细胞自噬的研究进展-批注
细胞自噬机制研究新进展

细胞自噬机制研究新进展细胞自噬机制是一种逐步引导细胞的完整或部分物质分解,从而实现细胞重新利用和功能维持的重要生物学过程。
自噬是一种常态生理现象,而当细胞生存环境出现异常的时候,如营养状况、缺氧、感染或者外源因素等,细胞自噬机制会随之调整以应对环境变化,从而维持细胞的正常生理状态。
随着对自噬机制的研究不断深入,发现了大量的自噬相关基因和调控因子,这些因子对于自噬过程的平衡是至关重要的。
例如,mTORC1是一个重要的自噬抑制因子,当细胞营养摄取充足时会被激活,从而抑制自噬过程。
而Beclin-1等自噬相关分子则是主要的自噬激活因子,它们调节自噬发生的关键节点。
近年来,针对自噬机制研究的新成果不断涌现,其中最值得一提的是杨氏体自噬机制的发现。
杨氏体是一种新发现的细胞内微生物,它能感染滋补单壁菌和马拉维病毒。
以往的研究表明,杨氏体能通过特定的侵染策略,在暴露于宿主的自噬机制后,尤其是磷酸酯酶VCIP135(也称为VLPS)和Atg5等基因找到自噬过程的漏洞。
这就促进了自噬过程的开启,从而加快细胞对细菌的死亡和分解,实现更快的清除作用。
由此可见,杨氏体自噬机制的发现对于细胞免疫和抗菌研究是具有重要意义的。
此外,还有近年来相关研究报道称,通过RNAi技术靶向调控自噬抑制因子mTORC1信号通路,也可以达到对肿瘤治疗的积极作用。
该技术可以抑制肿瘤细胞生长,并通过增强自噬过程降低人体对肿瘤的免疫抵抗力,从而减缓肿瘤细胞生长速度。
总的来说,细胞自噬机制的研究正处于一个快速发展的时期;这类研究的广泛应用领域也在逐步扩大,未来有望开拓更多的细胞测序、基因编辑、肿瘤等方面的应用前景。
当然,随着细胞自噬技术的推广与应用,也需要注意细胞自噬机制对于动植物的生长发育、免疫和代谢等的潜在影响,以便更好的保证该技术的安全性和稳定性。
细胞自噬的基础知识与研究进展

细胞自噬的基础知识与研究进展细胞自噬(autophagy)是指细胞自身分解和回收废弃物质的一种过程,具有维持细胞内环境平衡、细胞生长、代谢和身体适应力等方面的重要作用。
它是细胞生物学领域中的一大研究热点,得到了广泛关注。
一、细胞自噬的三种类型细胞自噬分为三种类型:微型自噬(microautophagy)、宏型自噬(macroautophagy)和小体自噬(chaperone-mediated autophagy,CMA)。
其中,微型自噬与宏型自噬是非选择性自噬,而小体自噬则是选择性自噬。
微型自噬是指细胞通过直接将废物分解成小的空泡来完成清除废物的过程。
宏型自噬则是通过将废物包裹进一个由双层膜组成的泡膜内,使其与溶酶体融合、分解的过程。
而小体自噬则是通过由Hsc70蛋白、LAMP-2A和HSP90组成的复合物来识别、捕获并分解特定蛋白质的过程。
二、细胞自噬的生化机制细胞自噬不仅涉及大量的细胞生物学蛋白质,还涉及到一些细胞内化学物质。
自噬的基本过程首先涉及由Atg(autophagy-related gene)基因编码的多种蛋白质在细胞内的调节作用。
这些蛋白质可以调节自噬与外环境的联系,以及与涉及的细胞运输相关的分解系统的作用。
细胞自噬的开始通常是由Atg1和Atg13等蛋白复合体的存在调节的,这些蛋白质作为自噬衍生的起点,启动成为自我糖化的起点。
蛋白复合体说大多是保存在细胞滋生蛋白(ER)突出物内或腺苷酸酰化酶(mTOR)等控制细胞自我代谢的重要酶中。
