關(guān)于細(xì)胞自噬的研究進(jìn)展楊梅山

1、關(guān)于細(xì)胞自噬的研究進(jìn)展 ——2016諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,自噬與諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎 自噬的研究現(xiàn)狀,2,主要內(nèi)容,自噬與諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,3,溶酶體,自噬與諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,4,自噬的研究現(xiàn)狀,5,Autophagy 一詞來源于希臘語，auto指自身、phagy是吃的意思，autophagy意為自體吞噬，簡稱自噬。,基本概念,自噬的研究現(xiàn)狀,自噬是一個吞噬自身細(xì)胞質(zhì)蛋白或細(xì)胞器并使其包被進(jìn)入囊泡(自噬體)，并與

2、溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹的內(nèi)容物的過程，藉此實現(xiàn)細(xì)胞本身的代謝需要和某些細(xì)胞器的更新。,6,基本概念,自噬在進(jìn)化過程中高度保守，從酵母、果蠅到脊椎動物和人都可以找到參與自噬的同源基因。目前至少已經(jīng)鑒定出34種參與酵母自噬的特異性基因。其命名從最初稱為APG，AUT和CVT，現(xiàn)已被統(tǒng)一命名為酵母自噬相關(guān)基因ATG(autophagy-related gene，ATG)。哺乳動物自噬基因的命名和酵母相似，但也有個別差異，如酵母

3、的ATG1，6和8在哺乳動物中分別稱為ULK1， Beclin1 和LC3。,7,自噬的研究現(xiàn)狀,基本概念,主要自噬相關(guān)蛋白（ Atg ）,8,自噬的研究現(xiàn)狀,基本概念,自噬的研究現(xiàn)狀,9,小自噬,大自噬,分子伴侶介導(dǎo)自噬（CMA）,Giordano, et al.,2014,分 類,自噬的研究現(xiàn)狀,10,起始,延伸,閉合,成熟,降解,1,2,3,4,5,Ravikumar,et al., 2010,發(fā)生過程,自噬的研究現(xiàn)狀,11,

4、,,,,,,,自噬上游調(diào)控,自噬過程調(diào)節(jié),,,調(diào)控方式,自噬的研究現(xiàn)狀,12,1電鏡技術(shù)普通透射電鏡技術(shù) 免疫電鏡技術(shù)2化學(xué)和免疫化學(xué)染色法基于自噬標(biāo)記蛋白的檢測方法標(biāo)記自噬溶酶體結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù),檢測方法,普通透射電鏡技術(shù),13,自噬的研究現(xiàn)狀,檢測方法,自噬的研究現(xiàn)狀,檢測方法,14,Western Blot,,,,,15,Wightman,et al., 2015,自噬的研究現(xiàn)狀,檢測方法,免疫熒光染色-LC3B,對照組,

5、氯奎處理組,16,自噬的研究現(xiàn)狀,檢測方法,陰性對照,雷帕霉素處理,NDV感染,GFP-LC3指示技術(shù),17,自噬的研究現(xiàn)狀,檢測方法,GFP-LC3融合蛋白示蹤HeLa cells自噬的形成,18,自噬的研究現(xiàn)狀,檢測方法,1、維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)2、應(yīng)激功能3、防御功能4、延長壽命5、控制細(xì)胞死亡及癌癥,自噬的研究現(xiàn)狀,生理意義,巴伐洛霉素A1,自噬的研究現(xiàn)狀,20,誘導(dǎo)自噬：二甲雙胍、雷帕霉素、白藜蘆醇和饑餓抑制自噬：3-MA(

6、3-甲基腺嘌呤)、wortmannin、LY294002、CQ(氯喹)、巴伐洛霉素A1、 蛋白酶抑制劑,Takeda-Watanabe, et al., 2013,干預(yù)方式,21,自噬的研究現(xiàn)狀,健康和疾病,,自噬是細(xì)胞適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境或滿足自身發(fā)育需要的一種調(diào)節(jié)方式。細(xì)胞自噬與人類健康維持和疾病防治有密切的關(guān)系。自噬過度還是自噬不足都可能導(dǎo)致疾病發(fā)生。 目前，自噬與人類健康和疾病的關(guān)系研究尚不是很透徹，呈現(xiàn)出遏制或促進(jìn)疾病發(fā)生

7、的雙面作用：某些情況下，自噬能幫助防止或遏制疾病的發(fā)生發(fā)展在另外一些情況下，細(xì)胞自噬則會促進(jìn)疾病的發(fā)生,22,自噬的研究現(xiàn)狀,疾病和健康,,23,自噬的研究現(xiàn)狀,神經(jīng)退行性疾病,神經(jīng)退行性疾病是年齡依賴性疾病,大量突變或錯誤折疊的蛋白質(zhì),如β淀粉樣蛋白(Aβ)、tau蛋白、α突觸核蛋白(α-synuclein)和Huntingtin蛋白在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)聚集,使神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行性變性死亡,引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能逐漸缺失,導(dǎo)致患者表現(xiàn)出進(jìn)行性的

