内质网应激中线粒体的作用

生物内质网应激对线粒体功能的影响生物内质网（ER）是细胞内最重要的细胞器之一，对于细胞内蛋白的合成、翻译和折叠扮演着重要的角色。

在某些情况下，生物内质网的功能受到异常的压力，这就会导致生物内质网应激。

生物内质网应激会对细胞造成不良影响，如激活细胞凋亡通路等，同时也会影响线粒体功能，导致线粒体功能下降。

本文将从生物内质网应激对线粒体影响的角度入手，介绍生物内质网应激对线粒体的影响。

一、生物内质网应激的机制生物内质网应激是指生物内质网处于异常的应激环境下，导致生物内质网蛋白摄取和处理的异常，从而引起细胞内应激反应的过程。

生物内质网应激可以由多个因素引起，例如细胞外环境的变化，细胞内环境的异常等等，同时还涉及了多种信号通路，例如IRE1、PERK和ATF6等信号通路的激活。

在应激环境下，ER膜上合成糖蛋白与极性锰离子添加到蛋白质上的氧化性损伤，有令一种特殊的蛋白解除处理，称为“信号的联接”。

二、生物内质网应激如何影响线粒体功能生物内质网应激会影响细胞的多个方面，其中包括线粒体功能。

生物内质网应激会导致细胞中内质网相关蛋白质通道减少，从而影响线粒体的结构和功能，导致线粒体内膜电位的下降，redox价态的改变，Ca2+的内流以及线粒体DNA的变化等等。

同时，生物内质网应激也会调节线粒体膜的通透性以及交换钙离子时膜电位的改变，从而进一步影响线粒体的功能。

此外，生物内质网应激还可以激活线粒体自噬通路，进一步影响线粒体功能。

三、LINE-1对生物内质网应激的反应LINE-1是重复转座元件，可在人和其他哺乳动物的基因组中发现。

近年来，一些研究表明，在生物内质网应激作用下，LINE-1的活性会发生变化，并与细胞的应激反应和氧化应激有关。

特别是，研究发现，在生物内质网应激下，PERK信号通路被激活，从而导致线粒体的功能下降和DNA损伤。

此外，在生物内质网应激下，IRE1-XBP1信号通路被激活，进一步影响到线粒体自身的生物合成、二噁烷氧化和蛋白质翻译等过程，从而引起线粒体功能的改变。

动物细胞中线粒体与内质网相互作用的研究在动物细胞中，线粒体和内质网都是细胞质内非常重要的细胞器。

线粒体是细胞中产生能量的主要场所，而内质网则参与到蛋白质的合成和修饰过程中。

这两种细胞器看似各自独立存在，但事实上它们之间存在着相互作用与相互影响。

近年来，越来越多的研究表明，线粒体和内质网膜之间的相互作用对于许多生理过程都具有重要的意义。

一、线粒体与内质网基本结构与功能线粒体是一个重要的氧化还原酶体，它的内、外两个膜之间的空间被称作线粒体内间质。

线粒体内膜的摄取能力很强，它能够将胞外液和部分细胞器引入到线粒体内。

线粒体能够利用靠近内膜的水解酶分解这些物质并产生ATP，为细胞提供能量。

内质网则是一个相对独立的、由膜构成的细胞器。

其双层膜结构被构成了一系列复杂的道路和隧道系统，这有助于完成蛋白质的生物合成和内质网膜的细胞膜传输。

内质网细胞膜的重要作用主要体现在两个方面：一方面是内质网对蛋白质在细胞内的合成修饰和运输具有重要作用；另一方面，则是内质网参与到了细胞质钙离子调节与细胞死亡等过程中。

