溶酶体研究进展
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与溶酶体功能相关的基因1.引言1.1 概述溶酶体是细胞内部的一种细胞器,它在维持细胞内稳定环境以及参与各种细胞过程中起着至关重要的作用。
溶酶体功能的正常发挥离不开一系列与其功能相关的基因的调控和表达。
这些基因包括编码溶酶体膜蛋白、酶和转运蛋白等多个关键基因。
它们在维持溶酶体的酸碱度、内部酶活性以及负责各种物质的转运等方面发挥着重要作用。
溶酶体功能相关的基因多样且复杂,其中的编码蛋白在细胞内定位于溶酶体膜或溶酶体内部,并参与溶酶体的功能调控。
这些基因的突变或异常表达可能导致溶酶体功能异常,进而引发各种疾病。
例如,突变的溶酶体酸性酶基因会导致糖蛋白累积症、脑白质联合变性等细胞代谢异常疾病。
此外,一些溶酶体转运蛋白基因的异常表达也与多种遗传性疾病密切相关。
随着基因测序技术和分子生物学的不断发展,越来越多的与溶酶体功能相关的基因被鉴定和研究。
研究人员通过对这些基因的功能和表达调控机制的深入研究,有望揭示维持细胞内稳态的分子机制,进而为相关疾病的诊断和治疗提供新的思路和目标。
综上所述,与溶酶体功能相关的基因在维持细胞内稳态和参与细胞代谢过程中发挥着重要作用。
对这些基因的深入研究有助于我们更好地理解溶酶体的功能机制,并为相关疾病的预防和治疗提供新的可能性。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分旨在介绍本文的总体结构和各个章节内容的概述。
通过清晰地呈现文章的结构,读者可以更好地理解和跟随文章的思路。
本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分的主要目的是引入本文的主题和研究背景,为读者提供一个全面了解的概述。
在引言部分,我们将简要介绍与溶酶体功能相关的基因的研究背景和意义。
正文部分是本文的核心内容,主要涉及与溶酶体功能相关的基因的相关要点。
在第一个要点中,我们将深入探讨某些与溶酶体功能密切相关的基因的功能和作用机制。
具体而言,我们将对这些基因的表达调控、蛋白质互作和信号传导等方面进行分析和解读。
溶酶体是由高尔基体浅谈高尔基体与溶酶体的研究进展浅谈高尔基体与溶酶体的研究进展内容摘要: 随着科学的突飞猛进,人们对于细胞器的认识越来越深刻,逐渐形成了一致的概念,对于各种细胞器的功能也有的一定的了解,而对于认知较晚、结构复杂、形状多样的细胞器——高尔基体的功能,至今还有许多争议。
而溶酶体是动物细胞中重要的细胞器, 其存在的完整性与动物生理病理均密切相关。
溶酶体是真核细胞中为单层膜所包围的细胞质结构,内部pH 4~5,含丰富的水解酶,具有细胞内的消化功能。
新形成的初级溶酶体经过与多种其他结构反复融合,形成具有多种形态的有膜小泡,并对包裹在其中的分子进行消化。
因此,溶酶体具有溶解或消化的功能,为细胞内的消化器官。
本文对高尔基体以及溶酶体的研究进展,即已经得到人们的一致认可的观点、研究成果等做了介绍。
关键词:细胞高尔基体功能溶酶体细胞器生命活动前言:随着科技发展,人们对于细胞的认识越来越深刻,认为细胞是个小小的生命,细胞中构造不同的细胞器时时刻刻进行着精确而复杂的一系列生化活动。
对于结构精致、功能专一特化的细胞器,如染色体、线粒体、叶绿体、细胞核、细胞膜、核膜的主要功能,随着研究的深入,人们逐渐形成了比较一致的概念。
而对于高尔基体及溶酶体的功能,也已经形成了一些共识。
真核细胞的高尔基体是分泌途径中最重要的细胞器,它既控制细胞内新蛋白质和脂类合成后的修饰、分选和运翰到目的位里等重要过程,又参与细胞外物质进入细胞内的物质运输和信号转导过程。