细胞自噬的早期主要涉及细胞内与mTOR有关的信号转导通路和PtdIns3K(磷脂酰肌醇3-激酶)通路。
其中,mTOR通路通过进一步活化Ras相关蛋白、主导蛋白(PKB或AKT)等蛋白的更多生物活性,使得下游的Atg1和Atg13蛋白被阻止,从而抑制细胞自噬的过程。
而PtdIns3K通路则是自噬开始的关键,它通过生成PtdIns3P(磷脂酰肌醇3-磷酸)在细胞的自噬小泡形成中发挥了作用。
细胞自噬机制的研究进展

细胞自噬机制的研究进展细胞自噬是一种重要的细胞代谢途径,通过分解和回收细胞内部的有害或无用物质,维持细胞内环境的稳定性,并起到调节细胞生长、维持生命活动的作用。
近年来,对细胞自噬机制的研究取得了许多重要的进展,从细胞自噬的启动、调控到自噬相关疾病的研究均有新的突破。
首先是细胞自噬的启动机制。
细胞自噬最早的启动信号是一种被称为ATG1/ULK1 kinase的蛋白酶,它能够与自噬剂源泡膜(phagophore)结合,激活其他ATG蛋白的功能,从而启动自噬。
最近的研究表明,ATG1/ULK1 kinase的激活还受环境因素和细胞代谢状态的影响,例如细胞内的营养水平和能量状态。
这些发现揭示了细胞自噬启动的新机制,为了解自噬调控提供了新的线索。
其次是细胞自噬的调控机制。
自噬过程需要大量的ATG蛋白参与,这些蛋白通过形成复合物,调控自噬各个阶段的发生和进行。
其中,两个关键复合物是PI3K-III复合物和ATG12-ATG5-ATG16复合物。
PI3K-III复合物通过合成一种称为PI(3)P的信号分子,在细胞膜上构建自噬剂源泡膜。
ATG12-ATG5-ATG16复合物则参与自噬剂源泡膜的扩张和囊泡的合并。
最近的研究还发现,一些细胞膜上的磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇酶(PI(3)P)与ATG蛋白之间的相互作用也对自噬的调控具有重要作用。
这些调控机制的研究有助于我们进一步理解细胞自噬的分子机制。
此外,细胞自噬还与一些疾病的发生和发展密切相关。
许多疾病,如肿瘤、神经变性病和心血管疾病等都与细胞自噬的异常有关。
例如,自噬的减少会导致细胞内垃圾物质的堆积,进而引发细胞的恶变和肿瘤的发生。
而神经变性病如阿尔茨海默病和帕金森病则与自噬的缺陷有关。
近年来,针对自噬异常的调控策略也成为了疾病治疗的重要研究方向。
综上所述,细胞自噬机制的研究正迅速推进,从自噬的启动机制、调控机制到与疾病的关系,都有了许多新的进展。
随着技术的不断发展,相信细胞自噬机制的研究将为细胞生物学和疾病治疗提供更深入的见解和新的方向。
细胞自噬的研究进展及其功能

细胞自噬的研究进展及其功能自噬,是指细胞通过溶酶体促进细胞内容物的降解和再利用的过程。
自噬是细胞代谢的重要组成部分,细胞的健康与否与其自噬能力密切相关。
自噬与许多生理和病理过程有关,例如细胞增殖、免疫系统、细胞死亡和神经退化等。
而细胞自噬是指细胞在应对压力和维持稳态时主动降解自身蛋白和细胞器,以维持自身生存和功能。
近年来,细胞自噬的研究取得了突破性进展。
其中最重要的就是发现了自噬过程中的 Atg 基因家族。
Atg 基因家族包括 Atg1-Atg18、Atg29、Atg31 和Atg34 等多个基因,这些基因编码的蛋白质参与了自噬过程的不同阶段。
通过研究这些基因和蛋白质,我们可以更好地理解细胞自噬的启动和调控机制。
