细胞自噬研究综述
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走进细胞自噬作者:Tangdl2000序言过去十年,几乎每个生命科学者都知道“凋亡”这个概念并且有意无意的将自己的研究工作与之挂钩,催生了大量文章。
同样有理由坚信未来十年“自噬”也会变成另一个“万金油”和生命科学的“闪亮新星”。
在她失去光辉前,请了解她,爱她并利用她。
楼主希望提供一个平台起到自噬基本知识的普及,让广大战友快速了解该领域的那些人、那些事、和那些所谓的突破性进展。
并且结合自己的兴趣点深挖和追踪。
聚焦自噬(autophagy)是继凋亡(apoptosis)后,当前生命科学最热的研究领域,Pubmed记录的文献数量在最近4年呈爆炸式增长,其中2006年以前相关文献大约1500条。
2007年是自噬研究有历史意义的一年,召开了第一次自噬国际会议,与会人员构成自噬学术圈的奠基者,并且在各自领域宣传和研究一些基本概念。
2007年到2010年9月短短三年文献发表量达到大约4400条。
发现比利时科学家Christian de Duve在上世纪50年代通过电镜观察到自噬体(autophagosome)结构,并且在 1963 年溶酶体国际会议(CIBA Foundation Symposium on Lysosomes)上首先提出了“自噬”这种说法。
因此Christian de Duve 被公认为自噬研究的鼻祖(参见: /bbs/thread/18181343 )。
Christian de Duve 也因发现溶酶体,于1974年获得诺贝尔奖(获奖论文参见 /bbs/thread/18188745 )。
分类目前根据发生过程分为三类:Macroautophagy,Microautophagy和Chaperone-mediated autophagy (CMA),通常说的自噬泛指Macroautophagy,本贴若无特殊说明都指第一类。
概念和基本过程自噬是细胞内的一种“自食(Self-eating)”的现象,凋亡是“自杀(Self-killing)”的现象,二者共用相同的刺激因素和调节蛋白,但是诱发阈值和门槛不同,如何转换和协调目前还不清楚(参见/bbs/thread/18184674 )。
自噬在肝细胞癌治疗中的研究进展1㊀210002㊀东部战区总医院秦淮医疗区全军肝病中心2㊀通讯作者,E⁃mail:leep2002@163.com571100㊀海南海口㊀海南现代妇女儿童医院检验科王华强,李㊀平1,2㊀㊀ʌ摘㊀要ɔ㊀自噬是细胞在自噬相关基因的调控下利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程㊂自噬对肝细胞癌的发生㊁发展具有双重作用,既能通过维持肝脏稳态清除癌细胞,又能促进肿瘤微环境中癌细胞增殖㊂目前研究发现针对肝细胞癌治疗的传统化疗药物㊁分子靶向药物㊁RNA干扰和天然药物等均与自噬关系密切㊂大部分情况下抑制自噬可增强药物抗肝癌的活性,也有药物可直接激活自噬依赖性性癌细胞死亡㊂本文结合近年国内外研究现状,就自噬与肝细胞癌发生发展的关系和自噬调控肝细胞癌治疗的作用作一综述,以期为肝细胞癌的治疗提供新思路㊂㊀㊀ʌ关键词ɔ㊀肝细胞癌;㊀自噬;㊀机制;㊀治疗中图分类号:R735 7㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1009⁃0460(2021)01⁃0089⁃05Researchprogressofautophagyinthetreatmentofhepatocellularcarcinoma㊀㊀WANGHuaqiang,LIPing.DepartmentofClinicalLaboratory,HainanModernWomenandChildrenHospital,Haikou571100,ChinaCorrespondingauthor:LIPing,E⁃mail:leep2002@163.com㊀㊀ʌAbstractɔ㊀Autophagyisaprocessinwhichcellsuselysosomestodegradetheirdamagedorganellesandmacromoleculesunderthecontrolofautophagy⁃relatedgenes.Autophagyhasadualeffectontheoccurrenceanddevelopmentofhepatocellularcarcinoma.Itcannotonlymaintainthesteadystateoftheliverbyeliminatecancercells,butalsopromotetheproliferationofcancercellsinthetumormicroenvironment.Thecurrentresearchfoundthattraditionalchemotherapydrugs,moleculartargeteddrugs,RNAinterferenceandnaturaldrugsforthetreatmentofhepatocellularcarcinomaarecloselyrelatedtoautophagy.Inmostcases,inhibitionofautophagycanenhancetheactivityofdrugsagainstlivercancer,andsomedrugscandirectlyactivatingautophagy⁃dependentcancercelldeath.Inthisarticle,wewillreviewtherelationshipbetweenautophagyandtheoccurrenceanddevelopmentofhepatocellularcarcinoma,andtheroleofautophagyinregulatingthetreatmentofhepatocellularcarcinomainordertoprovidenewideasforthetreatmentofhepatocellularcarcinoma.㊀㊀ʌKeyWordsɔ㊀Hepatocellularcarcinoma;㊀Autophagy;㊀Mechanism;㊀Therapy㊀㊀在全球范围内,肝癌是导致癌症相关死亡的第四大常见原因,在发病率方面排第6位㊂肝癌以肝细胞肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)为主,尽管近年HCC的内科治疗和外科手术方面取得了很多突破,但5年生存率仅为18%,仅次于胰腺癌的第二大致死性肿瘤[1]㊂近年来大量研究表明,自噬可以对HCC产生促进或抑制的双向调节,调控自噬可影响HCC的治疗㊂本文总结了自噬与HCC发生发展的关系以及近年自噬调控HCC治疗的相关研究,通过全面了解自噬在HCC中的作用,以期为HCC的治疗提供新思路㊂1㊀自噬对HCC发生发展的双向影响1 1㊀自噬与肿瘤发生相关㊀自噬又称Ⅱ型细胞死亡,是细胞在自噬相关基因的调控下将自身受损的细胞器和大分子物质运输到溶酶体进行消化降解的过程[2]㊂自噬在肿瘤发生发展中所扮演的角色具有促进和抑制双面作用㊂在正常情况下,细胞自噬是一种抵抗癌变的途径,自噬可以控制炎症反应㊁清除损伤坏死的细胞器㊁降低细胞内压力㊁稳定细胞基因组㊁阻止癌细胞恶变,并可以通过介导细胞凋亡和免疫反应清除癌变细胞㊂另一方面,细胞一旦发生癌变,自噬反而会扮演促进肿瘤的角色,自噬可维持肿瘤细胞稳定,为肿瘤细胞提供营养物质及能量,增强肿瘤细胞放化疗抗性等[3]㊂这种双重作用说明了自噬在肿瘤发生发展中的复杂性,深入了解自噬的调控作用,对于探索肿瘤发生机制并开拓新的治疗途径具有重要意义㊂1 