溶酶体( Lysosome) 于20 世纪50 年代被发现,经过半个世纪的研究发现其在动物大多数门中存在。
植物的液泡也可被认为是一种溶酶体。
单细胞的原生动物也具有与高等动物十分相似的溶酶体,其功能是作为细胞内的消化管道。
只有原核生物没有溶酶体。
典型的细胞中含有约数百个溶酶体, 直径介于几百纳米至几个微米之间, 在不同的细胞类型中, 其数量和形态有很大差异, 即使在同一种细胞中, 其大小、形态也不尽相同( 异质性细胞器)。
溶酶体的研究进展摘要:溶酶体是动物细胞中重要的细胞器, 其存在的完整性与动物生理病理均密切相关。
溶酶体是真核细胞中为单层膜所包围的细胞质结构,内部pH 4~5,含丰富的水解酶,具有细胞内的消化功能。
新形成的初级溶酶体经过与多种其他结构反复融合,形成具有多种形态的有膜小泡,并对包裹在其中的分子进行消化。
因此,溶酶体具有溶解或消化的功能,为细胞内的消化器官。
关键词:溶酶体; 细胞器; 生命活动一、前言溶酶体( Lysosome) 于20 世纪50 年代被发现,经过半个世纪的研究, 发现其在动物大多数门中存在。
植物的液泡也可被认为是一种溶酶体。
单细胞的原生动物也具有与高等动物十分相似的溶酶体,其功能是作为细胞内的消化管道。
只有原核生物没有溶酶体。
典型的细胞中含有约数百个溶酶体, 直径介于几百纳米至几个微米之间, 在不同的细胞类型中, 其数量和形态有很大差异, 即使在同一种细胞中, 其大小、形态也不尽相同( 异质性细胞器) 。
利用密度梯度离心可分离出较高纯度的溶酶体, 通过对酸性磷酸酶的组织化学染色, 可进行光镜和电镜观察, 目前还可以利用免疫亲和抗体或荧光染料进行原位观察。
二、溶酶体的结构与功能溶酶体最外层为单层脂膜,7 ~10 nm 厚,其磷脂成分与质膜接近,而与其他细胞器膜组成不同,这可能是由于质膜与溶酶体膜融合的结果。
一般认为,溶酶体膜主要是从高尔基体出芽生成,再与细胞内的吞噬泡融合。
鞘磷脂可通过胆固醇与膜紧密结合稳定溶酶体,可能是其与胆固醇结合影响了膜的流动性,形成了有利于膜稳定的结构。
溶酶体膜与细胞其他膜结构上的不同之处在于溶酶体膜上有V型H+-ATPase,通过水解ATP将质子转运到溶酶体内,以维持其酸性环境;膜上含有多种转运蛋白,可将有待降解的生物大分子转运进溶酶体,并将水解的产物转运出去;膜内表面含有大量糖链,可以防止其被水解酶水解,膜外表面带负电荷,主要为唾液酸,可能与膜融合的识别有关。
溶酶体酶的异常释放引起的两种疾病综述【摘要】随着科学技术的发展,人们更多的从细胞生物水平上解释有关疾病,溶酶体酶异常释放会引起某些疾病,本文就溶酶体酶的异常释放引起的两种疾病——矽肺、痛风,从细胞水平,对这两种疾病的发病机制进行综述。
【关键词】溶酶体溶酶体酶矽肺痛风发病机制【正文】1.矽肺1.1概述硅沉着病又称为矽肺,是尘肺中最为常见的一种类型,是最早被认识的职业性肺病,见于有多年硅尘吸入史的患者。
患者因长期吸入大量含有游离二氧化硅(石英)粉尘导致永久性肺组织瘢痕形成。
严重时影响呼吸功能,丧失劳动力。
可分为速发型和晚发型。
矽肺多在从事接触二氧化硅粉尘的矿工、工人、工种兵和农民(参加铁路建设、乡镇工业接触粉尘的工种)中发生。
接触石英粉尘是否会发病取决于多种因素,长期处于高二氧化硅的环境易感矽肺,此外,还可因在短期内吸入大量游离二氧化硅粉尘,即使脱离接触后,也可能若干年后出现晚发性矽肺。
接触粉尘快者不到1年,慢者可在10多年后发生矽肺。
矽肺(silicosis)是以肺组织纤维化为主的疾病[1]。
