2. 南华大学, 衡阳医学院, 药学院药理学教研室, 湖南 衡阳 421000;
3. 永州职业技术学院药学系, 湖南 永州 425000
2. Institute of Pharmacy and Pharmacology, College of Basic Medical Science, Hengyang Medical School, University of South China, Hengyang Hunan 421200, China;
3. Dept of Pharmacology, Yongzhou Vocational Technical College, Yongzhou Hunan 425000, China
纤毛是一种起源于中心体的天线状细胞器，与细胞周期、多种细胞内信号通路密切相关。纤毛膜上的受体通过感知外部刺激(如机械应力和生长因子)，调节细胞内部的各种信号通路。自噬则是一种清除细胞内损伤和聚集物的重要机制。近期发现纤毛与自噬之间存在功能上的双向串扰：纤毛依赖的信号传导对自噬体形成至关重要，而自噬则能够通过降解特定纤毛蛋白来调节纤毛的生成和长度[1-2]。目前，虽然关于纤毛与自噬之间的相互作用已有若干进展。但纤毛生成和维持的机制、自噬过程中纤毛蛋白的具体作用都尚不明确；纤毛与自噬如何在多种疾病(如多囊肾病、结节性硬化症等纤毛相关疾病)发展中的病理机制仍需进一步阐明；纤毛生成抑制剂的特异性、安全性和长期效果仍待验证。因此，本文旨在通过系统性地回顾初级纤毛与自噬之间的分子机制和交互作用、探讨它们在纤毛相关疾病中的发病机制及其治疗前景中的作用，以期为未来研究和临床实践提供参考。
1 纤毛生物学纤毛是从中心体延伸出的微管结构，可以分为运动纤毛和不动纤毛(初级纤毛)。运动纤毛能够通过波浪状运动推动液体或黏液横穿组织表面，如呼吸道纤毛推动黏液移向咽喉[3]。初级纤毛则主要负责感知外界机械和化学信号，通过嵌入纤毛膜表面的跨膜受体和定位于初级纤毛的多种信号分子调节细胞的信号通路。初级纤毛传递的胞外信号包括多种类型，包括机械应力(如流体流动和组织变形引起的纤毛弯曲)、旁分泌信号分子(如Hedgehog、WNT)、生长因子和激素。结构方面，纤毛由基体发出的微管结构组成，其基体源自中心体。基础结构包括9对双重微管，大多数运动纤毛还存在额外的中央微管对(呈“9 + 2”结构)。初级纤毛则缺乏中央微管对和动力臂，呈“9 + 0”结构，因此不具备运动能力。纤毛的形成依赖于纤毛内转运系统(intraflagellar transport, IFT)，负责将合成的纤毛组分运输至纤毛顶端。
目前已发现数百种蛋白质参与纤毛生成过程，其中部分蛋白质的编码基因与纤毛相关遗传性疾病相关联。纤毛病涉及初级纤毛，通常表现为影响中枢神经系统、眼睛、骨架及肾脏在内的多器官表型。这些疾病既包括较为常见的疾病，如多囊肾病(polycystic kidney disease, PKD)，也包括一些罕见的疾病，例如口面指综合征(oral-facial-digital syndrome, OFD)、乔贝特综合症(Joubert syndrome, JBTS)、伯特-霍格-杜布(Birt-Hogg-Dubé, BHD)综合症等。初级纤毛功能失调在黑色素瘤、乳腺癌等癌症中也起到关键作用。此外，运动纤毛功能失调也导致运动纤毛病，如男性的偏侧发育缺陷、生育力丧失和原发性纤毛运动障碍(primary ciliary dyskinesia, PCD)。纤毛与自噬的相互作用在这些疾病的发展中起着关键作用，因此深入理解这一交互机制对于疾病治疗具有重要意义。