2㊀细胞自噬抑制HCC㊀细胞自噬有利于维持肝脏的代谢稳态,一旦自噬缺陷可导致肝脏肿瘤发生㊂自噬相关基因(autophagy⁃relatedgene,ATG)参与自噬的调控,其中ATG5和ATG7在肝脏高表达,Atg5-/-和Atg7-/-基因敲除的小鼠会发生肝脏肿瘤,通过对Atg5flox/flox杂合小鼠的肝脏肿瘤分析发现,肿瘤源自于那些Atg5自噬基因缺失的肝细胞[4]㊂Be⁃clin1基因是酵母ATG6的同系物,是哺乳动物参与自噬的特异性基因,在HCC组织中Beclin1的表达显著低于癌旁组织,且Beclin1的表达与HCC病理分级呈负相关[5]㊂自噬抑制HCC还表现为增强自噬可直接诱导肿瘤细胞自噬性死亡㊂Yu等[6]合成了一种化合物,可通过抑制AKT信号而激活自噬,在体外实验中表现为HepG2㊁Hep3B㊁Huh⁃7和SMMC⁃77214种肝癌细胞的增殖均被显著抑制;而在动物实验中,随着自噬的增强,裸鼠肝脏肿瘤的体积和重量均出现明显下降㊂1 3㊀细胞自噬促进HCC㊀自噬是细胞的一种应激反应和生存机制,其可能更有助于HCC细胞能适应外界的一系列应激压力,从而增强HCC细胞的增殖㊁转移能力和对治疗的抵抗㊂自噬和HCC发生相关,研究发现二乙基亚硝胺可诱导小鼠发生HCC,但在自噬受损小鼠中却无法发生HCC,只能诱导出良性肿瘤[7]㊂自噬还在HCC的发展中扮演重要角色㊂在肝癌病程的进展中,自噬体的重要标志分子LC3⁃Ⅱ的表达水平不断增加,而同时高表达LC3⁃Ⅱ和自噬起始分子ULK1的患者具有较差的5年生存率和无进展生存率[8]㊂对于自噬的促癌作用,有研究认为自噬调节是肝癌发生的一个非常早期的事件,并且仅针对最具侵袭性的肝细胞亚群具有特异性㊂他们使用自噬诱导剂胺碘酮可显著促进肝脏癌前病变细胞的增殖能力,而使用自噬抑制剂氯喹可显著抑制肝脏癌前病变细胞的生长[9]㊂关于自噬促进肿瘤转移的分子机制,有研究认为可能和自噬激活Wnt/β⁃catenin信号通路,从而上调HCC细胞中的致癌基因单羧酸转运蛋白1(MCT1)的表达有关[10]㊂2㊀自噬与HCC治疗2 1㊀常规化疗药物㊀化疗是HCC系统治疗方案之一,通过直接杀伤和诱导凋亡等途径抑制肿瘤细胞的增殖和转移,但HCC经过多次化疗后,治疗效果往往会出现下降,而这一现象和化疗药物上调肿瘤细胞的自噬有关㊂Du等[11]发现奥沙利铂在抑制HCC细胞增殖的同时也上调了HCC细胞的自噬,当联合使用ATG7siRNA干扰或氯喹预处理抑制HCC自噬后,奥沙利铂诱导的HCC细胞凋亡活性可分别上升23%和9%,而单独使用ATG7siRNA干扰或氯喹预处理却不能诱导HCC的凋亡㊂Guo等[12]的研究发现,顺铂和5⁃氟尿嘧啶(5⁃FU)在SMMC⁃7721㊁Hep3B和HepG23种不同HCC细胞系中均可增加自噬小体的形成,使用3⁃甲基腺嘌呤(3⁃MA)或siRNA抑制自噬后可明显增强顺铂和5⁃FU的化疗效果;在动物实验中,联合自噬抑制剂组较单用顺铂组的裸鼠肝脏肿瘤平均重量减少了28 57%,体积减小33 4%㊂Tong等[13]研究发现培美曲塞耐药也与自噬有关,抑制自噬相关MEK/ERK信号通路可增强培美曲塞对HCC细胞的化学毒性㊂有研究发现,在自噬诱导HCC对表柔比星产生化学耐药性的过程中,热休克转录因子1(HSF1)通过上调ATG4B活性促进HCC自噬,加入RNAi干扰HSF1后可抑制HCC细胞自噬,增强表柔比星的化疗效果[14]㊂这些研究均表明自噬可诱导HCC细胞对化疗药物产生抗性,干扰自噬是增强HCC化疗敏感性的潜在方法㊂2 2㊀靶向小分子㊀目前大部分研究认为,靶向药物在治疗过程中可诱导HCC自噬从而导致耐药,抑制自噬活性可增强靶向药物抗HCC的作用㊂索拉非尼是首个经美国食品药品管理局(FDA)批准用于治疗HCC的酪氨酸激酶抑制剂(TKI)㊂关于索拉非尼诱导自噬耐药的机制已有一系列研究,通过调控相应通路抑制自噬活性可增强索拉非尼的靶向效果㊂Liu等[15]认为索拉非尼耐药和细胞内质网应激引起的自噬有关,通过siRNA干扰凋亡抑制蛋白cFLIP后可降低内质网应激,减少HCC细胞自噬,逆转索拉非尼的耐药性㊂Lu等[16]研究发现,肝癌组织中细胞表面分子CD24的高表达和索拉非尼耐药密切相关,他们利用shRNA干扰CD24表达后,可激活mTOR/AKT信号通路而抑制HCC自噬,提高索拉非尼的敏感性㊂Turcios等[17]合成了2,5⁃二氯⁃N⁃(2⁃甲基⁃4⁃硝基苯基)苯磺酰胺(别名FH535),利用FH535及其衍生物(FH535⁃N)均可抑制Wnt/β⁃catenin信号通路,降低HCC细胞自噬,进而增强索拉非尼对HCC细胞的靶向抑制作用㊂除了使用RNA干扰和合成化合物阻滞自噬外,国内学者发现[18]中药单体20(S)⁃人参皂苷(Rg3)也可调控自噬增加靶向药物的作用,他们发现索拉非尼联合Rg3后LC3⁃Ⅱ水平明显上调,而不同浓度(0 5μg/ml㊁1μg/ml和2μg/ml)索拉非尼联合Rg3对Hep3B细胞抑制作用均表现为协同增强作用,他们认为Rg3可增加索拉非尼的敏感性,其机制可能是通过抑制HCC细胞自噬活性来实现的㊂也有一些研究与这些报道相反,他们认为增强自噬可诱导HCC细胞发生自噬依赖性细胞死亡,增强靶向药物的效果㊂AZD4547是一种成纤维细胞生长因子受体(FGFR)抑制剂,在索拉非尼耐药HCC细胞中,AZD4547联合索拉非尼可增加LC3㊁Beclin1蛋白水平,降低p62蛋白水平,通过增强自噬水平促进耐药HCC发生自噬依赖性细胞死亡[19]㊂瑞戈非尼是继索拉非尼后另一个多靶点TKI药物,除了直接诱导HCC细胞凋亡外,还可以通过抑制mTOR/AKT信号,促使HCC细胞发生自噬依赖性细胞死亡[20]㊂增强自噬促进HCC细胞死亡这一现象可能是由于这些研究中的自噬活性更强,将肿瘤细胞保护性自噬转变为诱导细胞死亡的途径㊂2 3㊀非编码RNA㊀非编码RNA(ncRNA)与自噬关系密切,其中微小RNA(miRNA)和长链非编码RNA(lncRNA)在HCC中经常失调,近年引起了较多的关注和研究㊂大部分报道认为miRNA通过抑制自噬具有抗肿瘤活性㊂Fu等[21]研究发现,miR⁃30a靶向自噬相关蛋白Beclin1和ATG5mRNA的3 ⁃UTR抑制其翻译,通过下调自噬抑制HCC细胞的生长和转移;他们还通过对52例HCC患者的研究发现,miR⁃30a在肿瘤组织中显著低表达,并且与微血管转移㊁肿瘤复发呈负相关,miR⁃30a低表达患者具有更差的生存期㊂Ou等[22]发现miR⁃490⁃3p在HCC组织中低表达,其过表达可靶向ATG7下调癌细胞自噬,从而抑制HCC细胞增殖㊁延迟细胞周期并促进细胞凋亡㊂Jin等[23]发现阿霉素诱导的HCC细胞自噬降低了miR⁃26水平,而miR⁃26通过靶向自噬蛋白ULK1下调自噬,可抑制HCC细胞增殖并促进凋亡;动物实验表明,miR⁃26或阿霉素均可降低裸鼠移植肝脏肿瘤的体积和重量,当miR⁃26与阿霉素联合使用时,miR⁃26可进一步增强HCC对阿霉素的治疗敏感性㊂Ren等[24]研究发现跨膜蛋白166(EVA1A)通过上调自噬促进HCC对奥沙利铂耐药,而miR⁃125b可与EVA1AmRNA的3 ⁃UTR结合,通过下调EVA1A的翻译抑制自噬活性,提高了HCC对奥沙利铂的敏感性㊂也有一些研究有不同结论,他们认为miRNA抑制自噬后反而起促癌作用㊂Yang等[25]研究发现,miR⁃181a可以通过靶向ATG5抑制HCC的自噬,导致HCC细胞凋亡减少,当使用miR⁃181a⁃sponge干扰后,HCC肿瘤的体积和重量明显下降㊂Zhuang等[26]研究也发现,甘氨酸脱羧酶(GLDC)是miR⁃30d⁃5p的靶标,miR⁃30d⁃5p可下调GLDC活性,减少细胞自噬反而促进HCC的增殖,干扰miR⁃30d⁃5p可抑制HCC进的展㊂LncRNA激活自噬后在HCC中同样具有双向调节作用,但大部分研究认为lLncRNA会增强自噬促进HCC发展㊂LncRNAHULC是第一个在肝癌中鉴定的lncRNA,在肝癌组织中高表达㊂研究表明lncRNAHULC可通过下调miR15a来增加自噬相关基因p62㊁LC3和Becline⁃1的表达,激活自噬促进肝癌细胞增殖[27]㊂LncRNAHOTAIR是第一个被发现具有反式作用的lncRNA,在多种肿瘤中表达上调且与不良预后相关㊂在肝癌中,lncRNAHOTAIR可通过增加ATG3和ATG7表达来激活自噬,进而促进HCC细胞增殖[28]㊂另有一些lncRNA,如PVT1㊁HAGLROS等均可通过靶向miRNA而促进自噬,参与HCC细胞增殖[29⁃30]㊂也有一些研究认为lncRNA虽然增强自噬活性,但可诱导HCC细胞发生自噬依赖性细胞死亡㊂Chen等[31]研究发现lncRNAPTENP1调控抑癌基因PTEN,过表达的PTENP1可与miRNA17㊁miRNA19b和miRNA20A相互作用,抑制PI3K/Akt致癌信号途径,引发HCC细胞发生自噬依赖性细胞死亡㊂Cui等[32]报道lncRNAH19在不同肿瘤中可通过不同的途径发挥致癌或抑癌的生物学功能,在肝癌中可激活HCC细胞中的PI3K⁃Akt⁃mTOR途径,增加自噬,诱导缺氧/复氧损伤,促使肝癌细胞死亡㊂2 4㊀天然药物㊀已发现多种天然药物可调节自噬,大部分天然药物抗HCC的机制是直接诱导HCC细胞发生自噬依赖性死亡㊂黄当归醇(xanthoangelol,XGA)来自中药当归,可通过诱导自噬发挥抗HCC转移的作用,该自噬是由AMPK/mTOR信号通路的激活介导,因此使用3⁃MA抑制自噬后反而拮抗XAG的抗肿瘤作用[33]㊂槐耳颗粒是证据等级较高的可用于肝癌辅助治疗的药物,槐耳的抗肿瘤机制可能与抑制Akt/mTOR通路诱导自噬有关,自噬抑制剂3⁃MA可减少槐耳处理组的自噬,降低槐耳抗肿瘤活性[34]㊂石蒜碱(Ly⁃corine,LCC)是一种多功能的生物活性化合物,其诱导HCC细胞自噬性死亡和舌癌耐药相关基因(TCRP1)表达下调有关,而TCRP1可以降低Akt的磷酸化水平并抑制Akt/mTOR通路,因此LCC可能是通过抑制TCRP1/Akt/mTOR信号通路促进肝癌细胞自噬性死亡[35]㊂另有研究报道小檗碱㊁大蒜素㊁苦参碱㊁甘草次酸㊁蜜环菌素㊁甘草甜素㊁β⁃桧木醇㊁没食子鞣质这些天然植物来源的药物,均可通过诱导肿瘤细胞自噬性死亡而具有抗HCC作用[36⁃37]㊂也有一些研究认为部分天然药物的抗HCC作用是通过抑制自噬活性而产生的㊂一种新型姜黄素衍生物WZ35在胃癌细胞中表现出潜在的抗肿瘤活性,WZ35同样具有抗HCC活性,其作用机制是通过下调YAP介导的自噬活性来抑制肝癌细胞的生长[38]㊂另一方面,在抑制自噬后,部分天然药物的抗HCC作用进一步增强㊂来自蟾蜍毒液的蟾蜍灵可抑制HCC的增殖并促进凋亡,使用自噬抑制剂3⁃MA或氯喹后,可进一步增强蟾蜍灵的抗HCC作用[39]㊂棉酚是一种黄色多酚羟基双萘醛类化合物,主要通过激活细胞凋亡表现出抗HCC的活性㊂由于棉酚诱导的自噬可以保护HCC细胞免受内质网应激相关凋亡的影响,因此棉酚和自噬抑制剂的联用可显著增强抗HCC作用[40]㊂近年报道芹菜素㊁甘草查尔酮A和18β⁃甘草次酸等天然药物都具有抗HCC作用,但同时因诱导自噬而产生耐药,联合使用自噬抑制剂后,可明显提高抗HCC治疗效果[41⁃43]㊂2 5㊀其他治疗㊀其他抗HCC的治疗研究也主要集中于两个方面:抑制自噬增强抗肿瘤活性,或者直接增强自噬诱导HCC细胞死亡㊂Liu等[44]报道,全长肿瘤抑素的活性片段T7肽在抗肿瘤过程中可通过抑制Akt/mTOR信号通路诱导自噬激活,联合自噬抑制剂3⁃MA可显著增强T7肽的抗HCC作用㊂Xu等[45]研究发现,HCC经射频消融治疗后容易出现复发,这与残留癌细胞通过HIF⁃1α/BNIP3途径激活自噬有关,他们针对BNIP3设计靶向抑制剂来下调自噬后,可有效阻止残留HCC细胞的生长和转移㊂也有一些研究发现增强自噬可发生自噬相关细胞死亡,Li等[46]报道IL⁃37除了抗炎细胞因子外,还具有抗HCC作用,其通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路上调细胞自噬活性,诱导HCC发生自噬依赖性细胞死亡㊂Huang等[47]报道阿司匹林也具有抗肿瘤作用,可通过激活JNK㊁AMPK和GSK⁃3等信号通路上调ULK1㊁Beclin⁃1等自噬相关蛋白活性,诱导HCC细胞发生自噬相关死亡㊂3㊀小结与展望传统观念认为自噬给肿瘤细胞提供营养物质及能量,自噬是促癌因素,抑制自噬可增强药物抗肿瘤的活性㊂然而越来越多研究表明,自噬也可诱导肿瘤细胞发生自噬依赖性细胞死亡㊂自噬在HCC中具有双重作用,既能通过维持细胞稳态清除癌细胞,又能促进肿瘤微环境中癌细胞的存活㊂随着对自噬的认识不断深入,针对HCC治疗的传统化疗药物㊁分子靶向药物㊁RNA干扰和天然药物等均发现与自噬关系密切㊂了解HCC不同阶段自噬作用的具体分子机制仍然是一个挑战,这种深入研究将更有助于抗HCC的治疗㊂参考文献[1]㊀VillanuevaA.HepatocellularCarcinoma[J].NEnglJMed,2019,380(15):1450-1462.[2]㊀LevineB,KroemerG.Biologicalfunctionsofautophagygenes:Adiseaseperspective[J].Cell,2019,176(1⁃2):11-42.[3]㊀陈品珍,杨丁丁,陈兴宇,等.自噬基因Beclin1对乳腺癌作用的研究进展[J].临床肿瘤学杂志,2019,24(1):87-91.[4]㊀YangH,NiHM,DingWX.Emergingplayersinautophagydefi⁃ciency⁃inducedliverinjuryandtumorigenesis[J].GeneExpr,2019,19(3):229-234.[5]㊀SunH,YuJ,WenZ,etal.DecreasedexpressionofBeclin⁃1inpatientswithhepatocellularcarcinoma[J].JBUON,2019,24(2):634-641.[6]㊀YuM,ZengM,PanZ,etal.Discoveryofnovelakt1inhibitorinducesautophagyassociateddeathinhepatocellularcarcinomacells[J].EurJMedChem,2020,189:112076.[7]㊀TianY,KuoCF,SirD,etal.Autophagyinhibitsoxidativestressandtumorsuppressorstoexertitsdualeffectonhepatocarcino⁃genesis[J].CellDeathDiffer,2015,22(6):1025-1034.