關于細胞自噬的研究進展楊梅山

1、關于細胞自噬的研究進展 ——2016諾貝爾生理學或醫(yī)學獎,自噬與諾貝爾生理學或醫(yī)學獎 自噬的研究現(xiàn)狀,2,主要內(nèi)容,自噬與諾貝爾生理學或醫(yī)學獎,3,溶酶體,自噬與諾貝爾生理學或醫(yī)學獎,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胞質(zhì)蛋白或細胞器并使其包被進入囊泡(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)細胞本身的代謝需要和某些細胞器的更新。,6,基本概念,自噬在進化過程中高度保守，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電鏡技術普通透射電鏡技術 免疫電鏡技術2化學和免疫化學染色法基于自噬標記蛋白的檢測方法標記自噬溶酶體結構的檢測技術,檢測方法,普通透射電鏡技術,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,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、維持細胞穩(wěn)態(tài)2、應激功能3、防御功能4、延長壽命5、控制細胞死亡及癌癥,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,干預方式,21,自噬的研究現(xiàn)狀,健康和疾病,,自噬是細胞適應內(nèi)外環(huán)境或滿足自身發(fā)育需要的一種調(diào)節(jié)方式。細胞自噬與人類健康維持和疾病防治有密切的關系。自噬過度還是自噬不足都可能導致疾病發(fā)生。 目前，自噬與人類健康和疾病的關系研究尚不是很透徹，呈現(xiàn)出遏制或促進疾病發(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，細胞自噬則會促進疾病的發(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)細胞內(nèi)聚集,使神經(jīng)細胞進行性變性死亡,引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能逐漸缺失,導致患者表現(xiàn)出進行性的

8、認知和運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，自噬起保護作用，激活自噬可加速變性蛋白的清除來阻止疾病的進一步發(fā)展。使用促進細胞自噬的藥物，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)自噬性細胞死亡，這樣自噬又促進

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，細胞自噬是機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,免疫信號對細胞自噬的調(diào)節(jié),細胞自噬是一個潛在的感染性疾病治療靶標或靶點。 但是，某些病原體通過進化，具有逃避細胞自噬的能力，甚至利用細胞自噬為病原體復制和發(fā)育提供有利條件。,自噬的研究現(xiàn)狀,感染性疾病,腫瘤（tumor）是機體在各種致癌因素作用下，局部組織的某一個細胞在基因水平上失去對其生長的正常調(diào)控，導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自噬—促進腫瘤細胞死亡 在某些腫瘤中自噬性死亡可能是腫瘤細胞死亡的重要方式。比如：三氧化二砷(As203)可以通過上調(diào)Beclin 1的表達，誘導細胞自噬性死亡，從而緩解淋巴細胞性白血病和多發(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)瘤細胞。表明：誘導腫瘤細胞過度自噬，也可能是抗腫瘤治療的重要思路。抑制自噬—增強腫瘤放化療敏感性 大量研究顯示，自噬抑制劑可以增強惡性膠質(zhì)瘤、多發(fā)性骨髓瘤、乳腺癌、結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。在細胞水平上，衰老是隨時間逐漸出現(xiàn)的細胞修復機制障礙，主要體現(xiàn)在細胞膜流動

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。 細胞自噬與衰老有著密切關系。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,自噬活動增強具有抗衰老作用適度激活自噬能夠延緩衰老，細胞自噬是各種真核生物衰老非常重要的調(diào)節(jié)機制。不同程度的飲食干預(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（如白藜蘆醇或雷帕霉素等）都能增強機體自噬水平，幫助延年益壽，這為“吃飯只吃