2 自噬基本原理自噬是一种高度保守的细胞内降解过程，专门负责将错误折叠的蛋白质、受损细胞器或其他细胞废物隔离至双层膜自噬体中，并分解和回收。超过30个与自噬相关基因(autophagy-related, ATG)依次参与自噬体形成及其与溶酶体的融合过程，促进细胞废物的高效降解，进而确保细胞内部环境的稳定性并增强细胞对外界压力的抵抗力。自噬启动、囊泡成核、自噬体延伸和溶酶体融合4个阶段由ATG蛋白协调，受多种上游信号如雷帕霉素激酶靶蛋白复合物1(mechanistic target of rapamycin kinase complex 1, mTORC1)和AMP活化蛋白激酶(AMP activated protein kinase, AMPK)等调控。本团队前期报道了活性氧-自噬调控、AMPK-线粒体自噬等机制参与心血管疾病发生；并首次发现并报道了一种新型选择性自噬-高尔基体自噬并进行了命名[4-5]。最近研究发现自噬与初级纤毛之间存在紧密联系，初级纤毛不仅是自噬体形成的场所，其调控蛋白对自噬体的形成也至关重要。自噬也能够通过降解特定的纤毛蛋白调控纤毛生成，反映了自噬和初级纤毛之间的相互作用[1]。
3 纤毛生成与自噬的双向串扰 3.1 纤毛生成影响自噬2013年，Pampliega团队首次揭示了纤毛对自噬的调控作用，发现自噬体形成蛋白如PIK3R4/VPS15、ATG16L1及自噬体扩展复合物成分PIK3C3/VPS34和成熟标记LC3、GABARAP在纤毛基体和轴丝上的特异性分布，表明纤毛膜是自噬体形成的特殊场所[1]。然而，自噬体成核关键蛋白BECN1和ULK1未在纤毛定位，显示出自噬体形成路径的多样性。在血清饥饿诱导纤毛生成和自噬的情况下，自噬激活需要存在功能正常的初级纤毛，Ift20和Ift88缺失的细胞在去除血清后显示出纤毛生成缺陷和自噬减少。此外，Hedgehog(Hh)信号的激活不仅触发其靶基因转录，同时也诱发自噬过程。在Hh信号通路持续活跃的条件下，自噬过程被过度激活，而Hh拮抗剂能明显降低自噬水平。不同的外部刺激，如饥饿、生长因子、机械应力等，也能明显激活初级纤毛依赖的自噬过程[1-6]。Jang等[7]发现了初级纤毛-自噬-Nrf2轴。在神经外胚层(neuroectoderm, NE)前体中，纤毛形成的增加会激活自噬过程，从而导致NFE2L2/Nrf2失活。抑制NFE2L2与多能性基因POU5F1和NANOG上游区域结合活性会促使NE分化。
2016年，Orhon等[8]首次发现机械应力作用于初级纤毛并激活自噬发生。在肾上皮细胞中，初级纤毛通过传导由流体流动引起的细胞外剪切应力，诱导丝氨酸/苏氨酸激酶11(serine/threonine kinase 11, STK11/LKB1)介导的AMPK活化和mTORC1失活(Fig 1A)。这种刺激导致自噬上调和细胞体积缩小，相应地，初级纤毛缺陷的细胞则表现出细胞肥大。研究表明，初级纤毛组分FLCN在受到剪切应力时表达上调，并在AMPK的上游发挥作用，以自噬依赖性方式协调肾上皮细胞(kidney epithelial cell, KEC)的细胞体积减小[9]。有趣的是，在受到剪切应力的肾上皮细胞中，初级纤毛依赖性自噬可以独立于ULK1和BECN1蛋白起作用。
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| Fig 1 Schematic representation of mechanism of Cilia-autophagy crosstalk A: Hedgehog (Hh) ligands activate both Hh signaling transduction and autophagy. Shear stress induces the FLCN-STK11-AMPK-MTORC1 cascade in kidney epithelial cells, and mechanical stress triggers the autophagy stimulatory SMAD2-SMAD3 pathway and the inhibitory AKT1 signaling in trabecular meshwork cells; B: Basal autophagy inhibits ciliogenesis by removing IFT20, while serum starvation-induced autophagy promotes ciliogenesis and cilia elongation by degrading ciliary proteins such as OFD1, MYH9, CP110, and KIF19. |