自噬的启动与调控机制包括自噬体的形成、自噬过程中的质膜转运和降解等多个环节。
自噬体的形成是指细胞膜从细胞表面向内形成一定的凹陷,并包裹细胞内容物的过程。
通过 Atg 基因家族蛋白的作用,细胞可以形成自噬体,并通过自噬体降解细胞内的不需要的或受损的细胞器和蛋白质。
这些自噬体内的物质会先后进入各种酶体进行降解,其中涉及到的酶体主要有溶酶体和核酸体等。
随着对自噬启动和调节机制的深入研究,科学家们也在不断发现自噬在许多生理和病理过程中的重要作用。
细胞自噬在免疫系统中的作用自噬与免疫系统密切相关,细胞通过自噬来消除细菌、病毒和细胞内异常蛋白等多种物质。
在某些病原体感染和癌变等情况下,自噬可以帮助基因修复和细胞生长,从而起到免疫保护作用。
同时,自噬也参与了自身抗感染和对自身组织的免疫。
细胞自噬在细胞增殖和生存中的作用近年来,科学家们还发现了细胞自噬在细胞增殖和生存中的作用。
细胞通过自噬清除过时或已死亡的细胞内部分,从而促进细胞生存。
另外,通过自噬调控并降解信号转导蛋白,细胞可以保持一定的平衡态,并保证细胞不会由于外部环境的变化而受到损伤。
细胞自噬在神经退行性疾病中的作用神经退行性疾病是一类与老化有关的、以神经原细胞死亡和脑部功能受损为特征的疾病。
细胞自噬调控机制的研究进展

细胞自噬调控机制的研究进展细胞自噬是一种细胞内垃圾清除和维持细胞稳态的重要机制。
它通过将细胞内的有害蛋白质、细胞器等物质包裹成囊泡,然后将其降解并回收利用。
近年来,对细胞自噬调控机制的研究取得了重要进展,为我们深入了解细胞自噬的调控机制提供了新的视角。
首先,研究人员发现细胞自噬的启动主要由ATG(自噬相关基因)家族蛋白质调控。
ATG蛋白质包括ATG1、ATG5、ATG7等,它们在自噬过程中起着重要的作用。
例如,ATG1蛋白质可以激活自噬起始复合物,从而促进自噬囊泡的形成。
ATG5和ATG7蛋白质则参与自噬囊泡的扩张和成熟。
这些发现揭示了细胞自噬调控的分子机制,为我们进一步研究细胞自噬提供了重要线索。
其次,研究人员还发现细胞自噬的调控与细胞能量代谢密切相关。
细胞自噬可以通过降解细胞内的有害蛋白质和细胞器,从而提供细胞所需的能量和营养物质。
而在能量不足的情况下,细胞自噬可以被激活,以满足细胞的能量需求。
研究人员发现,AMPK(5'AMP-activated protein kinase)和mTOR(mammalian target of rapamycin)等信号通路在细胞自噬的调控中起着重要作用。
AMPK可以通过抑制mTOR信号通路的活性,从而激活细胞自噬。
这一发现不仅揭示了细胞自噬与细胞能量代谢之间的密切联系,还为我们深入了解细胞自噬调控的分子机制提供了新的思路。
此外,细胞自噬的调控还与细胞生命周期和疾病发生发展密切相关。
研究人员发现,细胞自噬在细胞周期不同阶段表现出不同的调控模式。
例如,在细胞分裂过程中,细胞自噬被抑制,以确保细胞有足够的能量和营养物质完成分裂。
而在细胞凋亡过程中,细胞自噬被激活,以促进有害蛋白质的降解,从而保护细胞免受损伤。
此外,细胞自噬的异常调控与多种疾病的发生发展密切相关。
例如,细胞自噬的功能缺陷可能导致神经退行性疾病的发生,如阿尔茨海默病和帕金森病。
因此,深入研究细胞自噬的调控机制对于解析疾病的发生发展机制具有重要意义。
细胞自噬的研究进展

细胞自噬的研究进展细胞自噬是细胞内部一种重要的基本代谢过程,是一种细胞质内自噬体膜包裹并降解包裹物的细胞生物学过程。