[8]㊀WuDH,WangTT,RuanDY,etal.CombinationofULK1andLC3Bimproveprognosisassessmentofhepatocellularcarcinoma[J].BiomedPharmacother,2018,97:195-202.[9]㊀KowalikMA,PerraA,Ledda⁃ColumbanoGM,etal.Inductionofautophagypromotesthegrowthofearlypreneoplasticratlivernodules[J].Oncotarget,2016,7(5):5788-5799.[10]㊀FanQ,YangL,ZhangX,etal.AutophagypromotesmetastasisandglycolysisbyupregulatingMCT1expressionandWnt/β⁃cate⁃ninsignalingpathwayactivationinhepatocellularcarcinomacells[J].JExpClinCancerRes,2018,37(1):9.[11]㊀DuH,YangW,ChenL,etal.Roleofautophagyinresistancetooxaliplatininhepatocellularcarcinomacells[J].OncolRep,2012,27(1):143-150.[12]㊀GuoXL,LiD,HuF,etal.Targetingautophagypotentiateschemotherapy⁃inducedapoptosisandproliferationinhibitioninhepatocarcinomacells[J].CancerLett,2012,320(2):171-179.[13]㊀TongY,HuangH,PanH.InhibitionofMEK/ERKactivationattenuatesautophagyandpotentiatespemetrexed⁃inducedactivityagainstHepG2hepatocellularcarcinomacells[J].BiochemBio⁃physResCommun,2015,456(1):86-91.[14]㊀ZhangN,WuY,LyuX,etal.HSF1upregulatesATG4Bex⁃pressionandenhancesepirubicin⁃inducedprotectiveautophagyinhepatocellularcarcinomacells[J].CancerLett,2017,409:81-90.[15]㊀LiuD,FanY,LiJ,etal.InhibitionofcFLIPovercomesac⁃quiredresistancetosorafenibviareducingERstress⁃relatedauto⁃phagyinhepatocellularcarcinoma[J].OncolRep,2018,40(4):2206-2214.[16]㊀LuS,YaoY,XuG,etal.CD24regulatessorafenibresistanceviaactivatingautophagyinhepatocellularcarcinoma[J].CellDeathDis,2018,9(6):646.[17]㊀TurciosL,ChaconE,GarciaC,etal.AutophagicfluxmodulationbyWnt/β⁃cateninpathwayinhibitioninhepatocellularcarcinoma[J/OL].PLoSOne,2019[2020⁃07⁃20].https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30794613/.[18]㊀郑㊀侠,华海清,杨爱珍,等.20(S)⁃人参皂苷Rg3对肝癌细胞自噬介导的索拉非尼敏感性的影响[J].临床肿瘤学杂志,2016,21(4):297-303.[19]㊀冯㊀云,亢君君,方宗平,等.AZD4547促进自噬并促进索拉非尼耐药肝癌细胞的死亡[J].细胞与分子免疫学杂志,2019,35(4):339-343.[20]㊀HanR,LiS.Regorafenibdelaystheproliferationofhepatocellularcarcinomabyinducingautophagy[J].Pharmazie,2018,73(4):218-222.[21]㊀FuXT,ShiYH,ZhouJ,etal.MicroRNA⁃30asuppressesauto⁃phagy⁃mediatedanoikisresistanceandmetastasisinhepatocellularcarcinoma[J].CancerLett,2018,412:108-117.[22]㊀OuY,HeJ,LiuY.MiR⁃490⁃3pinhibitsautophagyviatargetingATG7inhepatocellularcarcinoma[J].IUBMBLife,2018,70(6):468-478.[23]㊀JinF,WangY,LiM,etal.MiR⁃26enhanceschemosensitivityandpromotesapoptosisofhepatocellularcarcinomacellsthroughinhibitingautophagy[J/OL].CellDeathDis,2017[2020-07-16] 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江苏农业科学2010年第2期李桂兰,郭彦.细胞自噬对植物程序性死亡的控制综述[J].江苏农业科学,2010(2)7—9.——7一细胞自噬对植物程序性死亡的控制综述李桂兰,郭彦(聊城大学生命科学学院,山东聊城252059)摘要就细胞自噬对植物程序性死亡的控制作用,可能的调节机制,以及连接自噬和程序性死亡信号通路之间交互对话可能的介质等进行了综合阐述。
关键词细胞自噬;程序性死亡;超敏反应;促死亡信号;信号通路交互对话介质中图分类号Q25文献标志码A文章编号1002—1302(2010}02—0007—02Pro与细菌效应蛋白AvrPto共表达。
或者et9与AvO共表达口1,或者使植物感染非寄主病原菌突变体PtoDC3000【4J.在ATG6/Beclin细胞自噬是广泛存在于真核细胞中的生命现象,是生物在其发育、老化过程中都存在的一个净化自身多余或受损细胞结构的共同机制,在进化过程中高度保守…。
植物程序性死亡(progranimedcellJ基因沉默的植物中都表现出HR—PCD失去控death,PCD)主要包括发育过程中的death,HR—PCD)以及衰老相制,说明ATG6不仅能够限制病毒诱导的HR—PCD传播,而且能够限制细菌、真菌及一般诱导因素诱导的HR—PCD的扩散。
除了ATG6/BeclinJ,其他的自噬基因包括VPS34/P13K、ATG3和ATG7等对将HR—PCD限制在感染位点也是必需的。
这些结果表明,在植物防御反应中,细胞自噬通过阻止未受感染组织的死亡来维持植物的生存¨l。
在对烟草的研究中还发现,ATG6/BeclinJ沉默的烟草受到TMV感染引起HR—PCD失控。