二、线粒体与内质网之间的相互作用线粒体和内质网之间的相互作用非常复杂，目前还没有一个完整的理论可以解释线粒体和内质网之间的完整联系和作用机理。

但是，科学家们已经通过一些研究证明，线粒体和内质网之间确实存在各种各样的关联作用。

1、线粒体与内质网在Ca2+调节中的作用在细胞中，Ca2+离子是一个重要的信号分子。

在细胞膜中，钙离子离子通过门控离子通道进入紧邻的内质网钙池中进行调节。

在内质网钙池释放过程中，线粒体扮演了重要的角色。

当内质网释放Ca2+时，线粒体能够通过吸收这些钙离子，使其停留在线粒体内腔中，从而减少其原本应有的浓度，这也就导致了线粒体内膜电位的下降。

线粒体内膜电位的下降进一步增加了Ca2+的吸收，使得细胞中的Ca2+离子得到了有效的调节。

2、线粒体调节内质网膜蛋白的磷酸化水平内质网膜上的磷酸化修饰涉及了多种复杂的信号转导通路。

内质网应激在神经退行性疾病中的作用和机制神经退行性疾病是一类严重且无法治愈的疾病，包括阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿舞蹈病等多种类型。

这些疾病在临床上表现出神经细胞损伤和神经元死亡的特征，导致记忆力下降、行动不便、语言障碍等严重后果。

尽管科学家们一直在探索这些疾病的原因，但迄今为止，它们的确切机制仍然是未知的。

但是，越来越多的研究表明，内质网应激可能是这些疾病的原因之一。

本文将介绍什么是内质网应激、其在神经退行性疾病中的作用以及其可能的机制。

一、内质网应激内质网是细胞中的一个重要细胞器，负责蛋白质的产生和折叠、糖原的代谢、固定有毒物质和生成脂肪等。

然而，当内质网受到外界刺激，如热休克、氧化应激、缺氧等，内质网中的蛋白质会出现折叠异常，导致大量不稳定蛋白质的聚集。

这种现象被称为内质网应激。

为了应对内质网应激，细胞会启动一系列的细胞应激反应，包括启动内质网跨膜信号传导通路（IRE1、PERK、ATF6等途径），释放进行结构变化的caspase 12，激活抗氧化途径等，来保护细胞免受损害。

但如果内质网应激过于强烈或持续的话，那么这些保护机制就不能有效地解决问题，甚至会导致更多的细胞死亡。

二、内质网应激在神经退行性疾病中的作用内质网应激与神经退行性疾病的关系已经是近年来研究的热点之一。

研究表明，在内质网应激的信号途径中，PERK和IRE1等信号途径的激活与神经退行性疾病之间存在着紧密的联系。

例如，阿尔茨海默病的研究表明，APP被切割产生beta淀粉样蛋白（Aβ）之后，Aβ会聚集在细胞膜上，其对细胞膜中蛋白的改变将导致内质网应激。

这可能会导致细胞死亡和神经元的颞叶变性。

而亨廷顿病中的蛋白多聚症的研究表明，TATA效应因子TBP同时存在单聚和多聚的形式。

单聚，也就是正常的TBP，是内质网应激的最佳催生剂，而多聚体仅为单聚体移行的情况下产生。

因此，多聚体对于疾病的发展是不必要的。

最近在动物实验中也表明，通过遏制内质网应激，可以缓解病变的发生。

内质网应激在疾病发生发展中的作用研究随着现代医学技术的发展，人们对疾病的认识也越来越深入，越来越多的研究表明，内质网应激在疾病的发生和发展中扮演着重要的角色。

以下就是内质网应激在疾病中的作用进行探讨。

一、什么是内质网应激内质网是指细胞质内被膜包围起来的一个隔室，主要起着蛋白合成和折叠的作用。

而内质网应激是指在某些应激因素的刺激下，细胞内的内质网发生了异常的变化，导致蛋白合成和折叠失调。

内质网应激不仅仅是一种生理现象，而且是一种特定的细胞信号传导途径。

而过度的内质网应激会导致细胞的疾病发生和发展。

二、内质网应激在糖尿病中的作用糖尿病是一种由于胰岛素释放不足或胰岛素作用受阻所引起的代谢疾病。

研究表明，内质网应激可导致胰岛细胞功能异常和胰岛素抵抗，从而导致糖尿病的发生和发展。

内质网应激会导致胰岛β细胞中葡萄糖转运蛋白GLUT2的表达下降和胰岛素原的合成减少，同时还会增加细胞死亡率，从而使得胰岛β细胞数量和功能不断下降，最终导致胰岛素分泌不足。

