质，促进细胞的更新，从而维持细胞及组织器官的稳态。而当细胞受到剧烈的病理刺激时可促进cGAS-STING通路高水平激活，从而导致自噬依赖性细胞死亡。研究 ^{[ 44 ]} 发现：用于人类免疫缺陷病毒感染的抗病毒药物扎西他滨通过诱导线粒体应激导致mtDNA泄露入细胞质，激活cGAS-STING通路，在STING平面导致自噬过度激活并引起细胞内脂质过氧化，从而触发自噬依赖性铁死亡。而这项研究 ^{[ 44 ]} 将扎西他滨诱导的自噬依赖性铁死亡用于抑制胰腺癌细胞的生长，可为胰腺癌的治疗提供新的方向。此外，cGAS-STING通路诱发的溶酶体细胞死亡(lysosomal cell death，LCD)也是细胞程序性死亡的重要机制 ^{[ 45 ]} 。人体髓系细胞的细胞质DNA可激活cGAS-STING通路，STING激活后转移到溶酶体并诱导溶酶体膜通透性增加，导致了STING依赖性LCD ^{[ 46 ]} 。

病理刺激除可以通过cGAS-STING通路的激活而促进细胞自噬外，某些代谢性危险因素可能介导该通路激活而抑制细胞自噬功能，导致细胞活性降低。研究 ^{[ 47 ]} 发现：心肌细胞以PA浓度依赖的方式激活cGAS-STING-IRF3通路，而后降低心肌细胞的自噬水平和生存率。而PA引起的心肌细胞自噬功能降低可以被cGAS敲低所逆转 ^{[ 47 ]} 。虽然PA如何激活该通路及该通路如何引起心肌细胞自噬水平降低的具体分子机制并未详细阐明，但该研究提示cGAS-STING通路对自噬的调控是具有多向性的。

3.1. 心肌细胞

心肌细胞的肌丝滑行在宏观上表现为心脏的收缩与舒张，其规律运动维持着血流动力学的稳定，对机体各组织器官的血液供应至关重要。危险因素通过激活心肌细胞的cGAS-STING通路引起心肌细胞的炎症及凋亡，在结构上表现为心肌肥厚、心肌纤维化的心脏重构，在功能上表现为心脏舒张或收缩功能障碍。研究 ^{[ 56 ]} 发现：烟雾暴露通过心肌细胞的自噬受损引起cGAS-STING通路激活，促进心肌细胞TNF-α、IL-1β的分泌及心肌细胞纤维化，在超声心动图上表现为左室缩短率及左室射血分数下降。此外，代谢相关危险因素也与心肌细胞的cGAS-STING通路密切相关 ^{[ 57 ]} 。脂毒性PA可引起心肌细胞线粒体产生过量的活性氧(mitochondrial reactive oxygen species，mtROS)而破坏线粒体稳态，从而导致mtDNA的氧化损伤并释放入细胞质，细胞质mtDNA通过对cGAS-STING通路的激活触发NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3)介导的细胞焦亡，并引起一系列的炎症级联反应，最终导致心肌细胞肥大及糖尿病心肌病恶化 ^{[ 57 ]} 。

3.2. 血管内皮细胞

血管内皮细胞作为炎症细胞浸润及各种血浆蛋白质通透的“守门人”，在维持血管稳态及体液平衡中发挥着至关重要的作用 ^{[ 58 ]} 。血管内皮细胞损伤介导的血管屏障破坏是多种心血管疾病的核心致病因素，而cGAS-STING通路不仅促进内皮细胞炎症性损伤，而且还通过抑制内皮细胞再生而阻止内皮细胞修复。PA引起脂肪组织血管内皮细胞的线粒体损伤导致mtDNA泄露入细胞质，从而引起cGAS-STING-IRF3途径激活，活化的IRF3与ICAM-1的启动子结合而促进其表达，诱导单核细胞与血管内皮细胞的粘附并促进内皮细胞炎症 ^{[ 35 ]} 。研究 ^{[ 35 , 59 ]} 进一步使用siRNA敲除STING，减弱了PA诱导的单核细胞-内皮细胞粘附，并且在一定程度上抑制了脂肪组织炎症，发挥了缓解胰岛素抵抗的作用。因此，抑制该通路可能是预防代谢性心血管疾病及缓解胰岛素抵抗的潜在治疗靶点。此外，cGAS-STING通路还可通过抑制细胞增殖关键调节因子Yes关联蛋白(Yes associated protein，YAP)的信号转导，从而抑制内皮细胞损伤后的再生 ^{[ 60 - 61 ]} 。研究 ^{[ 61 ]} 发现：细胞内毒素脂多糖通过激活半胱天冬酶-11引起孔隙分子消皮素D(gasdermin D，GSDMD)将mtDNA释放到细胞质基质中，从而导致cGAS-STING途径的激活。这一过程可诱导细胞周期调节转录因子YAP1的磷酸化失活和细胞周期蛋白D的基因转录受损，从而抑制内皮细胞损伤后的增殖。