蔓延到未受感染的正常组织;但是1MV却仍然局限于最初的感染部位,未感染部位没检测到TMV,并且感染部位TMV数量增加,表明未感染组织的死亡并不是由于TMV迁移。
同时还表明ATG基因不仅能PCD、植物防御反应过程中的超敏反应程序性死亡(hypersen—sitiveresponseprogrammedcell关的PCD。
自噬在癌症治疗中的作用机制引言癌症是一种严重的疾病,常常导致患者生命的威胁。
目前,科学家们正在努力寻找更有效且少副作用的治疗方法。
近年来,自噬这一细胞自身调节和修复机制引起了人们的广泛关注。
本文将探讨自噬在癌症治疗中的作用机制及其潜在临床应用。
一、自噬对癌细胞存活的调节1. 促进细胞存活与逆境容忍性自噬可以帮助癌细胞抵御外部环境变化和药物暴露所带来的压力。
当癌细胞遭受到缺氧、饥饿或辐射等应激刺激时,自噬会被启动,从而提供维持基本生理功能所需的能量和物质。
这使得肿瘤细胞具备更强大的逆境容忍性,并降低了药物对其产生的杀伤效应。
2. 降解异常蛋白质和维持基因组稳定性癌症是由于细胞遭受DNA损伤、蛋白质异常积累等导致的。
自噬通过将这些异常蛋白质和有害物质降解掉,维持了正常的基因组稳定性。
此外,自噬还可以清除线粒体等细胞器中存在的损伤部分,减少 ROS 产生并抵御氧化应激。
3. 增强癌细胞移动能力自噬通过调节线粒体的数量和形态以及调控细胞内钙离子浓度等方式增强了癌细胞的迁移能力。
这种增强迁移能力与肿瘤侵袭、转移和复发相关,并可能是肿瘤治疗失败的原因之一。
二、自噬在靶向治疗中的作用1. 抑制癌药耐药性传统化疗常常遇到药物耐药问题,而自噬在逆境环境下可以帮助肿瘤细胞存活。
因此,通过干扰自噬通路抑制其对化疗药物产生保护作用成为一种有效的策略。
一些自噬抑制剂已经被用于提高化疗药物对癌细胞的杀伤效果。
2. 提高免疫治疗效果免疫治疗作为一种新的肿瘤治疗方法,通过激活机体免疫系统来识别和攻击癌细胞。
然而,某些癌细胞通过增强自噬过程来逃避免疫系统的攻击。
因此,抑制自噬这一通路可以提高免疫治疗对癌细胞的清除效果,并增强免疫应答。
三、潜在临床应用与挑战1. 自噬抑制剂的临床应用目前已有多种自噬抑制剂进入了临床试验阶段。
通过选择性地干扰自噬通路,这些药物能够增强化疗和免疫治疗的效果,并帮助预防或逆转药物耐药性。
然而,在使用这些自噬抑制剂时仍需要注意其毒副作用以及对正常细胞的影响。
细胞自噬的产生与程序性死亡摘要:自噬是亚细胞膜结构发生动态变化并经溶酶体介导对细胞内蛋白质和细胞器降解的过程。
通过平衡细胞合成和分解代谢,自噬稳定细胞内环境,维持细胞的存活。
然而,过度自噬可导致细胞发生程序性细胞死亡。
自噬与凋亡在细胞死亡过程中的关系十分密切。
本文对自噬的产生以及其与凋亡的关系进行了介绍。
关键词:自噬程序性死亡信号溶酶体简介自噬(autophagy)是细胞利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程,是真核细胞特有的生命现象。
一些蛋白质和细胞器通过自噬途径运输到溶酶体进行降解,它们通过平衡细胞合成和分解代谢以稳定细胞内环境。
在细胞饥饿、生长因子缺乏和缺氧等条件下,以及一些病理状态下,自噬对维持细胞的存活有积极作用。
然而,过度的自噬可以导致细胞的程序性死亡,称为Ⅱ型程序性细胞死亡。
根据底物的种类、转运的方式和调控机制,可将自噬分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。
巨自噬即通常所指的自噬,胞质被来源于内质网的非核糖体区域、高尔基体等脱落的双层膜所包绕。
在微自噬中也发生相同的包绕过程,但包绕底物的是自身发生内陷的溶酶体膜。
分子伴侣介导的自噬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。
分子伴侣介导的自噬的底物是可溶的蛋白分子,所以分子伴侣介导的自噬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。
1. 自噬的产生机制1.1 自噬的诱导启动通常状况下,细胞内自噬处于一个较低的水平下,以保持内环境稳定。
但是,一旦受到外界条件(如饥饿、低氧、高温等)或内部条件(如损伤等)的刺激,自噬水平会快速上调。
一般认为自噬需要受到诱导才会发生,进而形成自噬体。
但底物的不同,对底物的识别包装机制也是不同的,自噬前体的诱导过程可以是选择性的,也可以是非选择性的,分别称为选择性自噬和非选择性自噬选择性自噬指游离膜结构识别并包裹胞质内的特殊底物形成自噬体,并将其降解,如过氧化酶体降解途径;非选择性自噬是指随机包裹细胞质形成自噬体。
• )94 •朱 婷,等 自噬在细胞铁死亡发生中作用机制的研究进展自噬在细胞铁死亡发生中作用机制的研究进展朱婷02,范洋],Research on the mechanism of autophagy in the occurrence of ferroptosisZHU Tig 02,FAN Yang 021 Medical Research Center , Shengjing Hospital of China Medical University , Liaoning Shenyang 110004, China ;*5 Liaoning Key Laboratory of Research ani AppUcaOoo f Ammol Modele pfc Enviroomentol ani Metabofa Diseasae , Liaoning Shenyang 110004, Chino.【收稿日期】2626 -65 -10【修回日期】2727 -06 -05[基金项目】 辽宁省科学技术计划项目(编号:2618225692)【作者单位】1中国医科大学附属盛京医院实验研究中心,辽宁沈阳000045辽宁省环境与代谢疾病动物模型研究与应用重点实验室,辽宁 沈阳 06004【作者简介】 朱婷(893 -),女,湖北咸宁人,硕士,主要从事血液系统疾病基础与临床研究。
E-m/i : )227024122@1630aom【通讯作者】 范洋(1975 -),女,辽宁沈阳人,副研究员,硕士生导师,博士,主要从事血液系统疾病基础与临床研究。
E-mail :fayyang873@ 85. om【Abstdct 】 Nowadays ,fernpUsis is a new type of non 一 apopU/c proyrammed cell death , chamcteUzed bp inx hv-pephepce and accumuhOox of lipid reactive oxy p en speOvs ( L - ROS ). AuUphaop is a highly oxsened biologicalmetano/c process is exhamoUs which is widely isvolved is bioWgical reguh/ox. S/hivs have fossd that ferroptosisand anUphaop are rehtivelp /nked ox /mor pngnssiox. AuUphaop reguhtom genes and other rehted signa/ng path- waps interact with ferroptosis process that /feet the process of cell heath. This paper will ontOne the occurrence andnguh/ox mechanism of ferroptosis and anUphagp , combined with the nW of anUphaop is the process of ferroptosis. Then,/e significance of the use of the interac/ox between anUphaop and fernpUsis for /mor treatment is abv ox- sndeeed0【Key words i ferroptosis : anUphaop , interacOox ; reguhtioxModern Oncology 2021,29(11) :"294 - )99【指示性摘要】铁死亡(ferpptoR)是近年来新发现的一种非凋亡性细胞程序性死亡方式,以铁依赖性和脂质活性氧(11/1 reactue oypen syecics.L - ROS )累积为特征。