三、内质网应激在神经退行性疾病中的作用内质网应激也与神经退行性疾病的发生和发展密切相关。

神经退行性疾病是一类由于神经元的死亡和损伤而引起的一系列疾病，如阿尔茨海默病、帕金森病等。

内质网应激会改变神经元外观和结构，损伤神经元的正常功能，并通过激活促凋亡因子，刺激细胞死亡。

此外，内质网应激还会导致神经元突触功能的紊乱和突触前蛋白的合成下降，使得神经元的传导功能受到影响，最终导致神经退行性疾病的发生和发展。

四、内质网应激在癌症中的作用癌症是一种由于细胞遗传突变引起的疾病，而内质网应激在癌症发生和发展中也起着重要的作用。

内质网应激可引起DNA损伤和细胞凋亡抑制，同时也会诱导癌细胞的恶性增殖和侵袭。

内质网应激会导致细胞内游离钙离子浓度升高，受体蛋白的表达和活性发生变化，进而影响信号传导，从而导致抗癌基因的失活和促癌基因的激活。

此外，内质网应激还可影响肿瘤细胞内溶酶体、线粒体的功能，并促进肿瘤细胞的转移和促进炎症反应，导致肿瘤发生和进展。

内质网应激对细胞代谢的影响研究内质网是细胞质中的一种重要结构，负责合成、折叠和修饰蛋白质。

此外，内质网还参与了多个重要的代谢途径，如细胞周期、凋亡和分化等。

然而，当细胞面临不同的应激情况时，内质网的功能可能会受到不同程度的影响，导致细胞代谢变化。

本文将探讨内质网应激对细胞代谢的影响，并介绍目前的研究热点和展望。

一、内质网应激的概念和机制内质网应激是指在外界环境、蛋白质负荷等因素的影响下，内质网失去稳定状态所引起的负面反应。

当细胞面临内质网应激时，会通过开启内质网压力适应（UPR）来应对。

UPR包括三条主要信号通路：IRE1、PERK和ATF6。

IRE1通路主要参与mRNA剪切、siRNA合成等；PERK主要参与第一性粒体增生、ATF4合成等；ATF6是唯一一种入核的传感器，在保证细胞存活的前提下，特定刺激（例如葡萄糖缺乏）下会刺激脂质生物合成。

二、内质网应激对细胞代谢的影响内质网应激的主要效应包括：折叠失调、运输和转录延迟、ERAD系统增强、自噬和线粒体功能衰退等。

这些效应会导致细胞代谢功能的改变，如葡萄糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢和核苷酸代谢等。

1. 葡萄糖代谢内质网应激可能会影响糖酵解途径的进程。

研究发现，PERK通路的激活会通过phosphoryation eukaryotic translation initiation factor 2α（eIF2α）抑制mRNA的翻译，从而抑制葡萄糖酵解途径的进程。