3.3. VSMC

VSMC对血管的结构起着支持作用并调节着血流动力学的稳定，病理刺激促进其发生钙化、凋亡、炎症，从而导致血管老化、主动脉瘤与夹层，AS等心血管损坏。研究 ^{[ 62 ]} 发现：在慢性肾脏病载脂蛋白E缺乏的环境下，氧化应激诱导线粒体损伤，mtDNA通过激活cGAS-STING-IRF3通路促进IFN-1的转录与表达，导致VSMC的衰老并促进其向炎症分泌表型转化，最终导致AS斑块的不稳定，表现为纤维帽面积减少和坏死核心区域增加。

4.1. cGAS-STING 通路与动脉粥样性斑块

AS是大、中动脉内由脂质和炎症共同驱动的慢性进展性疾病，是临床心血管事件的主要原因 ^{[ 66 ]} 。早有研究 ^{[ 67 ]} 报道：在AS斑块中的内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞普遍存在DNA损伤。在代谢危险因素的作用下，DNA损伤后异常分布可被cGAS感应识别，引起炎症细胞因子的表达分泌及细胞表型转化，促进AS的发生及AS粥样斑块的不稳定。

据报道 ^{[ 37 ]} ：高脂喂养载脂蛋白E缺陷小鼠的AS斑块中，DNA损伤增加，cGAMP水平升高。而巨噬细胞的促炎作用是AS发生、发展的基本特征，该研究还进一步发现了巨噬细胞中损伤的mtDNA可通过cGAS-STING-TBK1通路和STING-IKK-NF-κB通路促进多种炎性细胞因子的表达，导致AS的加重 ^{[ 37 ]} 。此外，有研究 ^{[ 65 ]} 发现：在AS斑块中，cGAS通过Toll样受体(Toll-like receptors，TLR)、STAT、IRF以及IFN的协同信号加剧炎症级联反应，触发巨噬细胞向M1极化，并且通过上调与胆固醇摄取相关的分子来增加脂质沉积。并且该研究 ^{[ 65 ]} 进一步抑制cGAS，发现巨噬细胞通过阻碍胆固醇摄取而非促进胆固醇外流的方式而抑制泡沫细胞的形成。

除巨噬细胞外，VSMC的表型转化及内皮细胞向间充质细胞的转化及功能障碍在AS的发展中也发挥着至关重要的作用 ^{[ 62 ]} 。AS斑块中，血管平滑肌细胞氧化应激诱导的线粒体损伤，导致mtDNA释放从而激活cGAS-STING-IFN-I通路 ^{[ 62 ]} 。IFN-1以自分泌和旁分泌的方式通过促进VSMC的衰老和表型转换，导致纤维帽型VSMC减少及纤维帽变薄，最终导致了AS斑块的不稳定性 ^{[ 62 ]} 。此外，有研究 ^{[ 68 ]} 发现：VSMC在PA诱导下，通过mtDNA介导激活cGAS-STING通路从而促进内皮细胞-间充质转化 (endothelial-mesenchymal transition，EndMT)。在EndMT过程中，VSMC由内皮表型转化为间充质表型，表现为内皮细胞一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)和VE钙黏蛋白(vascularendothelial cell cadherin，CD144)等内皮表型标志物的下调，以及间充质表型标志物[如α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)和波形蛋白]的上调，进而引起血管内皮细胞产生一氧化氮的能力下降及调节血管舒缩的功能障碍，最终导致AS的快速进展 ^{[ 68 - 70 ]} 。

4.2. cGAS-STING 通路参与主动脉瘤和主动脉夹层

主动脉瘤和夹层(aortic aneurysm and dissection，AAD)是由于血管内膜破裂、VSMC的进行性丢失、细胞外基质的降解及持续性的血管炎症引起的主动脉壁结构完整性的丧失 ^{[ 71 - 72 ]} 。VSMC的丢失及表型转换、炎症细胞因子的分泌、基质金属蛋白酶(matrix metalloprotein，MMP)活性增加、活性氧的产生增多、自噬缺陷和衰老增加促进了主动脉瘤的发展，当动脉瘤逐渐恶化，进展到无法适应内部压力时，就会发生主动脉夹层或破裂 ^{[ 71 - 72 ]} 。上述研究表明，细胞质DNA引起cGAS-STING通路的激活在AAD及破裂中起着推动作用。

在AAD患者的主动脉组织特别是VSMC和巨噬细胞中发现STING、TBK1和IRF3的表达和磷酸化显著上调，并且存在严重的DNA损伤及DNA泄漏到患病组织中的细胞质 ^{[ 73 ]} 。这提示在AAD患者的主动脉组织细胞质中损伤的DNA激活cGAS-STING-TBK1通路。该研究 ^{[ 73 ]} 进一步发现：cGAS-STING通路是主动脉VSMC凋亡与巨噬细胞活化之间相联系的重要桥梁。在高脂饮食及血管紧张素Ⅱ组合诱导的AAD模型小鼠的血管平滑肌中发现存在ROS诱导细胞质DNA水平增加而激活cGAS-STING通路，诱导VSMC的坏死及凋亡 ^{[ 73 ]} 。受损的主动脉血管平滑肌释放DNA，该DNA被巨噬细胞吞噬后激活cGAS-STING-IRF3通路，而IRF3与MMP9启动子结合并促进MMP的表达，从而引起血管弹性纤维的降解，促进AAD的进展 ^{[ 73 ]} 。因此，cGAS-STING通路的激活参与了主动脉细胞损伤和炎症的恶性循环，加速AAD的形成和进展。