矽结节形成是肺部纤维化最简单的形式,但其发病机制仍不清楚,国内外学者在探索其发病机理方面做了大量的研究,现综述如下。
1.2矽肺发病机制石英是如何引起肺纤维化的,学者们曾提出过多种假说,如机械刺激学说,化学中毒学说和硅酸聚合学说;近年又提出可表面活性学说和免疫学说,但都难以圆满的解释发病过程,现概括如下:(1)石英颗粒表面的羟基活性基团与肺泡巨噬细胞、多核白细胞等构成氢键,产生氢的交换和电子传递,使细胞膜流动性降低,通透性增高、进而破裂。
(2)石英在粉碎过程中,硅氧键断裂产生硅载自由基,于空气中的O2, CO2、水或液体中水反应生成自由基和过氧化氢。
参与生物膜过氧化反应,引起膜损伤。
(3)石英损害巨噬细胞膜,导致细胞膜上的Na+-k+ATP酶和Ca+-ATP酶失活,线粒体和内织网Ca+-ATP酶失活,钙离子由细胞器释放入胞浆,细胞外的钙离子大量进入细胞内,形成“钙超载”,导致细胞死亡、破裂。
纳米载体逃逸溶酶体机制及其调控的研究进展孙茂蕾;徐晓薇;顾中一;刘杰;高雪彬;孟许亚;孙宏晨【摘要】纳米载体传递药物或核酸进入细胞,要穿透细胞膜,逃逸溶酶体并进入细胞核,其中逃逸溶酶体是纳米载体发挥作用的关键步骤.近年来,国内外许多学者根据纳米载体逃逸溶酶体的机制,利用大分子对现有纳米载体进行修饰或合成新型纳米载体.本文作者就纳米载体进入细胞的屏障、逃逸溶酶体机制及根据逃逸机制对其进行修饰调控3个方面做进行分析和综述.【期刊名称】《吉林大学学报(医学版)》【年(卷),期】2017(043)004【总页数】4页(P845-848)【关键词】纳米载体;细胞屏障;逃逸溶酶体;修饰调控【作者】孙茂蕾;徐晓薇;顾中一;刘杰;高雪彬;孟许亚;孙宏晨【作者单位】吉林大学口腔医院病理科,吉林长春 130021;吉林大学口腔医院牙周病科,吉林长春 130021;吉林大学口腔医院牙周病科,吉林长春 130021;吉林大学口腔医院病理科,吉林长春 130021;吉林大学口腔医院病理科,吉林长春 130021;吉林大学口腔医院病理科,吉林长春 130021;吉林大学口腔医院病理科,吉林长春130021【正文语种】中文【中图分类】R318.08载体能够有效地传递药物或核酸到达靶细胞,其在很大程度上提高了疾病治疗的成功率,其中纳米载体是一种纳米级微观范畴的药物或核酸控释体系,具有许多优点,例如能够克服难以穿过的生物屏障、提高生物相容性和延长循环时间等。
而纳米载体的转运效率很大程度上取决于其逃逸溶酶体(lysosome)的能力,即纳米载体进入细胞后,经膜泡包被并传递进入溶酶体,成功逃离至细胞质,保护其负载物避免被溶酶体内的多种消化酶降解。
全面认识纳米载体逃逸溶酶体的机制,对于提高纳米载体的转运效率具有重要的指导意义。
目前我国关于具有逃逸溶酶体功能的纳米载体已有相关研究,但尚无关于其逃逸机制的综述类报道。
不同的纳米载体可被不同的细胞屏障限制。
细胞生物学中的溶酶体结构与功能研究进展细胞是构成生物体的基本单位,其中一个重要的细胞器是溶酶体。
溶酶体是各种细胞中的一种小泡状细胞器,它在维持细胞内环境平衡、废弃物的降解以及防御外界病原体等方面起着重要作用。
在近年来的研究中,科学家们对溶酶体的结构和功能进行了广泛的研究,并取得了一系列重要的进展。
一、溶酶体的结构及其与其他细胞器的关系溶酶体主要由膜限定的囊泡组成,其内含有多种不同的水解酶和蛋白酶等。
在细胞内,溶酶体与其他细胞器之间存在着密切的联系和相互作用。
1. 溶酶体与内质网:内质网是细胞质内一个分布广泛的膜系统,与溶酶体之间通过膜融合和膜蛋白的转运等方式相互交换物质和信息。
2. 溶酶体与高尔基体:高尔基体是细胞内的一个平突起的膜系统,它与溶酶体之间通过小泡的融合和膜蛋白的转运等方式相互联系。