此外，ATF6信号通路可以诱导糖异生酵素的表达，从而增加葡萄糖异生的产生。

这些结果表明，内质网应激会通过抑制和激活不同的信号通路，对葡萄糖代谢产生影响。

2. 脂质代谢内质网应激也可能影响脂质代谢。

例如，IRE1通路激活时可重定向microRNA转录的加工，从而增加脂肪酸合成和脂肪酸氧化途径。

此外，内质网应激还能通过抑制全身能量代谢的酶，例如G6PC、PGC-1α和AMPK，来影响脂质代谢的进程。

内质网应激和线粒体功能的异常随着时代的飞速发展，我们的生活变得越来越快节奏，而环境的污染和压力也越来越大。

这些不利因素使得我们的身体容易出现各种异常，其中内质网应激和线粒体功能的异常是较为普遍的现象。

一、内质网应激内质网是细胞内的一种特殊的细胞器，是细胞合成、折叠和修饰蛋白质的主要场所。

当细胞环境中的压力和蛋白质的合成不平衡时，内质网会出现应激状态。

这种状态会激活内质网应激反应，调节和维护内质网的稳态。

如果内质网应激长期存在，就会导致内质网功能紊乱，从而引发各种疾病。

内质网应激反应具有多个信号通路，其中IRE1、PERK和ATF6是三个被广泛研究的信号通路。

在内质网应激状态下，IRE1和PERK被激活，分别会启动不同的下游信号通路，以恢复内质网稳态。

IRE1切割mRNA，产生出生物学活性的转录因子XBP1，调节bZIP类转录因子的表达，促进蛋白合成、折叠和分泌等。

PERK则抑制全球蛋白质合成，促进ATF4的表达，参与细胞的生存和死亡等。

内质网应激反应紊乱会导致蛋白质的合成和折叠异常，不同程度上也与糖尿病、肥胖等多种疾病的发生和发展相关。

二、线粒体功能的异常线粒体是细胞内的另一种重要的细胞器，是膜结构复杂、细胞内反应的主要场所。

线粒体功能主要与细胞能量代谢和调节、细胞自噬、细胞凋亡等有关，线粒体异常可引起多种疾病的发生和发展。

线粒体功能的异常包括线粒体DNA突变、线粒体膜电位过高或过低、线粒体产生的氧化应激等。

线粒体异常决定了细胞能量代谢的健康，也直接影响细胞内其他重要信号通路的功能。

线粒体氧化应激是一种常见的线粒体异常，这是指线粒体过度产生活性氧自由基，引发氧化应激状态，往往导致细胞疾病的发生和发展。

紫外线、药物等刺激都会促使线粒体产生过度的自由基，进而引发线粒体DNA损伤、蛋白氧化、磷脂过氧化等。

这些过度活性氧因子将影响线粒体的色素颗粒、氧化磷脂酰胆碱、谷胱甘肽等重要物质的结构和功能，进一步引发炎症障碍、细胞凋亡等疾病。

内质网应激和自噬在细胞凋亡中的作用细胞凋亡是一种正常的细胞死亡过程，在生命的不同阶段中起到重要的调节作用。

内质网应激和自噬是与细胞死亡相关的重要机制，在细胞分化、生长和死亡中起到关键的作用。

内质网应激是由于细胞内的蛋白质合成过量，或者是由于环境等外界因素的影响，使内质网失去平衡，而引起的一种应激反应。

这时候，细胞内的一些信号通路会被激活，触发一系列的分子反应，包括谷草转氨酶样激酶（PERK）、肌醇需要酶-1（IRE1）、活化转录因子6（ATF6）等。

这些分子反应可以调节内质网中的蛋白质合成和折叠，在一定程度上保护细胞不被损伤。

然而，当应激程度过高时，内质网应激会导致细胞凋亡。

在内质网应激导致细胞凋亡的过程中，主要与两个信号通路有关：IRE1-JNK和CHOP-DR5。

IRE1-JNK通路可以激活细胞凋亡因子c-Jun N-末端激酶（JNK），从而引起细胞凋亡；CHOP-DR5通路则可以激活细胞凋亡刺激因子（death stimulus factor，DSF）受体DR5，从而刺激细胞凋亡。