自噬既是细胞繁殖和分化的基本过程,也是机体应对氧化应激、营养胁迫、感染和腫瘤等外部或内部刺激的主要体内防御机制,同时还在许多疾病的发生和发展中发挥着举足轻重的作用。
目前,对于自噬的研究已经引起了广泛的关注。
本文将会详细介绍细胞自噬的研究进展。
一、自噬的发现历史及分子机制研究自噬这一现象最早由异物、细菌和用染料染色的细胞器等被发现。
20世纪50年代,贝尔格曼等人发现吞噬细菌的细胞器,而后来发现该细胞器从肝细胞发生,被称作“自噬体”;在20世纪60年代,巴塞尔大学的克里帕等人首次提出了自噬的概念,从那时起,自噬的研究进入了快速发展的阶段。
在分子机制研究方面,目前已经发现了许多关键蛋白,包括控制自噬的Atg蛋白家族。
Atg蛋白家族由Atg1-Atg36等蛋白针对自噬体的各个生理阶段而分化成不同的亚群。
目前已经确认的Atg蛋白中,Atg1、Atg13、Atg17、Atg29和Atg31形成复合体,已经在酿酒酵母中得到验证;Atg6、Atg5、Atg12、Atg16形成E3酶复合体,调控自噬体反应膜的扩增;Vps34, Beclin 1、Vps15和Atg14L可以形成复合体——PI3K复合体III,恰恰是在这个过程中,生产出了诱导自噬的信号Lipid-Dyct-4-P和毒性带有的酰化脂——Dyct-PE。
二、自噬与疾病2.1自噬与肿瘤自噬在抑制肿瘤发生和发展等方面具有重要作用。
研究发现,与恶性肿瘤细胞相比,正常细胞中自噬的水平更高,持续时间更长,而且触发自噬可以降低肿瘤细胞的代谢活性,减慢肿瘤细胞的增殖速度。
当细胞出现缺氧、营养不足、蛋白质聚集等应激情况时,自噬会被激活,减少代谢产物的积累,帮助细胞应对应激,降低细胞受到损伤的风险,从而有效抑制肿瘤的发生和发展。
同时,自噬还可以通过消化和降解有害物质,避免对细胞造成进一步的伤害。
细胞自噬机制的研究进展

细胞自噬机制的研究进展近年来,细胞自噬机制在生物学领域引起了广泛关注。
细胞自噬是一种与细胞新陈代谢密切相关的自我调节过程,通过吞噬并降解细胞内的废弃物、受损蛋白质和细胞器,从而维持细胞内环境的稳定。
细胞自噬对于细胞存活与死亡、器官发育与组织修复等过程具有重要调节作用。
本文将结合最新的研究进展,探讨细胞自噬机制的研究进展。
细胞自噬的基本过程可分为诱导、吞噬、运输及降解四个步骤。
诱导是指细胞应激或缺乏营养等刺激下,启动自噬相关途径的过程。
吞噬是指通过膜袋形成将细胞内废弃物包裹并封入液泡中的过程。
运输是指被封入液泡内的废弃物通过运输蛋白向溶酶体运送的过程。
降解是指废弃物在溶酶体内被水解酶降解为营养物质和其他有用物质的过程。
近年来,研究人员通过细胞自噬相关基因的敲除和过表达等方法,揭示了细胞自噬调控过程中的关键分子。
其中,原始自噬蛋白1(ATG1)和自噬蛋白12(ATG12)是自噬相关途径中最早被鉴定出的关键分子。
ATG1被认为是一个重要的自噬相关磷酸化激酶,ATG12与ATG5形成共价连接,参与丝裂原细胞器聚集和液泡形成过程。
此外,细胞自噬还需要通过ATG9介导的运输途径来调控。
ATG9是唯一已知参与自噬运输的跨膜蛋白,它通过囊泡-囊泡融合和内吞作为动态的驱动力。
ATG9的敲除研究表明,它在维持正常细胞自噬过程中具有不可替代的作用。
细胞自噬的调控机制非常复杂,与多个信号通路密切相关。