3. 溶酶体与线粒体:溶酶体在线粒体的功能维持和垃圾清除过程中起关键作用,两者之间通过膜融合和酶的直接传递等方式相互联系。
上述结构关系的研究为溶酶体的功能和机理提供了重要的基础。
二、溶酶体的功能1. 废物降解:溶酶体是细胞内垃圾处理站,在细胞的新陈代谢过程中,产生的异常或蛋白质降解产物等废弃物被吞噬进入溶酶体,并在其中被水解酶和蛋白酶等降解为小分子物质,再进一步由细胞运输出去。
2. 感染防御:当细胞受到病原体的侵袭时,溶酶体会合成出一系列的酶,如溶菌酶和胞内溶酶体蛋白等,这些酶能够杀死病原体,并将其分解为无害的物质,保护细胞免受病原体的侵害。
3. 调节细胞凋亡:溶酶体参与了细胞凋亡的过程,当细胞需要自毁时,溶酶体会释放酶类物质,诱导细胞凋亡。
4. 路标功能:溶酶体通过与其他细胞器的相互作用,发挥了一种“路标”的作用,能够引导细胞内物质的运输和分配。
三、研究进展近年来,科学家们在溶酶体的结构和功能研究方面取得了一系列重要的突破。
1. 结构分析:利用冷冻电镜和光学显微镜等高分辨率的技术手段,科学家们成功地解析了溶酶体的分子结构,揭示了其复杂的内部结构。
α-L-岩藻糖苷酶的研究进展及临床应用吴曼丹【摘要】α-L-岩藻糖苷酶(AFU)是一种溶酶体酸性水解酶,分类名为α-L-岩藻糖苷岩藻糖水解酶(EC3.2.1.51),参与含α-L-岩藻糖的糖脂、糖蛋白、糖苷等糖复合物的水解.AFU广泛分布于人体细胞及体液中,其中以肝肾组织含量较高.AFU在血清或组织中活性的改变与肿瘤的发生具有显著相关性,是肝细胞癌、胰腺癌、结直肠癌等肿瘤的诊断、疗效和预后的重要监测指标.%The acid α-L-fucosidase( AFU ) is usually found as a soluble component of lysosomes, the systematic name is α-L-fucosidase( EC3.2.1.51 ).It is involved in the hydrolytic degradation of fucose-con-taining molecules.AFU distributes in human tissues and body fluids, especially high concentration is seen in the liver and kidney.Alterations in the activity of AFU in serum or tissue have been observed in cancer.AFU is a significant index for the diagnosis,therapeutic effect and prognosis of hepatocellular carcinoma,pancreatic adenocarcinoma, and colon adenocarcinoma.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2013(019)009【总页数】3页(P1578-1580)【关键词】α-L-岩藻糖苷酶;肿瘤;诊断【作者】吴曼丹【作者单位】广州军区武汉总医院检验科,武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】R446;R73α-L-岩藻糖苷酶(α-L-fucosidase,AFU)是一种溶酶体外切糖苷酶,最早发现于细胞溶酶体中,主要参与含岩藻糖的糖类复合物的水解。