这两个信号通路的激活会导致自由基的产生，膜内电位的变化和线粒体功能的损伤等，最终引起细胞凋亡。

自噬是一种在细胞内部进行的一种自我垃圾清理的过程。

这个过程需要内质网和线粒体组成的复合体，被称为自体噬菌体（autophagosome）。

它可以将细胞内的损坏蛋白和细胞器包裹成囊泡，进而进行降解和再生。

自噬发生的时候，蛋白酶体的活性随着内质网应激的程度而增加，从而促进垃圾清理和维持细胞稳态。

此外，自噬还可以调节一些重要的细胞信号通路，如mTOR、AMPK和PI3K等。

内质网应激和自噬在细胞凋亡中的作用，其实是非常复杂的一种关系。

内质网应激会使细胞进入凋亡，而自噬则可以发挥保护作用。

一定程度上，自噬可以保护线粒体不受内质网应激的影响，维持细胞稳态。

同时，自噬也可以清除因细胞凋亡而导致的垃圾和分解物，保护细胞免受损伤。

因此，正常的内质网应激和自噬反应是必需的，但是过度的应激则会导致细胞凋亡和疾病的发生。

运动性骨骼肌内质网应激与线粒体功能调控张媛;丁树哲【摘要】内质网(ER)是真核细胞中Ca2+贮存库,负责调节蛋白质合成、合成后加工、折叠和聚集的细胞器,其具有极强的内稳态体系,当细胞稳态受外界刺激因素改变时可导致内质网功能内稳态失衡,形成内质网应激(ER stress,ERs).由于线粒体与内质网存在内质网-线粒体联接区域(mitochondrial associated membranes,MAM)结构以及在功能方面的相互作用,使得线粒体对ERs非常敏感,ERs可通过改变代谢物的转移,如Ca2+,或通过应激反应信号通路,将信息传递至线粒体,直接影响线粒体功能,包括:代谢酶活性、呼吸链功能及ATP生成、线粒体融裂、DNA生物发生、质量控制等方面.骨骼肌ERs的现象首先被发现存在于一些肌病中,随后的研究提示,运动训练也是诱发骨骼肌ERs的因素之一,运动训练可能在调节骨骼肌线粒体功能、优化ERs水平、维持细胞蛋白稳态方面发挥重要作用,其具体分子机制有待进一步研究.【期刊名称】《中国体育科技》【年(卷),期】2017(053)004【总页数】7页(P91-96,130)【关键词】骨骼肌;内质网应激;线粒体;运动训练【作者】张媛;丁树哲【作者单位】南京体育学院运动健康科学系,江苏南京 210014;华东师范大学体育与健康学院,上海 200241【正文语种】中文【中图分类】G804.2真核细胞含有多个细胞器以及被膜包围的间隙，大多数蛋白在胞浆内质网上合成，大约一半以上需要通过转移或穿过至少一层细胞膜到达它们的目的地。

以线粒体为例，99%的线粒体蛋白需借助存在于线粒体膜上的蛋白输入机制（PIM，Protein Import Machinery）进入线粒体不同区域发挥作用［11］。

在诸多对影响线粒体PIM功能的分子机制研究中，除发现PIM自身组件蛋白表达水平可影响线粒体蛋白输入效率外，另一重要因素亦值得思考，即线粒体内、外蛋白稳态环境，而这一稳态环境的维持与内质网功能及状态密切相关。

内质网应激中线粒体的作用摘要内质网和线粒体为细胞中关系密切的细胞器，细胞应激可引发内质网应激（ER Stress），线粒体功能在ER Stress中发挥重要作用，通过线粒体相关的内质网膜（MAMs）传递信号影响ER Stress的发生与发展。

关键词 ER Stress MAMs 线粒体内质网是细胞内分布最广泛、维持细胞功能重要的细胞器，其功能包括蛋白质的折叠，Ca2+的存储，脂质、碳水化合物的代谢及信号传导。

细胞应激如Ca2+失调，氧化还原失衡，蛋白质糖基化异常及蛋白折叠缺陷均可导致未折叠或错折叠蛋白在内质网腔中积聚，引发ER Stress。

细胞内存在一个完善的恢复细胞稳态或促进细胞死亡的信号通路，包括未折叠蛋白反应，内质网相关的蛋白降解途径（ERAD），自噬，缺氧信号及线粒体生物合成，统称为ER Stress反应[1]。

非折叠蛋白反应是体内一系列适应性级联反应，通过调节内质网的三个膜感应蛋白而激活特定的下游转录程序：ATF4（PERK），剪切的ATF6（ATF6），拼接型XBP1（IRE1α），这些转录因子可直接激活分子伴侣蛋白的转录[2]，促进内质网中蛋白质的折叠能力而减轻ER Stress，保护内质网功能。

线粒体是细胞内的具有双层膜结构的细胞器，之前研究认为线粒体为细胞质中独立存在并完成特定细胞和代谢功能的细胞器，近年来，越来越多的研究表明线粒体与内质网不仅在生理功能上相互联系，在病理条件下也存在信号传导，影响彼此的功能，导致细胞死亡及慢性疾病的发生[3]。

线粒体通过MAMs与内质网紧密相连，MAMs对于内质网与线粒体间的Ca2+信号传导、脂质转运及能量代谢至关重要[4]。

线粒体Ca2+的摄取有利于调节线粒体代谢和内质网稳态，内质网与线粒体间Ca2+转运障碍导致细胞质中游离的钙离子增加，可通过激活p38丝裂原激活的蛋白激酶（MAPK）而引发ER Stress[5]。

细胞内的ROS主要来源于线粒体，线粒体功能紊乱引起细胞内ROS异常升高引发氧化应激。