最近的研究表明,AMP激活的蛋白激酶激活蛋白激酶(AMPK)和线粒体信号通路与细胞自噬之间存在密切关系。
AMPK通过抑制mTORC1(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1)的活化,从而促进细胞自噬的启动。
此外,线粒体信号通路也可以通过调节线粒体燃烧和ROS产生来参与细胞自噬的调节。
近年来,细胞自噬的研究不仅限于单个细胞,还扩展到组织和器官水平。
研究人员发现,在肿瘤发展和糖尿病等疾病进程中,细胞自噬的异常调控往往起到重要作用。
一些肿瘤细胞通过抑制细胞自噬来逃避免疫系统的检测和降解,从而促进肿瘤的生长和转移。
细胞自噬研究中的进展

细胞自噬研究中的进展近年来,细胞自噬这一重要的细胞代谢途径已经成为了生物学研究的焦点之一。
在细胞自噬中,细胞通过吞噬某些细胞成分并将其分解成基本有机物质,然后再利用这些有机物质来维持细胞的正常代谢活动。
自噬作为一种细胞代谢途径,在正常生理过程中扮演着重要的角色,同时也参与了许多病理过程的发生与发展。
在对自噬的研究中,许多新的成果与发现已经出现,这些成果不仅丰富了我们对细胞自噬的认识,也为临床治疗提供了一些新的思路。
一、氨基酸的利用与自噬氨基酸是构成蛋白质的基本单元,在细胞自噬中扮演着重要的角色。
在一般情况下,当人体内的蛋白质发生分解时,其产生的氨基酸会参与到新蛋白质的合成中,以维持正常的生理代谢活动。
不过,在一些特殊情况下,如饥饿状态下,人体会分解储存的蛋白质以获取能量,该过程称作蛋白质分解代谢。
当蛋白质分解代谢发生时,氨基酸会被释放出来,并进入人体内进行再生产或者参与到其他细胞代谢途径中。
最近有研究表明,自噬在氨基酸来源消耗极度有限的条件下能够起到维持细胞代谢活动的作用。
例如,当人体在饥饿状态下持续进行有氧运动,会导致血浆氨基酸水平迅速降低,从而影响肌纤维的合成和能量供应。
而自噬作为一种重要途径,可以通过吞噬和分解损耗的蛋白质来维持肌纤维的正常合成和能量供应,从而保证身体的正常代谢活动。
二、自噬在防治肿瘤中的应用肿瘤是当代医学面临的一个重要难题,不同的肿瘤发生部位和类型导致其治疗方法和效果都存在很大差异。
正因为如此,许多研究人员开始将细胞自噬这一途径作为一种新的治疗手段来探索。
在肿瘤治疗中,目前大部分的手段都是通过化疗或者放疗来消灭癌细胞,但是由于肿瘤细胞自身的特殊性质,该方法常常会导致癌细胞的死亡能力下降,从而诱导出相应的耐药性。
据研究人员统计,自噬作用在肿瘤细胞中可以通过若干途径协同发挥作用。
首先,通过吞噬膜受体,自噬系统可以针对性地吞噬某些靶向物质,从而有效地消灭肿瘤细胞。
其次,自噬作用在调节肿瘤细胞的代谢过程和细胞周期中扮演着重要角色,从而阻止细胞的生长和繁殖。
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细胞自噬的研究进展孙雅婧,郭青龙*中国药科大学生理教研室,南京210009细胞自噬(autophagy )是指细胞内受损、变性或衰老的蛋白质和细胞器被运输到溶酶体,溶酶体对其消化降解,以胞质内自噬体的出现为标志的细胞自我消化过程,以双层膜结构包裹部分胞质和细胞器的自噬体为判断指标。
早在1962年,自噬现象的奠基人Ashford 和Porten 在人的肝细胞中用电子显微镜观察到了自噬现象。
随着分子生物技术的发展,人们对自噬的形态特点和分子机制了解逐步深入。