近期研究表明，初级纤毛介导的自噬在眼前节的梁网状(trabecular meshwork, TM)细胞的生理性应激中发挥重要作用，特别是在压力诱导的自噬背景下。TM细胞能够感知眼球运动等变形产生的机械应力，并通过重新组织肌动蛋白骨架等方式作出响应。自噬激活是TM细胞在施加机械应力后的响应之一。初级纤毛在机械应力诱导的自噬中充当TM细胞的机械感受器，并确定了AKT1和SMAD2-SMAD3信号通路调节该过程激活，并在眼内压稳态中发挥关键作用[10](Fig 1A)。此外，Xiang等[11]的研究进一步证明，机械应力能够促进纤毛生成，并在软骨发育过程中激活自噬过程。
此外，部分核心纤毛蛋白还显示与纤毛无关的自噬功能。多种参与纤毛生成并在纤毛病变中发生突变的蛋白质在自噬形成的不同阶段发挥独立于纤毛的直接作用。其中，口面指综合征1 (oral-facial-digital syndrome 1, OFD type I)蛋白不仅通过自噬降解促进纤毛生成，还直接参与调控自噬级联反应。OFD1通过促进ULK1自噬起始复合物ATG13的自噬降解来控制自噬体形成，并且OFD1被发现是ATG13的新型自噬受体[12]。OFD1蛋白的中央区域能特异性地结合ATG13，而OFD1蛋白C端LC3互作区(LC3-interacting region, LIR)结构域介导其与ATG8蛋白的直接相互作用。值得注意的是，OFD1介导的ATG13自噬降解能够独立于OFD1与纤毛相关的功能，从而抑制自噬[12]。
纤毛生成必需的中心粒周物质1(pericentriolar material 1, PCM1)也在与纤毛无关的情况下参与GABARAP-自噬体的生物发生。PCM1通过LIR结构域与GABARAP发生相互作用，并在中心体卫星处控制GABARAP的定位和降解，从而影响GABARAP-自噬体的形成。纤毛内转运蛋白IFT20能够调控非纤毛T细胞的自噬发生，而该细胞的稳态、激活和分化则依赖于细胞的基础自噬[13]。IFT20能够与ATG16L1相互作用，并对ATG16L1与高尔基体和早期核内体的结合至关重要，两者都是自噬体伸长的重要膜来源。在基础条件下，IFT20通过允许ATG16L1和下游自噬调节因子募集到T细胞的早期核内体，参与了早期核内体的自噬体形成[13]。
3.2 选择性自噬参与纤毛生成2013年，Tang等[2]首次提出自噬参与调控纤毛生成，并揭示了血清饥饿诱导的自噬通过选择性降解OFD I型综合征基因编码的OFD1蛋白的卫星池来促进纤毛形成。OFD1定位于中心粒/基体以及中心粒卫星，并参与中心粒/基体对于母中心粒远侧突起的形成。该过程是纤毛形成必要的IFT88蛋白募集所需的。此外，通过对ofd1敲除小鼠模型表征，阐明了OFD1在初级纤毛组装中的作用。然而，基础自噬通过降解纤毛运输的关键组分纤毛内转运蛋白IFT20，抑制了小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts, MEFs)中的纤毛发生[1]。基础自噬主要通过清除IFT20来限制纤毛生成，而血清饥饿诱导的自噬则通过清除OFD1蛋白的卫星池来增强纤毛生成(Fig 1B)。
此后，其他研究团队也证明了自噬降解可以控制纤毛生成。细胞质的组蛋白去乙酰化酶6(histone deacetylase 6, HDAC6)同样参与了选择性自噬-纤毛形成。HDAC6作为重要的细胞质微管去乙酰化酶，通过调控微管稳定性影响有丝分裂和趋化作用，并促进自噬体-溶酶体融合。在慢性吸烟暴露的气道上皮细胞中自噬增加，同时存在HDAC6介导的运动纤毛缩短和定位于自噬体部分的纤毛蛋白(例如IFT88、ARL13、中心体蛋白1[centrin 1, CETN1]和中心粒周蛋白(pericentrin, PCNT)数量增加[14]。