细胞自噬调控综述细胞自噬是一种基本的细胞生理过程,通过将细胞内的旧、损坏或过量的蛋白质、脂质和其他细胞器通过内涵体形成的方式,转运至溶酶体进行降解,从而维持细胞内环境的稳定。
细胞自噬在细胞生长、代谢、应激和免疫等多个生物学过程中发挥着重要的调节作用。
自噬过程包括自噬体形成、自噬体与溶酶体融合以及降解和再利用等几个关键步骤。
自噬体形成的第一步是自噬相关的膜蛋白1(Atg1)复合物的组装和自噬颗粒的源泡形成。
Atg1复合物的形成受到多个信号通路的调控,包括TORC1、AMPK和mTORC1等。
当环境条件不适宜时,TORC1的抑制和AMPK的激活会促进Atg1复合物的组装和自噬体的形成。
自噬体形成的第二步是自噬颗粒的源泡形成。
这个过程需要参与Atg9膜通路的蛋白质,Atg9的循环和运输确保了自噬颗粒的源泡的可供应性。
在自噬体形成过程中,自噬颗粒的源泡会与其他内涵体,如囊泡和高尔基体相互作用,形成包含膜蛋白、蛋白质和其他细胞器的小颗粒。
自噬体形成的最后一步是自噬颗粒与溶酶体的融合。
这个过程需要Rab蛋白和SNARE蛋白的参与。
Rab蛋白能够调节感受器和效应器的交互作用,从而促进自噬颗粒和溶酶体的融合。
SNARE蛋白作为介导细胞内膜和颗粒膜的融合的重要蛋白,也参与了自噬颗粒与溶酶体的融合。
完成融合后,自噬颗粒的内容物会被降解和再利用。
溶酶体内的酸性条件和溶酶体酶的活性可以降解自噬颗粒内的蛋白质、脂质和其他成分。
降解后的产物,如氨基酸和脂肪酸等,可以通过膜泡和溶酶体的再循环进入细胞代谢途径,供给细胞的能量和合成。
细胞自噬的调控受到多个信号通路的影响。
其中最重要的是酵母菌Target Of Rapamycin(TOR)信号通路和哺乳动物的TOR信号通路。
TOR抑制剂,如雷帕霉素可以抑制TOR活性,从而诱导细胞自噬。
此外,AMPK和蛋白激酶R1(PKR1)也能够调控细胞自噬过程。
AMPK的激活和PKR1的抑制会促进自噬体的形成和细胞自噬的进行。
细胞自噬的研究进展作者:贾静文来源:《山西农经》 2017年第3期(河南师范大学生命科学学院河南新乡453007)摘要:细胞自噬是一种在进化上高度保守的,广泛存在于真核细胞中的生命现象。
实际上,细胞自噬是细胞的一种自我保护机制,用于清除受损的细胞内含物或细胞器,对维持细胞内稳态起着重要作用。
本文综述了细胞自噬的过程与分类,并对自噬的分子机制与疾病的关系进行了概述。
关键词:自噬;分子机制;肿瘤;病毒感染文章编号:1004-7026(2017)03-0105-01 中国图书分类号:R363 文献标志码:A1 细胞自噬概述1.1 细胞自噬的分类细胞自噬是一种溶酶体依赖性的蛋白质降解途径,主要作用是降解受损的细胞器或其他内含物,利用降解产物重建细胞结构或提供ATP,从而维持细胞内环境稳定。
细胞自噬可分为3种类型:(1)巨自噬(macroautophagy):胞质内物质通过形成自噬泡的方式,与溶酶体融合,来实现内含物的降解。
(2)微自噬(microautophagy):溶酶体直接内吞需被清除的物质并将其降解。
(3)分子伴侣介导的自噬(chaperonemediatedautophagy,CMA):胞质中可溶性蛋白与分子伴侣结合,并由其运送到溶酶体。
我们通常所说的自噬是指巨自噬。
1.2 细胞自噬的过程自噬的过程分为4 个阶段:(1)起始,胞质中首先形成双层分隔膜,随后向两边延伸成自噬泡(开口的)。
(2)延伸:自噬泡将需降解的胞质物质收入泡中,然后封口,称为自噬体。
(3)成熟:自噬体与内涵体融合,形成自噬内涵体,或与溶酶体结合形成自噬溶酶体。
(4)降解:自噬溶酶体内有许多酶,实现底物的降解。
严格的说,还有第五步,循环利用与重建,降解底物释放的ATP 和小分子物质被细胞重新利用或构成新的细胞结构。
2 细胞自噬的机制2.1 mTOR 信号通路mTOR 是磷脂酰肌醇-3-激酶类家族成员,在哺乳动物中有两种形式:mTOR 复合体1(对雷帕霉素敏感)和mTOR 复合体2(对雷帕霉素不敏感),mTOR 信号通路对自噬的调节大多都是负性的,即是抑制细胞自噬的。
基金项目:国家自然科学基金(21707002),大学生创新创业项目(201810367045,201910367030),蚌埠医学院2020年度研究生科研创新项目(Byycx20054)通讯作者:赵云利【综述】自噬的检测方法及其在相关疾病中的研究进展窦婷婷,金 玲,池宇欣,赵云利(蚌埠医学院公共卫生学院,安徽蚌埠233000) DOI:10.16833/j.cnki.jbmc.2021.09.025 自噬是真核细胞特有的“自食”现象,也是细胞进行自我保护的代谢途径[1],在多细胞生物遇到危险时可进行应激与防御调控。
自噬发生时,胞内需降解的细胞器、蛋白质和部分胞质被膜包裹形成自噬体,而后与溶酶体等结合形成自噬溶酶体并对包裹内容物进行降解与回收,实现物质与细胞器的更新,维持胞内物质与能量供给的平衡[2]。
自噬在维持细胞内稳态方面发挥着重要功能:在正常生理条件下,细胞通过较低水平的自噬持续维持细胞内稳态;而在细胞遇到能量供应短缺、缺氧、雷帕霉素等因素的刺激时,启动自噬可以使细胞缓解代谢压力,维持内环境稳定[3]。
适度的自噬对维持细胞物质与能量的平衡是有益的,但过度的自我消化则会对细胞产生伤害,因此,自噬的调节有助于维持细胞的正常生理功能。
为进一步加深对自噬及其检测方法的认识,本文从自噬的基本过程、自噬的检测方法及自噬的生物学功能等几个方面对自噬进行综述。
1 自噬的基本过程 根据自噬发生时底物进入溶酶体的途径和特点,可以将自噬分为巨自噬、微自噬以及分子伴侣介导的自噬三种类型。
其中巨自噬的特征最明显,研究的也最为广泛与深入。
巨自噬是细胞质中的自噬底物被含有双层膜结构的自噬体包裹隔离,进而将自噬底物运送至溶酶体进行降解的过程。
巨自噬是一个动态的过程,包括底物的识别、自噬体的形成、自噬体与溶酶体的融合以及自噬溶酶体的降解四个不同的步骤[4],见图1。
图1 巨自噬的基本过程[4]1.1 底物的识别 自噬的底物可以是衰老损伤的细胞器和折叠合成错误的蛋白质,也可以是外来侵入细胞的细菌和病毒。