溶酶体贮积症治疗药物研究进展溶酶体是一种细胞器,其内部含有60多种酸性水解酶,可降解各种生物大分子,如核酸、蛋白质、脂质、粘多糖及糖原等。
当溶酶体酶呈现缺陷时,就会导致特定生物大分子不克不及正常降解而在溶酶体中贮积,从而使得溶酶体发生肿胀,细胞变得痴肥变态,细胞功能受到严重影响,最终导致一系列疾病,统称为溶酶体贮积症(Lysosomal storage disease, LSD)〔见表1〕。
溶酶体酶缺陷的直接原因是编码酶的基因发生突变,故绝大大都LSD为常染色体隐性遗传,是一组较常见的遗传性代谢疾病。
据统计,LSD在新生儿中的病患率约为万分之5。
目前,大大都LSD尚无有效治疗手段,其预后不良,给患者家庭和社会带来严重的精神和经济承担。
2003年,有数种LSD治疗药物通过美国食品药品办理局〔FDA〕审批正式上市,人们对这类疾病的兴趣明显增加。
虽然持久以来,大大都大型制药企业都对LSD市场兴趣不大,但实际上开发LSD治疗药物仍有其独特的吸引力,例如:LSD病理学机制目前已经比较明确;某些LSD的治疗可采用较为直接的干预方式〔如酶替代疗法〕;相关新药有可能通过加速审批方式进行审批;如果取得罕见病用药〔orphan drug〕资格,上市新药可得到为期数年的独有发卖期〔美国为7年,欧洲为10年〕;制药公司可以为药品制定一个具有高额利润的溢价价格〔平均每位LSD患者每年药费达17万美元〕。
据专家预测,到2021年,大约有8种LSD有望获得治疗,LSD治疗药物的发卖总值有可能超过19亿美元。
戈谢病:不竭增长的市场戈谢病〔Gaucher’s disease,又称高雪病〕是由于葡萄糖脑苷脂酶〔GCR〕缺乏所致,同时也是第一种应用酶替代疗法进行治疗的疾病。
1991年,Genzyme公司首先推出第一代酶替代治疗药物Ceredase 〔alglucerase,从胎盘中提取的GCR〕。
随后,在1994年和1997年,第二代产物Cerezyme〔imiglucerase,重组GCR〕又别离在美国和欧洲上市。
溶酶体的研究进展摘要:溶酶体是动物细胞中重要的细胞器, 其存在的完整性与动物生理病理均密切相关。
溶酶体是真核细胞中为单层膜所包围的细胞质结构,内部pH 4~5,含丰富的水解酶,具有细胞内的消化功能。
新形成的初级溶酶体经过与多种其他结构反复融合,形成具有多种形态的有膜小泡,并对包裹在其中的分子进行消化。
因此,溶酶体具有溶解或消化的功能,为细胞内的消化器官。
关键词:溶酶体; 细胞器; 生命活动一、前言溶酶体( Lysosome) 于20 世纪50 年代被发现,经过半个世纪的研究, 发现其在动物大多数门中存在。
植物的液泡也可被认为是一种溶酶体。
单细胞的原生动物也具有与高等动物十分相似的溶酶体,其功能是作为细胞内的消化管道。
只有原核生物没有溶酶体。
典型的细胞中含有约数百个溶酶体, 直径介于几百纳米至几个微米之间, 在不同的细胞类型中, 其数量和形态有很大差异, 即使在同一种细胞中, 其大小、形态也不尽相同( 异质性细胞器) 。
利用密度梯度离心可分离出较高纯度的溶酶体, 通过对酸性磷酸酶的组织化学染色, 可进行光镜和电镜观察, 目前还可以利用免疫亲和抗体或荧光染料进行原位观察。
二、溶酶体的结构与功能溶酶体最外层为单层脂膜,7 ~10 nm 厚,其磷脂成分与质膜接近,而与其他细胞器膜组成不同,这可能是由于质膜与溶酶体膜融合的结果。
一般认为,溶酶体膜主要是从高尔基体出芽生成,再与细胞内的吞噬泡融合。
鞘磷脂可通过胆固醇与膜紧密结合稳定溶酶体,可能是其与胆固醇结合影响了膜的流动性,形成了有利于膜稳定的结构。