最近关于选择性自噬参与纤毛生成的研究主要集中在以下3方面(Fig 1B)：
1) 研究揭示了去除中心粒卷曲螺旋蛋白110(centriolar coiled-coil protein 110, CP110)对于血清饥饿后启动纤毛生成的重要性，这一过程需要NudC结构域蛋白2(NudC domain containing 2, NUDCD2/NudCL2)的参与。NudCL2作为一种选择性自噬受体，其LIR基序可介导CP110与LC3蛋白的结合；特别是在血清剥夺条件下发生，从而促进纤毛形成[15]。
2) 最近的研究发现NIMA相关激酶9(NIMA related kinase 9, NEK9)参与了选择性自噬调控的纤毛生成，它是纤毛生成负调节因子肌球蛋白重链9(myosin heavy chain 9, MYH9)的选择性自噬受体。NEK9/MYH9依赖性的自噬降解通过促进肌动蛋白动力学诱导了纤毛生成。有趣的是，Yamamoto等[16]发现，NEK9存在LIR结构域，当该结构域发生突变时会影响小鼠肾脏的纤毛形成。
3) Arora等[17]发现，自噬调控运动纤毛的生长。纤毛长度对于黏液纤毛清除至关重要。研究发现，纤毛只有在达到临界长度后才会发挥功能，改变纤毛长度会导致流体流动的紊乱。位于纤毛尖端的驱动蛋白家族成员19(kinesin family member 19, KIF19/KIF19A)参与控制纤毛长度。腺苷酸环化酶6(adenylate cyclase 6, ADCY6)作为cAMP调节初级纤毛长度的主要供体，通过抑制自噬来抑制KIF19的降解[17]。具体而言，KIF19与AMPK存在相互作用，ADCY6会抑制AMPK-KIF19结合。在气道上皮细胞缺乏ADCY6的情况下，AMPK的激活将动员KIF19进入自噬体进行降解。因此，KIF19水平降低与纤毛伸长呈负相关，反之亦然。
3.3 纤毛生成与自噬相互作用中的争议性问题纤毛与自噬的相互作用自发现以来一直备受争议[1-2]。Liu等[18]研究揭示了作为营养感知受体的转录因子PPARA和NR1H4如何通过调节自噬基因的表达，在不同营养状态下对纤毛形成产生正向或反向影响。具体来说，PPARA激活通过诱导LC3、SESN2、ULK1、ATG2A和ATG12等自噬基因表达和纤毛生成来促进自噬。而NR1H4则通过抑制自噬基因表达来抑制纤毛形成[18]。舍曲林、氟奋乐汀等化合物通过激活自噬诱导纤毛生成，其机制涉及增加LC3斑点形成和降低特定自噬标记物SQSTM1蛋白的表达水平。此外，Lam等[14]提出了“纤毛自噬”这一概念用于描述自噬介导的纤毛解体，其主要过程是通过降解IFT88等纤毛组分实现。RPGRIP1L(过渡区组分)缺失的MEFs表现出自噬活性降低，并导致纤毛延长。通过使用自噬早期阶段抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine, 3-MA)处理能够增加细胞纤毛长度；而自噬激活剂雷帕霉素或ABT-737处理后则导致纤毛长度减少。
4 纤毛和自噬相关的疾病纤毛生成和自噬近期被发现在功能上存在关联，并对人类健康和疾病产生影响。最近研究报告了由于自噬增加或减少而导致的疾病示例，这在两种情况下都会导致纤毛的丧失或缩短；相反，纤毛功能障碍可能在越来越多的自噬相关疾病中发挥作用。因此，我们介绍了与纤毛形成异常和自噬缺陷的相关疾病。
