關于細胞自噬，這些你都知道嗎？

細胞自噬是指在自噬相關基因的調控下，利用溶酶體降解自身受損的細胞器及大分子物質的過程，以此維持細胞自身的需要及細胞器的更新。

一、細胞自噬的基本概念及特征

1、自噬的過程

細胞質中的線粒體等細胞器首先被稱為“隔離膜"的囊泡所包被,這種“隔離膜"主要來自于內質網和高爾基體;囊泡逐漸閉合最終形成雙層膜結構,即自噬體，其大小約為 500 nm左右，囊泡內常見的包含物有胞質成分和某些細胞器如線粒體、內吞體、過氧化物酶體等;自噬體的外膜與溶酶體融合形成降解自體吞噬泡；由溶酶體內的酶降解自體吞噬泡中的內容物和內膜。

2、自噬的形態學變化

在電鏡下能觀察到高爾基體等細胞器膨脹，細胞核固縮，形成大量的吞噬泡，細胞質膜發生特化。

3、自噬的分類

①巨自噬（Macroautophagy）：最為常見，即上面說的自噬過程。

②微自噬（Microautophagy）：是指溶酶體主動、直接吞噬胞漿成分的一種方式。

③分子伴侶介導的自噬（CMA）：一些分子伴侶，如hsp70，能幫助未折疊蛋白轉位入溶酶體。

4、影響因素

其影響因素包括：饑餓、蛋白聚集、凋亡、缺氧、病原體感染等，均會造成細胞自噬產生。正常情況下，細胞自噬發生的概率很低，只有受到以上因素的影響時，自噬才會被激活，參與機體穩態調控。

二、細胞自噬信號通路

自噬的調控
1、依賴mTOR（哺乳動物雷帕霉素靶點）途徑的自噬
1）PI3K-AKT-mTOR信號通路
2）AMPK-TSC1/2-mTOR 信號通路
2、其它的信號通路
1）3-甲基腺嘌呤（3-MA）通過抑制Class ⅢPI3K的活性抑制自噬。
2）beclin1和UVRAG作為正調控子，抗凋亡因子bcl-2作為負調控子共同參與組成Class ⅢPI3復合物調控自噬。
3）GTP結合的G蛋白亞基Gαi3抑制自噬；GDP結合的Gαi3蛋白活化自噬。
4）死亡相關蛋白激酶（death-associated protein linase,DAPK）和DAPK相關蛋白激酶（DAPK-related protein kinase-1,DRP-1）誘導自噬。

三、細胞自噬的研究方法

1、自噬體的觀察

直接法：直接在透射電鏡下觀察自噬不同階段的形態變化

① 初期，主要特征是成新月狀，單層或多層膜

② 中期：雙層或多層的液泡狀結構即自噬體結構，內含胞漿成分，如線粒體、內質網等

③ 后期：形成自噬溶酶體，單層膜，胞漿成分已降解。

間接法：

① RFP-GFP-LC3雙熒光標記

該原理為，當自噬體與溶酶體未發生融合時，RFP熒光和GFP熒光都是存在的，當自噬體與溶酶體發生融合時，導致GFP淬滅，此時只能觀察到紅色熒光。

② GFP-LC3單熒光標記

原理為自噬形成時，GFP-LC3融合蛋白轉移到自噬體膜上，在熒光顯微鏡下可以看到多個綠色斑點，一個斑點可看成是一個自噬體，可通過計數確定自噬活性的高低。

③ MDC染色

MDC是一種嗜酸性的熒光色素，由于能使所有的酸性泡著色，故為非特異性染色。

2、自噬相關蛋白的研究

通過Western Blot檢測LC3II/I，p62，Beclin-1，ULK1蛋白的表達量

四、自噬研究進展

（1）細胞自噬與神經退行性疾病

Yan Yin ，etal，Ageing Research Reviews，2017

Yan Yin等人研究發現，在神經退行性疾病例如阿爾茨海默病中，β-淀粉樣蛋白在腦部的沉積可以抑制自噬體和溶酶體的融合，從而抑制自噬，導致神經細胞的死亡。

（2）細胞自噬與中藥靶點研究

Bing Cui，etal，Asian Natural products Research，2017

Bing Cui等人研究了多種中藥成分在自噬調控中的作用，發現黃連素通過AMPK，抑制mTOR，進而促進細胞自噬；黃酮類藥物主要與癌癥相關，通過激活Beclin1，促進細胞自噬；多酚類藥物在心血管疾病中應用較多，通過P38和LC3等靶點促進細胞自噬。

（3）細胞自噬與病原體感染

Yan Zhou，etal，Bbadis，2017

Yan Zhou等人研究發現，輪狀病毒RV NSP4抑制IGF受體，阻斷其與PI3K的結合，抑制了下游mTOR信號通路，解除了對ULK1的抑制作用，從而促進自噬，為病毒在宿主體內增殖提供條件。

（4）細胞自噬與免疫

SamuelD Dowling，etal，Cancer Lett，2018

T細胞的激活與TCR信號通路和CD28信號通路有關，TCR信號通路和CD28信號通路的激活能促進IL-2的轉錄表達，IL-2與其受體結合，激活自噬相關通路，可以將錯誤折疊的蛋白和一些細胞器降解，為細胞生存提供條件。

（5）細胞自噬與腫瘤

細胞自噬與腫瘤的關系較為復雜，一方面，正常細胞自噬增強，可表現出抑制腫瘤發生的功能；另一方面，腫瘤細胞也可通過增強細胞自噬來對抗由缺氧、代謝產物、治療藥物誘導的應激反應。