溶酶体膜与细胞其他膜结构上的不同之处在于溶酶体膜上有V型H+-ATPase,通过水解ATP将质子转运到溶酶体内,以维持其酸性环境;膜上含有多种转运蛋白,可将有待降解的生物大分子转运进溶酶体,并将水解的产物转运出去;膜内表面含有大量糖链,可以防止其被水解酶水解,膜外表面带负电荷,主要为唾液酸,可能与膜融合的识别有关。
溶酶体内部pH比胞液的pH低大约2个单位,该酸性环境不仅有利于维持其水解酶活性, 还有利于催化酶的水解过程。
碱性物质可以升高溶酶体内的pH,抑制其对蛋白质的降解。
低pH也是多种生物大分子跨溶酶体膜转运的调控因素之一,溶酶体的大多数转运体系都对跨膜pH 梯度敏感。
溶酶体的质子漏出(质子梯度改变)会影响其他离子的通透平衡, 进而影响溶酶体的渗透稳定性。
此外,V型H+-ATPase抑制剂( Bafilomycin A 或Concanamycin A1)可引起凋亡,而F型H+-ATPase抑制剂寡霉素( Oligomycin)则无此作用。
溶酶体内Ca2+含量约为400μmol,比胞液的浓度高很多,升高溶酶体内pH可以使其Ca2+浓度下降,因此溶酶体也被认为是细胞内的钙库。
GPN通过选择性渗透膨胀,使溶酶体通透,细胞内Ca2+浓度上升了近10倍。
该现象是否会对细胞的钙离子信号途径产生影响尚有待进一步研究。
此外,溶酶体膜可保证其内部金属离子的富集,这些金属离子如Fe3+产生的自由基可加速溶酶体内物质的降解。
溶酶体内含有约60 种水解酶,大多是糖蛋白。
可溶性的酶多以阴离子复合形式存在, 结合性酶多以水溶性多聚阳离子复合形式结合于带负电的膜上(在溶酶体内低于pH 5 的环境下),并不水解所结合的膜脂分子,但酸性鞘磷脂酶除外。
许多癌细胞的溶酶体酶含量增高可能与侵害组织有关。
在老年有机体的细胞中, 溶酶体酶含量增高, 以去除有缺陷的蛋白质。
溶酶体内的蛋白水解酶(Cathepsin)是研究最为深入的水解酶。
根据其不同水解位点,可分为B、C、H、F、K、L、O、S、V、W、X(半胱氨酸)和D、E(天冬氨酸)及G(丝氨酸)等。
它们均为酸性水解酶,但在中性条件下也具有部分活性。
Cathepsins均以酶原形式合成,可被其他蛋白水解酶活化,或在酸性条件下自水解活化。
活化的Cathepsin B和L在溶酶体中浓度高达1 mmol / L,占其蛋白含量的20%。
这些水解酶不仅参与了溶酶体内部的蛋白水解活动, 其释放到胞液中或分泌到细胞外会引发各种细胞病变,进而对机体产生广泛影响。
传统上认为溶酶体的功能就是消化各种生物大分子,包括各种病原微生物,如巨噬细胞的溶酶体可将吞噬进来的病菌或异源物质隔离并消化。
后来,逐渐发现了溶酶体的其他重要功能。
在动物发育、衰老及组织更新过程中,细胞通过溶酶体发生的自吞噬作用,可将蛋白及细胞器消化。
在胞吞过程中,溶酶体参与了胆固醇的代谢和受体的内化等重要细胞活动。
一些细胞中的溶酶体除了具备典型溶酶体的生物学功能外,还承担着存储、转运和分泌一些生物物质的功能,因而被称为分泌型溶酶体( Secretory lysosome),如黑色素细胞分泌黑色素,破骨细胞对骨组织的再吸收,自然杀伤细胞向靶细胞分泌蛋白水解酶,巨噬细胞和B淋巴细胞的抗原呈递等。
研究还发现,溶酶体参与了受钙离子调控的细胞膜修复。
三、溶酶体完整性与生命活动的相关性溶酶体损伤程度与细胞死亡的方式有一定的相关性:较低程度的损伤可引发细胞凋亡或凋亡样死亡,而严重的损伤可导致细胞坏死。
大量实验证实,不仅直接作用于溶酶体的因素可导致细胞死亡,一些典型的凋亡刺激,如死亡受体TNF和p53介导的凋亡也通过溶酶体发生。
溶酶体的提取物可以水解Bid,后者作用于线粒体,导致细胞色素C释放,并活化Caspase。