4.1 多囊肾病PKD是一种常见的纤毛病，以肾脏形成多个增生性囊肿为特征，可能导致终末期肾病[19]。研究表明，囊肿形成与mTORC1信号过度活跃有关，雷帕霉素等mTORC1抑制剂能减缓PKD动物模型和患者囊肿增长。然而，其他mTOR抑制剂如西罗莫司治疗则不能阻止常染色体显性遗传性多囊肾(ADPKD)患者多囊肾的生长。通过突变小鼠的纤毛相关蛋白CYSTIN(cpk模型)或突变大鼠的SAMCYSTIN蛋白(Han: SPRD模型)，可以诱导其肾脏中的纤毛功能障碍。在cpk小鼠PKD模型中，其肾脏的自噬水平相对较低；PKD大鼠肾小管上皮细胞的LC3-Ⅱ和Beclin 1水平也较高。PKD主要由多囊肾蛋白1(polycystin-1, PC1)基因突变引起。PC1蛋白在初级纤毛中富集，负责传递外来环境信号至细胞内部。PC1缺陷会增加mTORC1活性，而雷帕霉素治疗可逆转这一效应。PC1通过影响可溶性结节硬化复合物TSC1/TSC2复合物结合，间接调节mTORC1信号，影响肾脏病变的发展。
在雷帕霉素存在条件下，PC1-/- MEFs细胞的自噬体形成未显著增加，这表明在该细胞模型中存在自噬受损。此外，禁食条件下也不会改变PC1缺陷小鼠的LC3加工过程[20]。而给予雷帕霉素或食物限制能够改善PKD模型动物和患者的症状。这表明mTORC1对自噬的抑制可能不是PKD疾病进展的唯一驱动力，而是纤毛组分的突变通过引起mTORC1失调和自噬受损来共同推动疾病进展。
4.2 结节性硬化症结节性硬化症(tuberous sclerosis complex, TSC)是一种由TSC1或TSC2抑癌基因突变引起的常染色体显性多系统疾病，症状包括非恶性脑或心脏肿瘤、肾脏和肺囊肿，以及神经认知缺陷等。TSC1和TSC2的编码蛋白hamartin和tuberin在体内形成复合体，影响mTOR信号通路及自噬。研究显示，TSC1和TSC2同样调节初级纤毛的长度和功能[21]。在TSC患者和小鼠模型的大脑中，纤毛化减少的神经元显示出mTORC1活性增加，而雷帕霉素治疗可以使其恢复。同时，热休克蛋白抑制剂能够抑制mTORC1活性并恢复纤毛，从而提示热休克蛋白和相关机制作为药物靶点，用于改善因TSC1和TSC2缺失引起的mTORC1活性降低和纤毛功能障碍。
4.3 局灶性皮质层失调局灶性皮质发育畸形(focal malformations of cortical development, FMCDs)是一种大脑皮层异常，由影响mTOR通路的体细胞突变引起，与儿童顽固性癫痫有关。这些神经结构异常包括局限性脑皮质发育不良(focal cortical dysplasia, FCD)、半侧巨脑症(hemimegalencephaly, HME)和TSC。Park等[22]报道，mTOR在脑体细胞突变并导致mTOR通路的高度活化，进而抑制自噬。在FMCDs患者中，神经元纤毛生成受损与OFD1蛋白的自噬介导降解失效有关。这些发现在小鼠模型以及HME、FCD和TSC患者的脑组织中得到了证实。此外，自噬介导的纤毛生成紊乱通过废除Wnt信号，导致FMCDs中的局灶性皮层分层异常[22]。
4.4 口面指综合征1OFD type 1以肾脏、肝脏和胰腺囊肿、骨骼缺陷、中枢神经系统受累((畸形和智力障碍)以及口颌异常为特征。如前所述，OFD1蛋白是一种新型的自噬受体，控制自噬体的生成[12]。OFD Ⅰ型综合征突变模型中，自噬失调与肾囊性疾病的发病机制有关，调控自噬可改善肾囊性疾病的发生，这表明调控自噬可能是肾囊性疾病的治疗靶点[12]。
4.5 伯特-霍格-杜布综合征BHD综合征是一种与卵泡蛋白(folliculin, FLCN)基因突变相关的罕见遗传性疾病，特征包括皮肤、肺部和肾脏的多发性肿瘤。FLCN编码一种位于溶酶体膜上GTP酶活化蛋白(GAP)，在氨基酸反应中通过mTORC1信号级联发挥关键作用，其活性受营养状态调控，从而影响自噬过程。FLCN通过ULK1磷酸化并与GABARAP相互作用以激活自噬。在BHD患者的透明细胞瘤中，FLCN的缺失导致GABARAP、LC3斑点增加以及SQSTM1/p62水平上调，表明BHD相关肾肿瘤中自噬受损。此外，FLCN还在初级纤毛中发挥作用，其功能障碍导致初级纤毛生成受损和纤毛依赖性的WNT和PCP信号通路失调。FLCN还参与调节mTORC1对流体流动的反应，通过在纤毛中招募STK11/LKB1以激活纤毛基体的AMPK并下调mTORC1活性[23]。