细胞自噬与疾病的研究进展焦寒伟;王红均;赵宇;伍莉;帅学宏;陈吉轩;甘玲;罗献梅;黄庆洲【摘要】Autophagy is a biological process in which cells transport the damaged organelles, waste cytoplasm and denatured or senescent proteins to lysosome, and then undergo enzymatic hydrolysis. Autophagyis a highly conserved process in eukaryotes, and autophagy is a cell self-protective mechanism which maintains the intracellular homeostasis. Autophagy plays an important role in the programmed cell death (PCD), cancer, cardiovascular disease, liver disease, neurodegenic diseases, cancer and tumor, autoimmune diseases and other disases. It was suggested that the autophagy played an important role in the process of immuno related diseases, thus clarifying that cell autophagy may be a new target and breakthrough in the treatment of immune related disease, and pave the way for the treatment of immune related diseases.%细胞自噬 (Autophagy) 是细胞将受损的细胞器、废弃细胞质和变性或衰老的蛋白质转运至溶酶体(Lysosome), 并进行酶解的一个生物学过程.在真核生物中, 细胞自噬是一个高度保守的过程, 而自噬是细胞的一种自我保护机制, 维持了细胞内稳态.自噬在细胞程序性死亡(Programmed cell death, PCD) 、心血管疾病、肝脏疾病、神经性疾病、癌症与肿瘤以及自身免疫性疾病等多种疾病过程扮演了重要的角色.该文综述了细胞自噬与多种疾病的研究进展, 提示了细胞自噬在免疫相关性疾病过程中发挥着重要的调控作用, 从而阐明细胞自噬可能作为疾病治疗的新靶点和突破口, 为治疗免疫相关性疾病做铺垫.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2019(047)002【总页数】5页(P10-14)【关键词】细胞自噬;溶酶体;真核生物;疾病【作者】焦寒伟;王红均;赵宇;伍莉;帅学宏;陈吉轩;甘玲;罗献梅;黄庆洲【作者单位】西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌402460;西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌 402460;西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌 402460;西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌 402460;西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌 402460;西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌 402460;西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌 402460;西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌 402460;西南大学动物科学学院, 重庆市兽医科学工程研究中心, 重庆荣昌 402460【正文语种】中文【中图分类】Q291细胞自噬(Autophagy or autophagocytosis)是真核生物中细胞将自身胞浆蛋白或损伤细胞器包裹形成囊泡,并在溶酶体降解回收再利用的代谢过程。
细胞自噬研究综述一、概述细胞自噬是广泛存在于真核细胞内的一种溶酶体依赖性的降解途径。
是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。
细胞自噬导致细胞内长寿命蛋白和受损伤细胞器的降解,使细胞在应激条件下循环利用营养物质和三羧酸循环产生的ATP继续生存。
根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同,哺乳动物细胞自噬可分为微自噬(microautophagy)、巨自噬(macroautophagy)和分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated autophagy,CMA)三种主要方式,但目前研究最为广泛的是巨自噬。
细胞自噬与细胞凋亡、细胞衰老一样,是十分重要的生物学现象,参与生物的发育、生长等多种过程,细胞自噬的异常导致癌细胞的出现。
研究表明,细胞自噬在细胞内稳态、癌症、心力衰竭、神经退行性疾病、传染病、衰老相关性疾病等生命过程中发挥着重要作用。
二、细胞自噬的形式微自噬是指溶酶体或者液泡内膜直接内陷底物包裹并降解的过程。
多在种子成熟时储藏蛋白的沉积或萌发时储存蛋白的降解中起作用。
巨自噬是在其过程中,底物蛋白被一种双层膜的结构(粗面内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜)包裹后形成直径约400~900纳米大小的自噬小泡(autophagosome),接着自噬小泡的外膜与溶酶体膜或者液泡膜融合,释放包裹底物蛋白的泡状结构到溶酶体或者液泡中,并最终在一系列水解酶的作用下将其降解,我们将这种进入溶酶体或者液泡腔中的泡状结构称为自噬小体。
它作用于营养缺乏条件下培养的细胞、植物的免疫反应、叶片衰老及环境胁迫应答。
介导自噬是在动物细胞衰老反应过程中,往往发生分子伴侣介导的自噬过程,保存必须的组成细胞结构的蛋白和其他材料。
三、细胞自噬的功能生理性自噬是细胞的自我保护机制,有益于细胞的生长发育,保护细胞防止代谢应激和氧化损伤,对维持细胞内稳态以及细胞产物的合成、降解和循环再利用具有重要作用;但自噬过度可能导致代谢应激、降解细胞成分、细胞死亡等,打破细胞生长和死亡(细胞死亡至少分为三种形态学上不同的进程,即细胞凋亡、自噬性细胞死亡和坏死,此处所指的死亡可能伴随着细胞自噬,过度自噬以一种不同于细胞凋亡和坏死的方式使细胞死亡,但自噬与二者还有一定的关联性,比如Bcl-2和Beclin1之间的互作)间的平衡。
自噬在多种生理病理过程中发挥重要作用。
缺血再灌注显著上调Beclin1,激发心机细胞自噬;Beclin1表达下调抑制自噬,减弱心肌损伤。
研究认为,自噬是动脉粥样硬化发展过程中的一种保护机制,因为自噬通过加工氧化修饰蛋白使斑块固化,而自噬缺陷加剧动脉粥样硬化。
在肿瘤细胞生物学上,根据细胞基因组成和细胞所处环境变化,自噬既能抑制肿瘤抑制因素发挥作用,自噬基因的缺失又可促进肿瘤的生成。
研究发现,一方面,自噬可使乳腺癌细胞继续生存;而另一方面,自噬又可导致结肠癌细胞HCT116的死亡。
目前普遍认为,在乏氧、营养缺乏、代谢应激等条件以及抗癌治疗(如化学疗法、放射疗法)等环境下,癌细胞通过自噬可以继续生存。