敲除小鼠Bid基因后,溶酶体无法使线粒体释放细胞色素C。
溶酶体还参与了自吞噬型细胞死亡(Autophagic cell death):细胞质或细胞器碎片被膜包绕,形成自吞噬体( Autophagosome),与溶酶体融合形成自吞噬溶酶体( Autophagolysosome),表现为细胞内形成空泡溶酶体水解酶可将自吞噬体内的大分子水解。
自吞噬作用可以由饥饿触发,以产生细胞生存所必需的营养。
在缺乏营养的情况下,敲除自吞噬基因或抑制自吞噬体的形成或融合会导致细胞死亡,此时抑制溶酶体质子泵也会产生类似结果。
溶酶体完整性异常与疾病发生的相关性:作为细胞内重要的细胞器,溶酶体与多种疾病的发生密切相关。
最早发现与溶酶体相关的疾病是溶酶体储留病,其特征是内部积留了大量水解底物或产物,原因是溶酶体的一些酶突变或缺失,如神经酰氨酶( Farber disease)、酸性鞘磷脂酶( Niemann-Pick disease)、氨基己糖酯酶( Tay-Sacks disease)缺失的患者脑组织内储留了超过正常100~300倍的神经节苷脂。
溶酶体膜转运蛋白异常也会因无法及时将水解产物运出而导致储留病,如唾液酸转运子和半胱氨酸转运子突变可导致Salla病。
溶酶体失稳不仅使其丧失了正常生理功能,还会导致水解酶的释放。
神经系统中,神经细胞内吞作用的加强和溶酶体失稳是老年性痴呆( Alzheimer disease, AD)的早期症状。
AD 中可溶性Aβ蛋白具有神经毒性,其两性结构可以结合在膜上,在AD的病理发生中起重要作用。
Aβ刺激细胞增加溶酶体的数量和体积,神经细胞退变前,溶酶体和酸性水解酶增多,存在大量结构异常的溶酶体。
异常溶酶体可促进细胞内产生非正常的或具有神经毒性的APP片段。
虽然溶酶体降解Aβ被认为可以清除其细胞毒性,但体外实验表明,Aβ在溶酶体内积累会损伤膜,引起内含物的释放,并导致细胞死亡。
它们被神经元摄取后,在溶酶体内积累,引起溶酶体Cathepsin的释放,并导致细胞凋亡和坏死。
在朊病毒(PrP)感染的脑神经细胞中(疯牛病或羊瘙痒病),溶酶体结构异常,并含有异常PrP的形式PrPsc。
PrPsc 的加工过程可能在溶酶体内进行,其积累造成溶酶体的破裂,进而产生严重后果,其释放的水解酶可破坏细胞骨架,进而产生海绵状结构。
同时,溶酶体在肿瘤细胞中起到两种作用:一方面,癌基因的活化可能改变癌细胞溶酶体的功能,尤其是在具有转移性质的肿瘤中,溶酶体经常从核周区域转移到外周区域,其内含物有时会释放到胞外,参与细胞外基质的降解,以便于癌细胞转移和侵染。
此外,Hsp70 在多种肿瘤发生时均有较高的表达,Hsp70可以结合在溶酶体膜上,以抵抗各种引起溶酶体失稳的刺激,如抗肿瘤药物、辐射、光敏反应等,最终产生抗凋亡作用;另一方面,很多凋亡刺激可以引起肿瘤细胞的溶酶体膜通透,并释放Cathepsin,加速凋亡的进程。
同时,人们还发现多种致癌物质进入细胞,在与染色质结合前,先储存在溶酶体内。
因此,如何通过控制和利用溶酶体的稳定性来诊断和治疗癌症, 将是一个重要的研究课题。
四、展望对溶酶体结构与功能的研究目前仍以理论研究为主,一些探索溶酶体相关功能的实验已经起到了一定的指导作用,但是许多问题还没有得到根本上的解决,例如最近发现的溶酶体参与受钙离子调控的细胞膜的修复,其中很多细节问题因为没有实验证据而缺乏说服力。
另外,对于溶酶体结构的完整性与生命活动的相关性的研究也处于初级阶段,许多问题需要验证。
对溶酶体的进一步研究有重要的理论和实际意义。
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