4.6 朱伯特综合征JBTS是一种主要表现为小脑和脑干畸形、肌张力低下、视网膜损害和发育迟缓的纤毛病。INPP5E基因突变是JBTS的一个重要标志，该基因编码的蛋白定位在初级纤毛上，控制着纤毛的磷脂酰肌醇水平，并影响初级纤毛相关信号蛋白贩运和Hh信号传导。INPP5E失活会导致细胞纤毛缩短并抑制纤毛介导的Hh信号通路。此外，Hasegawa等[24]还发现INPP5E定位在溶酶体上，以一种与纤毛无关的方式促使自噬体与溶酶体融合。受INPP5E突变影响酶磷酸酶活性的患者往往存在严重地自噬缺陷[24]。
5 靶向初级纤毛的小分子抑制剂目前对于初级纤毛的研究主要来源于模型生物中对纤毛生成调控因子的基因敲除研究；然而，但这种方法在探究初级纤毛这类动态结构时存在局限。因此，开发针对初级纤毛生成的特异性小分子抑制剂，将有助于以更加高度动态的方式推动初级纤毛的研究。当前，虽然尚未发现特异性靶向初级纤毛生成的小分子抑制剂，但该综述对若干能抑制纤毛组装的小分子抑制剂及其细胞调控过程进行了全面回顾。
5.1 细胞骨架药物在纤毛生成调节剂的研究中，细胞骨架药物是首批被发现的化合物。纤毛微管比细胞质微管更加稳定，因此对该类药物更具抵抗力。微管解聚药物如秋水仙碱和微管稳定剂如紫杉醇不会影响细胞间期初级纤毛的形成或有丝分裂期纤毛的解聚。然而，在特定条件下，如纺锤微管缺陷引起的4N微核G0/G1期细胞中，高剂量的秋水仙碱处理会阻止新纤毛的组装，尽管纤毛基体仍能附着在细胞膜上。这表明，在纤毛组装晚期，高浓度的微管解聚药物能在纤毛组装的后期阶段抑制新生初级纤毛的形成。此外，肌动蛋白动力学调节剂也能对初级纤毛生成产生影响[25]。肌动蛋白聚合抑制剂细胞松弛素D能够诱导初级纤毛生成。肌动蛋白稳定剂茉莉烯内酯对初级纤毛生成具有潜在抑制作用[25]。细胞松弛素D和茉莉烯内酯均能诱导促进纤毛伸长的可溶性微管蛋白表达增加，而紫杉醇则能够抑制这种情况的增加。
5.2 Hedgehog信号通路抑制剂初级纤毛的生成与Hedgehog(Hh)信号通路调控密切相关。最初的发现是在研究Hh信号通路抑制剂时，意外发现了初级纤毛生成的抑制剂。Hyman等首次发现Hh信号通路小分子抑制剂HPI-4，同时也能够抑制初级纤毛生成，从而影响Hh信号传导[26]。HPI-4后被更名为Ciliobrevin A，并被确认为是一种动力蛋白(Dynein)抑制剂[27]；其通过抑制Dynein-2依赖的纤毛运输逆行来阻止初级纤毛生成。通过筛选鉴定，Hh通路抑制剂CA1和CA2也同时抑制初级纤毛的生成，并通过干扰纤毛基体与微管网络的结构来实现其作用。
5.3 成纤维细胞生长因子受体1抑制剂成纤维细胞生长因子受体1(fibroblast growth factor receptor 1, FGFR1)是纤毛生成的关键调节因子之一，在早期胚胎发育中对纤毛生成有重要作用。研究表明，使用FGFR1抑制剂SU5402在斑马鱼胚胎早期能抑制纤毛生成，引起胚胎发育紊乱[28]；而在胚胎发育后期则不影响纤毛生成但会影响正常发育。此外，FGFR1抑制剂如BGJ398在耐药肿瘤细胞中抑制原发性纤毛生长，提高治疗敏感性[28]。SU5402还通过干预FGFR1介导的Pcdh15蛋白磷酸化影响纤毛组装过程。然而，SU5402和BGJ398作为非特异性抑制剂还可能靶向其他FGF受体和激酶，这提示了特异性靶向FGFR1干预纤毛生成的复杂性和潜在研究价值。
5.4 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)是初级纤毛生成的关键调控因子，既能促进也能抑制纤毛形成[29]。CDK5通过控制Dynein依赖的IFT调控蛋白Nde1和微管调控蛋白CRMP2，正向调控初级纤毛生成[29]。罗斯科维汀及其类似物(S)-CR8作为CDK5抑制剂，在多囊性肾脏病模型中显著抑制囊泡生成，这是由于罗斯科维汀和(S)-CR8通过抑制CDK5和CRMP2的磷酸化，从而减少初级纤毛的长度。因此，罗斯科维汀和(S)-CR8通过直接抑制纤毛运输和间接扰乱微管细胞骨架来抑制纤毛生成。此外，罗斯科维汀和(S)-CR8之所以能有效治疗囊泡生成，也是由于它们同时调节初级纤毛生成和细胞周期机制。