8、認(rèn)知和運(yùn)動功能障礙的一類疾病,包括阿爾茨海默病AD、帕金森癥PD和亨廷頓舞蹈癥HD等。,24,自噬的研究現(xiàn)狀,,,,,,,,神經(jīng)退行性疾病,疾病的早期階段，自噬起保護(hù)作用，激活自噬可加速變性蛋白的清除來阻止疾病的進(jìn)一步發(fā)展。使用促進(jìn)細(xì)胞自噬的藥物，如Rapamycin（雷帕霉素）可改善PD、AD等疾病的病情。 隨著疾病的進(jìn)展，蛋白質(zhì)聚積物越來越多，對溶酶體蛋白酶降解的敏感性下降，自噬的持續(xù)性激活最終引發(fā)自噬性細(xì)胞死亡，這樣自噬又促進(jìn)

9、了神經(jīng)元的死亡。,自噬的研究現(xiàn)狀,神經(jīng)退行性疾病,感染性疾病是指由致病微生物（包括朊毒體、病毒、衣原體、支原體、立克次體、細(xì)菌、螺旋體、真菌、寄生蟲）通過不同方式引起人體發(fā)生感染并出現(xiàn)臨床癥狀的疾病。研究表明，細(xì)胞自噬是機(jī)體重要的抵抗病原微生物的通路。,自噬的研究現(xiàn)狀,感染性疾病,細(xì)胞自噬對免疫和感染具有多種作用： 激活先天性免疫和獲得性免疫； 維持免疫細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)； 降解病原微生物等。但是，大量的免疫信號也可以調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬。,

10、表明兩者之間有相互聯(lián)系，并相互影響,自噬的研究現(xiàn)狀,感染性疾病,自噬的研究現(xiàn)狀,感染性疾病,免疫信號對細(xì)胞自噬的調(diào)節(jié),細(xì)胞自噬是一個潛在的感染性疾病治療靶標(biāo)或靶點。 但是，某些病原體通過進(jìn)化，具有逃避細(xì)胞自噬的能力，甚至利用細(xì)胞自噬為病原體復(fù)制和發(fā)育提供有利條件。,自噬的研究現(xiàn)狀,感染性疾病,腫瘤（tumor）是機(jī)體在各種致癌因素作用下，局部組織的某一個細(xì)胞在基因水平上失去對其生長的正常調(diào)控，導(dǎo)致其克隆性異常增生而形成的新生物。

11、 自噬在腫瘤形成和發(fā)展中的作用目前仍有爭議。自噬可在腫瘤起始階段抑制腫瘤，也可在腫瘤發(fā)展階段保護(hù)腫瘤。,30,自噬的研究現(xiàn)狀,腫 瘤,自噬在治療癌癥的方面有很大前景誘導(dǎo)自噬—促進(jìn)腫瘤細(xì)胞死亡 在某些腫瘤中自噬性死亡可能是腫瘤細(xì)胞死亡的重要方式。比如：三氧化二砷(As203)可以通過上調(diào)Beclin 1的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞自噬性死亡，從而緩解淋巴細(xì)胞性白血病和多發(fā)性骨髓瘤的病情；促自噬類藥物替莫唑胺，可以選擇性地殺滅具有凋

12、亡抗性的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞。表明：誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞過度自噬，也可能是抗腫瘤治療的重要思路。抑制自噬—增強(qiáng)腫瘤放化療敏感性 大量研究顯示，自噬抑制劑可以增強(qiáng)惡性膠質(zhì)瘤、多發(fā)性骨髓瘤、乳腺癌、結(jié)直腸癌及前列腺癌等多種腫瘤對放化療的敏感性。因此，自噬抑制劑與常規(guī)治療的聯(lián)合應(yīng)用可能是提高療效的潛在手段。,自噬的研究現(xiàn)狀,腫 瘤,衰老與死亡是自然界生物體不可抗拒的規(guī)律。在細(xì)胞水平上，衰老是隨時間逐漸出現(xiàn)的細(xì)胞修復(fù)機(jī)制障礙，主要體現(xiàn)在細(xì)胞膜流動

13、性降低、脂褐質(zhì)色素累積、酶活性下降、蛋白質(zhì)聚集體增加等。 細(xì)胞自噬與衰老有著密切關(guān)系。衰老往往伴隨自噬活性不足，而許多老年病受累組織也存在自噬功能異常。,自噬的研究現(xiàn)狀,衰 老,自噬活動增強(qiáng)具有抗衰老作用適度激活自噬能夠延緩衰老，細(xì)胞自噬是各種真核生物衰老非常重要的調(diào)節(jié)機(jī)制。不同程度的飲食干預(yù)(如整體能量攝入限制或者特種氨基酸攝入限制等)和藥物干預(yù)（如白藜蘆醇或雷帕霉素等）都能增強(qiáng)機(jī)體自噬水平，幫助延年益壽，這為“吃飯只吃