近年来对自噬的研究十分广泛,自噬是在体内普遍存在的过程,其在清除代谢废物进而回收能量为细胞正常运转提供能量的过程中发挥重要作用,因而对自噬的研究尤为重要。
1细胞自噬的研究现状1.1自噬的过程自噬的过程分为四个阶段(见图1)。
第一阶段:自噬诱导信号被细胞接受后,类“脂质体”碗状结构即在胞浆某处形成小的膜结构,在电镜下观察到其不断扩张、呈非球形、扁平状双层膜的碗状结构,称为自噬前体(phagophore ),这种结构的电镜观察结果是指示自噬发生的金标准之一。
第二阶段:不断延伸的自噬前体,将胞浆中的若干成分(包括细胞器)收口包入,成为密闭的球状自噬体(autophagosome )。
自噬体的电镜观察结果是指示自噬发生的金标准之一。
自噬体的特征有两个:双层膜,内含诸如线粒体、内质网碎片等胞浆成分。
第三阶段:自噬体形成后,可能与细胞内吞的吞噬泡(phagocytic vacuole )、吞饮泡(pinosome )和内体(endosome )融合(此阶段为非必需步骤)。
第四阶段:自噬体与溶酶体(lysosome )发生融合,形成自噬溶酶体(autolysosome )。
期间溶酶体酶降解自噬体的内膜,使两者的内容物合为一体,自噬体中的包含物被降解,将产物诸如氨基酸、脂肪酸之类输送到胞浆中,重新利用供能,残渣则被排出细胞外或滞留于胞浆[1]。
1.2自噬的分类根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同,哺乳动物细胞自噬分为3种主要方式:巨自噬(macroautophagy )、微自噬(microautophagy )和分子伴侣介导自噬(chaperone-mediated autophagy ,简称CMA )。
巨自噬是最主要的自噬形式,在巨自噬中由内质网来源的膜包绕待降解物,形成自噬体后与溶酶体融合并降解其内容物;然而在微自噬中,溶酶体膜直接内陷包裹长寿命蛋白等,并在溶酶体内降解,没有形成自噬小体的过程;分子伴侣介导自噬则为胞浆内蛋白结合到分子伴侣后转运到溶酶体腔中,被溶酶体酶消化。
CMA 的底物是可溶蛋白分子,因此CMA 降解途径在清除蛋白质时有选择性,而前两者无明显的选择性[3]。
2自噬与凋亡在多细胞生物体内,维持自身的稳态和内环境的平衡,是保持复杂生物体系正常运转的重要条件。
正常的细胞体系当中,有细胞的生长增殖必然摘要本文综述了细胞自噬概念的研究现状、自噬与凋亡、自噬与肿瘤的关系,展望了自噬在抗癌药物介导的细胞死亡中发挥的重要作用以及自噬现象的临床意义。
关键词自噬;凋亡;肿瘤中图分类号Q25;R979.1文献标志码A 文章编号1673-7806(2012)03-236-04作者简介孙雅婧,女,硕士生E-mail:yj7782@通讯作者郭青龙,男,教授,博士生导师,研究方向:肿瘤药理学E-mail:anticancer_drug@收稿日期2012-03-14修回日期2012-03-26*图1自噬的基本过程[2]236伴随着细胞的衰老和死亡,细胞死亡包括3种类型:坏死、凋亡和自噬性细胞死亡。
活体内局部组织、细胞的死亡称为坏死(necrosis);坏死组织细胞的代谢停止,功能丧失;坏死的形态变化可由损伤细胞内的水解酶降解作用引起,也可由游走的白细胞释放水解酶作用引起,以细胞核的改变为形态学标志。
凋亡,即Ⅰ型程序性细胞死亡的特征,主要有依赖一系列蛋白水解酶即胱冬肽酶(caspase)参与,染色体浓聚、细胞皱缩、DNA降解和凋亡小体形成等,其细胞的残余部分最终被巨噬细胞清除。