6 总结与展望细胞通过初级纤毛这一感受器官来控制细胞自噬等分解代谢过程，并通过位于纤毛周围的自噬机制实现。目前，已知通过纤毛生成介导细胞自噬过程的作用机制主要包括Hh家族的配体、流体作用下纤毛生成等。目前的研究也不能排除光、激素、胰岛素、生长因子等刺激通过纤毛依赖的方式影响自噬。同时，自噬的抑制和激活都以环境依赖性的方式影响纤毛生成。例如，使用自噬抑制剂3-MA、氯喹或巴胺霉素A1(bafilomycin A1, BafA1)处理会减少纤毛长度，而使用自噬诱导剂如Tat-Beclin 1和海藻糖则促进了人肾皮质近曲小管上皮细胞中的纤毛生成[13]。相反，Iaconis等在相同的细胞系中发现，使用Baf A1和Tat-Beclin 1处理则出现相反效果[30]。这些结果提示自噬在纤毛的形成和维持中可能具有细胞环境依赖性的作用。
实际上，根据细胞类型、实验条件和纤毛周期的阶段不同，自噬调控因子和纤毛载体蛋白可能表现出差异。因此，进行自噬调控因子和辅助因子的表达分析和相互作用图谱，能够提供关于细胞自噬的环境依赖性作用控制纤毛生长的信息。同时，自噬调控与纤毛生成之间存在相互作用，这种影响受到环境因素的调节，以确保感知器官的正确形成。尽管如此，至今关于自噬与纤毛生成的双向串扰研究仍然有限，主要都集中在研究营养匮乏条件下自噬调控与初级纤毛之间的相互作用上，而没有考虑其他调节自噬途径的刺激作用。此外，尽管已知ATG蛋白定位于初级纤毛，但关于它们初级纤毛的功能知之甚少。
纤毛病的发生涉及初级纤毛，通常表现为影响中枢神经系统等内脏器官的多器官表型。本综述系统性介绍了常见的纤毛疾病和罕见的遗传性纤毛疾病，包括PKD、TSC、FMCDs、OFD1型等。上述疾病案例提示部分纤毛病的临床表现可能是由于自噬失调，因此纤毛病也可以被视为自噬性疾病。另一方面，与自噬失调相关的病理条件，如神经退行性疾病、肌肉和肝脏疾病，以及癌症，同样可能涉及异常的纤毛生成和功能调节。在纤毛病中观察到的部分临床表现可能来自于自噬受到干扰的结果，并考虑到纤毛蛋白在自噬调节中的纤毛相关作用。此外，随着纤毛病或纤毛功能异常相关的基因清单以及编码控制自噬的蛋白质不断增加，这对纤毛和自噬相关疾病可能具有更加深远的影响。因此，调节自噬可能是治疗纤毛病的潜在机会；同时，分析纤毛生成可能是治疗方案的良好指标，其中包括目前未与初级纤毛功能相关的疾病中自噬调节剂的治疗方法。
为推动更高度动态的初级纤毛研究，发展高度特异性的初级纤毛生成小分子抑制剂至关重要。这类抑制剂将对初级纤毛功能失调引起的疾病治疗具有潜在药理学价值。目前虽然尚无特异性靶向初级纤毛生成的小分子抑制剂，但已有细胞骨架药物、Hh信号通路抑制剂、FGFR1抑制剂和CDK抑制剂等被研究。这些药物在特定情境下表现出对初级纤毛生成的抑制作用，但同时也存在局限性，需要深入研究。例如，微管解聚药物在特定情境下对初级纤毛生成产生抑制作用。而这种抑制作用具体是通过干扰轴突微管动力学直接抑制纤毛生成，还是通过扰乱细胞质细胞骨架间接抑制纤毛生成，仍有待更深入的研究。细胞骨架药物对细胞膜、囊泡运输、细胞分裂和细胞扩散等细胞过程具有主要的直接作用，可通过多种间接机制影响纤毛发生；这也凸显了使用这类化合物靶向初级纤毛生成的一些局限性。同样，多种Hh通路抑制剂能够通过直接干扰纤毛运输过程来抑制初级纤毛的生成。然而，这些药物同时也会扰乱多个细胞质过程，从而以间接方式影响初级纤毛生成，包括细胞质动力蛋白依赖的过程、中心粒复制以及微管细胞骨架的组织。因此，未来的研究方向可能包括寻找更特异性的抑制剂、深入挖掘这些药物的分子机制，并在临床中验证它们的有效性。综上所述，尽管纤毛生成抑制剂的临床开发面临诸多挑战，但针对纤毛生成的小分子抑制剂的开发对纤毛病和癌症治疗仍具有重要意义。
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