此外,自噬还可能继续生存。
此外,自噬还可能在衰老、炎症、细胞凋亡、胞内病原体入侵、神经退行性疾病等方面发挥着重要作用。
四、细胞自噬调控的分子机制1.泛素样蛋白系统对细胞自噬的调控泛素化是在翻译后水平上进行蛋白修饰的一种方式,参与蛋白酶体依赖性蛋白水解、蛋白功能调控、亚细胞分布和/ 或蛋白质互作。
在泛素激活酶(ubiquitin-activating enzyme ,El )、泛素接合酶ubiquitin-conjugating enzyme,E2)以及泛素蛋白连接酶(ubiquitin-protein ligase,E3)的连续作用下,泛素与底物蛋白特定的Lys 残基共价结合完成泛素化。
同时,泛素化也是一种可逆性的过程,可由去泛素化酶将泛素从蛋白质上除去。
泛素化主要包括以下3 步酶促反应过程:(1)在ATP 作用下,E1 可在其Cys 和泛素的C-端的Gly 之间形成巯酯键,即E1-SH~Ub,从而激活泛素;(2)在ATP 和E2 酶作用下,泛素从E1 转移到E2 上,同样以巯酯键的方式结合(E2-SH~Ub);(3)E3 酶可以特异性识别底物蛋白并与之结合,与此同时E2 将激活的泛素直接转移到某些E3 结合的底物上,经过多个重复,多个泛素之间通过Lys 相互连接,在底物上形成多泛素链。
E1-样酶Atg7 和E2-样酶Atg10 泛素样反应后,泛素样蛋白Atg12 与Atg5 Lys130 共价耦联,Atg16L1作为连接蛋白,增强Atg12 和E3 泛素连接酶样蛋白Atg5间的互作,而后Atg12-Atg5 与Atg16L1 形成E3 连接酶样复合体并定位于PAS。
半胱氨酸酶Atg4 酶切LC3 并暴露C-端最后 5 个Gly 残基,在E2-样酶Atg3 辅助下,与磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)发生E3-样共轭形成脂化的LC3(LC3-II)并定位于PAS,吞噬泡加工成为成熟自噬体。
2. mTOR 信号通路对细胞自噬的调控mTOR(mammalian target of rapamycin)属于Ser/Thr 激酶,参与细胞发育、核糖体生成和代谢调控等生物学过程。
mTOR 包括雷帕霉素敏感型mTORC1和雷帕霉素非敏感型mTORC2。
mTORC1 通过磷酸化ULK1-Atg13-RB1CC1-C12orf44/Atg101 复合体使其失活,从而负调控细胞自噬体的形成,其活化程度可反映自噬水平,如果阻断mTORC1 的功能,Ser/Thr 激酶可磷酸化Atg1 复合体并激活自噬。
mTORC2 的磷酸化能激活Akt(PKB)和Atg1 抑制自噬,也可上调HIF1A(hypoxia-inducible factor 1A)的表达。
mTOR 调控细胞自噬主要包括mTOR 非依赖性和mTOR 依赖性两条信号通路。
(1)mTOR 非依赖性信号通路有实验发现,Mst1(mammalian Ste20-like kinase 1)可使Beclin1BH3 结构域N-端的Thr108 磷酸化,增强Beclin1 与Bcl-2 和/或Bcl-xL 疏水沟α3 螺旋间的互作,使Beclin1 同源二聚体稳定,减弱Atg14L 与Beclin1 的结合,降低Beclin1-PI3K-Atg14L 复合体脂激酶Vps34的活性以抑制自噬。
Molejon 等认为,VMP1(vacuolemembraneprotein 1)20 位氨基酸残基C-端亲水性结构域(VMP1-AtgD)与Beclin1 BH3 结构域结合致使Bcl-2与Beclin1 解离,最终形成VMP1-Beclin1-hVps34-Atg14L复合体共同定位于PAS,启动PI3P 生成、泛素样级联反应和囊泡的形成。
有趣的是,棉酚衍生物ApoG2 与Mst1作用相反,ApoG2 破坏Beclin1 和Bcl-2/xL 的互作,释放出Beclin1 BH3 结构域,从而诱导自噬,但氯喹可阻断自噬体与溶酶体的融合。
而EGFR(epidermal growthfactor receptor)通过磷酸化Beclin1 多个位点的酪氨酸,增强Beclin1 与抑制剂的结合能力,降低Vps34 脂激酶活性以抑制自噬。
(2)mTOR 依赖性信号通路Qased 等发现,Ser/Thr 蛋白激酶ATM(ataxiatelangiectasia mutated)属PIKK (PI3K-related proteinkinase)家族,ATM C-端序列与PI3K 催化区同源,其能够刺激LBK/AMPK/TSC2 通路的下游信号,抑制mTORC1。
mTORC1 被抑制后可激活ULK1(unc-51 like autophagy activatingkinase 1),ULK1 通过与UVRAG结合再使Beclin1Ser14 磷酸化,从而增强Beclin1-Vps34-Atg14L 复合体的活性,启动自噬。
此外,作为ULK 复合体的重要组成成分,FIP200 的缺失会造成MEF(mouse embryonicfibroblast)的Atg14-Atg1-WIPI诱导缺陷。
然而,Efeyan 等指出,Rag GTPases 活化后能够募集mTORC1 进入到溶酶体表面导致自噬缺陷。
除前述作用外,ApoG2 亦可抑制线粒体电子传递以产生ROS(reactive oxygen species),ROS 通过提高ERK(extracellular regulated protein kinases)、JNK(c-JunN-terminalkinases)(靶作用于Bim 和Atg5)的磷酸化水平,加快HMGB1(high-mobility group box 1)从细胞核到细胞质的转运,以及抑制mTOR 信号,启动细胞自噬。
但NAC(N-acetyl-cysteine)可减弱HMGB1 从细胞核到细胞质的转运,诱导细胞凋亡和杀伤。
同样,EGFR也可使PI3K、Akt 和mTOR 的酪氨酸磷酸化,负调控细胞自噬。
(3)其他信号对细胞自噬的调控研究表明,在细胞核中,p53 可通过sestrin1/2 蛋白激活AMPKmTORC1 信号通路,从而抑制mTORC1 以上调自噬水平;也可通过激活DAPK1(death-associatedproteinkinase 1),磷酸化Beclin1,促进细胞自噬;还能通过激活抗凋亡蛋白Bcl-2 家族,解除Bcl-2/xL 与Beclin1 之间的抑制作用而上调细胞自噬。
而在细胞质中,p53 缺失的癌细胞的自噬水平上调,重新载入p53后可下调细胞自噬水平。
还有研究表明,脂多糖(lipopolysaccharide ,LPS )可通过TLR (Toll likereceptor)调节细胞自噬的水平。
在天然免疫研究中发现,LPS 能诱导小鼠单核巨噬细胞和人巨噬细胞自噬体形成,抑制TLR4 后自噬体形成明显减少。
LPS/TLR4 信号通路介导的自噬可加强TLR4 信号通路中髓样分化蛋白(myeloid differentiation factor 88,MyD88)或IFN 诱导接头蛋白[Toll/interleukin (IL)-1receptor homologydomain (TIR)-containing adaptorinducing interferon(IFN)-β,TRIF]与自噬蛋白Beclin1 的相互作用,抑制Beclin1 和自噬信号通路中Bcl-2 的结合,增强NF-κB核转录因子的活性。