自噬性细胞死亡,即Ⅱ型程序性细胞死亡,以自噬体的出现为特征,不依赖于一系列蛋白水解酶即胱冬肽酶的参与,自噬体和其内的成分最终通过自身溶酶体系统被清除[4]。
因此,自噬和凋亡无论在生化代谢途径,还是形态学方面都有显著区别,但研究证实,两者在功能上存在联系:在诱导细胞死亡的过程中,细胞凋亡和自噬保持着动态平衡,即自噬可能为凋亡所需,自噬通常先于凋亡,进而启动凋亡;自噬亦可能抑制凋亡作用,可保护细胞免于发生凋亡和坏死;自噬还可能向凋亡转化,共同促进细胞死亡。
大量证据还表明,自噬可能延迟凋亡的发生,抑制自噬作用可能诱发凋亡现象,同时抑制凋亡作用,也可能导致自噬现象的发生[5-6]。
3自噬与肿瘤自噬现象在肿瘤发生发展的过程中发挥着“双刃剑”的作用。
自噬对于肿瘤的具体影响不可一概而论,不能简单将其划分为“有益的”和“有害的”,据研究表明,自噬对于肿瘤的影响是分阶段和有针对性的。
3.1自噬对肿瘤的抑制作用正常的多细胞生物体中,进行正常的能量代谢和生物活动同时,还会产生一些不必要的老化细胞器或蛋白及代谢物,自噬在清除代谢废物进而回收能量,为细胞正常运转提供能量的过程中发挥着重要作用。
如果自噬作用受影响,细胞一些正常代谢活动不能正常进行,生物体自发性肿瘤的发生几率便可能增多。
研究发现,肿瘤发生与自噬缺陷有关:如自噬相关基因BECN为杂合子的小鼠发生自发性恶性肿瘤的风险增高;乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌以及白血病患者中,Beclin-1等位基因缺失的比例高于健康人[7-9]。
在部分胶质瘤患者当中,Beclin-1蛋白(BECN编码蛋白)和微管相关蛋白质轻链3(microtubule-associated protein1light chain3,MAP-LC3)的表达均降低[10]。
其他与自噬相关基因的变化情况也有研究涉及。
例如,在自然杀伤性白血病中的自噬相关基因5(autophagy-related gene5,Atg5),在胃癌和结直肠癌中的紫外线抵抗相关肿瘤抑制基因(UV radiation resistance-associated gene,UVRAG),人胰管癌中的肿瘤抑制基因Bax作用子(Bax-interacting factor-1,Bif-1)[11-13]。
总之,基础性的自噬对于癌症发生的早期阶段起着积极的对抗作用。
3.2自噬对肿瘤的促进作用当肿瘤已经发生,在肿瘤细胞中出现由于严重代谢压力造成的自噬时,肿瘤细胞的数量会不断增加。
自噬为生活环境恶劣的肿瘤细胞提供了有效的供养途径,使肿瘤细胞能够在低氧和低养分的微环境、尤其是缺乏血液供氧和供养分的环境下继续生存,使得肿瘤能够抵抗外界压力进行发生侵袭和转移[14]。
细胞与胞外基质或者毗邻细胞脱离接触而诱发的特殊细胞程序性死亡称之为“失巢凋亡(anoikis)”,而肿瘤细胞能够克服这种失巢凋亡,在血管缺失的情况下继续存活,而自噬作用是其作用机制之一[15]。
多项体内和体外研究表明,在脱离细胞外基质、缺氧、缺养分的情况下,凋亡缺陷的肿瘤细胞表现出惊人的逆境生存能力,这种强大的生存能力与自噬机制密切相关。
自噬为肿瘤细胞提供庇护,通过多种途径抑制自噬可能将提高肿瘤对放疗、化疗、免疫治疗的敏感性[16-18]。
4自噬在抗癌药物介导的细胞死亡中发挥重要的作用鉴于自噬在肿瘤中特殊的作用和地位,研究其在肿瘤发生发展中的分子调控至关重要。
在正常细胞中,雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of ra-pamycin,mTOR)作为磷脂酰肌醇3-激酶(phos-phatidylinositol3-kinase,PI3K)的下游分子,在自噬中起着最初的调节作用。
在生长因子的作用下,活化的PI3K/AKT/mTOR轴抑制自噬并刺激细胞的增殖。
相反,在饥饿状况下PI3K通路被抑制,自噬被激活,细胞内的各种能量代谢过程受到影响,代谢处于短暂快速供能以维持细胞基本存活需要。
肿瘤细胞中的自噬调节机理类似,但是过程和方式更为复杂:在肿瘤细胞中的PI3K异常激活,PI3K/ AKT/mTOR途径和其他细胞信号传导级联之间的相互作用失衡,从而引起了细胞内多种异常状况的发生[19]。
基于这种信号转导的异常,自噬在抗癌药物介导的细胞死亡中发挥着重要的作用,主要有以下两个方面:Pharmaceutical and Clinical Research2374.1自噬与凋亡的动态平衡Hanahan和Weinberg将自噬和坏死与凋亡并称为细胞死亡的几种方式[20],但自噬和凋亡的相互关系未有定论。
另有研究指出,自噬和凋亡可能受共同的上游信号调控,可能被同一个关键分子调节,Beclin-1是其中一个关键分子[21]。
因而对于化疗药物所诱导的自噬和凋亡的研究相对具有针对性,但是在不同的药物作用于不同的细胞株当中,所诱导的自噬现象发挥的作用也不尽相同:抗凋亡、促生长,甚至导致细胞死亡。
化疗药物诱导自噬的机制研究未有定论,化疗药物如DNA损伤剂、微管干扰分子和激酶抑制剂也因其种类不同诱导自噬的机制也有所不同。
比较公认的通路是P53的活化在转录水平上增加了调节自噬通路的相关蛋白,如腺苷单磷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)、凋亡相关蛋白激酶1(death-associated protein kinase1,DAPK1)、结节性硬化蛋白2(tuberous sclerosis pro-tein2,TSC2)、unc-51样激酶(unc-51-like kinase 1/2,ULK1/2)和SESN基因编码蛋白1/2(sestrin1/ 2)的表达[22]。
自噬与凋亡共同参与各种抗癌化疗方式诱导的细胞死亡,在某一些实例中完整的自噬机制是细胞死亡的必需步骤。
在不同的细胞株,诸如肝癌细胞[23]、宫颈癌细胞[24]、甲状腺肿瘤细胞[25]等给予不同的化疗药物后,自噬可能扮演了促进细胞死亡的作用。
上述研究证明,凋亡缺失的细胞中自噬性死亡成为细胞死亡的主要途径。
体内外实验的结果均证实,肿瘤组织的缺氧环境影响着抗癌药物的作用效果[26]。
出现这种抵抗的原因可能是对凋亡的抑制,从而引起了缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)转录水平活化。
随着越来越多的研究涉及自噬参与化疗药物引起细胞死亡,更多研究聚焦于抗癌药物引起的自噬中缺氧情况的变化。
肿瘤组织中的持续缺氧可能扰乱凋亡和自噬两者间在细胞死亡中的平衡状态,进而引起一系列的变化[27]。
4.2自噬的细胞保护作用自噬作用能使肿瘤细胞在恶劣的微环境中得以生存,并使肿瘤细胞对化疗药物产生耐药作用。